现代设计方法在矿山机械设计中的运用意义

侯建伟

（中煤科工集团唐山研究院有限公司，河北 唐山 063000）

与传统的矿山机械设计相比，当前的矿山机械中会灵活的应用现代设计方法，将各个学科中的优势综合应用其中，从而使得矿山机械整体优化。因为在矿山机械设计应用现代设计方法是以设计方法学为基础，通过应用计算机技术等当前社会中先进的技术来提升机械设计质量，不仅可以有效的缩短设计周期，还能使矿山机械的有效性得到改善与优化[1]。因此，就很有必要研究现代设计方法在矿山机械设计中的运用意义，并分析现代设计方法在矿山机械设计中的具体应用，关注矿山机械设计中应用现代设计方法的注意事项[2]。

1 现代设计方法概述

现代设计方法是与传统设计方法相对的概念，传统设计方法中相关的设计人员更加关注自身的直觉与长期的设计实践经验，应用现代设计方法，则是相关的设计人员通过应用现代理论、逻辑分析等大量的学科知识，并充分应用计算机等先进技术，从而有效的提升产品的质量与经济性，通过应用现代设计方法也可以更好的满足现代社会和经济发展的需求。就当前的现代设计方法发展来看，伴随着科学技术、学科理论的迅速发展也逐渐改善、优化[3]。尤其伴随着近年来信息技术的迅速发展，在现代设计中对信息技术的应用越来越广泛，使得设计技术与设计质量有效提升。而且大多的现代设计工作者更加倾向于在现代设计中实现多门学科理论的互相融合，这样就使得现代设计技术、设计方法等都取得了较快的发展，并逐渐朝着现代化的方向发展，具备了先进性、智能化、自动化的特点。在矿山机械设计中应用现代设计方法，不仅能够有效的提升矿山机械设计水平，还能促使矿山机械设备的质量、水平提升，进一步促进矿山开采、矿山行业的迅速发展[4]。

2 矿山机械设计运用现代设计方法的重要意义

在矿产开采、生产过程中需要面对复杂的作业环节，要想保证矿山开采的质量、效率，减少矿山开采的安全事故，就必须要保证矿山机械设计的合理性。根据矿山开采实践经验来看，在矿山开采中的中坚力量就是矿山机械设备。基于此，就必须要重视矿山机械设计，这样才能有效的提升整个矿山开采生产过程的安全、效率和产出矿石质量。通过在矿山设计中运用现代设计方法可以有效的增强矿山机械设计的可靠性。在矿山机械设计中，其可靠性、合理性会对矿山机械设计的质量产生至关重要的影响，也就是说，在复杂、恶劣的矿山开采作业环境中，矿山机械设计中应用现代设计方法，可以使矿山机械在复杂、恶劣的作业环境中完成矿山开采工作，并有效的提升矿山作业的安全性[5]。因此，在矿山机械设计中应用现代设计方法，能够有效的提升矿山机械的可靠性，还需要相关的设计人员采取有效的检验措施，从而使矿山机械能够在不同的作业环境中根据矿山开采需要，完成矿山开采工作。要想保证矿山机械检验工作的完成，还需要统计、分析矿山机械设计数据，并进行大量的检验试验，将检验试验过程中出现的问题、缺陷以及薄弱环节进行改进与完善，从而有效的提升矿山机械设计的质量，矿山机械性能得到改善，保证矿山机械能够进行安全、可靠的顺利运行[6]。

3 绿色设计理念的应用

3.1 设计方法探析

随着人们环境保护意识的逐渐增强，矿山开采对自然环境造成了严重的危害，这引起了越来越多人们的重视，尤其是矿山开采所需要的机械设备。由于机械在工作运行过程中需要柴油带动，这势必会排放大量的颗粒物质。同时，柴油发动机工作时会产生较大的噪声，这都是与当前环境保护理念相违背。因此，现代矿山机械设计中必须要记入绿色环保设计理念，改善传统的机械设备对环境所造成的污染情况。

3.2 绿色设计技术

要想在矿山机械设计中融入绿色设计理念，就必须符合绿色设计技术。而绿色设计技术包括三方技术，即数据管理技术、评价技术以及建模和仿真技术。在矿山机械设计过程中，这三个技术缺一不可，相互协调，每个技术对矿山机械设计都具有重要作用。此外，绿色矿山开采设计也要以相关的技术规范为依托，保证设计数据符合国家标准[7]。

4 在矿山机械设计中应用现代设计方法

4.1 在矿山机械设计中应用CAD技术

在矿山机械设计中最广泛的现代设计方法就是CAD技术。相关的设计人员通过应用计算机技术的硬件系统、软件系统来设计与开发矿山机械设备。在矿山机械设计中应用CAD技术，相关的设计人员在设计分析、工程分析、绘图文档以及制作文档等多个环节中都应用该技术，这样就可以实现设计的一体化与模块化。有部分设计人员还在应用CAD技术的基础上应用CAPP系统，从而更加合理的规划矿山机械设计工艺，并在NC编程中应用计算机内的产品模型。有些设计人员会在NC机床加工中心直接输入加工代码。根据矿山机械设计实际工作情况来看，在矿山机械设计中应用CAD技术，可以有效的提升技术效益，并使得矿山机械设计与制造有机结合，提升矿山机械的制造效率。

