矿山机械未来发展研究
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【概述】矿山机械的技术水平与装备能力，是衡量一个国家工业实力的重要标志。本文简要介绍了矿山机械的概念分类，提出矿山机械未来发展的方向是数字化、智能化、生态化、宜人化。
1.引言
矿山机械主要面向能源、交通和原材料基础工业部门服务，主要任务是为煤炭、钢铁、有色金属、化工、建材和核工业等部门的矿山开采和原材料的深加工，以及为铁路、公路、水电等大型工程的施工提供先进、高效的技术装备。矿山机械的技术水平与装备能力，是衡量一个国家工业实力的重要标志。矿山机械按其用途大致可分为采掘设备、提升设备、窄轨运输设备、破碎粉磨设备、矿用筛分设备、洗选设备、焙烧设备七大类。
改革开放34年来，我国矿山机械制造业经历了引进消化吸收国外先进技术、合作设计和合制造、自主设计的发展道路，特别是在实施《国务院关于加快振兴装备制造业若干意见》的推动下，矿山机械制造业基本实现了两大转变，一是产品开发由仿制型向自主创新型转变；二是经济运行由粗放型向效益型转变。
2.矿山机械未来发展的方向
矿山机械是技术含量和集成化很高的装备，随着材料科学、制造工艺、信息技术、计算机技术的进步，矿山机械未来发展的方向是数字化、智能化、生态化、宜人化。
2.1 数字化
矿山机械的数字化主要体现在产品开发数字化、企业协作数字化、矿山整体数字化三个方面。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。除传统的CAD/CAE/CAPP/CAM等计算机辅助设计与制造技术外，支持快速产品开发的数字化技术还包括数字建模与仿真、数字样机与虚拟制造、基于知识的设计技术和设计仓库、基于网络的产品协同设计等。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。企业协作数字化是通过网络技术，使企业内部各部门、异地的不同企业之间实现信息交流动态化，建立网络化协作模式。大型矿山机械设备投资额大、研制试验周期长，所以通过企业协作数字化还可以实现设备资源有偿共享，减少不必要的设备投资，赢得更大的利润空间。矿山整体数字化是以三维立体形式表现矿山内矿床、巷道和建筑间的相互关系，结合全球定位系统，实现了“数字化矿山”的生产监控管理。
2.2 智能化
矿山机械的智能化主要体现在地下矿产资源自动化开采、 机械结构健康自检测及健康自诊断两个方面。信息技术的进步，推动无人采矿技术从现行的、以传统采矿工艺自动化为核心的自动采矿或遥控采矿，向以先进传感器及检测监控系统、智能采矿设备、高速数字通信网络、新型采矿工艺过程等集成化为主要技术特征的“无人矿山”发展。传统机械不能感知外界作用和内部损伤，不能做出适当响应来保护自己和使结构处于最佳状态，因此对人民生命财产构成威胁。机械结构健康自检测及健康自诊断系统采用集成传感器、控制器及执行器为一体的智能结构，赋予结构健康自诊断、环境自适应，以及损伤自修复等某些智能功能与生命特征，达到增强结构安全、减轻质量、降低能耗、提高性能的目的，是未来重大矿山机械产品在线监测的方向。
2.3生态化
矿山机械的生态化主要体现在矿山机械绿色设计、固体废弃物处理装备两个方面。矿山机械绿色设计着眼在降低能耗、污染，实现可持续发展战略，具体表现在: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降低整机的振动与噪声，减轻对周围环境的污染。未来，有一种叫作“燃料电池”的新材料将会在矿山机械中广泛应用。燃料电池是一种将蓄藏在燃料和氧化剂中的化学能直接转化为电能的发电装置:由含催化剂的阳极、阴极和导电的电解质组成。燃料在阳极氧化，氧化剂在阳极还原；电子从阳极通过外部负载流向阴极，构成电路，产生电能而驱动负载工作。燃料电池与普通电池的不同在于，它工作时需要不断地向电池内输入燃料和氧化剂，通过化学反应而生成水，并释放出能；只要保持燃料供应，燃料电池就会不断工作，不断向负载供电；具有高效、清洁、运行安静、能量密度高的优点。固体废弃物处理装备着眼在无害化、减量化、资源化，尽最大可能实现回收再利用。
2.4 宜人化
矿山机械在产品设计中贯彻“以人为本”的原则，考虑人、机和环境的协调，采取必要的技术措施进行安全性设计，改善作业环境，降低振动与噪声，提高操纵者舒适性。矿山机械的安全性是矿山安全生产与工作人员生命安全的保证，例如对煤矿井下使用的提升机而言，其安全功能主要有防爆、超速及过卷保护、过载过压保护、防坠保护等。未来，矿山机械的宜人化更多地体现在舒适性方面，采用省力便捷的电子化控制技术，减轻操作人员的负担；并采用隔热、隔音等材料改善操作人员的作业环境。矿山机械的外观美学过去一直是被忽视的，而在将来外观设计也会追赶时代的潮流。
21世纪的中国已经成为矿山机械制造大国，然而我们还不是矿山机械制造强国，中国正在大力发展有自主知识产权的矿山机械高端产品。矿山机械未来发展的方向是数字化、智能化、生态化、宜人化，只要我们找准方向、奋起直追，一定会实现矿山机械制造强国之梦，为中国的经济建设和社会发展做出更大贡献。