程卫东
山东黄金集团三山岛金矿 山东省烟台市 264000
摘要：由于国民经济的快速发展，社会对矿产资源的需求量越来越高，也对矿山开采技术提出了更大的要求。普通的矿山开采技术不仅工作效率低，而且开采过程安全系数低，严重阻碍了矿山开采行业的快速发展。近年来，我国科学技术水平有了显著提高。为了有效提高开采效率和开采质量，我国相关研究人员在矿山机械设计中融入了现代设计方法，从而使矿山开采技术有了很大提升，促进了我国矿山开采事业的可持续发展。
关键词：矿山；机械；绿色设计；分析
导言：
现在，各地区积极响应生态文明建设，大力开展绿色矿业，建设绿色矿山，以推动矿业可持续化发展。随着现代设计方法的不断更新，使得矿山机械设计，有着更多的技术支撑，尤其是绿色开采技术的应用，促进着矿业可持续化发展。
1简述矿山机械绿色设计概念
所谓的绿色设计，其实质上就是指产品从设计到生产，在每个环节的实际执行过程中都应当坚持绿色环保的基本理念，而在矿山机械绿色设计过程中还应当保证产品的先进性，以保障其符合实际的生产需求。另外绿色设计的产品还应当具有一定的回收性、可再利用性、不含有毒的物质，以及由此产生的废物可以在保证经济性的条件下得到妥善的处理。总的来说，矿山绿色设计就是在整个矿山机械寿命的周期中，产品的技术经济和环境等诸多属性符合环境保护评价体系的相关标准，并满足客户对产品的使用需求。
2现代矿山机械设计的要点
2.1建设绿色节能原则
从矿业发展角度来说，绿色开采与绿色矿山建设是重点内容，对促进矿企实现可持续化发展，有着积极的作用。基于此，在设计的过程中，要全面贯彻绿色设计理念，运用数据管理技术、仿真技术、评价技术等，实现矿山机械绿色设计。在设计全过程中，对绿色资源和相关技术的需求较大，要从实际情况出发，做好全面的分析，重点突出结构设计，包括环境设计与可拆卸设计等。同时还需要做好矿山机械设计评价工作，尤其是矿山机械设备开发与制作，为绿色开采的实现，提供技术支撑。
2.2坚持以人为本的理念
矿山机械设计，要始终贯彻以人为本的理念，注重发挥人的作用，同时还要从人员的安全性角度出发，做好人员保护。矿山开采所使用的机械设备，其运行会产生极大的噪音，这对开采人员来说，有着极大的伤害，因此在设计的过程中，要注重噪音控制设计，采取相应的措施，避免伤害开采人员的身体机能。相关统计显示，当外界环境音量 ＞85dB，会刺激人体大脑皮层，使人处于兴奋状态，影响操作人员的工作状态，极易造成安全事故。基于此，在设计时，要采取相应的手段，降低噪声。
3绿色设计方法在矿山机械设计中的应用
3.1绿色设计内容
矿山机械绿色设计的内容主要包括以下几点：
3.1.1将可回收性作为矿山机械设计的重点内容，从设计前期准备阶段开始，做好市场调查和材料分析工作，采用有效的方法，识别可回收材料，明确可回收材料的基本标志，构建完整的可回收材料识别体系。加大力度对可回收材料制造工艺的研究，分析其结构特性和经济性，在满足绿色设计要求的同时实现效益最大化；
3.1.2材料选择，在矿山机械绿色设计过程中，对材料的选择和应用具有严格要求，必须 提高对材料选用的重视，并掌握科学的选用方法。在绿色设计理念要求下，矿山机械材料不仅要满足机械基本使用功能，还要充分考虑与环境的协调性，优先使用来源充足的材料，基于产品全生命周期进行考虑，确保材料的可回收和再利用，避免机械设备淘汰后，材料难以降解，对生态环境造成污染；
3.1.3注重可拆卸性分析，在矿山机械的使用过程中，部分构件容易出现损坏，而且会影响机械设备的整体使用，需要对其进行维修或更换。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆因此，在设计过程中，应充分考虑产品的可拆卸性，为构件拆卸维修或更换提供方便，提高部分材料的可回收性，并延长产品整体的使用寿命。比如在矿山机械中通常采用螺纹连接方式，卸下的螺钉可以继续使用，能够体现绿色设计思想。在设计过程中，应尽量追求拆卸简便性和拆卸下来零件的可回收性。
3.2 矿山机械的清洁化处理
