煤礦機(jī)械的綠色設(shè)計(jì)與制造技術(shù)

邱國(guó)慶　趙楠

【摘 要】現(xiàn)階段煤炭方面的需求量呈現(xiàn)逐年遞增的趨勢(shì)，為了滿足人類在煤炭方面的需求，需要對(duì)煤礦機(jī)械進(jìn)行更新。大部分煤礦機(jī)械具有耗能高、污染嚴(yán)重等特點(diǎn)，并且煤礦機(jī)械與周圍環(huán)境有著密切的聯(lián)系。目前我國(guó)的生態(tài)環(huán)境問題越發(fā)嚴(yán)重，因此需要進(jìn)行煤礦機(jī)械綠色設(shè)計(jì)與制造。本文將對(duì)煤礦機(jī)械的綠色設(shè)計(jì)進(jìn)行分析，并探究煤礦機(jī)械的綠色制造技術(shù)，希望可以使煤礦機(jī)械得到更好的應(yīng)用，降低煤炭機(jī)械對(duì)環(huán)境帶來的不利影響。

【關(guān)鍵詞】煤礦機(jī)械；綠色設(shè)計(jì)；制造技術(shù)

一、煤礦機(jī)械的綠色設(shè)計(jì)分析

1.煤礦機(jī)械產(chǎn)品設(shè)計(jì)分析

煤礦機(jī)械在進(jìn)行綠色設(shè)計(jì)的過程中，需要對(duì)資源節(jié)約、環(huán)境保護(hù)等問題進(jìn)行充分考慮，這在一定程度上增加了設(shè)計(jì)成本。設(shè)計(jì)人員需要對(duì)產(chǎn)品成本進(jìn)行全面分析，對(duì)產(chǎn)品拆卸成本、污染物替代成本、回收與再利用等內(nèi)容進(jìn)行充分考慮，從而設(shè)計(jì)出高性能、符合環(huán)保要求、高質(zhì)量的煤礦機(jī)械產(chǎn)品。

在煤礦機(jī)械綠色設(shè)計(jì)的過程中需要重視材料選擇，材料選擇與產(chǎn)品的綠色度密切相關(guān)。設(shè)計(jì)人員需要全面分析機(jī)械產(chǎn)品的性能要求、用戶需求等，可以選擇回收材料、可再生材料以及可降解材料。設(shè)計(jì)人員只有將設(shè)計(jì)產(chǎn)品的用戶信息、功能要求以及作業(yè)環(huán)境等相關(guān)資料進(jìn)行充分掌握，才可以保證產(chǎn)品結(jié)構(gòu)、產(chǎn)品設(shè)計(jì)方案的科學(xué)性以及環(huán)保性，從而確保用戶的需求得以滿足。設(shè)計(jì)人員可以應(yīng)用質(zhì)量功能配置法對(duì)用戶的需求進(jìn)行分析，該方法可以對(duì)用戶需求進(jìn)行系統(tǒng)化、規(guī)范化的分析，并將用戶需求轉(zhuǎn)換為零部件特征、生產(chǎn)計(jì)劃以及設(shè)計(jì)方案等內(nèi)容。

2.建設(shè)數(shù)據(jù)庫(kù)

煤礦機(jī)械在進(jìn)行綠色設(shè)計(jì)的過程中需要建立相應(yīng)的數(shù)據(jù)庫(kù)，數(shù)據(jù)庫(kù)中需要存儲(chǔ)技術(shù)信息、設(shè)立材料以及環(huán)境等方面的數(shù)據(jù)，相關(guān)人員需要整理數(shù)據(jù)庫(kù)中的各種數(shù)據(jù)信息，從而使這些信息為生產(chǎn)成本分析、材料選用以及環(huán)境評(píng)價(jià)等方面的工作提供支持。煤礦機(jī)械設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)庫(kù)中應(yīng)該包括自然降解周期、材料類型、相應(yīng)的法律法規(guī)、技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、材料回收率、制造裝備等方面的信息。

