现代设计方法在矿山机械设计中的应用

周 航

（天津赛瑞机器设备有限公司，天津 300301）

现代设计方法在矿山机械设计中的应用

周 航

（天津赛瑞机器设备有限公司，天津 300301）

本文分别介绍仿生学设计技术、绿色设计技术、优化设计技术、稳健性设计技术等六种现代设计方法在矿山机械设计中的应用，以期为矿山机械设计人员提供帮助。

设计方法 矿山 机械

引言

随着国民经济的快速增长，社会对矿产资源的需求量越来越高，也对矿山开采技术提出了更高要求。传统的矿山开采技术不仅工作效率低，而且开采过程安全系数低，严重阻碍了矿山开采行业的快速发展。近年来，我国科学技术水平有了显著提高。为了有效提高开采效率和开采质量，我国相关研究人员在矿山机械设计中融入了现代设计方法，从而使矿山开采技术有了很大提升，促进了我国矿山开采事业的可持续发展。

1 仿生学设计技术的应用

1.1 形态仿生学的应用

形态仿生学是一种重要的现代设计方法，主要是指设计师通过研究大自然中不同形态的生物来获得灵感，进而开展机械设计。因而，形态仿生学设计的主要源泉是大自然。适者生存是自然界所有生物都必须遵循的规律。自然界的生物为了能够生存，拥有自身独特的技能。而设计师正是发现了生物生存的特殊技能，并在此基础上进行创新，将生物生存的本领应用到矿山机械设计中，为矿山开采提供技术支持。如今，形态仿生设计理念已经成为越来越多机械设计人员创新和研究的重要依据。他们通过对大自然生物的相关数据进行提取，进而选择有价值的生物形态，并将其运用到矿山机械设计中。

1.2 功能仿生学的应用

与形态仿生学类似，功能仿生学的主要来源也是自然界的生物。不同之处在于，形态仿生学是利用生物的形态特点，而功能仿生学则是利用生物本身具有的能力。在大自然中，很多生物的本领人类难以想象，这主要取决于其自身构造的独特性。有些对于人类而言很困难的事情，对于某种生物来说非常简单。因而，设计人员要善于发现生物独有的能力，并将其合理应用于矿山机械设计中，使设计更加具有实用性。

2 绿色设计理念的应用

2.1 设计方法探析

近年来，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的危害也受到越来越多人的重视，尤其是矿山开采所需要的机械设备。由于其工作需要柴油带动，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噪声，这都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加入绿色环保设计理念，改善传统机械设备工作对环境造成的污染。

对于现代矿山机械设计，绿色设计理念是整个设计的核心。无论是设备的结构、所用的材料、包装等，都要符合绿色设计理念。在此基础上，还要加入适当创新，进而使矿山机械设计的整个过程，符合国家对环境综合评价的指标[1]。

所谓环境综合评价体系，主要是指自然环境和生态环境，即必须构建一个自然环境与生态环境相互平衡、和谐统一的体系。对于矿山机械设计而言，要想建立完善的环境综合评价体系，就要从设计过程中对废气物的处理、设备运行所产生的气体来考虑。既要保证机械设备的美观和实用，又要保证设备在运行过程中不会对环境造成影响，包括气体污染、噪声污染等，进而实现一个和谐统一的工作环境。

2.2 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面技术，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，绿色设计技术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。

3 优化设计的应用

伴随科学技术水平的提高、信息时代的到来，计算机技术被广泛应用于各个领域，为人们的工作、学习和生活带来了极大便利。为了满足开采需求、改善矿山开采技术中的不足，矿山机械设计也要加入对计算机技术的应用。而计算机技术主要的应用之处就是将问题转换为数学模型，从而将复杂的问题转化为简单的数字，通过对数字进行准确计算，最终得到一个最佳的且具有可行性研究意义的设计方案[2]。我们将利用计算机技术改善矿山机械设计的手段，称之为优化设计。当前，优化设计已经被广泛应用于矿山机械设计，不仅有利于计算机技术的进一步发展，而且大大提高了矿山机械设备的性能。

4 可靠性设计的应用

对于矿山机械设备，可靠性是保证机械设备具有较长使用寿命的基础。实际工作中，人们也将可靠性作为评定矿山机械设备性能好坏的标准之一。通常的评价方法，为检测机械设备在一定时间内的工作强度。工作强度越大，证明设备的可靠性能越强。因而，设计人员为了使矿山机械设备达到最优性能，就会在设备材料、尺寸等方面下功夫，使用性能良好的设备材料，确定科学、合理的设备尺寸，进而达到提高设备整体性能的目的，延长机械设备的使用寿命。

5 稳健性设计的应用

矿山开采的工作地点条件往往比较恶劣，因而对机械设备的要求也较高。因此，必须保证机械设备能够在恶劣的环境条件下依然保持高效的工作状态，进而实现良好的开采效果。现代稳健性设计理念的融入，大大增加了矿山机械设备的稳定性，进而保证矿山机械设备在相对恶劣的环境下能够正常且长久的工作。

6 智能设计的应用

当今时代，无论是电子产品还是生活用品，都逐步朝着智能化的方向发展，智能设计理念也日益深入矿山机械设计人员的设计理念中。通过智能设计使矿山机械设备性能得到进一步提高，不仅提高了其工作效率，而且大大降低了运行能耗，对于恶劣环境的适应能力也得到极大增强。这也是所有机械设备发展的必然趋势[3]。

7 结语

矿山机械设计是对矿山开采活动产生直接影响的机械设计活动，其质量和效率甚至会蔓延到社会经济活动中。而现代机械设计方法和理念是提升矿山机械设计质量和效率的重要途径。只有将现代社会技术环境下产生的设计方法和理念融入矿山机械设计，才能依此设计的矿山机械能够适应矿山开采实际、矿山企业发展需求实际和社会经济发展实际，从而促进矿山开采行业的持续稳定发展，推动社会经济的迅速提升。

[1]宋昊妍.论现代设计方法在矿山机械设计中的应用[J].机电技术，2015，（4）：158-160.

[2]张艳明.关于现代设计方法在矿山机械设计中的应用研究[J].科技展望，2015，（28）：45.

[3]卜繁刚.现代机械设计方法在矿山机械设计中的应用[J].中国新技术新产品，2016，（28）：53-54.

Application of Modern Design Method in Mine Machinery Design

ZHOU Hang
(Tianjin Siren Machinery Equipment Co., Ltd., Tianjin 300301)

In this paper, the bionic design technology, green design technology, optimization design technology, robust design technology, six modern design methods in the mining machinery design applications, in order to provide assistance to mine mechanical design staff.

design method, mining, machinery