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摘要：近年來，隨著我國(guó)煤礦科技的發(fā)展，各礦井煤礦開采的機(jī)械化水平越來越高，所用的機(jī)械設(shè)備不斷增多。而我國(guó)煤礦開采多以井工開采為主，生產(chǎn)條件惡劣，作業(yè)環(huán)境復(fù)雜，時(shí)常引發(fā)資源浪費(fèi)、環(huán)境污染以及安全事故等問題。為促進(jìn)煤礦開采的可持續(xù)發(fā)展，將環(huán)境保護(hù)、資源節(jié)約、勞動(dòng)保護(hù)等現(xiàn)代設(shè)計(jì)理念充分融入到煤機(jī)產(chǎn)品設(shè)計(jì)與制造中，研究了煤礦機(jī)械的綠色設(shè)計(jì)與綠色制造技術(shù)，以供同行參考。

關(guān)鍵詞：煤礦機(jī)械；綠色設(shè)計(jì)；綠色制造

0引言

長(zhǎng)期以來，我國(guó)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展模式主要以粗放型為主，這種發(fā)展模式為我國(guó)帶來了巨大經(jīng)濟(jì)效益，但與此同時(shí)，也為此付出了沉重代價(jià)，國(guó)內(nèi)正面臨著日益嚴(yán)重的環(huán)境污染、生態(tài)破壞以及資源浪費(fèi)等問題。為使我國(guó)的經(jīng)濟(jì)社會(huì)實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展，近年來，國(guó)家也越來越重視各行各業(yè)的綠色發(fā)展。煤礦機(jī)械需面對(duì)各種復(fù)雜的施工環(huán)境，加之機(jī)械本身體積較大、能耗較高，應(yīng)用煤礦機(jī)械進(jìn)行采煤作業(yè)時(shí)，時(shí)常會(huì)產(chǎn)生環(huán)境污染、能源浪費(fèi)以及破壞生態(tài)環(huán)境等問題。為積極響應(yīng)國(guó)家的節(jié)能降耗發(fā)展戰(zhàn)略，更好地保障煤礦企業(yè)的長(zhǎng)期健康可持續(xù)發(fā)展，各礦井必須從本礦井實(shí)際情況出發(fā)，進(jìn)一步解決好煤礦開采的環(huán)境污染問題與能源消耗問題，讓生產(chǎn)與環(huán)境和諧相處，走煤炭機(jī)械的綠色設(shè)計(jì)、綠色制造之路。

1綠色設(shè)計(jì)的內(nèi)涵與特點(diǎn)

1.1綠色設(shè)計(jì)的內(nèi)涵

綠色設(shè)計(jì)其實(shí)是一種面向環(huán)境的設(shè)計(jì)，其最先由美國(guó)環(huán)保法提出。努力節(jié)約資源，充分回收材料以及進(jìn)行產(chǎn)品再制造等是綠色設(shè)計(jì)的核心，綠色設(shè)計(jì)理念是近年來發(fā)展起來的一種新型設(shè)計(jì)理念，人們之所以應(yīng)用這種理念來設(shè)計(jì)機(jī)械產(chǎn)品，其目的主要是為了緩和工業(yè)生產(chǎn)與生態(tài)環(huán)境間的矛盾，通過人工干預(yù)的方式，進(jìn)一步協(xié)調(diào)經(jīng)濟(jì)發(fā)展與生態(tài)文明間關(guān)系，使二者和諧相處。綠色設(shè)計(jì)具有很多自身特點(diǎn)，它與傳統(tǒng)設(shè)計(jì)法相比，需考慮多方面因素。綠色設(shè)計(jì)可以說是一種集成化設(shè)計(jì)法，煤礦機(jī)械工作者在進(jìn)行煤礦機(jī)械綠色設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)以提高資源利用率、減少環(huán)境污染作為重要設(shè)計(jì)理念導(dǎo)向，應(yīng)從機(jī)械設(shè)備的材料、壽命、能源、成本等設(shè)計(jì)因素出發(fā)，同時(shí)對(duì)產(chǎn)品的未來生產(chǎn)、使用、報(bào)廢回收等因素進(jìn)行統(tǒng)籌考慮。最終設(shè)計(jì)出的煤礦機(jī)械產(chǎn)品，應(yīng)具有良好的環(huán)境協(xié)調(diào)性，先進(jìn)的技術(shù)性，可靠的安全性[1]。