3.煤礦機(jī)械產(chǎn)品設(shè)計(jì)評(píng)價(jià)體系

煤礦機(jī)械綠色設(shè)計(jì)需要以資源效率、生命周期、環(huán)境特征等科學(xué)作為理論基礎(chǔ)，在開展煤礦機(jī)械產(chǎn)品設(shè)計(jì)的過程中需要建立科學(xué)、全面的設(shè)計(jì)評(píng)估體系，產(chǎn)品的可持續(xù)利用、能源節(jié)約以及環(huán)境保護(hù)應(yīng)該是評(píng)估體系的重點(diǎn)內(nèi)容。環(huán)境性準(zhǔn)則、適用性準(zhǔn)則、經(jīng)濟(jì)性準(zhǔn)則以及宜人性準(zhǔn)則是綠色設(shè)計(jì)評(píng)價(jià)的相關(guān)準(zhǔn)則，環(huán)境性準(zhǔn)則主要是評(píng)價(jià)煤礦機(jī)械產(chǎn)品的生命周期對(duì)環(huán)境帶來的影響；宜人性準(zhǔn)則主要是評(píng)價(jià)煤礦機(jī)械生產(chǎn)過程中可能對(duì)人體帶來的影響，該準(zhǔn)則主張?jiān)诿旱V機(jī)械產(chǎn)品設(shè)計(jì)的過程中降低勞動(dòng)人員的勞動(dòng)強(qiáng)度，并且有效控制煤礦機(jī)械使用過程中給人體帶來的不利影響；經(jīng)濟(jì)性準(zhǔn)則主要是對(duì)產(chǎn)品設(shè)計(jì)中的成本進(jìn)行評(píng)價(jià)。

4.可拆卸、可回收設(shè)計(jì)

拆卸人員在拆卸煤礦機(jī)械產(chǎn)品時(shí)，需要根據(jù)產(chǎn)品設(shè)計(jì)的程序?qū)Ξa(chǎn)品的零部件進(jìn)行規(guī)范的拆卸。在產(chǎn)品拆卸的過程中不能造成零部件的損傷，這樣才可以使可用零部件得到回收利用，從而實(shí)現(xiàn)節(jié)能、綠色以及環(huán)保的目標(biāo)，設(shè)計(jì)人員在設(shè)計(jì)的過程中需要對(duì)這部分內(nèi)容進(jìn)行充分考慮。于煤礦機(jī)械產(chǎn)品的制造而言，程序相對(duì)復(fù)雜，制造的過程中需要使用諸多材料，在煤礦機(jī)械綠色設(shè)計(jì)過程中需要充分考慮機(jī)械產(chǎn)品的拆卸設(shè)計(jì)，將研究重點(diǎn)放在工藝設(shè)計(jì)、產(chǎn)品設(shè)計(jì)以及系統(tǒng)設(shè)計(jì)等方面，降低零部件的多樣性，便于機(jī)械產(chǎn)品的拆卸，使機(jī)械產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)更加科學(xué)、合理。設(shè)計(jì)人員在設(shè)計(jì)的過程中重視可回收設(shè)計(jì)，可以有效的減少報(bào)廢產(chǎn)品，進(jìn)而降低對(duì)環(huán)境帶來的不利影響。設(shè)計(jì)人員在進(jìn)行煤礦機(jī)械綠色設(shè)計(jì)時(shí)，需要對(duì)材料的可回收產(chǎn)品結(jié)構(gòu)工藝、回收處理以及回收價(jià)值等內(nèi)容進(jìn)行充分考慮，從而使產(chǎn)品零部件的利用率得到逐步提高。

5.安全保護(hù)設(shè)計(jì)

設(shè)計(jì)人員在進(jìn)行煤礦機(jī)械綠色設(shè)計(jì)的過程中需要重視安全保護(hù)設(shè)計(jì)。煤礦生產(chǎn)過程中需要進(jìn)行井下作業(yè)，井下作業(yè)的條件相對(duì)惡劣，并且生產(chǎn)環(huán)境復(fù)雜，在煤礦生產(chǎn)作業(yè)的過程中容易發(fā)生安全生產(chǎn)事故，這對(duì)于礦工的生命安全造成了直接威脅。因此，設(shè)計(jì)人員在設(shè)計(jì)的過程中需要將安全保護(hù)設(shè)計(jì)列為重要內(nèi)容，優(yōu)化產(chǎn)品的零部件加工、材料選擇以及產(chǎn)品性能等。

二、煤礦機(jī)械產(chǎn)品的綠色制造技術(shù)

1.優(yōu)化制造流程的整體技術(shù)

