计算机技术在煤矿机械设计中的应用

文/焦鹏飞

社会科学技术创新发展下，计算机技术的应用范围也更加广泛，其采取智能化的方法为煤矿机械设计提供了良好的技术支持，在很大程度上降低传统人工失误率，结合煤矿行业特点与使用需求进行针对性的辅助设计。另外，从煤矿机械设计来看，传统设计模式下机械产品出现的问题越来越多，计算机技术在其中的应用能够提高机械设计的现代化社会平，优化煤矿机械设计流程，减少过程中的成本投入，不管从哪方面来看其所具有的价值都是不容忽视的。

1 计算机在煤矿机械设计中应用的重要性

煤矿能源在生活、生产等个方面都发挥着重要作用，其对于工业发展与人们生活水平的提高有着重要意义。虽然当前新能源的出现削弱了人们对传统能源的需求，但新能源还不能实现全面的替代，煤矿能源在国民经济中仍旧占据重要位置，这也对煤矿生产、开采提出更高的要求。煤矿机械设计主要是结合煤矿行业特点分析机械设备本身的实际使用需求，从而对煤矿机械运行原理、工作形式等多方面进行合理的分析与研究，并为煤矿机械制造人们提供更准确、更可靠的参考依据。为了促进煤矿机械自动化水平的提高，采用现代化的设计手段，能够促进煤矿机械的自动化、智能化发展，从而为煤矿产业的进步提供更好的基础保障。利用采集数据数字化与计算机机械设计手段，能够提高煤矿机械常规设计水平，通过虚拟现实技术实现对煤矿机械的仿真建模，从而以数字化、可视化的立体模型将煤矿机械更加直观的展现出来，提高煤矿机械设计的可靠性、灵活性。

2 煤矿机械设计现状

当前我国煤矿机械逐渐呈现大规模的发展趋势，这也给煤矿机械设计提出更高的要求，在传统机械设计理念下，产品质量与运行效果等方面都存在很多不足，这给煤矿开采工作带来很大困扰。通过对煤矿机械设计的深入了解，其问题主要体现在以下几方面：

（1）机械设计理念落后，无法自主创新意识。我国煤矿机械设计中很多优秀的设计理念与技术都是从国外引进的，由于机械设备核心部件主要来源于国外制造业发达国家，针对我国煤矿行业而言的技术研究较为薄弱，部分企业为了追求高效益、高质量不愿意将资金投入在技术研究方面，习惯应用国外已经成熟的先进技术，这就导致我国煤矿机械自主产品较少，无法满足中国特色发展需求。

（2）机械设备高消耗问题，传统煤矿机械设计中过于关注机械本身的质量，忽略了机械生命周期以及对环境的影响，在环境污染的同时能源浪费现象也较为严重。

（3）机械设计实用性不强，机械设计人员对煤矿机械设计过于关注理论内容，缺乏对煤矿开采作业方式的不够了解，设计出来的操作模式过于繁琐，很多功能都得不到应用，虽然但从设计角度来看是一个完整的作品，但从应用角度来看适用性不强、井下机械故障频发。

3 计算机技术在煤矿机械设计中的应用

3.1 计算机参数化设计的应用

煤矿机械设计中会涉及到很多零部件，不同机械设备零件数量与尺寸、规格都不尽相同，对零件变形尺寸进行规划与参数化分析能够从根本上保证机械变形体设计的有效性，从而满足机械设备的生产活动要求，机械产品变性设计规划主要可以分为以下几部分：

