河北中煤四处矿山工程有限公司机械制造分公司 河北 邢台 054000
摘要：社会的进步不只是依靠某一个行业而发展的，除了再生资源还有不可再生资源。近几年来，关于煤矿的开采也是得到了社会各界的关注，对于煤矿机械装备结构的优化已经成了煤矿开采中的重要因素，本文就主要对在大型矿井中应该怎样选择煤矿机械和机械的应用做出了简单的分析，并阐述了我国在煤矿机械装备机构上应该怎样进行优化提出一些相关的建议。
关键词：煤矿机械；加工技术；结构设计；数据采集
在煤矿开采中，机械的质量和安全会直接关乎到企业的经济效益以及它在市场上的竞争力，包括它的地位。在进行煤矿机械装备结构设计时，一定要先从它的结构开始，对机械的各个部件进行合理的设计和组装。如今对于煤矿机械设备的要求越来越高，因此，在设计时，一定要实时的进行改进，而这也是机械装备设计者的工作方向。
一、矿井对煤矿机械装备的要求
从目前来看，煤矿的产量直接和机械装备结构有着密切的练习，设备的性能越好，那么它使用的时间就会越长，而可操作性也更方便。煤矿机械装备在功能上，一定要确保它是准确无误的，特别是要保证它的寿命时长。根据煤矿的不同特点，机械应该向大型机械发展，用更加精准的数据来解决更多的问题，可以利用电脑进行操控，让整个机械能够被实时关注，让它的状态能够达到最安全，而传回的数据也更加的准确。
二、 煤矿机械装备结构设计的现状
现阶段与国外的大多发达国家相比，我国在煤矿机械装备的制造以及管理上还存在很大的差距。国外的发达国家对煤矿机械装备进行管理时通常都是采用计算机技术进行管理，其生产的模式以及管理的体制也都发展的较为成熟了，而在我国对于煤矿机械装备的管理工作仍然处于一个经验管理的阶段。同样的在对煤矿机械装备的结构设计过程中，国外的发达国家都是采用CAD 和 CAM 等计算机技术对其进行结构设计，而在我国却很少有企业采用这种计算机技术进行设计。另外，在对煤矿机械装备的制造环节上，国外的发达国家基本上都是应用微细加工技术以及超精密加工技术，超精密加工技术的精度能够达到 1 nm，而微细加工技术的精度也能够达到 1 nm，甚至是达到 1 μm，这类精密的程度要远远的领先于我国。最后就是在自动化技术方面，国外的发到国家大都采用制造智能化和集成化以及柔性的自动化等技术，常见的如数控机床、集成制造系统、柔性制造系统以及加工中心等自动化技术，而在我国柔性的制造系统却还是很不常见的，我国的自动化技术还处在单机自动化以及刚性自动化阶段。
三、机械设备结构优化设计方法
1、结构模块化设计
结构模块化设计是将整个系统按照功能分成几个单独的子系统,具体分析每一个子系统的特征,按照某一标准再将这些子模块进行重新组合。在结构模块化整合的过程中,技术人员应使拆分的子模块具有各自的相容性和互换性。
2、智能化设计
设备结构优化需要根据外部的要求进行自我调整,以满足动态需要。在设计的过程中,采用智能化平台或者软件,将结构的功能与技术较好进行优化组合。
3、系统化设计
一个完整的系统由多个子系统组成,为了保证系统服务的水平,应保证系统中的子系统具有完整运行的能力,并可以根据各自的功能进行分类。但是每个系统之间还应具有一定的联系,在设备系统功能服务发生改变时,可以通过更改子系统之间的组合方式满足新系统要求。
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三、大型矿井对煤矿机械装备的需求
由于煤矿的生产工作具有大型化以及高效化的特点，所以无论是煤矿生产的企业还是煤矿生产的工作都对煤矿机械装备提出了更高的要求。首先，煤矿生产的机械装备应向大型化的方向发展。要想满足机械装备高效化的生产需求，机械装备的技术参数也应逐步向大型化的方向发展；其次就是在机械装备的性能方面。煤矿企业应尽可能的使用安全性和可靠性较高的元部件，这对提高机械装备的运行效率以及延长机械装备的使用寿命都是非常有利的。在煤矿机械装备的操作方面，应尽量应用计算机监控以及集中操作的方式对机械设备进行操控，这样才能够满足集约化的生产需求，同时还应注意机械装备维修的便捷性；最后就是应综合的运用气压、机电以及液压等技术，从而真正地实现煤矿生产的机电一体化。
四、现代设计在煤矿机械设备的应用
1、稳定的机械设计
机械装备所工作的煤矿生产环境是很复杂的，要想保证机械装备的良好运行，就必须具备一个较为稳健的机械设计。而稳健的机械设计就是利用系统的非线性，选择最为合理的可控因素，促使机械装备对产品老化以及环境变化等因素达到最不敏感的程度，使稳定性得到提升。在进行稳健性设计时，应先进行分析和实验，通过分析影响变量的所有因素，从而获取最佳的参数。
在众多的工程分析法中，有限元法设计作为一种非常不错的工程分析法，其不但能够分析厚度突变以及边界不规则等受力对象，同时它还能够解决几何非线性等一系列的复杂问题。煤矿技术中的机械装备的受力情况是很复杂的，所以采用这种方法才能刚好匹配。如在分析电动挖掘机动臂和斗杆的受力情况时，因为其结构受力的情况复杂，如果是采用工程计算法是根本无法分析动臂和斗杆中钢板的应力分布情况的，而如果采用有限元法时，就可以得到钢板的应力分布情况。
2、智能设计
整个系统在设计时，一定要考虑到它的智能性，让它能够满足煤矿本身的需求，在整个设计过程中，要提炼出人工智能的元素，让设备可以实时传送数据或者是受到命里，根据煤矿的情况进行目标的选择。要想让这一系统得到实现，就需要在无数次实验中不断的进行调整，从调整中对系统进行再次的虚拟演示，确保整个系统能够更加的智能化，只有这样，才能在工作时受到软件的控制。
3、设备外观设计
除了前面说到的稳定和智能，功能稳定也非常的重要，设备的外观其实也是我们不能忽略的，它也可能会影响到设备的操作实践。例如：如果设备的按钮都是采用一种颜色，那么在工作时，工作人员就分不清哪一个按钮是干什么的了，从而出现操作失误，这会给整个工程造成相当大的损失。在设计的时候，设计者一定要根据产品的功能和所要工作的具体环境进行准确的分析，根据这些外在因素进行内部的协调和设计，关于煤矿机械设备的结构一定要由计算机实时进行操控和监视，确保机械是在正常的工作范围内。
结论
总而言之，在进行煤矿机械结构设计时，一定要以提高工作效率、增加企业经济效益、保证机械安全、功能稳定为主要目的。
把当今的现代技术合理的应用在煤矿机械设备设计中，而这也是现目前比较流行的设计手法，随着科技的不断发展，新的结构设计也开始出现，要学会去参考先进的设计理念，让整个机械更加的智能化，通过前端传回来的数据进行数字的整合，再让机械继续投入使用中，从最大限度上去保护设备的性能和工作人员的生命财产安全。
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论文作者:李科
论文发表刊物:《防护工程》2017年第2期
论文发表时间:2017/6/8
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