機(jī)械制造包括產(chǎn)品組裝、生產(chǎn)技術(shù)準(zhǔn)備、零部件加工等環(huán)節(jié)的內(nèi)容，使生產(chǎn)對(duì)象成為符合預(yù)期的產(chǎn)品，煤礦機(jī)械制造過程中需要使用到裝配、材料成形、熱處理等加工技術(shù)。綠色煤礦機(jī)械制造中包含實(shí)施、方案審評(píng)、擇優(yōu)等程序，其中方案選擇與方案評(píng)審是主要的環(huán)節(jié)。在綠色制造開展的過程中，制造人員需要對(duì)制造系統(tǒng)中的非綠色部分進(jìn)行確定，然后根據(jù)相應(yīng)的綠色方案開展加工制造。對(duì)煤礦機(jī)械進(jìn)行綠色制造是為了優(yōu)化機(jī)械設(shè)備的整體，因此制造人員不僅要對(duì)產(chǎn)品的制造成本、功能、質(zhì)量以及開發(fā)周期等因素進(jìn)行充分考慮，還需要對(duì)資源消耗、環(huán)境等方面的內(nèi)容進(jìn)行分析。制造人員需要優(yōu)化制造過程中的各個(gè)環(huán)節(jié)，選擇最佳的制造方案，從而在制造的過程中實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)效益高、綜合成本低以及環(huán)境污染少等制造目標(biāo)。

在煤礦機(jī)械制造的過程中應(yīng)用先進(jìn)的信息化技術(shù)，可以使煤礦制造得到進(jìn)一步優(yōu)化。在煤礦機(jī)械制造領(lǐng)域當(dāng)中建設(shè)網(wǎng)絡(luò)化，通過網(wǎng)絡(luò)整合制造中心、機(jī)床設(shè)備等內(nèi)容。將煤炭科學(xué)院、煤礦機(jī)械制造企業(yè)以及煤炭企業(yè)等之間的合作逐步加強(qiáng)，從而獲取更多煤礦機(jī)械綠色設(shè)計(jì)與制造過程中的數(shù)據(jù)與資料，并建立相應(yīng)的數(shù)據(jù)庫(kù)，將企業(yè)的工程設(shè)計(jì)系統(tǒng)信息、管理系統(tǒng)以及決策系統(tǒng)等子系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化與完善。

2.煤礦機(jī)械制造的集成化技術(shù)

煤礦機(jī)械綠色制造是一項(xiàng)較為復(fù)雜、系統(tǒng)的工程，該工程設(shè)計(jì)了產(chǎn)品生命周期的全過程。制造人員可以從集成、系統(tǒng)等角度深入分析，在煤礦機(jī)械綠色制造的過程中將材料選擇集成、產(chǎn)品工藝設(shè)計(jì)以及產(chǎn)品使用集成等內(nèi)容作為重點(diǎn)，同時(shí)還需要對(duì)綠色制造系統(tǒng)信息集成進(jìn)行充分考慮，在煤礦機(jī)械制造的過程中建立相應(yīng)的綠色集成制造系統(tǒng)。

3.煤礦機(jī)械產(chǎn)品的再制造

再制造工程中的設(shè)計(jì)指導(dǎo)原則是產(chǎn)品的壽命周期，以表面工程技術(shù)為支撐，該工程的目的是將舊機(jī)械產(chǎn)品的整體性能逐步提高。數(shù)字化平臺(tái)技術(shù)、表面工程技術(shù)零以及質(zhì)量檢測(cè)與控制技術(shù)是再制造技術(shù)的核心技術(shù)。在煤礦機(jī)械綠色制造的過程中應(yīng)用再制造，可以使煤礦機(jī)械更加環(huán)保，有效節(jié)省了使用的材料，從而實(shí)現(xiàn)節(jié)能目標(biāo)。

結(jié)束語(yǔ)

現(xiàn)代制造業(yè)發(fā)展的必然趨勢(shì)是綠色設(shè)計(jì)與制造，現(xiàn)階段各個(gè)領(lǐng)域?qū)G色設(shè)計(jì)與制造進(jìn)行了大量研究，并且在綠色設(shè)計(jì)與制造的過程中融入了先進(jìn)的科學(xué)技術(shù)，使綠色設(shè)計(jì)與制造越發(fā)成熟。煤礦生產(chǎn)企業(yè)逐漸向信息化、自動(dòng)化以及集約化的方向發(fā)展，因此煤礦機(jī)械產(chǎn)品的科技含量逐漸增加，煤礦機(jī)械的綠色設(shè)計(jì)與制造已經(jīng)成為煤礦機(jī)械產(chǎn)品的未來發(fā)展趨勢(shì)。煤礦機(jī)械綠色設(shè)計(jì)與制造對(duì)可持續(xù)發(fā)展理念進(jìn)行了充分考慮，并且可以滿足人類長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展需求。

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（作者單位：三一重型裝備有限公司）