煤矿机械的绿色设计与制造技术

邱国庆　赵楠

【摘 要】现阶段煤炭方面的需求量呈现逐年递增的趋势，为了满足人类在煤炭方面的需求，需要对煤矿机械进行更新。大部分煤矿机械具有耗能高、污染严重等特点，并且煤矿机械与周围环境有着密切的联系。目前我国的生态环境问题越发严重，因此需要进行煤矿机械绿色设计与制造。本文将对煤矿机械的绿色设计进行分析，并探究煤矿机械的绿色制造技术，希望可以使煤矿机械得到更好的应用，降低煤炭机械对环境带来的不利影响。

【关键词】煤矿机械；绿色设计；制造技术

一、煤矿机械的绿色设计分析

1.煤矿机械产品设計分析

煤矿机械在进行绿色设计的过程中，需要对资源节约、环境保护等问题进行充分考虑，这在一定程度上增加了设计成本。设计人员需要对产品成本进行全面分析，对产品拆卸成本、污染物替代成本、回收与再利用等内容进行充分考虑，从而设计出高性能、符合环保要求、高质量的煤矿机械产品。

在煤矿机械绿色设计的过程中需要重视材料选择，材料选择与产品的绿色度密切相关。设计人员需要全面分析机械产品的性能要求、用户需求等，可以选择回收材料、可再生材料以及可降解材料。设计人员只有将设计产品的用户信息、功能要求以及作业环境等相关资料进行充分掌握，才可以保证产品结构、产品设计方案的科学性以及环保性，从而确保用户的需求得以满足。设计人员可以应用质量功能配置法对用户的需求进行分析，该方法可以对用户需求进行系统化、规范化的分析，并将用户需求转换为零部件特征、生产计划以及设计方案等内容。

2.建设数据库

煤矿机械在进行绿色设计的过程中需要建立相应的数据库，数据库中需要存储技术信息、设立材料以及环境等方面的数据，相关人员需要整理数据库中的各种数据信息，从而使这些信息为生产成本分析、材料选用以及环境评价等方面的工作提供支持。煤矿机械设计数据库中应该包括自然降解周期、材料类型、相应的法律法规、技术标准、材料回收率、制造装备等方面的信息。

3.煤矿机械产品设计评价体系

煤矿机械绿色设计需要以资源效率、生命周期、环境特征等科学作为理论基础，在开展煤矿机械产品设计的过程中需要建立科学、全面的设计评估体系，产品的可持续利用、能源节约以及环境保护应该是评估体系的重点内容。环境性准则、适用性准则、经济性准则以及宜人性准则是绿色设计评价的相关准则，环境性准则主要是评价煤矿机械产品的生命周期对环境带来的影响；宜人性准则主要是评价煤矿机械生产过程中可能对人体带来的影响，该准则主张在煤矿机械产品设计的过程中降低劳动人员的劳动强度，并且有效控制煤矿机械使用过程中给人体带来的不利影响；经济性准则主要是对产品设计中的成本进行评价。

4.可拆卸、可回收设计

拆卸人员在拆卸煤矿机械产品时，需要根据产品设计的程序对产品的零部件进行规范的拆卸。在产品拆卸的过程中不能造成零部件的损伤，这样才可以使可用零部件得到回收利用，从而实现节能、绿色以及环保的目标，设计人员在设计的过程中需要对这部分内容进行充分考虑。于煤矿机械产品的制造而言，程序相对复杂，制造的过程中需要使用诸多材料，在煤矿机械绿色设计过程中需要充分考虑机械产品的拆卸设计，将研究重点放在工艺设计、产品设计以及系统设计等方面，降低零部件的多样性，便于机械产品的拆卸，使机械产品的结构更加科学、合理。设计人员在设计的过程中重视可回收设计，可以有效的减少报废产品，进而降低对环境带来的不利影响。设计人员在进行煤矿机械绿色设计时，需要对材料的可回收产品结构工艺、回收处理以及回收价值等内容进行充分考虑，从而使产品零部件的利用率得到逐步提高。

