煤矿开采机械设备参数设计及优化分析
2017-05-11王槐俊
王槐俊
摘 要:煤矿开采机械设备是确保采煤工作顺利开展的基础条件,也是提高采煤效率的关键要素,如果煤矿开采机械设备出现问题,将会影响到采煤工作的质量,因此,保障煤矿开采设备的质量有着重要作用。实际情况中,我国煤矿开采机械设备虽然有了较大进步,相应技术也不断革新,但是在人为因素机外部因素的影响下,依旧存在较多问题。目前煤矿开采机械设备的参数设计还存在一定问题,所以做好优化工作至关重要。文章主要对煤矿开采机械设备参数设计及优化进行分析,提出了一些建议。
关键词:煤矿开采机械设备;参数设计;优化
在社会经济的推动下,我国采煤事业有了较大进步,各类新型的采煤设备也不断涌现,较好满足了采煤需求。随着采煤工作渐趋深入,对开采设备的可靠性、稳定性提出了更高的要求,在这种情况下,只有合理引入先进技术,优化设备参数,做好相应的维修养护工作,以更好提高采煤设备的质量。良好的机械设备能够有效提高煤矿产量,增强采煤安全性,因此,技术人员必须结合实际情况做好采煤设备的参数优化工作,从多方面着手,以更好确保采煤效果。
1 煤矿开采机械设备概要
在采煤作业中,包含多种开采设备,主要包括电牵引采煤机、液压支架、刮板输送机等设备[1]。液压支架主要在采煤工作面对矿山压力进行控制,以维护采煤工作的安全性,在多种复杂的采煤环境中都能起到较好作用,适应性较强。我国的电牵引采煤机有了较大发展,相应的电牵引采煤技术也有了较大进步,大都实现了采煤机的无线作业,在采煤工作中具有一定的稳定性和可靠性。刮板输送机主要对煤炭和物料进行运输,只有当刮板输送机稳定运作时,才能确保采煤工作面的正常工作。
2 煤礦开采机械设备参数设计流程分析
一般在对煤矿开采机械设备参数进行设计时,相应的流程主要为参数计算、参数初选、参数校核,之后便可获取相应的设计参数。参数的设计计算包含多方面,主要包括强度计算、稳定性计算、刚度计算,只有做好相应的参数计算工作,才能对机械设备设计的可靠性进行有效验证,这也是确保采煤工作顺利开展的基础条件[2]。在设计过程中,相应的设计依据主要为设计手册、实践经验以及相关图表,计算出设备参数的取值范围,结合工程实际确定参数的初选值,之后再对最终的参数值进行设计。在对各项参数值进行校验时,若不符合设计条件,则需重新进行选择;若符合相应设计条件,即可用于相应的设计方案,之后再对各元件的参数进行校验,合格即可。从整个设计流程可看出,这种设计方式虽然能够对各项参数进行校验,但是缺乏参数的优化选项,整体而言依旧存在一定缺陷。因此,为了更好提高煤矿开采机械设备的质量,需对各项设计进行优化,以满足采煤作业的需求。
在对相关参数进行设计时,需要反复进行校核,所以为了提高设计效率和准确性,可对计算机自动处理方式进行应用,设计人员需设计好参数的结束条件,之后再结合相关参数输入相应的计算机系统中,便可通过计算机形成相应的最优参数设计方案。参数设计流程中需具有一定的结束条件,这对参数的精确度和优化效果有着较大影响,所以技术人员需设计好相应的结束条件,主要包括优化次数的指定、优化时间的指定、优化直至收敛等结束条件[3]。实际情况中,若忽略了优化直至收敛这项结束条件,将难以取得相应的最优参数,所以对优化直至收敛这项结束条件进行应用至关重要。以往在对掘进机的参数进行设计时,缺乏一定的规范度,致使初选参数的准确度不足,而且设计人员大都只依靠自身经验进行选择,难以确保参数的优化设计效果。因此,设计人员可对掘进机实例推理方式进行应用,以掘进机产品数据库、实例库以及相应的初选推理机制为依据,之后再应用计算机程序模块集成推理机制,以确保初选效果。优化参数主要包括区间型参数以及枚举型参数,这样分类能够较好对优化设计的时间进行缩短,并提高分析效率。区间型参数属于取值范围较大的优化设计参数,主要包括传动部件尺寸等数据;枚举型参数则为取值范围较小的优化设计参数,这样分类为离散规则的总结带来了便利。
