淺析煤礦機(jī)械綠色設(shè)計(jì)及制造

林輝 王紅青

摘要：隨著科學(xué)技術(shù)的不斷更新，煤礦開采機(jī)械化程度不斷增加，但煤礦機(jī)械一般體積龐大，為高能耗設(shè)備，易對(duì)環(huán)境造成污染，浪費(fèi)資源。為緩解煤礦機(jī)械與生態(tài)環(huán)境的矛盾，提高企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益與社會(huì)效益，實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展，綠色設(shè)計(jì)制造為煤礦機(jī)械的設(shè)計(jì)生產(chǎn)提供了具體實(shí)施方法

關(guān)鍵詞：煤礦機(jī)械;綠色設(shè)計(jì);制造

引 言

煤礦機(jī)械在以往的設(shè)計(jì)加工過程中多為粗放型，煤礦機(jī)械體積較為龐大，消耗能源多，產(chǎn)生較多廢棄物。井下生產(chǎn)環(huán)境惡劣，在滿足產(chǎn)品使用性能及安全性能的基礎(chǔ)上，如何降低煤礦機(jī)械對(duì)能源的消耗，減小對(duì)環(huán)境的影響，提高零部件的可拆卸、可回收等利用率，通過可維修來延長(zhǎng)產(chǎn)品使用壽命，使企業(yè)效益與環(huán)境效益達(dá)最優(yōu)，綠色設(shè)計(jì)及制造已成為煤礦機(jī)械產(chǎn)品設(shè)計(jì)加工的主要遵循原則

一、綠色設(shè)計(jì)概述

綠色設(shè)計(jì)主要是指通過對(duì)資源的高效率使用，減少使用過程中所帶來的環(huán)境污染。這一理念往往更加的重視節(jié)約資源以及材料的二次利用，從而逐漸實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)發(fā)展與生態(tài)建設(shè)相互配合發(fā)展。

我國(guó)的各項(xiàng)綠色設(shè)計(jì)工作，可以有效實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)與生態(tài)雙向發(fā)展，對(duì)產(chǎn)品的技術(shù)、環(huán)境和安全有著很大的提高與保障。技術(shù)施工人員在進(jìn)行工作的時(shí)候，一般會(huì)著重的考慮對(duì)產(chǎn)品的生產(chǎn)、使用以及二次回收等，從而進(jìn)一步保證綠色煤炭機(jī)械設(shè)備可以具備相對(duì)環(huán)保、節(jié)能與高效的特點(diǎn)。

二、煤礦機(jī)械綠色設(shè)計(jì)制造

1.產(chǎn)品功能設(shè)計(jì)優(yōu)化

在產(chǎn)品設(shè)計(jì)之初，如何確定產(chǎn)品所要實(shí)現(xiàn)全部功能，產(chǎn)品整個(gè)生命周期的策劃就顯得尤其重要。為滿足客戶需求，充分調(diào)查分析客戶需求，優(yōu)化產(chǎn)品性能及結(jié)構(gòu)，確認(rèn)產(chǎn)品最終設(shè)計(jì)方案。面對(duì)機(jī)構(gòu)復(fù)雜性，如何有效傳遞能量，采用最為環(huán)保的工作模式，應(yīng)不斷優(yōu)化產(chǎn)品結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案。同時(shí)充分利用計(jì)算機(jī)技術(shù)，模擬產(chǎn)品的使用工況，及早預(yù)測(cè)產(chǎn)品的使用性能，節(jié)約產(chǎn)品制造成本，減小資源浪費(fèi)，同時(shí)對(duì)發(fā)現(xiàn)的問題可以盡早修正，提高產(chǎn)品的制造效率。利用前沿的科技手段，建立大數(shù)據(jù)庫，在保證產(chǎn)品生產(chǎn)周期的前提下，制定最優(yōu)工藝技術(shù)方案及有效可實(shí)施的質(zhì)量保證計(jì)劃，使設(shè)計(jì)制造的產(chǎn)品最終能真正的滿足客戶需求，造成不必要的浪費(fèi)。

2.產(chǎn)品可拆卸性的設(shè)計(jì)

在產(chǎn)品的回收利用中拆卸是非常關(guān)鍵的部分，通過拆卸能夠有效地進(jìn)行材料和零部件的回收利用。在拆卸設(shè)計(jì)的過程中還需要充分的考慮報(bào)廢后的拆卸問題，從而能夠更好的確保產(chǎn)品的使用。通常情況下煤礦機(jī)械產(chǎn)品體積較大，同時(shí)加工過程比較復(fù)雜，會(huì)使用很多的原材料，為了能夠有效地進(jìn)行煤礦機(jī)械的應(yīng)用，在設(shè)計(jì)的過程中需要保證可拆卸性。目前在煤礦機(jī)械可可拆卸性設(shè)計(jì)方面主要有三個(gè)內(nèi)容，包括：拆卸中的產(chǎn)品設(shè)計(jì)、工藝設(shè)計(jì)與系統(tǒng)設(shè)計(jì)，整個(gè)過程需要有效地控制拆卸的工作量，有效地保證零部件的充分使用，更好地確保產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)。