4.2 在矿山机械设计中应用绿色设计理念

因为矿山机械在作业的过程中会产生大量的有害物质，会对环境产生一定的直接影响，例如矿山开采中所使用的大缸径的柴油机产生的噪音、颗粒物会严重影响环境。因此就必须要在矿山机械设计中应用绿色设计理念与绿色技术。根据矿山机械设计中对绿色设计技术的应用情况来看，有以下几项核心技术。首先，就是要进一步加强对数据管理技术的应用；其次，要加强对建模与仿真技术的应用；最后，还要加强对评价方面技术的应用。在数据管理技术方面，通常会应用Pdm，这也是在矿山机械设计应用绿色设计技术中的关键此基础上之一。通过应用该技术，能够将矿山机械设计整个过程中的各个环节产生的包括绿色资源、工程规范、机械设计技术等大量数据信息进行有效的管理，相关的设计人员也可以将矿山机械设计中的数据信息传递到某一制定位置的工作人员，保证矿山机械设计的合理性。通过在矿山设计中应用建模数字化仿真技术，也是实现矿山机械设计的绿色设计目标的重要途径。相关的设计人员可以在设计初期收集、整理大量的矿山机械设计、运行中所需要的数据与信息，从而构建起矿山机械的生命周期模型。并在此基础上使得各个部门之间互相合作，这样也就可以通过应用仿真技术来全方位的仿真处理好矿山机械的开发和设计、制作和测试以及后期回收与二次处理。关于矿山机械设计对绿色度技术的应用，就是要对矿山机械设计的操作性的指标、保养性指标、经济性以及环保指标进行评价，从而能够对机械设计的整个过程进行更加全面的评价，保证矿山机械设计的合理性，使其能够更好的应用于矿山开采，并减少开采中的问题与安全事故发生概率。

4.3 应用有限元法

因为矿山的作业环境比较复杂、恶劣，无法对矿山机械在作业的时候机械受力情况进行收集与分析，因此矿山机械的结构、荷载有比较显著的复杂性。在传统的设计中，相关的设计人员通常会分析矿山机械运行中几个截面来进行简单的计算，这不仅不能保证该计算结果的准确性，还不能确定矿山机械的每个部件的应力分布情况。因此，在矿山机械设计中应用现代设计方法，通过应用有限元法，相关的设计人员能够通过应用计算机来计算矿山机械的各个部位的应力情况与机械运作时的薄弱点，从而采取具有针对性的改进设计方法，这样才能使得机械性能优化，从而更好的满足矿山机械质量，更好的满足矿山开采需求。

4.4 应用人机工程设计技术

因为在矿山开采中矿山机械运行环境相对比较恶劣，需要机械操作技术人员集中注意力关注具体机械操作，一旦其中出现简单的机械操作失误也很有可能会潜藏安全隐患，导致安全事故发生。通过在矿山机械设计中应用人机工程设计技术，相关的设计人员在关照矿山作业环境的基础上来使矿山机械设计更加符合人体生理特点，更加符合操作人员的操作习惯，从而提升操作人员的舒适度，操作的劳动强度减少，这样使得矿山机械的生产安全提升。

5 矿山机械设计中应用现代设计方法的注意事项

在矿山机械设计中应用现代设计方法还需要注意以下问题：

首先，需要坚持以人为本的矿山机械设计理念。在应用现代设计方法的矿山机械设计坚持以人为本是一个重要内容，需要相关的设计人员关注矿山机械设计中存在的噪音、机械形态不够柔和、控制系统安全问题以及操作舒适度等多种问题。尤其需要进一步加强对矿山机械设计消除噪音的设计问题。如果矿山的工作人员在相对比较嘈杂，充满噪声的环境中工作，很容易影响工作的状态，也很容易对工作人员的健康产生不良影响，甚至会因为噪音导致相关的工作人员在操作矿山机械的时候出现失误发生安全事故。基于此，就需要相关的设计人员在矿山机械设计应用现代设计方法的时候能够关注工作人员的一般工作、操作矿山机械状态，然后设计合理的矿山机械工作频率，从而有效的降低矿山开采中机械产生的噪音，减少工作人员的影响。同时也需要根据我国当前矿山机械设计中机械自动化水平不高的问题，积极的应用更加智能化、自动化的矿山开采机械控制系统。

其次，还要进一步加强矿山机械设计的先进性、系统性、动态性、智能性技术的综合应用。相关的矿山机械设计人员还需要准确的掌握人体基本生理指标、机械各个部位尺寸等多方面的数据信息，掌握矿山开采工作流程等信息，这样才能保证设计的矿山机械简单、便于操作，使得矿山开采工作人员能够在较好的工作环境组织矿山开采。

6 结语

总而言之，在矿山机械设计中应用现代机械设计方法具有重要意义。在矿山机械设计中应用现代设计方法，可以综合应用多个学科优势，实现矿山机械优化、完善。为了能进一步提升矿山机械的使用性能，提升矿山开采的质量与效率，在未来的矿山机械设计中还要对应用现代设计方法进行持续研究，并针对当前矿山机械设计中应用现代设计方法中存在不足的部分采取针对性改进措施，提升矿山机械设计水平。