煤矿机械设备的制造及管理办法

陈铁军

摘要：随着全球经济的飞速发展，各行业对能源的需求也是越来越大，而煤炭能源是我国能源结构中极为重要的组成部分，因此随着煤矿的大力开采，煤矿机械也迎来了重大的机遇和挑战，加强煤矿机械制造的合理设计与管理可有效满足机械加工零件设计的要求、确保产品质量和生产效率的提高。本文就我国煤矿机械设备的发展现状出发，针对煤矿机械设备的制造及其管理办法以及发展趋势进行分析探讨。

关键词：煤矿机械；发展现状；管理办法；发展趋势

煤矿机械是众多机械行业中的一个分支，它专门作用于煤矿开采。我国是一个产煤大国，在诸如山西、河南、陕西等省每年生产的煤炭数量都在增加，因此煤矿机械的发展状况对我国煤炭业来说具有极大的作用。目前我国的煤矿机械发展水平还有很多不足，大多数的核心设备还依赖于国外的进口，这也就造成了我国煤炭企业生产成本高，竞争压力大的普遍现象。然而，随着我国高新技术的不断研发，煤矿机械也在不断地研发，不断地进行技术革新。新材料、新技术的投入会使我国煤矿机械的发展迈出一大步，逐步的朝着大型化、自动化方向发展。同时煤矿机械设备生产制造过程中先进技术的应用、合理的工装设计及恰当的管理方法也可有效的保证煤矿机械制造技术的提高和产品的质量。

1.中国煤矿机械的发展现状

随着改革开放步伐的不断加深，我国在各个领域都和国际逐渐接轨。我国的煤矿机械也在不断的发展进步，从最初的引进国外先进技术到逐渐对核心技术进行学习消化和分析，终于走到了如今合作生产以及自主研发设计的地步，这种由简单的模仿到如今的自主创新研发的改变造就了我国煤炭经济市场竞争力的上升以及煤矿机械不断的发展创新之路。

然而我国的煤矿机械的发展仍然面临着很多问题。

首先，我国煤矿机械设施的主要性能指标仍旧比较落后。相比较于发达国家对煤矿机械制造企业对基础元件的理论研究，我国则更多的是追逐实际的应用技术，对基础的理论研究反而不重视，这就导致了在引进的核心技术应用上，我国煤矿机械也只是简单的仿制外观，对其相应的理论基础都视而不见。这就造成我国煤矿机械某些基础原件的耐久性、可靠性都不高，使我国的煤矿机械设备在安全可靠性存在极大的隐患，并且难以满足大型煤矿的生产效率的要求，其使用寿命也不尽人意。

其次，我国步入工业时代的时期较晚，工业发展较西方发达国家落后很多，制造工艺技术相对于发达国家来讲也相对落后，这也导致了我国煤矿机械发展缓慢、煤矿开采技术落后，直到现在我国的煤矿机械的自主研究力量仍然不够强，如果制造工艺技术能够有效的得以提高就会大幅度提升煤矿机械的发展能力。

2.煤矿机械设备的設计制造

根据我国煤矿发展目标，到2010年，大型煤矿采掘机械化程度达到95% 以上，中型煤矿达到80%以上，小型煤矿机械化、半机械化程度达到40% 。煤矿机械化程度的提高将大大带动煤机行业的机械化程度，煤机行业将迎来“黄金发展期”。煤炭机械需求的三个驱动因素分别是：新开工煤矿的生产需求、已有设备的更新需求和机械化技改需求。根据业内人士对这三个因素的分析，煤矿机械的需求在未来几年仍将维持快速增长的态势。从新建煤矿投资构成来看，70%属于固定资产投资，煤炭机械设备投资占固定资产投资的50% ，因此，煤炭设备投资额占新建煤矿投资总额的35% 。煤矿机械属于专用机械，应用环境非常恶劣，产品自动化技术要求非常高，行业特点决定了只有技术领先的公司才有可能成为煤矿机械行业的领头羊。