3.綠色設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)庫

設(shè)計(jì)人員在進(jìn)行產(chǎn)品設(shè)計(jì)之時(shí)，一定要提前對(duì)數(shù)據(jù)庫進(jìn)行合理的構(gòu)建，構(gòu)建標(biāo)準(zhǔn)要嚴(yán)格的遵循以環(huán)境、技術(shù)以及材料作為核心的主要要求。并且，數(shù)據(jù)庫的構(gòu)建可以為各類數(shù)據(jù)之間的處理提供推動(dòng)作用，同時(shí)，還有利于生產(chǎn)成本的具

體分析、材料的合理選用等方面工作的開展。設(shè)計(jì)施工人員在設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)庫的時(shí)候還要重視對(duì)材料類型、裝備制造以及回收率等方面的工作，從而進(jìn)一步的促使綠色生態(tài)技術(shù)得到提高，相關(guān)的法規(guī)可以得到有效的完善。

4.產(chǎn)品的安全性設(shè)計(jì)

煤機(jī)產(chǎn)品使用環(huán)境井下工況惡劣，承受的載荷較大，且沖擊力大。煤機(jī)設(shè)備長(zhǎng)期處于重載、高溫、潮濕、顆粒物多的工作環(huán)境，若出現(xiàn)設(shè)計(jì)缺陷或加工質(zhì)量缺陷，造成產(chǎn)品出現(xiàn)質(zhì)量問題，嚴(yán)重的出現(xiàn)安全事故。設(shè)計(jì)人員需在設(shè)計(jì)之初就把零部件疲勞性、抗應(yīng)力性能通過計(jì)算選擇適合的安全系數(shù)，充分利用人機(jī)工程學(xué)，實(shí)際井下操作人員可安全可靠的操作設(shè)備。在設(shè)計(jì)階段應(yīng)多使用虛擬現(xiàn)實(shí)仿真設(shè)計(jì)軟件進(jìn)行實(shí)際模擬，對(duì)重要零部件承載能力及運(yùn)行工況進(jìn)行詳細(xì)計(jì)算，保證設(shè)備運(yùn)行安全。借助于計(jì)算機(jī)軟件的輔助設(shè)計(jì)手段，不僅可以縮短產(chǎn)品開發(fā)時(shí)間，提高產(chǎn)品可靠性，還為產(chǎn)品使用安全提供強(qiáng)有力的保障，同時(shí)降低了因產(chǎn)品不合格出現(xiàn)的返修頻率，有效的節(jié)約資源。

三、煤機(jī)產(chǎn)品的綠色制造

1.柔性化綠色機(jī)械加工

綠色加工制造的過程中需要重點(diǎn)做好柔性化加工，在進(jìn)行操作的時(shí)候需要靈活地進(jìn)行生產(chǎn)線的調(diào)整。目前，煤礦機(jī)械加工的柔性主要包括工藝、機(jī)械及運(yùn)行等方面，柔性越大，能夠更好地控制時(shí)間和成本，保證機(jī)械加工達(dá)到要求。另外，還需要隨時(shí)更新產(chǎn)品，從才能更好地符合符合市場(chǎng)發(fā)展需求。

3.優(yōu)化制造流程

為確保機(jī)械制造的效率和質(zhì)量的提升，要對(duì)機(jī)械設(shè)備的尺寸、形狀以及性質(zhì)等進(jìn)行確保，在進(jìn)行煤礦機(jī)械綠色制造的過程中優(yōu)化相關(guān)的制造流程。目前，我國(guó)的煤礦機(jī)械綠色制造工作在開展的過程中，堅(jiān)持將環(huán)境、制造以及能源進(jìn)行交叉融合。但這是不夠的，技術(shù)人員也要有依據(jù)的進(jìn)行方案評(píng)審與選擇的工作。設(shè)計(jì)施工人員在作業(yè)之前，需要著重的對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量、功能以及開發(fā)周期等產(chǎn)生影響的因素進(jìn)行深入的考慮。如今，我國(guó)的設(shè)計(jì)人員不僅重視對(duì)信息化技術(shù)的充分利用，同時(shí)在煤礦機(jī)械的相關(guān)生產(chǎn)流程中也逐漸的重視起對(duì)網(wǎng)絡(luò)化的普及工作，并且最終也實(shí)現(xiàn)了整合制造中心和機(jī)床設(shè)備的相關(guān)工作

