導(dǎo)語(yǔ)：解析煤礦機(jī)械的維護(hù)和管理一文來(lái)源于網(wǎng)友上傳，不代表本站觀點(diǎn)，若需要原創(chuàng)文章可咨詢客服老師，歡迎參考。

煤礦機(jī)械結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)方法

結(jié)構(gòu)模塊化設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)模塊化設(shè)計(jì)是在對(duì)產(chǎn)品的功能進(jìn)行分析后，把產(chǎn)品分解成一個(gè)或幾個(gè)模塊化的結(jié)構(gòu)，同時(shí)將這些基本結(jié)構(gòu)進(jìn)行選擇和組合，從而形成不同的產(chǎn)品。這些基本結(jié)構(gòu)是零件或部件，還可以是系統(tǒng)。一般而言，標(biāo)準(zhǔn)化的模塊的結(jié)構(gòu)應(yīng)進(jìn)行聯(lián)接和配合，使其據(jù)有相容性和互換性［3］。智能化設(shè)計(jì)智能化設(shè)計(jì)就需要運(yùn)用到智能化軟件、虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)和多媒體來(lái)開(kāi)發(fā)和設(shè)計(jì)并表達(dá)出產(chǎn)品的構(gòu)想和結(jié)構(gòu)。系統(tǒng)化設(shè)計(jì)系統(tǒng)化設(shè)計(jì)就是把多個(gè)設(shè)計(jì)來(lái)組成一個(gè)系統(tǒng)，而且每個(gè)設(shè)計(jì)互相不干預(yù)，但是要素之間又存在有機(jī)性的聯(lián)系，在把所有的設(shè)計(jì)要素聯(lián)合在一起后，就可以完成所需要完成的任務(wù)。

煤礦機(jī)械設(shè)計(jì)的趨勢(shì)

如今，煤礦機(jī)械設(shè)備技術(shù)已經(jīng)從傳統(tǒng)的制造技術(shù)轉(zhuǎn)向先進(jìn)制造技術(shù)。而先進(jìn)的制造技術(shù)包括的范圍十分廣闊，它涉及的過(guò)程包括產(chǎn)品的市場(chǎng)調(diào)研、產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)和設(shè)計(jì)、產(chǎn)品生產(chǎn)的準(zhǔn)備工作以及加工和售后服務(wù)，先進(jìn)的制造技術(shù)要把這些過(guò)程有機(jī)的統(tǒng)一起來(lái)，尤其是隨著機(jī)械信息技術(shù)、傳感技術(shù)、自動(dòng)化技術(shù)以及新材料技術(shù)和現(xiàn)代系統(tǒng)管理技術(shù)的不斷進(jìn)步，煤礦機(jī)械設(shè)備在產(chǎn)品的設(shè)計(jì)、制造和管理售后上，已經(jīng)向著綜合運(yùn)用各種先進(jìn)技術(shù)的方向發(fā)展。目前，煤礦機(jī)械設(shè)計(jì)方向已經(jīng)朝著合作化、虛擬化和自動(dòng)化發(fā)展。在合作化上，企業(yè)隨著市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)的逐漸激烈，以及網(wǎng)絡(luò)通訊技術(shù)的發(fā)展，選取了競(jìng)爭(zhēng)與合作共存的發(fā)展方向。因此，在機(jī)械的設(shè)計(jì)、零件物料的選擇和制造以及產(chǎn)品的銷(xiāo)售上都采取了異地或跨國(guó)合作［4］。機(jī)械設(shè)備技術(shù)的另一個(gè)發(fā)展趨勢(shì)是虛擬技術(shù)的運(yùn)用。所謂虛擬技術(shù)，就需要運(yùn)用計(jì)算機(jī)來(lái)實(shí)現(xiàn)真實(shí)系統(tǒng)的模擬，這樣可以及時(shí)發(fā)現(xiàn)產(chǎn)品在設(shè)計(jì)工藝上的缺陷，并以此來(lái)對(duì)機(jī)械產(chǎn)品的質(zhì)量進(jìn)行測(cè)試，確保設(shè)備的質(zhì)量和成本達(dá)到最佳比。此外，機(jī)械設(shè)備由于采用了集成技術(shù)、人機(jī)一體化和系統(tǒng)技術(shù)，其發(fā)展的趨勢(shì)也朝自動(dòng)化的方向發(fā)展。