2.1CAD技术和有限元法的应用

在煤矿机械制造中，要加强设计合理性，应注意CAD技术和有限元法的应用。

CAD技术是运用计算机的硬软件系统，对产品与工程给予合理设计的技术。主要包含绘图、设计、文档制作与工程分析等设计。目前，机械产品已较为成熟，应用CAD技术，能有效实现一体化设计与模块化设计。在计算机中，产品模型能直接进入CAPP系统，并给予NC编程与工艺规划，让加工代码直接进入NC机床，用CAD技术加强设计与制造连接，能有效提高产品开发，减短产品的开发期。

有限元法是计算机工具中的数值计算法，可将无限质点连续体简化成有限的单元集合体，将单元拼合为离散结构物，并替代传统连续弹性体对工程当中的复杂结构进行动力与静力分析。

2.2煤矿机械制造中的工装设计

在机械制造过程中，合理地设计和管理工艺装备，对满足加工零件的设计要求，保证产品质量，提高生产效率，降低生产成本及减轻工人和设计人员的劳动强度起着重大的作用，因此，工装的设计和管理在机械制造行业中是一个不可缺少的重要环节目前我国生产的煤矿机械产品中，有不少是技术性能尚且可以，但是对外观质量重视不够。例如，表面涂漆不均，颜色以灰黑为主；厂标指示牌以及标准件等歪斜不正大小不一；毛刺飞边不除，矿工都不敢用手摸等。操作人员围着机器转着操作，其疲劳程度可想而知。操纵手柄的方向和机器运动方向不一致甚至相反，操作者思想紧张极容易酿成事故；有的机器尺寸和比例不适合我国的人体尺度要求，过高或者过矮而导致抬腿弯腰操作。工装设计主要是用于在机械加工中对工件进行夹持或定位，以达到一定工艺要求的特制的装备或工具。

工装夹具的设计原则：

（1）使用专用工具。生产线中所用工装应最适合该产品及人工操作的专用工具以提高生产效率。

（2）合并二种工装为一种 减少工具的更换麻烦，以减少转拉的工时消耗，提高工作效率。生活中我们常见的带有橡皮的铅笔、即可以开啤酒瓶有可以开红酒瓶还可以当螺丝刀、锯子用的小刀、可以当U盘用的一卡通等等。

（3）提高工具设计便利性减少疲劳 工具手柄方便抓握，作业工具与人体动作相协调，工装夹具的操作应以IE的方法进行评估。

（4）用夹具固定产品及工具 以固定用台钳及夹持具等来固定产品及工具，以解放人手从而进行双手作业。

由于其操作位置应相近集中，并且在设计中，让机械尽量减少或脱离人的监控和辅助，开关位置与下工序兼顾，工件自动脱落，能够自检的自动化 安全第一容易进行作业准备由于现行的工装设计是按产品分类存档的，无具体的工装特征因此，在进行新工装设计时，要查找同类型的工装图十分不便工装设计人员又多为单独完成工装设计任务，因此，对现有的工装的资料缺乏了解而每个企业生产的产品虽然可能有很多种类，并不断地设计和投人新产品的生产，但一般的企业大多有自己的生产方向，据统计，在不同的产品中大约有 以上的零件是相似或者相同的工装是为产品服务的，每套工装基本上又是由定位导向夹紧及基体等几大部分组成的，工装中的相同或相似零部件的比例就更大了。

2.3煤矿机械的绿色化设计

绿色设计作为一门先进的设计方法满足了煤矿机械工业设计的要求 绿色设计主要指的是通过借助于产品生产过程中的技术环境协调以及经济性等多方面的信息情况，力求所设计产品不仅技术先进，经济合理，而且具有相当好的环境协调性的过程煤矿机械进行绿色化设计实现了煤矿机械的整个开发周期中相关产品技术性经济性可维护性可回收再利用性等多种特性得以保存的目的，所设计出的煤矿机械产品满足了用户及环境等多方面的需求 因此，在煤矿机械工业设计的过程中引入绿色设计方法是必要的。