4.虛擬制造

虛擬制造業(yè)在具體的推行過程中主要涵蓋了虛擬生產(chǎn)、開發(fā)等各個(gè)方面?？偠灾?，在生產(chǎn)過程中，虛擬技術(shù)所起的主要作用就是有效的降低生產(chǎn)成本，并且提高生產(chǎn)效率。虛擬技術(shù)可以進(jìn)一步降低產(chǎn)品的設(shè)計(jì)周期以及能源的消耗。另外，如果可以合理的利用信息化技術(shù)，就能實(shí)現(xiàn)對(duì)各項(xiàng)數(shù)據(jù)的匯總，比如產(chǎn)品切削量、切削刀具等方面的數(shù)據(jù)。從而進(jìn)一步的促進(jìn)設(shè)計(jì)建設(shè)工作的開展，不斷的提高煤礦機(jī)械工業(yè)的綠色制造技術(shù)，優(yōu)化制造過程。

5.在產(chǎn)品設(shè)計(jì)之初，如何確定

產(chǎn)品所要實(shí)現(xiàn)全部功能，產(chǎn)品整個(gè)生命周期的策劃就顯得尤其重要。為滿足客戶需求，充分調(diào)查分析客戶需求，優(yōu)化產(chǎn)品性能及結(jié)構(gòu)，確認(rèn)產(chǎn)品最終設(shè)計(jì)方案。面對(duì)機(jī)構(gòu)復(fù)雜性，如何有效傳遞能量，采用最為環(huán)保的工作模式，應(yīng)不斷優(yōu)化產(chǎn)品結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案。同時(shí)充分利用計(jì)算機(jī)技術(shù)，模擬產(chǎn)品的使用工況，及早預(yù)測(cè)產(chǎn)品的使用性能，節(jié)約產(chǎn)品制造成本，減小資源浪費(fèi)，同時(shí)對(duì)發(fā)現(xiàn)的問題可以盡早修正，提高產(chǎn)品的制造效率。利用前沿的科技手段，建立大數(shù)據(jù)庫，在保證產(chǎn)品生產(chǎn)周期的前提下，制定最優(yōu)工藝技術(shù)方案及有效可實(shí)施的質(zhì)量保證計(jì)劃，使設(shè)計(jì)制造的產(chǎn)品最終能真正的滿足客戶需求，造成不必要的浪費(fèi)。

結(jié)束語：我國(guó)經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)方式已由粗獷型生產(chǎn)轉(zhuǎn)變?yōu)榫婊a(chǎn)，煤礦機(jī)械行業(yè)屬于高污染、高能耗產(chǎn)業(yè)，隨著生產(chǎn)不斷進(jìn)步，對(duì)煤礦機(jī)械的要求越來越高，要求煤機(jī)企業(yè)加大對(duì)技術(shù)的投入，采用新技術(shù)、新手段，提高其核心競(jìng)爭(zhēng)力，實(shí)現(xiàn)煤礦機(jī)械發(fā)展與生態(tài)環(huán)境和諧共贏。從可持續(xù)發(fā)展理念出發(fā)，煤礦機(jī)械設(shè)備從設(shè)計(jì)選材、生產(chǎn)制造、后期使用及最終報(bào)廢的整個(gè)生命周期統(tǒng)籌考慮，煤機(jī)產(chǎn)品的綠色設(shè)計(jì)制造是制造業(yè)未來的發(fā)展趨勢(shì)，煤礦機(jī)械正在朝著智能化、集成化、數(shù)字化方向發(fā)展，充分考慮煤礦機(jī)械產(chǎn)品對(duì)社會(huì)和環(huán)境造成的負(fù)面影響，既要?jiǎng)?chuàng)造經(jīng)濟(jì)利益同時(shí)又可與社會(huì)環(huán)境和諧發(fā)展。綠色設(shè)計(jì)制造對(duì)可持續(xù)發(fā)展具有重要意義，是未來發(fā)展煤礦機(jī)械發(fā)展的必然趨勢(shì)。

參考文獻(xiàn)：

【1】成志鋒.關(guān)于可持續(xù)發(fā)展理念的煤礦機(jī)械綠色設(shè)計(jì)研究[J].中國(guó)設(shè)備工程，2018（16）：200-202.

【2】王麗坤.煤礦機(jī)械的綠色設(shè)計(jì)與制造技術(shù)思考[J]機(jī)械工程與自動(dòng)化，2019，3：218-219.

【3】陳瑞杰.煤礦機(jī)械的綠色設(shè)計(jì)與制造技術(shù)[J].資源信息與工程，2018，33（5）：76-77.

【4】薛穎豪.芻議煤礦機(jī)械的綠色設(shè)計(jì)和制造[J].中國(guó)高新技術(shù)企業(yè)，2019（21）：8-9.