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解析煤矿机械的维护和管理
解析煤矿机械的维护和管理 煤矿机械结构的设计方法 结构模块化设计结构模块化设计是在对产品的功能进行分析后，把产品分 解成一个或几个模块化的结构，同时将这些基本结构进行选择和组合，从而形成 不同的产品。这些基本结构是零件或部件，还可以是系统。一般而言，标准化的 模块的结构应进行联接和配合，使其据有相容性和互换性［3］。智能化设计智 能化设计就需要运用到智能化软件、虚拟现实技术和多媒体来开发和设计并表达 出产品的构想和结构。系统化设计系统化设计就是把多个设计来组成一个系统， 而且每个设计互相不干预，但是要素之间又存在有机性的联系，在把所有的设计 要素联合在一起后，就可以完成所需要完成的任务。煤矿机械设计的趋势 如今，煤矿机械设备技术已经从传统的制造技术转向先进制造技术。而先 进的制造技术包括的范围十分广阔，它涉及的过程包括产品的市场调研、产品的 开发和设计、产品生产的准备工作以及加工和售后服务，先进的制造技术要把这 些过程有机的统一起来，尤其是随着机械信息技术、传感技术、自动化技术以及 新材料技术和现代系统管理技术的不断进步，煤矿机械设备在产品的设计、制造 和管理售后上，已经向着综合运用各种先进技术的方向发展。目前，煤矿机械设 计方向已经朝着合作化、虚拟化和自动化发展。在合作化上，企业随着市场竞争 的逐渐激烈，以及网络通讯技术的发展，选取了竞争与合作共存的发展方向。因 此，在机械的设计、零件物料的选择和制造以及产品的销售上都采取了异地或跨 国合作［4］。机械设备技术的另一个发展趋势是虚拟技术的运用。所谓虚拟技 术，就需要运用计算机来实现真实系统的模拟，这样可以及时发现产品在设计工 艺上的缺陷，并以此来对机械产品的质量进行测试，确保设备的质量和成本达到 最佳比。此外，机械设备由于采用了集成技术、人机一体化和系统技术，其发展 的趋势也朝自动化的方向发展。
现代设计在煤矿机械设备中的应用 可靠和稳健的机械设计煤矿生产的环境是一个非常严酷的环境，机械设备 在这样的生产环境中进行生产会对机械的寿命产生影响。而这就需要一个稳健性 的设计来保证机械的良好运行。而稳健性设计就是用系统的非线性，选择合理的 可控因素，使得机械能够对环境变化、产品老化等达到最不敏感的状态，以此就可以提高机械的稳定性。在稳健性设计中，先通过系统性分析和试验，再以一定 的变量表达所要的参数，然后根据其影响因素，并且以可控因素调节得到最佳参 数。此外，运用有限元法设计也是不错的工程分析法。这种方法既可以分析边界 不规则、厚度突变等受力对象，还能解决几何非线性等复杂问题，因此，成为一 种不错的工程分析法。而在煤矿生产中，机械受力十分复杂，而采取这种方法则 正好合适。例如，由于结构和受载的复杂性，电动挖掘机的动臂和斗杆采用了工 程计算法，这种方法的缺点是它只能确定危险截面处的应力，因而确定不了动臂 和斗杆中钢板的应力分布。但是，采用了有限元法在对其应力分析时，就可以得 到每块钢板的应力分布。智能和虚拟设计职能设计，可以形成智能的结构系统， 它能够在结构中将传感器、控制器及执行器进行整合集成，使其在适应环境和愈 合损伤方面产生智能功能，从而使机械降低能耗，提高性能，并且增加结构的安 全性。例如，采矿新技术就是采用职能采矿，在矿井安全生产中，红外技术和机 器人技术已经得到应用，这些智能机械在煤矿生产中拥有不错的发展前景。因为 煤矿机械设备所运行的环境比较复杂，加上大型机械本身的制作成本比较高，要 在实际工作中来发现机械的不足，就需要通过反复的试验，而这样就会对人力和 物理造成浪费和损耗，因此通过运用虚拟设计的方法可以减少浪费，降低损耗。
所谓虚拟设计就是通过仿真技术来模拟机械在实际运行时的参数，使其运行环境 的参数达到可视化，并通过对机械的动力学和运动学进行虚拟试验，就可以达到 对机械的优化设计．此外，设计人员根据机械相互配合的情况，可以按照用户的 需求来修改参数，使虚拟样机得到优化．工业造型和摩擦学设计一直以来，设计 人员在机械的性能、稳定性等方面进行了很多研究，但是在机械的外观上却没有 进行太多的改进和重视。在对煤矿事故的调查中，很多事故是由于机械的色彩设 计不合理，导致视读不清楚，引发操作失误。还有很多出口产品遭到退货的原因 就是因为机械的外观设计无法达到要求。在色彩的安排中，色瓷很鲜艳的话容易 使人疲惫，如果是灰暗色，则令人感到压抑，如果能够充分利用色彩和人的视觉 的关系，有助于提高设备的工作效率，能提供给作者舒适明快的感觉。由此可见， 工业造型设计在煤矿设计中不仅仅是美观问题，也对工作效率的提高有很大提高。
在煤矿工作中，机械的摩擦和磨损比其他行业要严重，在井下设备中，都会存在 普遍的磨损。摩擦学是研究机械在相对运动中，运动表面在接触、滚动、磨损和 润滑等方面的科学技术。随着煤矿机械水平的提高，机械设备的摩擦问题越来越 得到人们的重视，其直接影响煤矿生产的高效性。网络动态和模拟化设计煤矿机 械设备需要在恶劣的环境中运用，需要具备高技术和大投资，其研制和试验的周 期也很长，如果只采用传统的设计方法，不仅会花费大量的研制费用，而且周期 长，无法适应市场的要求，而这方面的失误都会带来巨大的损失。因此，运用网络化的设计，即将设计、制造和仿真、模拟集于一身的新型设计应用在煤矿机械 生产中，这对我国煤矿机械进入全球化轨道和在国际分工中找到发展空间十分重 要。机械产品的运作是一个动态的过程，其运用的环境包括正常信号和干扰信号。
如果只是根据正常信号去进行设计，结果可能与实际状况相差很大，因此，在考 虑机械产品的运作时应该对正常信号和干扰信号一起考虑，目前，我国在大型机 器采掘机械动力的设计研究不是很够，因此需要加强对动态模拟设计的研究。因 为煤矿机械在使用过程中，会因为环境因素给机械带来不利的影响，因此，设计 人员需要全盘考虑能够带来机械问题的因素，要进行人－机－环境一体化分析， 只要在全面均衡的情况下才能保证系统的整体性能达到最优化。在环境上，要注 意环境协调设计，是使产品在使用中能够不污染环境，还可以起到节约资源的作 用。
煤矿机械设备的结构设计对机械设备能够在恶劣的环境中良好运作，提高 机械生产的效率，降低生产损耗十分重要，合理运用现代设计技术对机械设备生 产具有重要意义。目前，很多现代设计方法已经被应用到煤矿机械设备生产中， 产生了不错的效果。随着机械设备结构设计技术的不断发展，设计人员应当与时 俱进，不断改进技术，将创新的设计理念以及数字、智能、虚拟等技术结合起来， 运用到机械设备生产中，提高煤矿机械设备的生产效率，降低生产损耗。
本文作者：黄福盛 工作单位：重庆工程职业技术学院
