现代设计方法在矿山机械设计中的应用

   随着我国经济的不断发展，各种各样的建设也在不断的进步。矿山机械是煤矿生产的重要设备之一，关系到矿工的生命和矿山的生产安全。随着科技的不断发展，矿山机械的设计也在不断的推陈出新，只有改革创新的发展，才能适应现代环境下的生产。
    目前，由于我国经济的快速发展，对于各种资源的需求也越来越大，尤其是煤炭资源的需求。因此矿山机械受到了很大的关注。以往的矿山机械已经跟不上时代发展的步伐，只有在传统的矿山机械设计上，结合时代的发展，优化设计方案，才能满足矿山的生产需求。本文针对近年来的现代设计方法，论述现代设计方法在矿山机械设计中的应用。
    现代设计方法的内容
    随着科技的不断进步，传统的设计方法已经不适用于现代的工业发展。现代设计是根据市场的需求，通过设计人员的准确推演、规划制定出来。主要优点有：智能性高、系统性强、动态稳定、比较先进和包容性强等。通过推行现代的设计方法可以推动企业技术的发展和提高产品质量，节约了生产成本，提高了市场竞争力。因此，传统的设计方法将会被现代设计方法取缔。
    现代设计方法在矿山中的运用
    3.1 优化设计
    随着科技的不断进步，优化设计在矿山机械设计中已经有了广发的运用。优化设计是指将设计中遇到的问题转化为数学模型，利用计算机技术运算得到最佳的可行方案。优化设计不但推进了计算机辅助设计的进程，同时也提高了很多产品的性能，如：煤电钻电动机的优化设计、单级直齿圆柱齿轮减速器的优化设计等。
    3.2 可靠性设计
    机械在一定的时间和条件下能够完成的工作强度的能力是衡量设计产品质量的一个重要评定条件。为了提高设备的性能，必须根据机械的性能、材料等做出大量的实验并分析，得出具体的数据，根据机械的强度、尺寸、材料等进行设计来提高设备的使用年限、提高机械的可靠性。
    3.3 有限元法设计
    有限元法是一种便于使用且有效的工程分析方法，不但能够分析材料的几何非线性、非线性等复杂问题，而且能够分析各种受力对象。因此很适用于矿山机械受力的分析。例如：找到钢板的应力薄弱点。王营等人在对盘式制动器摩擦片温度场的研究中和郭燕华在多绳摩擦提升机的设计中也都科学地运用了有限元法。
    3.4 绿色设计
    我国目前正在走可持续发展道路，因此要加大对环境的保护。绿色设计不只是能够减少对环境的污染，更是能可以重复使用的设计。这就要求设计的环节中要使接卸能够做到噪声小，能耗少，工作效率高。在满足使用性能的同时要有安全保证。矿山机械产品的绿色设计在开发过程中应该针对可拆卸、可回收、可维护、可重复利用、能耗低、质量高等特点尽享设计。因此，绿色设计在矿山机械设计中的应用是大势所趋的。
    3.5 创新设计
    创新设计是针对人们的以往的理论、经验中利用创造性思维设计出全新的技术。创新设计的特点是以往人们从来没有用到过的或者从未见到的全新事物。主要体现在设备的结构方式、材料工艺、施工技术等方面，通过人们的好奇心理来提高企业的竞争力。
    3.6 CAD技术
    设计人员利用计算机的软件和硬件系统对产品进行的设计技术就是CAD技术。主要是对产品的设计，施工工程的因素分析、施工前的设计方案和图纸等。CAD技术实现了模块化和一体化设计，在产品的模型导入时可以进行系统规划。矿山机械产品的设计采用CAD技术效益较为显著,通过对设计和制造环节的结合，极大的提高施工和设计效率。
    3.7 人机工程设计技术
    矿山机械的工作环境比较恶劣，对操纵者的精神和机器的运转带来了极大的影响，稍有误差就可能引发安全事故。所以在设计中，矿山机械设计必须把环境的影响考虑进去。只有考虑到环境的影响和人身安全，才能保证系统的运转达到最优化。
    3.8 稳健性设计
    利用系统的非线性，通过多可控因素的合理优化，对产品的性能进行优化，提高机械的稳定性。矿山机械的工作环境是极为恶劣的，只有稳健性的设计技术运用，才能使机器能够在恶劣的环境中稳定、长久的运转。
    3.9 智能设计
    经过长期的科技发展，只能机器的出现已经不可避免。因此，在矿山机械设计中应该采用智能设计。通过集成传感器、控制器及执行器能够大幅度的提高机械适应环境的能力，达到降低能耗，提高性能的目的。
    3.10 并行设计
    并行设计是充分利用计算机技术、通信技术和现代管理技术，对产品设计及其相关过程(包括设计过程、制造过程和支持过程)进行并行、一体化设计的一种系统化设计模式。现在很多煤矿设备安装有故障监测设备，但是和原设备并不能和谐使用，满足不利使用需求。如果把故障检测仪器设计到产品之中，就会提高设备的功能。
    3.11 虚拟设计
    矿山机械的缺点是体积过大，不方便运输，制作成本高。因此在实际使用过程中如果发现不足之处就需要耗费大量的人力物力。采用虚拟技术能够轻易的解决这种情况。通过使用虚拟技术对机械的运行进行研究不但能减少人力物力的浪费，还能及时找到设备的不足之处，立即优化产品的设计方案。
    3.12 动态模拟设计
    因为机械产品在运行过程中总会产生干扰信号，而人们是对机械在运行的状态下进行设计，这种设计与实际结果并不相符。目前我国在大型采掘机械动态设计方面的系统研究还很少，致使大型采掘机械新机型的设计和老机型的结构改进举步维艰。又如提升容器在进入楔形箱道、紧急制动和切换电阻起动等工作状态下的外载荷与时间的关系问题等，都需要用动态模拟设计来解决。

    综上所述，矿山施工存在很多的安全风险。矿山机械作为矿山生产的重要设备，必须要有良好的性能和过硬的质量，只有这样才能保证矿产的出产率和施工环境的安全。随着科技的不断发展，古老的矿山机械已经不适用于现代的空山工作，对矿山机械的设计提出新的要求，因此，设计师要采用新颖的设计方法解决以往矿山施工中存在的不足，确保施工人员的安全和矿山的出产率。