煤矿机械的绿色设计与制造技术探讨

2020-03-08黄康

工程技术研究 2020年19期

黄康

（河南龙宇能源股份有限公司机电制修厂，河南商丘 476600）

近年来，煤矿企业逐步转变了生产模式，传统的人工作业逐步被机械作业所取代。煤矿机械成为生产中的关键要素，只有保障煤矿机械的良好性能，才能在生产的过程中发挥机械设备的优势，提高生产效率与质量。煤矿机械性能的优化需通过绿色设计与制造技术来实现，在保障机械基本性能的前提下，减轻机械设备运行中的环境污染、能源消耗，促进煤矿机械的可靠运行，加快煤矿行业的现代化发展。

1 煤矿机械绿色设计与制造技术的内涵和特点

1.1 煤矿机械绿色设计与制造技术的内涵

对煤矿机械设备绿色设计与制造技术而言，要求相关的设计人员在机械设备的设计与制造过程中，从整个生命周期出发，结合煤矿机械运行与使用的环境特征、资源利用情况等来进行相应的设计与制造。在煤矿机械的设计与制造中，应用绿色设计与制造技术充分考虑了机械设备开发、制造与投入等各环节对周边环境所造成的影响，最大程度上实现了煤矿机械全生命周期运行对环境不利影响的控制，使相应的资源能够得到最为科学与合理的配置。从煤矿机械绿色设计的内容来看，其包含的内容相对较多，主要体现在绿色设计建模、绿色材料选择、可拆卸设计、产品设计数据库、知识库建立等方面。只有经过绿色设计，才能改进和提升煤矿机械的整体性能，使煤矿机械的环保性得到大幅度提升。

1.2 煤矿机械绿色设计与制造技术的特点

煤矿机械是煤矿生产中不可或缺的生产要素，在传统的设计与制造过程中，相关人员更关注功能方面的考虑，而在绿色设计与制造技术下，设计与制造人员需在保障煤矿机械基本使用功能的基础上，注重对机械功效、利润持久性的设计。和传统的煤矿机械设计与制造相比，绿色设计与制造技术较传统设计有了明显的变化，在设计与制造过程中充分融入了环境保护、人机工程、环境行为等各种学科综合知识，使得在煤矿机械的设计与制造过程中，能够将机械对环境的负面影响降至最小，最大程度上发挥煤矿机械的经济、社会与环保效益。煤矿开采作业具有复杂性，能源消耗很大，如果在煤矿机械的设计与制造过程中未关注机械的环保性和节能性，在煤矿生产过程中将会造成严重的生态环境破坏，使煤矿企业蒙受较大的经济与社会损失。因此，加强煤矿机械绿色设计与制造技术的应用具有重要的现实意义。

2 煤矿机械的绿色设计要点

在煤矿机械的绿色设计中，设计人员需在机械原有性能、设计的基础之上，融入相应的环境保护等学科知识，不断在煤矿机械设计与制造的全过程推行绿色设计理念，保障煤矿机械在运行与使用的过程中，能够充分发挥经济、社会与环保效益，促进可持续发展目标的实现。

2.1 煤矿机械的设计分析与成本控制

在煤矿机械绿色设计的过程中，首先需要考虑的就是设计与制造的成本，如果所确定的煤矿机械设计与制造成本相对较高，则专业人员需进行设计与制造方案可行性的综合分析。与传统的煤矿机械产品相比，绿色设计理念下要求相关人员要重点关注机械的环保性、能源消耗等问题，在这种情况下，设计与制造的总体成本将会大大提升。通过设计分析与成本控制，能够达到最为理想的设计效果，实现成本控制，减小煤矿机械产品对环境的破坏。

2.2 选用绿色机械产品材料

在煤矿机械的绿色设计过程中，要体现绿色化的思维，有关设计人员可以在设计的过程中通过废弃原材料等的回收来实现。这种情况下，废弃原材料对环境的负面影响将大大降低，整个煤矿机械的制造成本也将得到有效的控制。比如，如果煤矿机械设计与制造中所选择的材料为金属材料，最好选用热塑性较好的材料；而在其他类型材料的选择上，最好选用环保型材料。在煤矿机械的绿色设计与制造过程中，首先需着重考虑的就是材料的环保性，随后还需分析材料的价格、使用时间等。

2.3 煤矿机械可拆卸设计

在煤矿机械的绿色设计阶段，有关设计人员需加强报废拆卸的设计，通过这种设计，能使后期产品的可回收性大幅度提升。一般情况下，煤矿机械都呈现出体积大、工艺复杂、材料种类繁多及数量大的特征。在这种情况下，可拆卸设计能够使机械性能提升。可拆卸设计主要集中于产品设计、工艺设计与系统设计方面。