煤矿机械的绿色化设计主要体现在以下几个方面：

一是对于可再生材料回收材料能降解材料进行优先选择。

二是进行材料环境负担情况分析数据库及其相应的专家系统，对其相关环境数据及其知识进行研究，以便于对材料的环境兼容性及协调性等方面的评价体系提供相应的理论信息。

三是对材料的绿色特性评价方法的研究，主要指的是由原料到成品，从成品到产品及从产品到报废后的物资等三个过程所进行的能源资源以及环保性能等方面的评价。

四是煤矿机械的可拆卸性，只有拆卸过程方可实现材料的完全回收以及可用零部件的再次利用。设计过程中应遵循如下原则：易拆易分，尽可能降低拆卸过程的工作量零部件的多样性及产品预测的结构。

五是可回收再利用性。可回收再利用性原则主要指的是产品进行设计的程中，对零部件回收的可能性及其价值回收处理的方法及其结构工艺性能等多方面问题进行充分的考虑，以确保产品零部件及其材料的再利用性得到充分保障，因而此过程对于环境所造成的污染最小。

总而言之，即在绿色设计过程中产品成本的分析同传统成本分析不同，产品绿色设计初期即开始对产品的再利用性进行考虑，因此进行成本的分析过程中必须对污染物的替代产品的拆卸及其重复利用，以及相应的环境等方面的成本進行考虑。进行绿色设计的决策过程中必须进行成本的分析，以确保所设计出来的产品不仅绿色效果好，而且所需成本最低。

3.煤矿机械设备的管理

3.1煤矿机械设备的管理特点

煤矿机械设备的管理主要有技术性、综合性、随机性和全员性四大特点。作为企业的主要生产手段，设备是物化了的科学技术，尤其是矿用大型设备，是现代科技的物质载体。因此，设备管理必然具有很强的技术性。首先，设备管理包含了机械、电子电力、液压等多方面的科学技术知识，其次，为了更好地使用和维护设备，还需要掌握状态监测和诊断技术可靠性工程、摩擦磨损理论等专业知识。而设备管理的综合性表现在：现代矿用设备包含了多门专业知识，是多门科学技术的综合运用；设备管理的内容是工程技术、经济财务、组织管理三者的结合；为了获得最佳的经济效益，必须实行全过程管理，它是对设备一生各阶段管理的综合；设备管理涉及物资准备、设计制造、计划调度、劳动组织、质量控制、经济核算等许多方面的业务，汇集了企业多项专业管理的内容。随机性主要体现在许多设备故障具有随机性，使得设备维修及其管理也带有随机性质。另外煤矿设备种类多，数量大，故障的分布比较复杂，同时受操作使用环境影响，突发故障较多，为了减少突发故障对生产的干扰和经济损失，设备管理必须具备应付突发故障、承担意外突击维修任务的应变能力。最后全员性是指现代企业管理强调应用行为科学调动广大职工参与管理的积极性，实行以人为中心的管理。设备管理的综合性更加迫切需要全员参加管理。

3.2煤矿机械设备的管理办法

在煤矿机械制造中的工装设计中，如何让进行合理的管理才能保证整个机械制造的质量，主要从以下几个方面来进行管理：

（1）加强信息技术的现代管理

要增强煤矿机械制造的生产效率与质量，实现信息技术的现代管理，就需要应用到计算机。从中标至交工验收等，不仅需要高水平的施工技术，还应有先进的施工管理，以提高企业的管理水平。高水平的管理方法离不开计算机的支持。运用现代信息技术提高机械制造企业的管理水平，改善企业的投资效益，确保煤矿机械的生产质量，将企业各信息孤岛进行连接、构建、设计、计划、生产工艺、财务与销售等环节的完整信息链，构建敏捷的企业网络，形成全动有效的协同环境，以提高煤矿机械企业的良好管理水平。