3 煤矿开采机械设备参数设计及优化
实际在对煤矿开采设备参数进行设计时,需结合实际情况,对采煤工作的需求进行合理分析,选择适宜的设计流程,有效引进各项先进技术,从多方面优化各项参数,以更好提高开采设备的质量,确保后期开采工作的顺利进行。煤矿开采设备参数设计及优化的方式如下:
3.1 采煤设备数据设计分析
在对煤矿开采机械设备的数据进行设计时,需明确多项基础条件,主要包括约束范围、状态变量、设计变量等条件,结合相应的设计手册、基础设计数据,对各项数据的范围进行有效规划。技术人员需有效应用实例库、知识库,做好设计参数值的初选工作,对可能浮动的范围进行明确,以更好获取相应的数据范围。在对取值范围进行缩小时,可对中间值试探法进行应用,遵循离散原理,对初选的优化参数值进行离散,形成相应的具体数据,并做好相应的记录工作,这样能够更好提高数据的优化设计效率以及精确度。在制定好相应的数据记录表后,技术人员可结合煤矿开采机械设备的设计方式、设计依据对各项参数进行试验,并记录下相应的函数关系和状态。在试验完毕后,对最优函数值以及相应的参数进行选择,满足相应的设计条件即可。
3.2 采煤设备结构设计分析
在对采煤设备的结构进行设计时,可从多方面着手,主要包括安全可靠性、造型、摩擦学设计等方面。
在安全可靠性方面,由于煤矿井下开采作业的环境较为恶劣,稍不注意便可能出现多种安全隐患,所以只有确保各采煤机械设备的安全可靠性,才能更好维护采煤作业的安全性,避免对工作人员的生命健康造成威胁。安全性、可靠性属于煤矿机械设备的重要指标,决定了预设目标的完成情况。实际在设计安全性和可靠性时,需记录好相应的模糊变量,主要包括荷载、几何尺寸等变量,之后在对相应的参数进行计算,做好优化工作,这样才能更好提高采煤设备的安全性和可靠性。
在造型设计方面,实际在对采煤机械设备的造型结构进行设计时,需要考虑到采煤设备的功能以及美观度,而不是仅仅考虑实用性。由于采煤环境大都较为恶劣,对相应的开采设备提出了较高的技术要求,在对设备的温度、色彩进行设计时,需遵循以本为本的原则,让操作人员在使用相应设备时能够方便快捷。
在摩擦学设计方面,由于采煤事业不断深入,社会对煤量的需求逐渐增加,所以很多煤矿企业都是持续进行采煤作业,在这种情况下,相应的采煤设备得不到充分的休养,很容易出现磨损问题,进而影响到设备的应用质量和寿命,因此,为了确保采煤作业的顺利开展,需做好相应的摩擦学设计,尽量减少设备中各元件之间的摩擦,以提高采煤效率。
4 结束语
以往在对煤矿开采机械设备参数进行设计时,大都依据经验或设计手册,没有对实际采煤过程进行深入考虑,在这种情况下,相应的数据参数难以满足实际采煤需求。因此,设计人员必须对实际情况进行合理分析,对设计流程进行优化,准确设计各项设备参数,并做好相应的试验工作,反复进行校核,确保合格后才可投入使用,以更好提高采煤设备的质量,为采煤工作的顺利开展准备条件。
参考文献
[1]张宁.对煤矿开采机械设备及自动化技术的分析[J].内蒙古煤炭经济,2015(4):41,61.
[2]马春旭.浅谈煤矿轴类机械设备的维修[J].中国科技博览,2012(25):32.
[3]胡贵祥.煤矿开采机械设备参数设计研究[J].化工管理,2016(15):155.