基于矿山机械的绿色设计分析

李国胜

摘 要：资源的可持续利用，一直以来都是环保领域的重要研究课题，也是社会各界广泛关注的热点问题。基于此，本文就矿产机械的绿色设计展开分析，简要介绍了绿色设计方法，进一步对相关绿色设计方法的应用，进行了重点分析，包括绿色设计内容、机械清洁化设计、机械降噪设计、油污泄漏治理设计，以期为相关研究提供可靠参考。

关键词：矿山机械；绿色设计；机械降噪

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.09.088

0 前言

绿色设计这一理念的运用，应体现在产品的设计、研发以及生产的全过程，以绿色环保理念，引导每一个环节的工作执行。而矿山机械的绿色设计，除机械本身的设计、研发与生产应符合绿色设计标准，具有一定的回收性、可再利用性，不含有毒物质，还应进一步保证机械产品具有较高的先进性，能够满足相关生产需求。

1 绿色设计方法概述

在资源环境压力下，矿山机械的绿色设计方法成为行业内外关注的焦点，相关绿色设计方法得到快速发展。包括并行式设计分析方法、生命周期法和模块化设计方法等，都在矿山机械绿色设计中得到广泛应用。

其中，并行式设计是绿色设计的重要方法，在应用过程中，通过对各设计要素进行综合分析，并对设计环节产生的信息进行实时交流反馈，及时发现并解决违背绿色设计要求的问题，确保产品设计质量和开发速度。生命周期法是一种传统绿色设计方法，将产品生命周期划分为产品规划、产品设计开发、产品制造、产品使用、产品维护和产品回收等阶段，使产品在全生命周期内符合绿色设计标准。模块化设计将产品的功能、性能和规格要求作为设计要点，通过对不同功能模块进行排列组合，使其充分融入绿色环保理念，并满足客户的产品需求[1]。

随着现代化技术的发展与应用，计算机辅助设计方法也在矿山机械绿色设计中得到广泛应用，利用信息化系统进行分析计算，可以进一步提高产品设计的合理性，加快绿色产品设计研发速度。

2 绿色设计方法在矿山机械设计中的应用

2.1 绿色设计内容

矿山机械绿色设计的内容主要包括以下几点：（1）材料选择，在矿山机械绿色设计过程中，对材料的选择和应用具有严格要求，必须提高对材料选用的重视，并掌握科学的选用方法。在绿色设计理念要求下，矿山机械材料不仅要满足机械基本使用功能，还要充分考虑与环境的协调性，优先使用来源充足的材料，基于产品全生命周期进行考虑，确保材料的可回收和再利用，避免机械设备淘汰后，材料难以降解，对生态环境造成污染；

（2）将可回收性作为矿山机械设计的重点内容，从设计前期准备阶段开始，做好市场调查和材料分析工作，采用有效的方法，识别可回收材料，明确可回收材料的基本标志，构建完整的可回收材料识别体系。加大力度对可回收材料制造工艺的研究，分析其结构特性和经济性，在满足绿色设计要求的同时实现效益最大化；

（3）注重可拆卸性分析，在矿山机械的使用过程中，部分构件容易出现损坏，而且会影响机械设备的整体使用，需要对其进行维修或更换。因此，在设计过程中，应充分考虑产品的可拆卸性，为构件拆卸维修或更换提供方便，提高部分材料的可回收性，并延长产品整体的使用寿命。比如在矿山机械中通常采用螺纹连接方式，卸下的螺钉可以继续使用，能够体现绿色设计思想。在设计过程中，应尽量追求拆卸简便性和拆卸下来零件的可回收性。

2.2 机械清洁化设计

我国矿山机械产品生产技术水平相比与国际先进水平仍有较大差距，在一定程度上限制了我国矿山产业的发展。在众多类型的矿山机械产品中，机械性能和功能都不尽相同，在设计方面存在较高的复杂性。为实现矿山机械绿色设计目标，首先要对矿山机械进行清洁化处理，降低其在运行和使用过程中产生的环境污染。在此方面可借鉴国外先进设计经验，通过在设计过程中采用清洁化技术，对机械设备所使用的能源和材料进行处理，降低其环境污染性。将加大力度研究降低矿山机械设备在使用过程产生废气、废液和废渣的方法，有限采用风能、太能能、地热能等新能源技术为机械设备功能，从而做到生产过程零污染。对于部分无法进行回收利用的机械构件，必须采用易降解的原材料，在机械设备报废后，及时对其进行回收和集中降解，避免对土壤或水体环境产生危害。

2.3 机械降噪设计

机械噪音污染是矿山机械绿色设计中需要处理的关键性问题，在传统的矿山机械设备运行过程中，采用的齿轮泵等构件会产生非常大的噪音，其主要原因是齿轮啮合传动会产生周期性流量脉动，遇到阻抗时，就会形成压力波动，进而产生较大的脉动噪音。此外，齿轮啮合过程中的吸油腔和排油腔容易产生瞬时液压冲击，会带来冲击噪音。在齿轮转速较高时，噪音污染也会加剧。因此，在设计过程中必须综合考虑这些问题，采取有效的解决方法。比如采用双模数或双压力角齿轮，适当增加机械进油区域出油区体积，从而增加机械设备的吸油和排油能力，降低压力波动，减小噪音污染。与此同时，减小齿轮泵体积还可以达到节约材料的目的，提高产品的绿色化程度。虽然矿山生产现场一般远离居民居住区，带过高的噪音污染也会对施工人员产生影响，进而增加施工操作风险。因此，在机械绿色设计过程中，必须控制好机械噪音问题。

2.4 泄漏油污染治理

在矿山生产过程中，机械设备运行難免会产生泄油或漏油现象，这是矿山机械生产的常见现象，不仅会造成石油资源浪费，还会影响设备的正产运行，对环境造成污染。因此，在绿色设计过程中，必须积极研究泄漏油污染治理技术，通过创新密封技术和油料技术，减少机械设备运行过程中的泄油、漏油现象。比如加快水压系统、植物油系统的研究，将生态油压系统应用到实际机械设备生产中，利用水和植物油代替石油，从根本上解决石油材料泄漏和浪费现象，降低矿山生产对不可再生能源的依赖，从而降低可能对环境造成的污染和影响。

3 结束语

综上所述，分析矿山机械的绿色设计，对促进矿山机械的长远发展具有重要意义。通过相关分析，科学的绿色设计理念与方法，能够让矿山机械，在其整个寿命周期中，所产生的经济效益与环保效益，均达到相关要求，以环保为前提，满足客户对产品的多样化需求。因此，应重视绿色设计理念与方法，在矿山机械设计中的应用，这对矿产企业的可持续发展，能够起到极大的促进作用，对于能源与环境保护，也具有重要意义。

参考文献：

[1]王波.矿山机械并行式绿色设计[J].矿山机械，2017（09）：149-151+6.