5.安全保护设计

设计人员在进行煤矿机械绿色设计的过程中需要重视安全保护设计。煤矿生产过程中需要进行井下作业，井下作业的条件相对恶劣，并且生产环境复杂，在煤矿生产作业的过程中容易发生安全生产事故，这对于矿工的生命安全造成了直接威胁。因此，设计人员在设计的过程中需要将安全保护设计列为重要内容，优化产品的零部件加工、材料选择以及产品性能等。

二、煤矿机械产品的绿色制造技术

1.优化制造流程的整体技术

机械制造包括产品组装、生产技术准备、零部件加工等环节的内容，使生产对象成为符合预期的产品，煤矿机械制造过程中需要使用到装配、材料成形、热处理等加工技术。绿色煤矿机械制造中包含实施、方案审评、择优等程序，其中方案选择与方案评审是主要的环节。在绿色制造开展的过程中，制造人员需要对制造系统中的非绿色部分进行确定，然后根据相应的绿色方案开展加工制造。对煤矿机械进行绿色制造是为了优化机械设备的整体，因此制造人员不仅要对产品的制造成本、功能、质量以及开发周期等因素进行充分考虑，还需要对资源消耗、环境等方面的内容进行分析。制造人员需要优化制造过程中的各个环节，选择最佳的制造方案，从而在制造的过程中实现生产效益高、综合成本低以及环境污染少等制造目标。

在煤矿机械制造的过程中应用先进的信息化技术，可以使煤矿制造得到进一步优化。在煤矿机械制造领域当中建设网络化，通过网络整合制造中心、机床设备等内容。将煤炭科学院、煤矿机械制造企业以及煤炭企业等之间的合作逐步加强，从而获取更多煤矿机械绿色设计与制造过程中的数据与资料，并建立相应的数据库，将企业的工程设计系统信息、管理系统以及决策系统等子系统进行优化与完善。

2.煤矿机械制造的集成化技术

煤矿机械绿色制造是一项较为复杂、系统的工程，该工程设计了产品生命周期的全过程。制造人员可以从集成、系统等角度深入分析，在煤矿机械绿色制造的过程中将材料选择集成、产品工艺设计以及产品使用集成等内容作为重点，同时还需要对绿色制造系统信息集成进行充分考虑，在煤矿机械制造的过程中建立相应的绿色集成制造系统。

3.煤矿机械产品的再制造

再制造工程中的设计指导原则是产品的寿命周期，以表面工程技术为支撑，该工程的目的是将旧机械产品的整体性能逐步提高。数字化平台技术、表面工程技术零以及质量检测与控制技术是再制造技术的核心技术。在煤矿机械绿色制造的过程中应用再制造，可以使煤矿机械更加环保，有效节省了使用的材料，从而实现节能目标。

结束语

现代制造业发展的必然趋势是绿色设计与制造，现阶段各个领域对绿色设计与制造进行了大量研究，并且在绿色设计与制造的过程中融入了先进的科学技术，使绿色设计与制造越发成熟。煤矿生产企业逐渐向信息化、自动化以及集约化的方向发展，因此煤矿机械产品的科技含量逐渐增加，煤矿机械的绿色设计与制造已经成为煤矿机械产品的未来发展趋势。煤矿机械绿色设计与制造对可持续发展理念进行了充分考虑，并且可以满足人类长远发展需求。

参考文献：

[1]朱洪睿，张朋，王传会.绿色设计理念在煤矿机械设计与制造中的应用[J].山东工业技术，2018（20）：99.

[2]薛颖豪.刍议煤矿机械的绿色设计和制造[J].中国高新技术企业，2014（21）：8-9.

[3]高甲太.煤矿机械的绿色设计与制造初探[J].科技创新导报，2014（02）：59-60.

[4]武传芳.煤矿机械绿色设计与制造技术浅析[J].中国高新技术企业，2013（17）：89-90.

（作者单位：三一重型装备有限公司）