煤矿机械装备结构优化设计

吴英华

摘要：煤矿产业是我国对自然资源煤矿进行开采，从而用于各行各业的生产，满足人们的需求的一种产业。近年来，中国的经济不断发展，很多行业的发展依赖于煤矿业，煤矿业在中国的经济中所占的位置不可撼动。煤矿产业中，机械起到决定作用，机械质量的好坏直接关系到煤矿生产的顺利进行。随着社会制造业，信息产业和材料业的不断发展，煤矿生产中，对煤矿机械设备的结构优化设计要求更严格。要提高煤矿机械设备的性能和质量，必须做到：对机械设备的保护和维修；对煤矿机械设备结构进行优化设计，不断创新设计方法。煤矿技术中机械装备结构优化设计，已经受到煤矿产业的重视，是煤矿产业中必须解决的问题。

关键词：煤矿技术；机械装备；结构优化

1 煤矿技术中机械装备的重要性

煤矿是我国很重要的自然资源，社会上各行各业的发展离不开煤矿，煤矿在我国消费市场中占有很大比重。在煤矿产业中，煤矿的生产主要靠机械装备，机械装备的好坏直接关系到煤矿的质量，关系到煤矿产业的发展。随着我国经济的发展，每年所需的煤矿总量不断增加，若煤矿机械设备比较落后，则关系到煤矿的产量和质量等，严重阻碍我国经济发展。煤矿生产的环境很恶劣，对机械设备的要求比较高。由于我国经济发展的需要以及各行各业的发展，对煤矿的需求量与日俱增，我国大型的煤矿开采基地不断增加。同时，由于煤矿机械设备的问题，不断有煤矿事故发生，造成的人员伤亡逐年增加，矿难所造成的经济损失不可估量。因此，煤矿机械设备问题，值得煤矿生产企业反思，要从每次矿难中总结经验和教训，对煤矿技术中机械装备结构优化设计采取一些措施，只有这样，才能保证煤矿产业持续健康发展，才能保证人们的生命安全。

2 煤矿机械装备结构设计的现状

现阶段与国外的大多发达国家相比，我国在煤矿机械装备的制造以及管理上还存在很大的差距。国外的发达国家对煤矿机械装备进行管理时通常都是采用计算机技术进行管理，其生产的模式以及管理的体制也都发展的较为成熟了，而在我国对于煤矿机械装备的管理工作仍然处于一个经验管理的阶段。同样的在对煤矿机械装备的结构设计过程中，国外的发达国家都是采用CAD 和 CAM 等计算机技术对其进行结构设计，而在我国却很少有企业采用这种计算机技术进行设计。另外，在对煤矿机械装备的制造环节上，国外的发达国家基本上都是应用微细加工技术以及超精密加工技术，超精密加工技术的精度能够达到 1 nm，而微细加工技术的精度也能够达到 1nm，甚至是达到 1 μm，这类精密的程度要远远的领先于我国。最后就是在自动化技术方面，国外的发到国家大都采用制造智能化和集成化以及柔性的自动化等技术，常见的如数控机床、集成制造系统、柔性制造系统以及加工中心等自动化技术，而在我国柔性的制造系统却还是很不常见的，我国的自动化技术还处在单机自动化以及刚性自动化阶段。

3 煤矿产业中对机械设备的要求

随着我国对煤矿的需求量不断剧增，很多大型煤矿开采基地不断增多。为了保证煤矿生产的顺利进行和保证煤矿开采人员的生命安全，因此对煤矿机械设备要求高。在质量方面，机械设备要可靠，不能采购劣质的设备，不使用旧式，落后的机器，应使用新型的质量好的设备，才能使煤矿生产高效，才能避免矿难发生。在寿命方面，使用的机械设备寿命要长，要定时保养和维修，若机械寿命短，要经常换，会影响生产的顺利进行，也会增加成本的投资。在操作控制方面，采用计算机进行操作和监控，集约化生产，使煤矿高效，有质量的生产。

4煤矿技术中机械结构优化设计

4.1 煤矿技术中机械結构模块化设计

结构化模块设计指将一个产品分成一个或几个模块，将这几个模块进行组合，从而形成不同的产品，这些模块既是零件的同时，又是系统。模块之间应进行联接和配合，具有互换性和相容性。

4.2 煤矿技术中机械结构智能化设计

智能化设计是指利用各种智能软件，虚拟设计，互联网，多媒体等进行设计，体现出机械设备的结构和构想。

4.3 煤矿技术中机械结构系统化设计

系统化设计指将多个设计组合成一个系统，将所有的设计联合在一起后，可达到完成的目标，并且各个设计之间不存在干扰，但是又相互联系，相互配合。

5 煤矿技术中机械结构优化设计的应用

5.1 可靠和稳健的机械设计

煤矿开采环境恶劣，可靠稳健的机械设计可保证煤矿煤矿生产顺利进行和生命安全。可靠性是指设备在规定条件下内完成设定目标的能力，可靠性成为衡量产品质量的一个重要参数。可靠的机械设计，所用的设计变量是经过多次测试并进过检验后得到的统计量。进行可靠性设计，可以提高煤矿机械的性能和可靠性。对一些随机变量，模糊变量，如载荷、几何尺度等进行测试和统计分析，给出具体的参数，保证机械的可靠度，提高设备的寿命，保证煤矿安全生产。稳健设计指利用系统的非线性，在可控因素下，机械设备对环境变化，机器老化等问题出于最不敏感状态，使机械很稳定。

5.2 机械设备的造型设计

造型设计是指用特定的物质材料，依据机械的功能而在形态、结构、色彩、外表加工等方面进行创新设计。煤矿机械设备不仅要考虑其使用功能，还要考虑其外观，使其同时具有实用性和美观性。煤矿开采环境恶劣，对机械设备的技术性能要求高，同时其设备的外观和舒适性也重要。在对煤矿机械设备进行设计时，除了要满足其性能要求，还要在外观上，色彩上采用柔和、温馨、亲情，具有以人为本的造型设计，使工人在工作时保持心情愉悦，提高工作效率和安全性，保证煤矿生产的效益。

5.3 机械设备的摩擦学设计

由于煤矿量的需求不断增加，在煤矿生产中，有些煤矿企业没日没夜的工作，由于长时间的工作，机械设备磨损很严重。摩擦学是研究机械在相对运动时，运动表面受到摩擦，磨损的学科。机械设备的磨损会影响其使用寿命，有些机械设备磨损很严重，但是没有及时更换的情况下很容易出现事故，影响煤矿顺利安全的生产。所以在机械设备设计时，要考虑到零件之间的摩擦，设备与设备直接的摩擦，设备与外界环境的摩擦，将摩擦力降低最低。

结束语

煤矿技术中机械装备的结构设计尤为重要，它直接关系到煤矿生产的效益和安全性，关系到人们的生命财产安全，所以有必要运用一些创新方法对机械装备结构优化设计。随着科技的发展，机械设备设计人员应该与时俱进，将创新理念与智能化，数字化，虚拟化技术结合起来，提高煤矿的生产效率和安全性。

参考文献

[1]魏军英，李士阳.现代设计理论和方法在煤矿机械设计中的应用[J].煤矿机械，2007（4）：32-36.

[2]郑继水.煤矿机械绿色设计与加工的途径[J].山东煤炭科技，2011（2）：52-57.

（作者单位：哈尔滨博业科技开发有限责任公司）