解析煤礦機械的維護和管理

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煤礦機械結構的設計方法

結構模塊化設計結構模塊化設計是在對產品的功能進行分析后，把產品分解成一個或幾個模塊化的結構，同時將這些基本結構進行選擇和組合，從而形成不同的產品。這些基本結構是零件或部件，還可以是系統。一般而言，標準化的模塊的結構應進行聯接和配合，使其據有相容性和互換性［3］。智能化設計智能化設計就需要運用到智能化軟件、虛擬現實技術和多媒體來開發和設計并表達出產品的構想和結構。系統化設計系統化設計就是把多個設計來組成一個系統，而且每個設計互相不干預，但是要素之間又存在有機性的聯系，在把所有的設計要素聯合在一起后，就可以完成所需要完成的任務。

煤礦機械設計的趨勢

如今，煤礦機械設備技術已經從傳統的制造技術轉向先進制造技術。而先進的制造技術包括的范圍十分廣闊，它涉及的過程包括產品的市場調研、產品的開發和設計、產品生產的準備工作以及加工和售后服務，先進的制造技術要把這些過程有機的統一起來，尤其是隨著機械信息技術、傳感技術、自動化技術以及新材料技術和現代系統管理技術的不斷進步，煤礦機械設備在產品的設計、制造和管理售后上，已經向著綜合運用各種先進技術的方向發展。目前，煤礦機械設計方向已經朝著合作化、虛擬化和自動化發展。在合作化上，企業隨著市場競爭的逐漸激烈，以及網絡通訊技術的發展，選取了競爭與合作共存的發展方向。因此，在機械的設計、零件物料的選擇和制造以及產品的銷售上都采取了異地或跨國合作［4］。機械設備技術的另一個發展趨勢是虛擬技術的運用。所謂虛擬技術，就需要運用計算機來實現真實系統的模擬，這樣可以及時發現產品在設計工藝上的缺陷，并以此來對機械產品的質量進行測試，確保設備的質量和成本達到最佳比。此外，機械設備由于采用了集成技術、人機一體化和系統技術，其發展的趨勢也朝自動化的方向發展。

現代設計在煤礦機械設備中的應用

可靠和穩健的機械設計煤礦生產的環境是一個非常嚴酷的環境，機械設備在這樣的生產環境中進行生產會對機械的壽命產生影響。而這就需要一個穩健性的設計來保證機械的良好運行。而穩健性設計就是用系統的非線性，選擇合理的可控因素，使得機械能夠對環境變化、產品老化等達到最不敏感的狀態，以此就可以提高機械的穩定性。在穩健性設計中，先通過系統性分析和試驗，再以一定的變量表達所要的參數，然后根據其影響因素，并且以可控因素調節得到最佳參數。此外，運用有限元法設計也是不錯的工程分析法。這種方法既可以分析邊界不規則、厚度突變等受力對象，還能解決幾何非線性等復雜問題，因此，成為一種不錯的工程分析法。而在煤礦生產中，機械受力十分復雜，而采取這種方法則正好合適。例如，由于結構和受載的復雜性，電動挖掘機的動臂和斗桿采用了工程計算法，這種方法的缺點是它只能確定危險截面處的應力，因而確定不了動臂和斗桿中鋼板的應力分布。但是，采用了有限元法在對其應力分析時，就可以得到每塊鋼板的應力分布。智能和虛擬設計職能設計，可以形成智能的結構系統，它能夠在結構中將傳感器、控制器及執行器進行整合集成，使其在適應環境和愈合損傷方面產生智能功能，從而使機械降低能耗，提高性能，并且增加結構的安全性。例如，采礦新技術就是采用職能采礦，在礦井安全生產中，紅外技術和機器人技術已經得到應用，這些智能機械在煤礦生產中擁有不錯的發展前景。因為煤礦機械設備所運行的環境比較復雜，加上大型機械本身的制作成本比較高，要在實際工作中來發現機械的不足，就需要通過反復的試驗，而這樣就會對人力和物理造成浪費和損耗，因此通過運用虛擬設計的方法可以減少浪費，降低損耗。所謂虛擬設計就是通過仿真技術來模擬機械在實際運行時的參數，使其運行環境的參數達到可視化，并通過對機械的動力學和運動學進行虛擬試驗，就可以達到對機械的優化設計．此外，設計人員根據機械相互配合的情況，可以按照用戶的需求來修改參數，使虛擬樣機得到優化．工業造型和摩擦學設計一直以來，設計人員在機械的性能、穩定性等方面進行了很多研究，但是在機械的外觀上卻沒有進行太多的改進和重視。在對煤礦事故的調查中，很多事故是由于機械的色彩設計不合理，導致視讀不清楚，引發操作失誤。還有很多出口產品遭到退貨的原因就是因為機械的外觀設計無法達到要求。在色彩的安排中，色瓷很鮮艷的話容易使人疲憊，如果是灰暗色，則令人感到壓抑，如果能夠充分利用色彩和人的視覺的關系，有助于提高設備的工作效率，能提供給作者舒適明快的感覺。由此可見，工業造型設計在煤礦設計中不僅僅是美觀問題，也對工作效率的提高有很大提高。在煤礦工作中，機械的摩擦和磨損比其他行業要嚴重，在井下設備中，都會存在普遍的磨損。摩擦學是研究機械在相對運動中，運動表面在接觸、滾動、磨損和潤滑等方面的科學技術。隨著煤礦機械水平的提高，機械設備的摩擦問題越來越得到人們的重視，其直接影響煤礦生產的高效性。網絡動態和模擬化設計煤礦機械設備需要在惡劣的環境中運用，需要具備高技術和大投資，其研制和試驗的周期也很長，如果只采用傳統的設計方法，不僅會花費大量的研制費用，而且周期長，無法適應市場的要求，而這方面的失誤都會帶來巨大的損失。因此，運用網絡化的設計，即將設計、制造和仿真、模擬集于一身的新型設計應用在煤礦機械生產中，這對我國煤礦機械進入全球化軌道和在國際分工中找到發展空間十分重要。機械產品的運作是一個動態的過程，其運用的環境包括正常信號和干擾信號。如果只是根據正常信號去進行設計，結果可能與實際狀況相差很大，因此，在考慮機械產品的運作時應該對正常信號和干擾信號一起考慮，目前，我國在大型機器采掘機械動力的設計研究不是很夠，因此需要加強對動態模擬設計的研究。因為煤礦機械在使用過程中，會因為環境因素給機械帶來不利的影響，因此，設計人員需要全盤考慮能夠帶來機械問題的因素，要進行人－機－環境一體化分析，只要在全面均衡的情況下才能保證系統的整體性能達到最優化。在環境上，要注意環境協調設計，是使產品在使用中能夠不污染環境，還可以起到節約資源的作用。

煤礦機械設備的結構設計對機械設備能夠在惡劣的環境中良好運作，提高機械生產的效率，降低生產損耗十分重要，合理運用現代設計技術對機械設備生產具有重要意義。目前，很多現代設計方法已經被應用到煤礦機械設備生產中，產生了不錯的效果。隨著機械設備結構設計技術的不斷發展，設計人員應當與時俱進，不斷改進技術，將創新的設計理念以及數字、智能、虛擬等技術結合起來，運用到機械設備生產中，提高煤礦機械設備的生產效率，降低生產損耗。

本文作者：黃福盛工作單位：重慶工程職業技術學院