所谓的矿山机械清洁化主要指在进行生产的过程中，利用一定的技术对所使用的能源、材料等进行适当的处理，进而降低对环境所造成的破坏。但是对于大部分矿山机械而言，清洁化的水平较低，因此应当加大对污染小，甚至是无污染技术的研究力度，降低生产中废气、废液、废物等的排放。另外对于无法进行回收的机械零部件应当选择易降解的生产材料，避免对土壤造成一定的污染。
3.3 环保设计应用
在绿色矿业发展情况下，矿山机械设计要全面贯彻绿色节能理念，积极运用绿色开采技术，以促进矿业可持续化发展。在进行矿山机械设计的过程中，要朝向环保角度倾斜，运用矿山开采知识，结合运用信息技术与科学技术等，进行矿山机械设计。基于环保理念的指导，运用环保技术与设备，做好矿山机械设计与设备开发。需要注意的是，绿色环保机械设计要贯穿矿山机械设计全过程，从机械设备运行与维护，从矿山机械设计到生产运行等，力求实现整个生命周期的环保性与绿色性。
3.4机械降噪设计应用
机械噪音污染是矿山机械绿色设计中需要处理的关键性问题，在传统的矿山机械设备运行过程中，采用的齿轮泵等构件会产生非常大的噪音，其主要原因是齿轮啮合传动会产生周期性流量脉动，遇到阻抗时，就会形成压力波动，进而产生较大的脉动噪音。此外，齿轮啮合过程中的吸油腔和排油腔容易产生瞬时液压冲击，会带来冲击噪音。在齿轮转速较高时，噪音污染也会加剧。因此，在设计过程中必须综合考虑这些问题，采取有效的解决方法。比如采用双模数或双压力角齿轮，适当增加机械进油区域出油区体积，从而增加机械设备的吸油和排油能力，降低压力波动，减小噪音污染。与此同时，减小齿轮泵体积还可以达到节约材料的目的，提高产品的绿色化程度。虽然矿山生产现场一般远离居民居住区，带过高的噪音污染也会对施工人员产生影响，进而增加施工操作风险。因此，在机械绿色设计过程中，必须控制好机械噪音问题。
3.5 矿山机械油污泄漏的应用
在进行矿产生产的过程中，不可避免地会发生泄漏油现象。这种现象的产生一方面影响了机械设备的正常运转，另一方面也造成了石油资源的浪费，而且对周围的环境也造成了一定的污染。因此应当加大对密封技术和新型油料的研究力度。例如以植物油、水等取代矿物油，这样不仅降低了矿产机械的泄露油污染，同时也在一定程度上降低了噪音污染。
3.6有限元设计应用
在矿山机械设计中，利用有限元设计法，能够对各类受力对象，包括几何形状较为复杂、边界不规则等的物体，进行受力分析，解决各类机械设备的复杂问题，包括材料非线性问题与几何非线性问题等。从矿山机械结构复杂性角度分析，利用有限元设计法，发挥其针对性功能。譬如：在进行挖掘机动臂设计时，进行承受弯曲变形分析，不仅能够进行危险节点分析，还能够对动臂各处受力钢结构，做全面的受力分析。采用有限元法，利用 SAP5 程序，计算动臂与斗杆的最大受力，获得钢板应力分布实际情况，能够有效地解决钢结构受力不均的问题。
3.7智能设计的应用
当今时代，无论是电子产品还是生活用品，都逐步朝着智能化的方向发展，智能设计理念也日益深入矿山机械设计人员的设计理念中。通过智能设计使矿山机械设备性能得到进一步提高，不仅提高了其工作效率，而且大大降低了运行能耗，对于恶劣环境的适应能力也得到极大增强。这也是所有机械设备发展的必然趋势。
结束语
总而言之，运用现代设计方法，融合现代化设计理念，包括以人为本理念和绿色环保理念等，进行矿山机械设计，提出有效的开采方案，做好设计优化与综合分析，及时发现设计存在的问题，做好设计改进，对提升矿山开采的安全性与质量，有着极大的帮助。
参考文献：
[1]宋昊妍 . 论现代设计方法在矿山机械设计中的应用 [J]. 机电技术，2015（4）：158-160.
[2]张志波 . 现代设计方法在矿山机械设计中的应用 [J]. 科技传播，2017，5（8）：162+154.
论文作者:程卫东
论文发表刊物:《防护工程》2018年第14期
论文发表时间:2018/10/8
标签：矿山论文; 机械设计论文; 过程中论文; 矿山机械论文; 材料论文; 噪音论文; 技术论文; 《防护工程》2018年第14期论文;