現(xiàn)代設(shè)計(jì)在煤礦機(jī)械設(shè)備中的應(yīng)用

可靠和穩(wěn)健的機(jī)械設(shè)計(jì)煤礦生產(chǎn)的環(huán)境是一個(gè)非常嚴(yán)酷的環(huán)境，機(jī)械設(shè)備在這樣的生產(chǎn)環(huán)境中進(jìn)行生產(chǎn)會(huì)對(duì)機(jī)械的壽命產(chǎn)生影響。而這就需要一個(gè)穩(wěn)健性的設(shè)計(jì)來(lái)保證機(jī)械的良好運(yùn)行。而穩(wěn)健性設(shè)計(jì)就是用系統(tǒng)的非線性，選擇合理的可控因素，使得機(jī)械能夠?qū)Νh(huán)境變化、產(chǎn)品老化等達(dá)到最不敏感的狀態(tài)，以此就可以提高機(jī)械的穩(wěn)定性。在穩(wěn)健性設(shè)計(jì)中，先通過(guò)系統(tǒng)性分析和試驗(yàn)，再以一定的變量表達(dá)所要的參數(shù)，然后根據(jù)其影響因素，并且以可控因素調(diào)節(jié)得到最佳參數(shù)。此外，運(yùn)用有限元法設(shè)計(jì)也是不錯(cuò)的工程分析法。這種方法既可以分析邊界不規(guī)則、厚度突變等受力對(duì)象，還能解決幾何非線性等復(fù)雜問(wèn)題，因此，成為一種不錯(cuò)的工程分析法。而在煤礦生產(chǎn)中，機(jī)械受力十分復(fù)雜，而采取這種方法則正好合適。例如，由于結(jié)構(gòu)和受載的復(fù)雜性，電動(dòng)挖掘機(jī)的動(dòng)臂和斗桿采用了工程計(jì)算法，這種方法的缺點(diǎn)是它只能確定危險(xiǎn)截面處的應(yīng)力，因而確定不了動(dòng)臂和斗桿中鋼板的應(yīng)力分布。但是，采用了有限元法在對(duì)其應(yīng)力分析時(shí)，就可以得到每塊鋼板的應(yīng)力分布。智能和虛擬設(shè)計(jì)職能設(shè)計(jì)，可以形成智能的結(jié)構(gòu)系統(tǒng)，它能夠在結(jié)構(gòu)中將傳感器、控制器及執(zhí)行器進(jìn)行整合集成，使其在適應(yīng)環(huán)境和愈合損傷方面產(chǎn)生智能功能，從而使機(jī)械降低能耗，提高性能，并且增加結(jié)構(gòu)的安全性。例如，采礦新技術(shù)就是采用職能采礦，在礦井安全生產(chǎn)中，紅外技術(shù)和機(jī)器人技術(shù)已經(jīng)得到應(yīng)用，這些智能機(jī)械在煤礦生產(chǎn)中擁有不錯(cuò)的發(fā)展前景。因?yàn)槊旱V機(jī)械設(shè)備所運(yùn)行的環(huán)境比較復(fù)雜，加上大型機(jī)械本身的制作成本比較高，要在實(shí)際工作中來(lái)發(fā)現(xiàn)機(jī)械的不足，就需要通過(guò)反復(fù)的試驗(yàn)，而這樣就會(huì)對(duì)人力和物理造成浪費(fèi)和損耗，因此通過(guò)運(yùn)用虛擬設(shè)計(jì)的方法可以減少浪費(fèi)，降低損耗。所謂虛擬設(shè)計(jì)就是通過(guò)仿真技術(shù)來(lái)模擬機(jī)械在實(shí)際運(yùn)行時(shí)的參數(shù)，使其運(yùn)行環(huán)境的參數(shù)達(dá)到可視化，并通過(guò)對(duì)機(jī)械的動(dòng)力學(xué)和運(yùn)動(dòng)學(xué)進(jìn)行虛擬試驗(yàn)，就可以達(dá)到對(duì)機(jī)械的優(yōu)化設(shè)計(jì)．此外，設(shè)計(jì)人員根據(jù)機(jī)械相互配合的情況，可以按照用戶的需求來(lái)修改參數(shù)，使虛擬樣機(jī)得到優(yōu)化．工業(yè)造型和摩擦學(xué)設(shè)計(jì)一直以來(lái)，設(shè)計(jì)人員在機(jī)械的性能、穩(wěn)定性等方面進(jìn)行了很多研究，但是在機(jī)械的外觀上卻沒(méi)有進(jìn)行太多的改進(jìn)和重視。在對(duì)煤礦事故的調(diào)查中，很多事故是由于機(jī)械的色彩設(shè)計(jì)不合理，導(dǎo)致視讀不清楚，引發(fā)操作失誤。還有很多出口產(chǎn)品遭到退貨的原因就是因?yàn)闄C(jī)械的外觀設(shè)計(jì)無(wú)法達(dá)到要求。在色彩的安排中，色瓷很鮮艷的話容易使人疲憊，如果是灰暗色，則令人感到壓抑，如果能夠充分利用色彩和人的視覺(jué)的關(guān)系，有助于提高設(shè)備的工作效率，能提供給作者舒適明快的感覺(jué)。