（2）对设计材料的管理

当设计一套新的工装时，设计人员将要设计工装或零部件的构思转化成相应的分类代码。然后按此代码对所属工装或零部件组的设计图纸和资料进行检索，从中选择可直接采用或稍加修改便可采用存有的工装或零部件图。只有当存有图纸均不能利用时，才重新设计新的工装或零部件。

（3）建立信息库

以按被加工零件的形状、加工面、加工机床种类、定位方式、夹紧方式等工装特性制定工装编码系统。将企业中已设计制造过的工装按该编码系统进行编码分组，建立工装图纸和资料的信息库，同时，将工装中的元部件按定位件、导向件、支撑件、夹紧件和基体件分别进行编码分组存入元部件信息库；此外，还对各类元部件进行必要的标准化处理，建立标准件信息库，以备检索用。

（4）提高员工素质，强化安全管理

强化员工素质，加强安全管理。设计人员的不合理设计，会导致了生产率降低成本上升工程质量水平降低建设周期加长等 于代岗人员顶替时间短，对顶替工种操作熟练程度差，缺乏顶岗前的安全培训，产生违章指挥和盲目操作双重不安全因素但是，矿山某些技术性工种，有些企业领导不去考虑学识水平，不講究用工要求，而是当作好工种，并通过人情关系把一些不合格的人员充塞进去，加之一些人员不钻研技术业务，违章违纪现象比较突出 施工现场管理人员缺乏搞好质量管理的办法和手段，对现场作业中存在的习惯性违章和一些隐患问题不制止，管理人员对施工安全管理的不重视造成了安全管理职能上下脱节，工作失控，使施工中的安全管理措施落实不下去 只有加强了员工的素质，才能从根本上改变。

4.煤矿机械的发展趋势

我国煤矿机械行业总体来说仍旧呈现出良好的发展态势，在很多领域都有自己的优势，如果对煤矿机械某些核心技术以及专利技术进行有效研究将会大幅度提升煤矿机械的发展势头就目前而言我国的煤矿机械发展趋势主要表现为：

4.1煤矿机械将朝机电一体化趋势发展

随着煤炭资源重要性的显现，我国在提高煤炭产量的同时也要对煤矿机械设备进行相应的改善就目前而言，传统的煤矿机械已经难以满足煤炭开采的需要，机电一体化在煤矿机械中的应用越来越显现出了独特的优势，煤矿机械机电一体化的创新能够大幅度的提升原有的煤矿机械操作水平，使煤炭资源的采掘运输都向机电一体化的方向发展，保证煤炭资源的开发能够更加具有效率并且还能够增强其安全保证。

4.2煤矿机械将朝智能化趋势发展

煤矿机械制造技术正在不断的由传统制造技术向先进制造技术发展，智能化的操作系统也是一门新兴技术，其自身的优越性使其使用和发展领域在不断的扩大，把智能化应用于煤矿机械也具有无穷的生产力，因此应该注重把这些新型科技有机的组合起来，保证煤矿机械的操作控制系统能够更加精确和智能化，使煤矿机械设备能够运行的更加协调，使其在煤炭资源的开采中得到有效的利用，在提高煤炭资源产量的同时还能大大增强其安全可靠性这里的综合化是指机械设备功能的综合化，即实现一台设备多项功能的综合如煤电钻功能与凿岩机械功能的综合单体液压支柱与顶梁功能的综合等。

5.总结

总而言之，近年来，随着我国煤炭企业的开采规模不断加大，我国的煤矿机械不仅应该把各项新型技术应用于煤碳企业中来提高原有的机械操作水平，使煤炭企业的生产效率更高，并且具有更强的安全性能，还应该合理的进行工装设计，使煤矿机械的生产成本尽可能地降低。这样才能全面的、有效地提高企业的竞争力，使企业在竞争压力越来越大，发展速度越来越快的煤矿机械设备领域占有一席之地。

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