2.4 建立绿色产品设计评价体系

在绿色设计开始之前，专业人员需结合煤矿机械的具体特征、设计要求，制订完善的产品设计评价体系，设计人员可以以此为基础，保障设计的质量。在机械产品设计完成后，要根据评价体系中的各指标，开展综合评价。

2.5 建立煤矿机械产品绿色设计数据库

煤矿机械绿色设计中，包含的设计要素相对较多，为保障绿色设计的质量，相关部门需建立专门的数据库，在该数据库中整合各种设计要素，比如材料、环境与技术等都是数据库中的内容。数据库的建设在一定程度上可以规范设计人员的设计行为，在实际的设计与制造过程中，专业人员可以在数据库中进行各数据内容、信息等的提取，为设计人员提供重要的指导与借鉴。

3 煤矿机械的绿色制造理念与技术分析

3.1 优化制造流程

为提升煤矿机械的绿色设计与制造效率，使机械的性能符合煤矿企业的生产特性，相关设计人员需在绿色设计与制造技术的应用过程中，以煤矿企业的生产为基础，对机械的形状、尺寸与性能进行科学设计，实现制造流程的优化。此外，专业的技术人员需与设计人员充分配合，对设计方案开展综合评价与选择。在绿色设计与制造开始之前，设计人员最需要掌握的就是机械中的非绿色成分，进而制订有针对性的绿色方案。设计人员需从机械的功能、质量与开发周期出发，不断进行机械生产环境、运行环境等的调整。

3.2 机械产品的虚拟制造

虚拟制造技术是一种先进的绿色制造技术，主要包含了虚拟开发与虚拟生产技术。在煤矿机械绿色设计与制造的过程中，虚拟技术的应用能够控制成本，进一步提升生产效率。虚拟制造与CAX的结合能使设计与制造工作更具虚拟化的特征，提升产品设计与制造的效率。信息技术的应用使得在设计与制造的过程中，相关的信息可以被存放于专有的数据库中，实现各种数据的有效管理与利用。

3.3 煤矿机械产品的再制造

在煤矿机械达到使用寿命以后，通过对机械性能的优化可以延长其使用寿命。而产品再制造正是在此理念上形成的一种新型的设计理念，当机械达到使用期限以后，通过再制造可以优化与恢复机械的性能。这种设计与制造理念同样属于一种绿色理念，设计人员在设计的过程中需始终坚持节能性、环保性的设计原则与要求，应用相应的技术来进行废旧机械的性能改造，达到优化性能、延长使用寿命的作用。机械产品的再制造使资源利用率大大提升，最大程度上实现了资源消耗与环境污染的控制。

3.4 煤矿机械技术的集成化技术

由于煤矿机械多为大型机械设备，其设计与制造的流程极为复杂，在机械设计与制造的全生命周期内，包含了多种设计与制造技术，比如集成化技术。集成化技术可使煤矿机械的相关内容处于一个集成化的系统中，保持良好的运行与使用状态。比如，可以结合机械的使用性能、设计工艺、材料选择与用户需求，建立集成化系统，在此系统中实现绿色设计、环境影响评估等的集成。

4 煤矿机械绿色设计与制造技术的推广策略

4.1 积极提高工作人员的绿色意识

近年来，随着可持续发展理念的提出，在煤矿机械的设计与制造过程中，绿色环保理念成为应用最为广泛的理念。随着人们对环境与资源问题的重视，人们逐步认识到在煤矿机械的设计与制造的全生命周期内存在较大的资源浪费、环境污染等问题，不利于生态文明目标的实现。因此，要从根本上实现煤矿机械绿色设计与制造技术的推广，煤矿企业就需要在日常的工作中着力提高相关人员的绿色意识，积极开展各类培训与教育，通过培训来全面提高员工的绿色环保意识，并在日常的工作中逐步渗透环保意识。

4.2 建立完备的绿色监管制度

当前，很多煤矿企业的绿色设计与制造技术应用中，存在绿色环保工作质量与效率低下的问题，煤矿机械的设计与制造周期内，存在对生态环境的污染与破坏现象。因此，为最大程度上保障绿色设计与制造技术的推广，就需要不断完善绿色监管制度，保障在煤矿企业的发展过程中，能够充分发挥监督与管理的职责，保障绿色设计与制造工作的顺利开展。