现代机械设计方法在矿山机械设计中的应用探讨

王进艳

【摘 要】在进行矿山开采活动时，主要运用矿山机械来实现矿石的开采，因此，矿山机械的质量以及工作效率直接能够决定矿山开采工作是够能够顺利进行。目前为止国内的矿山开采业对于矿山机械的设计仍然存在设计思想单一、守旧的现象存在，寻求一种方法对矿山机械设计理念进行创新是行业的必然发展趋势。相关设计人员要能够将现代机械化设计理念与技术带入到矿山机械设计当中，实现矿山机械设计的创新，从而实现提升矿山机械工作质量与工作效率的目的。

【关键词】现代设计方法;矿山开采业;矿山机械设计;应用

中图分类号：TD402 文献标识码：A

引言

在矿山开采活动中，矿山机械发挥着重要作用，其设计质量与矿山开采活动的顺利开展息息相关。就我国目前的矿山机械设计而言，存在较为严重的思想僵化以及思想单一等问题，根本不能适用于现代化发展下的矿产开采需求，矿山机械设计理念的创新成为必然。设计人员需要将先进方法与现代理念应用于矿山机械设计中，提高矿山机械设计的水平，使其满足矿山开采的需求。

1、现代设计方法分析

1.1以计算机技术为核心

当前，在社会的发展过程中，计算机技术得到了普遍的运用，使得生产能力得到了很大的提高，对于各个行业的发展起到了非常大的促进作用，在现代设计当中，机械设计是一个非常重要的内容。通过将计算机技术融入到机械设计当中，能够促使机械设计的现代化发展，利用计算机技术，使得设计手段得到了很大的转变，由传统的手动到现在的自动化转变，并且使得产品设计由二维转向三维。利用计算机技术，使得一些新的设计方法陆续出现，例如二次开发、有限元分析以及模态分析等等。此外，在设计方式上，由串行逐渐转变到并行，使得产品的开发率大大的提升，使得设计方式也更加的灵活，促进了设计与制造一体化的发展，保证了产品设计模型与制造的统一协调，从而使得每一个环节都能够得到有机连接。并且，计算机技术的应用，使得设计管理的水平得到了很大的提升，利用数据库的建立，使得技术的延续性得到了很大的提高，对传统的手工管理模式进行了转变。

1.2设计理论作为指导

传统的矿山机械设计都是根据设计人员的实践和经验进行的，通过设计人员的经验积累完善机械设计的各个流程。但是随着矿山机械的自动化发展，根据经验设计而成的矿山机械不能满足矿山开采活动的需求。因此，设计人员需要将设计理论作为指导，进行矿产机械设计的创新，在以往经验的基础上，结合现代技术，实现矿山机械设计的现代化与智能化。

2、现代设计方法在矿山机械设计中的应用

2.1优化设计方案

这种方法是当今应用最为广泛的一种现代设计方法，这种方法度矿山机械设计的全方面进行考虑，实现矿山机械设备的全面优化，其优化范围十分广阔，小到设备的零部件，大到设备的重量。并且，这种方法能够以不改变矿山机械设备的本来结构为前提，尽可能的将机械设备的运行效率提升到最高。通常情况下，优化设计方法都是利用软件都建设备的数学模型，再经由计算机技术与数学优化方法的运算，从而使得机械设备得到全方面的优化，其中较为常用的建模软件有3D开发引擎、VC+++等软件。

2.2虚拟设计

随着信息化技术的不断发展，以及工业化与信息化的融合，虚拟设计在现代机械设计中的应用越来越广泛。在机械设备工作过程中，受到不同环境的影响，适应情况不尽相同，很难保证在任何外在因素影响下都能正常工作，只能在工作过程中不断调试，严重影响工作效率。虚拟设计方法就可以有效解决上述难题。在运用虚拟设计方法时，可将矿山机械设备的各种数据输入到虚拟系统，在虚拟环境下进行试验，快速发现操作过程中可能出现的问题，制定针对性措施，虚拟问题解决方案，从而提高矿山机械设备在现实环境中的工作效率，保证顺利完成任务。

2.3智能化设计

随着计算机技术水平的不断发展，在当前的机械设计过程中，对计算机技术的应用也越来越广泛。计算机技术的有效应用能够提高现代机械設计的智能化水平，并且提升机械设备的工作性能。在进行智能化设计的过程中，需要对控制器、传感器、执行系统等进行充分考虑，以现代机械设计的相关方法作为基础，建立智能机械设备系统。要确保机械设备能够完成数据收集、问题查找等功能，这样才能节省人力，提高矿山机械设备的运用性能，同时，可以提升机械矿山机械设备对环境的适应性。从而保证矿山机械设备能够在恶劣的开采环境中完成开采工作，提高矿山开采效率与质量。目前，在矿山机械设计过程中，应用的技术方法主要包括CAD技术、虚拟技术以及数值模拟技术等，对这些技术的有效应用，能够在很大程度上促进矿山机械设备的智能化发展。

2.4环保设计法

在绿色矿业发展背景下，矿山机械设计要全面贯彻绿色节能理念，积极运用绿色开采技术，以促进矿业可持续化发展。在进行矿山机械设计的过程中，要朝向环保角度倾斜，运用矿山开采知识，结合运用信息技术与科学技术等，进行矿山机械设计。基于环保理念的指导，运用环保技术与设备，做好矿山机械设计与设备开发。需要注意的是，绿色环保机械设计要贯穿矿山机械设计全过程，从机械设备运行与维护，从矿山机械设计到生产运行等，力求实现整个生命周期的环保性与绿色性。

2.5有限元设计法

在矿山机械设计中，利用有限元设计法，能够对各类受力对象，包括几何形状较为复杂、边界不规则等的物体，进行受力分析，解决各类机械设备的复杂问题，包括材料非线性问题与几何非线性问题等。从矿山机械结构复杂性角度分析，利用有限元设计法，发挥其针对性功能。譬如：在进行挖掘机动臂设计时，进行承受弯曲变形分析，不仅能够进行危险节点分析，还能够对动臂各处受力钢结构，做全面的受力分析。采用有限元法，利用SAP5程序，计算动臂与斗杆的最大受力，获得钢板应力分布实际情况，能够有效地解决钢结构受力不均的问题。

2.6可靠性设计的应用

对于矿山当中的机械设备来说，可靠性是保证机械设备具有较长使用寿命的重要基础。在实际工作过程当中，也可以将可靠性来作为矿山机械设备性能评判的一个重要标准。一般比较常用的评价方法为一定时间之内的工作强度。如果工作强度越大的话，就说明机械设备的可靠性能就越强。所以，相关的设计人员为了能够使得机械设备的设计性能达到最佳状态，应当从设计的尺寸、材料等方面加大努力，采用性能良好的机械材料，从而使得机械设备的使用寿命大大延长。

结束语

综上所述，对现代机械设计方法进行有效应用能够在很大程度上促进矿山开采工程的发展以及进步。在当前矿山机械设计发展的过程中，设计人员要坚持学习先进的科学技术以及现代矿山机械设计理念、设计方法，促进矿山机械设计的智能化、精密化以及人性化发展。与此同时，矿山机械设计人员还要努力提升自身的专业素质以及综合素养，提高自身的社会责任感以及历史使命感，才能够促进我国矿山开采事业的发展。

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（作者单位：山东黄金矿业（莱州）有限公司焦家金矿）