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1煤礦機(jī)械裝備的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法

（1）智能化設(shè)計(jì)方法。所謂的智能化設(shè)計(jì)就是指在對(duì)機(jī)械裝備進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的過程中，為了能夠充分的表現(xiàn)出所設(shè)計(jì)產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)和構(gòu)想，從而運(yùn)用到虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)、多媒體軟件的開發(fā)和設(shè)計(jì)以及智能化軟件等先進(jìn)技術(shù)的一種設(shè)計(jì)方法。

（2）結(jié)構(gòu)模塊化設(shè)計(jì)方法。所謂的結(jié)構(gòu)模塊化設(shè)計(jì)方法就是指在對(duì)所設(shè)計(jì)的產(chǎn)品的功能需求進(jìn)行調(diào)研和分析后，把設(shè)計(jì)的產(chǎn)品分成一個(gè)或多個(gè)模塊化的結(jié)構(gòu)，并且還要對(duì)這些模塊化的結(jié)構(gòu)進(jìn)行重新的選擇和組合，這樣就形成了不同功能的產(chǎn)品。這些最基礎(chǔ)的模塊化的結(jié)構(gòu)可以是零件，也可以是部件，同樣也可以是一個(gè)系統(tǒng)，但是通常情況下，這些基礎(chǔ)的模塊化的結(jié)構(gòu)是能夠滿足聯(lián)接以及配合要求的，所以它們應(yīng)具有互換性以及相容性。

（3）系統(tǒng)化設(shè)計(jì)方法。所謂的系統(tǒng)化設(shè)計(jì)方法就是指將多個(gè)設(shè)計(jì)組成一個(gè)大的系統(tǒng)，并且各個(gè)設(shè)計(jì)應(yīng)是彼此不干擾的，而各個(gè)要素之間卻又有著有機(jī)性的聯(lián)系，只需要將所有的設(shè)計(jì)要素整合到一起，從而完成所需要完成的任務(wù)。

2大型礦井對(duì)煤礦機(jī)械裝備的需求

由于煤礦的生產(chǎn)工作具有大型化以及高效化的特點(diǎn)，所以無論是煤礦生產(chǎn)的企業(yè)還是煤礦生產(chǎn)的工作都對(duì)煤礦機(jī)械裝備提出了更高的要求。首先，煤礦生產(chǎn)的機(jī)械裝備應(yīng)向大型化的方向發(fā)展。要想滿足機(jī)械裝備高效化的生產(chǎn)需求，機(jī)械裝備的技術(shù)參數(shù)也應(yīng)逐步向大型化的方向發(fā)展；其次就是在機(jī)械裝備的性能方面。煤礦企業(yè)應(yīng)盡可能的使用安全性和可靠性較高的元部件，這對(duì)提高機(jī)械裝備的運(yùn)行效率以及延長機(jī)械裝備的使用壽命都是非常有利的。在煤礦機(jī)械裝備的操作方面，應(yīng)盡量應(yīng)用計(jì)算機(jī)監(jiān)控以及集中操作的方式對(duì)機(jī)械設(shè)備進(jìn)行操控，這樣才能夠滿足集約化的生產(chǎn)需求，同時(shí)還應(yīng)注意機(jī)械裝備維修的便捷性；最后就是應(yīng)綜合的運(yùn)用氣壓、機(jī)電以及液壓等技術(shù)，從而真正地實(shí)現(xiàn)煤礦生產(chǎn)的機(jī)電一體化。

3現(xiàn)代結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)在煤礦機(jī)械裝備中的應(yīng)用

（1）智能和虛擬設(shè)計(jì)。所謂智能設(shè)計(jì)就是指通過所形成的智能結(jié)構(gòu)系統(tǒng)將控制器、傳感器以及執(zhí)行器等構(gòu)件進(jìn)行整合，使整個(gè)裝備的結(jié)構(gòu)無論是在愈合損傷方面還是適應(yīng)環(huán)境方面都能夠產(chǎn)生智能功能，機(jī)械裝備的性能以及安全性都得到了較大的提高，能耗也得到了一定程度的降低。如智能采礦的新技術(shù)、機(jī)器人技術(shù)以及紅外技術(shù)就已經(jīng)得到了很好的應(yīng)用，并且這些智能化的機(jī)械裝備在煤礦生產(chǎn)中也得到廣泛的應(yīng)用。煤礦機(jī)械裝備的制作成本都是比較高的，并且這些裝備所工作的環(huán)境也是較為復(fù)雜的，所以要想在實(shí)際的生產(chǎn)工作中發(fā)現(xiàn)它們存在的問題和缺陷，就只能通過反復(fù)的試驗(yàn)，這對(duì)人力以及物力都會(huì)造成極大的浪費(fèi)，為了盡量的降低損耗并控制浪費(fèi)，有必要采用虛擬設(shè)計(jì)。借用仿真技術(shù)模擬機(jī)械裝備的實(shí)際運(yùn)行狀態(tài)，這樣它們運(yùn)行環(huán)境的參數(shù)就會(huì)可視化，進(jìn)行一些機(jī)械動(dòng)力學(xué)的虛擬實(shí)驗(yàn)，從而達(dá)到對(duì)機(jī)械裝備優(yōu)化設(shè)計(jì)的目的。另外為了使虛擬樣機(jī)得到優(yōu)化，設(shè)計(jì)人員也可以根據(jù)用戶的實(shí)際需求對(duì)運(yùn)行參數(shù)進(jìn)行修改。

