现代设计方法在矿山机械设计中的应用探讨

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摘 要：随着我国矿山开采行业的不断发展，矿山开采活动对于开采质量与开采效率的要求变得越来越高，而矿山机械设计作为影响矿山开采活动质量与效率的关键因素，也因此受到了更多的重视。为此，本文对现代矿山机械的功能需求进行了简单叙述，并对各种现代设计方法在矿山机械设计中的应用展开了分析。
关键词：现代设计方法；矿山机械；应用
为满足现代矿山开采需求，近年来矿山机械设计在设计方法、设计思想等方面都进行了极大的创新，同时也得到了很多先进的设计方法与设计理念，然而如何将这些先进的现代设计方法转换为先进的矿山机械，却成为了当前矿山机械设计所面临的重要问题，因此，对于现代设计方法在矿山机械设计中应用的研究是非常必要的。
1 现代矿山机械的功能需求
想要明确现代矿山机械的功能需求，就必须要对我国当前矿山开采行业的机械水平拥有充分的认识。从目前来看，我国矿山开采行业虽然已经初步实现全面机械化，但国际先进矿山机械的装备率却不到10%，开采效率与质量与发达国家仍存在着一定的差距，因而未来矿山机械需要更加智能化、大型化、信息化，从而实现开采效率与开采质量的提升。同时，矿山开采会造成较大的环境破坏与污染，但在我国目前尚未引起普遍重视，因而未来矿山机械的绿色环保功能也是非常必要的。此外，矿山机械的可靠性、安全性以及较短的设计周期同样非常重要，这在未来现代矿山机械设计中也需要加以注意。
2 矿山机械设计对各种现代设计方法的应用
2.1 仿生设计方法
仿生学设计简单来说就是通过对动物、植物、微生物等自然生物体的典型认知，来寻求对产品形态、功能等多方面的突破与创新，在矿山机械设计方面，这种设计方法主要可分为两部分。首先，在形态方面，矿山开采活动所面临的开采环境十分复杂，因而现代矿山机械设计者可以对类似特殊环境下的自然生物体展开分析，并进行系统化的分析和数据提取，从而实现对矿山机械的生态外形改造，使其能够对各种特殊环境进行适应。其次，在功能方面，设计者同样可以对自然界各种生物体的内部构造进行分析，确定该形态构造的功能并从中提取相关数据，一旦在设计过程中矿山机械出现特殊的功能需求，就可以选择与功能需求相匹配的构造及其数据，并与原有机械进行功能性融合，使矿山机械的功能需求得到满足。
2.2 环保设计方法
环保设计是一种内容十分宽泛的设计理念，总体上以实现矿山机械的节能环保为核心，而针对矿山对环境的各种危害，还具有着不同的具体设计方法。例如很多矿山机械配套的动力设备均为柴油机，因而在运行过程中，往往会产生很多颗粒物，对当地的空气环境造成污染，同时柴油机所发造成的噪音污染也是比较严重的。针对这一问题，环保设计一般会采用全新的动力系统，对清洁型能源进行利用，同时对动力设备进行相应的降噪处理。而针对矿山机械的废弃后所造成的环境污染，则会采取可拆卸机械结构设计以及环保型机械制造材料，以便于进行机械配件的回收。另外在总体上，环保设计通常会利用数据管理技术、建模仿真技术，针对矿山机械的全生命周期展开信息、数据的搜集以及机械建模，之后利用评价方面的技术对机械设计方案的环保性展开全面评价，从而对机械的经济性、环保性等多方面因素进行协调。
2.3 智能设计方法
智能设计方法主要是对自动化技术、智能控制系统以及网络信息技术的利用，这种设计方法会利用传感器对矿山开采过程中矿山机械周围的实际情况进行准确探测，并收集相关的信息与数据，之后由智能控制系统根据收集的环境信息数据展开分析，按照预定程序对机械的后续操作做出正确判定，再通过网络传递控制指令，最终由控制器完成机械操作的执行，从而使矿山开采活动的开采效率与可靠性大大提高，并起到节约人力的效果。同时，利用传感器，智能设计方法还能够实现故障诊断与环境自适应功能，这对于矿山开采同样是非常关键的。
2.4 有限元设计方法
有限元设计方法是一种利用计算机求解数学问题，从而实现准确数值计算的设计方法，通过这种设计方法，能够对矿山机械的结构强度、受力情况、危险节点等多种非线性问题展开准确分析，从而使矿山机械在结构方面的各种复杂问题进行解决。
2.5 虚拟设计方法
一般来说，由于矿山开采活动具有着不可预测性，因而矿山机械在工作过程中往往需要面对各种各样的开采工况，而在特殊开采工况的影响下，很多常规环境下不会出现的问题也会暴露出来，从而对矿山机械的可靠性造成了较大的影响。而虚拟设计方法，就可以利用3D仿真技術将矿山机械的设计模型以及各种开采工况构建出来，并模拟矿山机械在不停工况下的运行，从而发现很多不易于发现的设计问题与隐患，实现有效的设计优化。另外，虚拟设计方法的可视化特点还为矿山机械设计的安全性、可操作性提供了保障。
3 结束语
总而言之，在现代科技不断发展的推动下，当前矿山开采对于机械的需求已经能够通过虚拟设计、有限元设计等各种设计方法来实现，然而要想将这些设计方法有效应用到实际设计工作中去，则还需要对现代设计方法拥有更多的了解以及更深的掌握。
参考文献：
[1]孙伟春.试析矿山机械设计中现代设计方法的体现[J].山东工业技术，2014（17）：43.
[2]郭谆钦，王承文.现代设计方法在机械优化设计中的应用[J].机电产品开发与创新，2007（02）：106-108.