煤矿技术中机械装备结构优化设计初探

煤矿技术中机械装备结构优化设计初探

冯晓峰

大地工程开发（集团）有限公司天津分公司 天津南开 300381

摘要：随着我国经济建设的发展，国内各行业都发生了巨大的改变，其中尤为煤矿行业的发展最为惊人。煤矿行业做为我国经济建设发展中必不可少的力量，对我国实现整体经济建设目标都是十分重要的。随着近几年来煤矿事业的发展，使其无论在开采技术还是设备管理等方面都取得了较大的进步。下面就一起针对本文所提出的论题对煤矿技术中机械装备结构优化设计进行一个简单的分析与探讨。

关键词：煤矿；机械装备；优化设计

0引言

提升相关机械装备的质量及性能必须做好两方面:一方面要及时加强的煤矿机械装备的制造及日常维护工作;另一方面还需要促进煤矿机械装备的设计水准。当前社会经济实现快速发展，信息学、科技学、材料学等相关科技先后获得突破，这样的环境中，对于煤矿生产装备的结构优化无疑是巨大挑战。

1煤矿技术中机械装备的重要性

煤炭资源一直是我国的最为重要的生产资源。在我国改革开放以来，煤炭在我国的消费市场中占首要位置。据相关的资料调查显示，就2010年一年间，煤炭在我国的总消费量就高达29.66亿吨，占全国一次性消费能源总量的66%，按这种开采的速度和消费情况来看，我国剩余的煤炭资源还可供开采100年以上。随着我国经济建设的发展及企业对煤炭资源的需求，我国近几年来成立了多个大型的煤炭开采基地。但同时，由于煤炭开采过程中机械设备问题，使在煤炭开采过程中受伤或死亡的人数也在逐年递增，这主要是由于在煤炭开采过程中机械设备跟不上时代的发展需求所至，据国内不完全资料数据显示表明，每年因煤矿机械装备所造成的伤亡人数占整体煤矿开采中伤亡人数的百分之七十左右。对于这种情况而言，随着煤炭开采事业的发展，负责人员也在不断地总结着经验与教训，对煤矿技术机械装备的结构优化组合也做出了一系列的改革措施，煤矿技术机械装备的好坏直接影响着整个煤矿开采施工工程是否可以顺利完工，也直接影响着施工人员的生命安全。因此，对煤矿机械进行结构优化是煤矿事业发展的必经之路。

除此之外，煤矿技术中机械是属于一种大范围的分类，是煤矿技术中不可或缺的一个重要的组成部分。由于煤矿技术不同于其它的开采技术，因此煤矿机械装备的各类特征也是不同于其它开采装备的。随着我国煤矿事业的发展，使国内每年开采出的煤炭总数量都在不断增加。至2012年底，我国煤炭开采总数量已经超过了32亿。由此可见，煤矿技术中机械装备的重要性。

2我国煤矿生产机械装备结构的设计现状

我国长期以来的煤矿生产机械装备制造在与西方发达国家的比较中都存在着很大的差距。对于国外，他们基本应用计算机等高科技进行相关的管理工作，此外，他们的管理机制以及生产模式等都已发展到一定水平。相比来看，我国的煤矿生产企业绝大都数都还处在基本的经验管理阶段。与此同时，在装备的制作工艺方面，西方发达国家已经广泛的应用超精密加工以及微细加工方式，其加工的精密程度可在1nm到1μm之间，而超精密加工水平可达到1nm，而我国在这一方面还和他们保持较大的差距。在自动化技术方面，国外发达国家也广泛的应用了数控机床、加工中心、集成制造系统以及柔性制造系统等，而相比于国外的制造智能化、柔性自动化以及集成化，国内则依旧处于单击自动化、刚性自动化阶段，基本上较少企业应用到柔性制造。

3煤矿技术中机械装备结构优化设计

3.1煤矿生产的可靠、稳健机械设计

在实际的煤矿生产中，其环境是十分的恶劣的，机械设备在这种环境下进行生产作业活动难免造成使用寿命的下降。这就需要有相对稳健的设计，保证机械设备能够进行良好的工作。对于稳健性的设计就是指应用系统的非线性进行选取科学的可控因素，保证机械设备可以对恶劣环境、部件老化等系列问题处于最不敏感的状态，这就可以保证机械设备的稳定性。同时，应用有限元法也是很好的方式。一方面这种方法能够分析边界的不规律、厚度不均匀等情况，另一方面也能妥善地处理几何非线性等繁琐性问题。针对煤矿生产的受力复杂特点，正是应该使用这一方法。

3.2煤矿生产的智能设计

智能化设计能够形成智能的结构系统，可以在结构内部把控制器、执行器以及传感器统一整合集成，保证它在环境的适应以及损伤的愈合方面产生智能化作用，使得机械设备能耗下降，性能得到提升，同时结构的安全性也有所增加。例如，智能化采矿就是应用了这一技术。在煤矿安全生产的过程中，机器人及红外技术已实现有效应用，同时可以看出这些智能化机器会在今后的煤矿生产中发挥着至关重要的作用。

3.3煤矿生产的工业造型及摩擦学设计

长期以来，煤矿机械设计人员在其稳定性方面做出了大量研究，然而却始终受益甚少。据一项调查数据显示，由于机械设备色彩的不合理性造成的损伤占有绝大多数，这会致使识别不清，从而引发悲剧。同时还有一些煤矿生产设备在出口后又被强制退回，也是由于色彩方面原因导致的操作问题。因而在设计过程中应有意识的利用色彩与视觉的关系特点，这样生产出来的设备才会一定程度上提高生产效率，使得设备操作者的视觉明快、舒适。此外，在实际煤矿生产过程中，关于机械的摩擦、磨损也是比较严重的，尤其处于矿井内部的设备，特别容易出现磨损现象。摩擦力在物理学中研究机械运动中的问题，当物体表面处于接触状态，一旦出现运动就会出现摩擦力。因此，这一问题得到了广泛地关注，必须在设备的改进过程中，把摩擦力降到理想位置。

3.4煤矿生产的网络动态及模拟化设计

上面已经提到煤矿作业需在较为恶劣条件下进行，同时也需要高投资以及高科技的支持，其产品的研发周期较为漫长，如果单纯使用老套的设计方式，不单会增加大量的投入经费，还会使研发周期扩至更久，这样就无法实现与市场要求的同步性。所以，网络化设计方法将研发、仿真、模拟等集于一身，这对于我国迈入全球化的发展轨道无疑是十分必要的，所以，对于动态模拟模拟设计必须要加强研究。煤矿生产的恶劣条件会对机械设备造成极大影响，所以，相关设计人员必须全面考虑实际生产发生的种种问题，争取在损耗与生产之间找到一个平衡点。

煤矿行业主要是对我国的自然可利用资源进行开采，以满足人类的发展需求为最终目的行业。在煤矿行业发展中，机械是必不可少的组成部分。因此，如何加强对煤矿开采机械的结构优化，已经成为了当前煤矿行业最为重视的事情，也是必须要彻底解决的事情。

4结束语

综上所述，优化煤矿技术中机械装备结构设计对于降低环境影响作用，提升机械工作效率，减少能源消耗具有重大的现实意义。这就要求煤矿机械设备设计人员增强专业水平、发挥创新思维，并将其运用到设备的设计中来，实现机械设备的优化目标。同时，煤矿技术中机械装备结构优化设计对提高设备的使用年限以及设备的运行安全都是十分重要的。因此，在机械设备优化设计时，要针对机械设备结构中出现的问题进行合理的改正与设计，从而保证机械结构优化设计的有效性，提高整个机械的运行能力。

参考文献

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