（2）穩(wěn)健的機(jī)械設(shè)計(jì)。機(jī)械裝備所工作的煤礦生產(chǎn)環(huán)境是很復(fù)雜的，要想保證機(jī)械裝備的良好運(yùn)行，就必須具備一個(gè)較為穩(wěn)健的機(jī)械設(shè)計(jì)。而穩(wěn)健的機(jī)械設(shè)計(jì)就是利用系統(tǒng)的非線性，選擇最為合理的可控因素，促使機(jī)械裝備對(duì)產(chǎn)品老化以及環(huán)境變化等因素達(dá)到最不敏感的程度，使穩(wěn)定性得到提升。在進(jìn)行穩(wěn)健性設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)先進(jìn)行分析和實(shí)驗(yàn)，通過分析影響變量的所有因素，從而獲取最佳的參數(shù)。在眾多的工程分析法中，有限元法設(shè)計(jì)作為一種非常不錯(cuò)的工程分析法，其不但能夠分析厚度突變以及邊界不規(guī)則等受力對(duì)象，同時(shí)它還能夠解決幾何非線性等一系列的復(fù)雜問題。煤礦技術(shù)中的機(jī)械裝備的受力情況是很復(fù)雜的，所以采用這種方法才能剛好匹配。如在分析電動(dòng)挖掘機(jī)動(dòng)臂和斗桿的受力情況時(shí)，因?yàn)槠浣Y(jié)構(gòu)受力的情況復(fù)雜，如果是采用工程計(jì)算法是根本無法分析動(dòng)臂和斗桿中鋼板的應(yīng)力分布情況的，而如果采用有限元法時(shí)，就可以得到鋼板的應(yīng)力分布情況。

（3）網(wǎng)絡(luò)動(dòng)態(tài)和模擬化設(shè)計(jì)。煤礦技術(shù)中的機(jī)械裝備工作環(huán)境較為惡劣，并且對(duì)其進(jìn)行研發(fā)和試驗(yàn)的周期也是很長的，而且其投資的規(guī)模也是很大的。如果采用傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法，不但要花費(fèi)大量的時(shí)間和金錢，同時(shí)也很難滿足快速變化的市場(chǎng)需求，這就會(huì)給煤礦生產(chǎn)企業(yè)帶來很大的損失，所以，就要應(yīng)用網(wǎng)絡(luò)化的設(shè)計(jì)，即在煤礦機(jī)械的制造生產(chǎn)中應(yīng)用集設(shè)計(jì)、研發(fā)、制造、模擬以及仿真于一體的新型設(shè)計(jì)理念。機(jī)械裝備的工作過程是一個(gè)動(dòng)態(tài)的過程，它運(yùn)用的環(huán)境既有正常信號(hào)也有干擾信號(hào)，所以在考慮它們的工作狀態(tài)時(shí)應(yīng)同時(shí)兼顧正常信號(hào)和干擾信號(hào)，應(yīng)進(jìn)一步加強(qiáng)對(duì)動(dòng)態(tài)模擬設(shè)計(jì)的研究工作。在使用機(jī)械裝備的過程中，外界環(huán)境的干擾和變化也會(huì)對(duì)裝備帶來不利的影響，這就要求設(shè)計(jì)人員應(yīng)進(jìn)行人、機(jī)和環(huán)境一體化的分析工作，從而最大限度地提高機(jī)械系統(tǒng)的整體性能。設(shè)計(jì)人員同時(shí)還要注意環(huán)境協(xié)調(diào)設(shè)計(jì)，既不能過度的浪費(fèi)資源，又不能污染環(huán)境。

4結(jié)語

通過以上的論述，機(jī)械裝備的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)工作對(duì)提高機(jī)械生產(chǎn)的效率以及降低機(jī)械生產(chǎn)的能耗都有著重要的意義，現(xiàn)階段很多現(xiàn)代化的設(shè)計(jì)技術(shù)也已經(jīng)應(yīng)用到了煤礦機(jī)械設(shè)備的設(shè)計(jì)中了，并且也取得了不錯(cuò)的效果。隨著我國科學(xué)技術(shù)水平的不斷進(jìn)步，更多的先進(jìn)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)技術(shù)也會(huì)不斷出現(xiàn)，設(shè)計(jì)人員應(yīng)將先進(jìn)的設(shè)計(jì)理念與智能、數(shù)字以及虛擬等前沿技術(shù)相結(jié)合，應(yīng)用到機(jī)械裝備的生產(chǎn)中去，從而最大限度地提高機(jī)械裝備的性能和質(zhì)量。

作者：孫大鵬趙文靜單位：河北機(jī)電職業(yè)技術(shù)學(xué)院