由此可見(jiàn)，工業(yè)造型設(shè)計(jì)在煤礦設(shè)計(jì)中不僅僅是美觀問(wèn)題，也對(duì)工作效率的提高有很大提高。在煤礦工作中，機(jī)械的摩擦和磨損比其他行業(yè)要嚴(yán)重，在井下設(shè)備中，都會(huì)存在普遍的磨損。摩擦學(xué)是研究機(jī)械在相對(duì)運(yùn)動(dòng)中，運(yùn)動(dòng)表面在接觸、滾動(dòng)、磨損和潤(rùn)滑等方面的科學(xué)技術(shù)。隨著煤礦機(jī)械水平的提高，機(jī)械設(shè)備的摩擦問(wèn)題越來(lái)越得到人們的重視，其直接影響煤礦生產(chǎn)的高效性。網(wǎng)絡(luò)動(dòng)態(tài)和模擬化設(shè)計(jì)煤礦機(jī)械設(shè)備需要在惡劣的環(huán)境中運(yùn)用，需要具備高技術(shù)和大投資，其研制和試驗(yàn)的周期也很長(zhǎng)，如果只采用傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法，不僅會(huì)花費(fèi)大量的研制費(fèi)用，而且周期長(zhǎng)，無(wú)法適應(yīng)市場(chǎng)的要求，而這方面的失誤都會(huì)帶來(lái)巨大的損失。因此，運(yùn)用網(wǎng)絡(luò)化的設(shè)計(jì)，即將設(shè)計(jì)、制造和仿真、模擬集于一身的新型設(shè)計(jì)應(yīng)用在煤礦機(jī)械生產(chǎn)中，這對(duì)我國(guó)煤礦機(jī)械進(jìn)入全球化軌道和在國(guó)際分工中找到發(fā)展空間十分重要。機(jī)械產(chǎn)品的運(yùn)作是一個(gè)動(dòng)態(tài)的過(guò)程，其運(yùn)用的環(huán)境包括正常信號(hào)和干擾信號(hào)。如果只是根據(jù)正常信號(hào)去進(jìn)行設(shè)計(jì)，結(jié)果可能與實(shí)際狀況相差很大，因此，在考慮機(jī)械產(chǎn)品的運(yùn)作時(shí)應(yīng)該對(duì)正常信號(hào)和干擾信號(hào)一起考慮，目前，我國(guó)在大型機(jī)器采掘機(jī)械動(dòng)力的設(shè)計(jì)研究不是很夠，因此需要加強(qiáng)對(duì)動(dòng)態(tài)模擬設(shè)計(jì)的研究。因?yàn)槊旱V機(jī)械在使用過(guò)程中，會(huì)因?yàn)榄h(huán)境因素給機(jī)械帶來(lái)不利的影響，因此，設(shè)計(jì)人員需要全盤(pán)考慮能夠帶來(lái)機(jī)械問(wèn)題的因素，要進(jìn)行人－機(jī)－環(huán)境一體化分析，只要在全面均衡的情況下才能保證系統(tǒng)的整體性能達(dá)到最優(yōu)化。在環(huán)境上，要注意環(huán)境協(xié)調(diào)設(shè)計(jì)，是使產(chǎn)品在使用中能夠不污染環(huán)境，還可以起到節(jié)約資源的作用。

煤礦機(jī)械設(shè)備的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)對(duì)機(jī)械設(shè)備能夠在惡劣的環(huán)境中良好運(yùn)作，提高機(jī)械生產(chǎn)的效率，降低生產(chǎn)損耗十分重要，合理運(yùn)用現(xiàn)代設(shè)計(jì)技術(shù)對(duì)機(jī)械設(shè)備生產(chǎn)具有重要意義。目前，很多現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法已經(jīng)被應(yīng)用到煤礦機(jī)械設(shè)備生產(chǎn)中，產(chǎn)生了不錯(cuò)的效果。隨著機(jī)械設(shè)備結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)技術(shù)的不斷發(fā)展，設(shè)計(jì)人員應(yīng)當(dāng)與時(shí)俱進(jìn)，不斷改進(jìn)技術(shù)，將創(chuàng)新的設(shè)計(jì)理念以及數(shù)字、智能、虛擬等技術(shù)結(jié)合起來(lái)，運(yùn)用到機(jī)械設(shè)備生產(chǎn)中，提高煤礦機(jī)械設(shè)備的生產(chǎn)效率，降低生產(chǎn)損耗。

本文作者：黃福盛工作單位：重慶工程職業(yè)技術(shù)學(xué)院