现代设计理论和方法在煤矿机械设计中的应用

殷春雷久益环球（佳木斯）采矿设备有限公司

现代设计理论和方法在煤矿机械设计中的应用

殷春雷
久益环球（佳木斯）采矿设备有限公司

随着社会经济的飞速发展，能源需求也不断增大，煤矿开采量的增加，煤矿机械使用要求自然也越来越高。为了提高煤矿机械利用率，提高能源的利用率，本文从现代机械设计理论着手，结合煤矿机械功能要求、操作要求以及适用面等方面要求对煤矿机械设计应用前景进行了一系列的分析研究。

煤矿机械；设计理论；生产效率

前言

煤矿机械的使用决定了井下作业工作效率，是代替人力作业的主要煤矿开采机械。因此，机械性能高低直接关系着煤矿工作效率，各种先进技术手段的应用更是提升了煤矿工作质量，下面我们就从煤矿设计理论、先进技术应用等方面对煤矿机械设备应用加以阐述。

1.现代化煤矿机械设计理论

1.1煤矿机械设计理念

现代煤矿机械设计指的是现代主义设计，也就是常说的技术设计、功能主义设计及机器艺术等相关内容，现代设计就是要更好将科学技术融入到机械设计当中，提升煤矿机械功能、促进机械功能全面化。

1.2计算机技术的在设计中的应用

计算机技术在现代社会当中的应用越加普遍，它不仅给你们的工作生活带来了巨大的便利，同时在煤矿机械设备当中的应用也带动了机械设计质的变化。计算机技术的应用极大的提升了机械设备的可靠性、增加了工业设计的合理性、增添了绿色环保设计，计算机技术实现了计算机技术与现代机械设计的优势互补，促进了现代化社会的长期可持续发展。

2.现代设计理论及方法在煤矿机械设计中的具体应用

2.1三维技术

现代化技术的应用为机械设计创造了巨大的设计便利，缩短了设计周期，就以三维CAD技术的应用，它为煤矿机械设计提供了重要的设计工具，极大的提升了设计工作效率，实现了设备设计的科学及合理化设计。

过去的设计方式仅能够实现设备零构件的单独设计，各个部件设计完成后全部结合在一起，进行综合设计，但是这样的很难做到后期设备的精准装配。三维技术在设计当中的应用利用技术能够查找到环境中最便利的设计命令，通过各个步骤设计命令进行恰当的修改设计，增加了设计的简单便捷。

现代技术在煤矿机械设计当中的应用，应当建立实心体模块，充分建立起便于机械设备零构件模型的结合，并实现设备设计的逐步抽壳处理，自动生成薄壁体，进行薄壁体的平移、拉伸及删除等设计模型的完善，增加机械设计图形的合理性。

2.2提升煤矿机械设计的可靠性

以计算机为辅助，增加机械设计的合理性，进行设计状态分解。常规机械设计极限状态需要具有确定量，可靠性设计极限状态更多的则是变量，计算机能够帮助人们完成复杂的变量计算。因此，计算机辅助设计十分必要，它是最佳的辅助计算工具。

计算机辅助应用增添了设计的合理性，常规设备设计就是通过各种尺寸的零部件的设计，来寻找相配套产品，而计算机应用则能够通过各零部件设计尺寸比例设计作出优化设备尺寸设计，节省了大量的物力和财力，有效降低了煤矿机械设备设计成本。

2.3煤矿机械设计的几种技术应用方法

首先，有限元法。该方法指的是利用计算机辅助设计工具进行数值计算的设计方法，现代化技术手段将复杂、无限的质点逐步简化，从而形成以有限单元组成的设计集合体，对这些集合体展开分类分析求解，并一起替代原有的设计弹体模式。

与其他机械设备相比，煤矿机械设备需要承受各种力的变化，煤矿机械设计复杂性可想而知。利用有限元法进行设备设计数据分析，能够简化机械设计、找出力分布的关键点，更好的发现煤矿机械设计中的薄弱环节，提升机械设计的针对性。

2.4机械产品存数优化设计

煤矿机械的优化设计就是要将常规设计方法、理论和周期等问题逐渐转化为更多的数学模型，进而寻找最佳的设计方案。优化参数化设计应遵循如下设计原则：优化分解、先试探在离散及逐步优化。

2.5绿色环保设计

煤矿作为一种重要的应用能源，其污染程度极高。在地球环境逐渐恶化的情况下，绿色环保设计极为重要。设计之初就要做好相关准备：建立煤矿机械绿色设计模型设计、合理选择煤矿机械材料、增加机械产品拆卸的灵活性、提升机械产品的利用率、降低产品设计成本，实现机械产品安全设计保护。

传统的煤矿机械设计方法就是先利用开发破坏在进行保护的过程，而绿色环保设计就是从资源利用的初始就采取环境保护措施，充分考虑到机械设备利用对环境影响，树立以现代化设备设计为理念的现代机械设计方法。

2.6人机工程学设计

煤矿机械人机工程学设计理论就是结合计算机技术所采用的人性化产品技术设计，就当前科学技术整体发展趋势来看，人机工程化及智能化是煤矿机械设计发展的必然方向。由于煤矿井下工作环境的特殊性，长期井下作业会让人产生不稳定情绪，而人机工程学设计则能够改善环境影响，提升井下工作效率。

2.7虚拟样机技术

从表面意义上就能够看出，虚拟样机技术就是要利用数字化设计方法进行机械设备操作模拟，进而推动机械设备设计技术的模拟和延伸。现代化机械设计当中充分融合了现代信息技术、设备管理技术、建模仿真技术，极大的缩短了产品设计周期。虚拟样机技术充分应用在了强度分析环节、疲劳度分析环节、实体造型环节和动力学分析环节。以上环节是紧密相连，相互依托的。煤矿机械设计应当充分结合行业发展特点，采用特殊设备材料，评估机械设备结构动力特性，进行机械设备综合情况判定，全面考量机械设计应用情况。

现代化先进技术手段是实现现代设计理念与煤矿机械设计融合的最佳方法。随着科学技术的日新月异，煤矿机械设计也有了更加广阔的发展空间，我们必须要充分发挥计算机软硬件优势，提高科技应用的普及率，开拓煤矿技术的应用领域。

结束语

综上所述，现代化设计理论与煤矿机械设计的结合能够提升煤矿机械设计的合理性、提升设备的利用率及工作效率，有效降低煤矿开采成本。因此，我们必须要以客观科学的角度进行机械设备设计理论分析，推动煤矿行业产业发展。

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