（1）描述层，其主要针对煤矿机械设计中产品变形设计多样性的描述与思考，针对零件类型与结构框架等展开具体的研究与分析，为后续机械设计提供支持。

（2）模型层，顾名思义是建立煤矿机械立体模型，通过对机械产品变形活动组成要素进行模型搭建，明确相互之间的影响和逻辑关系，从而形成多层次的结构设计。

（3）应用层，从实际使用角度出发，以机械产品变形设计的配置与标准参数为依据，优化煤矿机械的变形设计，实现对不同变形活动的分析与整理。具体如图1所示。

3.2 计算机辅助技术的应用

计算机辅助技术是一种高效的设计方法，能够转变传统人工设计、计算的不足，从多方面分析改变产品的整体构造，实现煤矿机械设计的有效性。计算机辅助技术的应用需要先建立数字模型，并且对与之相关的数据进行分析，在一切准备工作完成后构建完整的机械框架，由于煤矿机械设计对于数据的准确度要求较高，计算机辅助设计需要具备应该的监控能力，可以在设计人员进行数据编辑与参数调整的时候，对其中存在的错误问题进行数据修复，不需要借助人工检查就能够实现科学的设计。计算机辅助设计主要是利用CAD建模，模型还原程度较高，能够让设计人员更清晰的了解机械产品的整体情况，同时通过仿产品模型的建立，对模型的准确度、完整度进行检查，确保模型具有足够的质量后方可进行制造生产。除此之外，计算机辅助技术还具有交互性和共享性的特点，可以实现机器间的数据交换或人与人之间的数据交流，计算机辅助技术与煤矿机械设计的融合，实现了现代化机械设计的一体化发展，有助于煤矿机械设计整体水平的提高。

图1：机械产品设计规划

3.3 数据挖掘技术的应用

数据挖掘技术我们以可以称之为大数据技术，煤矿机械设计中会产生大量的数据信息，对其进行系统化分析，并搭建数据库系统为系统运行提供依据，通过数据挖掘技术发挥数据信息的潜在价值，满足设计人员的设计需求。常见的数据挖掘技术有概念表述技术、特征挖掘结构等等，有助于及机械产品技术模型和运行结构的完整化。

3.4 计算机仿真技术

计算机仿真技术是当前煤矿机械设计领域一种常见的技术种类，通过对煤矿环境下机电设备的全面、客观分析，选择合理的仿真软件，并以计算机系统为基本条件构建数字模型，实现抽象数据的具体化、数字化发展，有助于设计人员更深入、更全面的了解机械化设备性能，提高设备的可靠性，简化煤矿机械设备运行、维护工作，是各个方面更加的方便、高效。另外，应用计算机仿真技术能够实现虚拟与现实的有效结合，通过仿真实验了解产品性能等方面的不足，并在原有的基础上提出意见进行优化、调整，最大程度保证设备质量、性能符合要求。

4 煤矿机械设计制造发展前景

煤矿机械设备作为生产工作中不可缺少的一部分，应该充分考虑其所处环境的复杂性，在未来的煤矿机械设计将会朝着以下几个方向发展：

（1）微型化，当前大型机械设备对现场作业空间要求大，而煤矿井下作业有相对狭窄，积极开展微型化机械设计是必然可行的。

（2）智能化，智能化也可以说是自动化的升级，在计算机技术的基础上结合当前先进的人工智能技术，模拟人的智能进行自动化操作，能够降低井下人为作业风险，并且还可以实现二十四小时不间断作业，弥补人工在井下作业的局限性，有助于煤矿生产的智能化发展。

（3）网络化，在很长一段时间里我国互联网技术的发展带给煤矿产业一定的冲击，面对当前煤矿机械设计的多元化发展，引入网络技术能够在短时间内实现产品的推广和创新，这种制造方法让煤矿机械设计变的更简单、更便捷。

5 结语

综上所述，随着煤矿能源开采的深入发展，所面临的环境越来越复杂，煤矿机械设计逐渐呈现微型化、智能化、多样化的特点，采用计算机技术进行煤矿机械设计工作能够提高机械设计的质量和效率，从而为煤矿生产提供高质量的机械产品。目前，计算机技术在机械设计领域的应用已经受到人们的认可与关注，从长远角度来看，这对于企业发展与人们生活水平的提高都具有重要意义。因此，在未来的发展中煤矿机械设计还应该加强计算机技术的应用与研究，最大限度提高煤矿机械产品质量与性能，更好的满足现代化煤矿开采的多方面需求。