矿山机械与矿山机械产品开发
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摘 要：文中在分析我国矿山机械零部件创新设计的必要性的基础上,指出矿山机械创新性设计是其未来发展的方向, 以因特网为代表的网络技术，使设计制造各个环节的信息与知识在数字化描述的基础上得到流通与集成，使企业组织的组元化、分布化和扁平化成为可能，为用户介入生产、供应链与制造企业共同保证产品供货期和质量提供了条件。
关键词： 矿山机械创新设计共享资源
中图分类号：TD21文献标识码： A 文章编号：
一、矿山机械产品开发数字化
产品开发数字化的基本构思是利用数字对产品开发过程中的各种信息，包括图形、数据、知识、技能等，进行定量表达、存储、处和控制，从而实现以快速市场响应和创新开发为目标的全局优化运算。目前像挖掘机，装载机等矿山机械产品的开发呈现数字化、并行化、集成化和知识化的趋势。其中数字已成为实现快速创新开发的核心技术。产品开发数字化的一个重要特征是产品开发和产品性能的可预测性。制造过程数字仿真的目的是借助于建筑在物理学和数学基础上的计算模型、计算机预演等手段，揭示制造工艺过程的本质，获得知识及进行制造工艺装备的自主设计，实现对产品制造、装配乃至产品整个生命周期过程的预测和优化控制能力。主要内容包括：
1设计过程仿真，包括外形仿真、装配仿真、运动学仿真、动力学仿真和多学科集成仿真等;
2加工过程仿真，包括切削过程仿真、焊接过程仿真、冲压过程仿真和铸造过程仿真等;
3生产过程仿真，通过建立制造系统的静态模型和动态模型，精确预测技术可行性、加工成本、工艺质量和生产周期。
二、矿山机械设计绿色环保概念
面对日趋严峻的资源和环境约束，矿山机械是消耗资源的大户、污染的源头。紧密围绕4R的产品全生命周期设计和管理是降低能耗、污染，实现可持续发展战略的重要手段。具体措施为：
1采用长寿命、低能耗及减轻重量的设计原则。延长产品寿命，可减少机械的生产量和降低其报废量。降低产品能耗，可减少对环境的污染;而轻量化和高效率可减少材料和资源的消耗。
2使废弃零、部件处理的污染最小化及综合成本最优化，矿山机械产品在设计初始阶段就要考虑报废件处理简单、费用低和污染小，零、部件要解体方便、破碎容易，能焚烧处理或可作为燃料回收等问题。尽量采用低环境负荷材料，尽可能不使用氟利昂(空调)、含氯橡胶、树脂及石棉等有害材料。
3特别是结构件的设计应尽可能采用比较容易装配和分解的大模块化结构和无毒材料，采用能再生利用的材料和资源，提高机械材料的再生率。
4减轻对周围环境的污染，降低整机的振动与噪声。
三、矿山机械零部件创新
1创新设计的必要性
我国十一五规划纲要中指出,要建设资源节约型、环境友好型社会,重点发展循环经济,坚持开发节约并重、节约优先,按照减量化、再利用、资源化原则,在资源开采、生产消耗、废物产生、消费等环节,逐步建立全社会的资源循环利用体系;要节约能源、节约用水、节约土地、节约材料、加强资源综合利用强化促进节约等政策。机械制造业要从单纯追求规模与效益的模式转向建设4R(减量化Reduce、再循环Recycle、再利用Reuse和可回收Recover)的循环经济方向。
我国矿山机械的整体水平与国际先进水平相比尚有差距。在迈向矿山机械制造强国的征途中,机遇和挑战并存。产品设计是制造业的灵魂,产品的结构、功能、质量、成本、交货时间及可制造性、可维修性、报废后处理以及人、机和环境关系等,原则上都是在产品设计阶段决定的。产品的创新设计能力已成为决定企业在全球化竞争中地位的首要因素。
2 创新设计的资源控制
矿山机械零部件创新性设计是其未来发展的方向矿山机械是消耗资源的大户、污染的源头。面对日趋严峻的资源和环境约束,紧密围绕4R的产品全生命周期设计和管理是降低能耗、污染,实现可持续发展战略的重要手段。具体措施为:(1)采用长寿命、低能耗及减轻重量的设计原则。(2)尽量采用低环境负荷材料,尽可能不使用氟利昂(空调)、含氯橡胶、树脂及石棉等有害材料。 (3)采用能再生利用的材料和资源,特别是结构件的设计应尽可能采用比较容易装配和分解的大模块化结构和无毒材料,提高机械材料的再生率。(4)降低整机的振动与噪声,减轻对周围环境的污染。
3 创新设计的普遍性
矿山机械创新性设计实例分析随着我国的经济高速发展,全国各个行业煤炭的需求量增加,煤炭的产量也大幅度的增加,阜矿集团为了适应当前发展形势,提高煤炭产量,在所属的各个煤矿进行改扩建,改扩建后,矿车的运输量和使用范围增加。所以在2008年由八道壕煤矿提出要将一吨固定式矿车改为两侧开门矿车,要求改后使用更加方便。
为了做到充分利用原有设备,降低生产成本,贯彻创新设计思想。经过认真分析这后,设计人员根据矿车两侧的尺寸,用计算机进行放样分析,决定将矿车两侧开设各开设一个侧门,门的尺寸有以下五种选择:1000×250m、900×250mm、1000×360mm、1200×360mm和1200×400mm。经过试验发现虽然尺寸为1200×400mm的门能够使矿车在卸载时物料卸载所需时间相比其他四种要少,但是这种尺寸的侧门受车轮的影响较大,装卸物料时不方便,因此排除此尺寸的门。
同时这个尺寸保证了矿车的整体强度,矿车在卸载时物料能尽快的卸出,车门又不与车轮干涉的最佳尺寸。为了增加门边强度,在侧开门的四周焊接一边框,边框宽60mm,厚12mm,中间加一个宽100mm,厚12mm与车箱侧面形状相同的钢板作为支撑,并在车箱里面的底部加两块钢板,在车箱的端面看中间高,两侧低,与水平面夹角30°,在卸料时使物料能够顺利卸出,两端不存物料。
设计效果分析设计完工后,生产了50台两侧开门矿车,八道壕煤矿根据使用情况对该产品相当满意。我们进行跟踪调查,对缺点进行改进,2009年又生产了100台,使用效果很好。进翻煤罐笼卸车或手动侧开门卸车都可以,不受卸车地点限制,机动灵活,受到用户欢迎,订货量很大,今后市场需求量很大。每台产值1.2万元、如今已制造投产150台,为企业创造了巨大的经济和社会效益。
参考文献：
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[2] 李有忠.浅谈我国煤矿机械的技术创新与可靠性提高[ J] .矿山机械,2008,6:1 9 8 -2 0 0 .