1.2綠色設(shè)計(jì)的特點(diǎn)

在煤礦機(jī)械設(shè)計(jì)中，由于綠色設(shè)計(jì)與其他設(shè)計(jì)有所不同，人們?cè)谶M(jìn)行煤礦機(jī)械綠色設(shè)計(jì)時(shí)，需考慮的一項(xiàng)重要設(shè)計(jì)內(nèi)容就是怎樣降低資源消耗，盡可能地減少環(huán)境破壞，因此人們?cè)趹?yīng)用綠色設(shè)計(jì)理念設(shè)計(jì)機(jī)械產(chǎn)品時(shí)，不但應(yīng)重視經(jīng)濟(jì)效益的設(shè)計(jì)，同時(shí)應(yīng)重視環(huán)境效益與生態(tài)效益的設(shè)計(jì)。在選擇設(shè)計(jì)方案時(shí)，應(yīng)反復(fù)考量，統(tǒng)籌考慮，不斷優(yōu)化設(shè)計(jì)系統(tǒng)，盡量把設(shè)計(jì)系統(tǒng)的每個(gè)環(huán)節(jié)都設(shè)計(jì)好，如能量轉(zhuǎn)換方式、動(dòng)力來源、資源利用情況等。

2煤礦機(jī)械的綠色設(shè)計(jì)

2.1煤礦機(jī)械產(chǎn)品的設(shè)計(jì)分析

在進(jìn)行煤礦機(jī)械綠色設(shè)計(jì)時(shí)，不僅應(yīng)充分考慮各種傳統(tǒng)機(jī)械設(shè)計(jì)因素，同時(shí)還應(yīng)把環(huán)境保護(hù)因素、資源節(jié)約因素等全部考慮進(jìn)去，因而必然會(huì)增加設(shè)計(jì)成本，對(duì)此在進(jìn)行煤礦機(jī)械綠色設(shè)計(jì)前，應(yīng)對(duì)機(jī)械產(chǎn)品成本進(jìn)行分類整理全面分析，應(yīng)盡可能地考慮到所有成本。特別是產(chǎn)品回收與再利用成本、拆卸成本以及污染物替代成本等。爭(zhēng)取最終設(shè)計(jì)出的煤礦機(jī)械產(chǎn)品在符合各項(xiàng)環(huán)保要求的前提下，具有更好的質(zhì)量和更高的性能。在進(jìn)行煤礦機(jī)械綠色設(shè)計(jì)時(shí)，首先應(yīng)科學(xué)、合理地選擇設(shè)計(jì)材料，所選材料情況，會(huì)對(duì)設(shè)計(jì)產(chǎn)品的綠色度的高低造成直接影響。機(jī)械設(shè)計(jì)人員應(yīng)在充分了解待設(shè)計(jì)產(chǎn)品的用戶需求、性能需求的前提下，選用兼容性好又能回收利用的可再生材料，來設(shè)計(jì)機(jī)械產(chǎn)品。應(yīng)在充分了解待設(shè)計(jì)產(chǎn)品應(yīng)實(shí)現(xiàn)的功能需求，施工環(huán)境以及用戶信息等眾多因素的前提下，才能確定出產(chǎn)品結(jié)構(gòu)，拿出合理的設(shè)計(jì)方案。對(duì)于用戶需求的分析有多種方法，其中質(zhì)量功能配置法是最常用的方法，應(yīng)用此方法，可將這些具體需求科學(xué)、合理地轉(zhuǎn)化為一些具體設(shè)計(jì)內(nèi)容與零部件特征，進(jìn)而完成產(chǎn)品設(shè)計(jì)[2]。

2.2建設(shè)煤機(jī)產(chǎn)品綠色設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)庫(kù)

建立煤機(jī)產(chǎn)品設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)庫(kù)，可有效指導(dǎo)煤機(jī)產(chǎn)品的綠色設(shè)計(jì)。通過不斷完善材料、環(huán)境以及技術(shù)信息等數(shù)據(jù)庫(kù)內(nèi)容，可進(jìn)一步整理當(dāng)前各種數(shù)據(jù)信息，可更好地支持煤機(jī)產(chǎn)品科學(xué)選材，正確進(jìn)行環(huán)境評(píng)價(jià)，合理分析生產(chǎn)成本。對(duì)于煤機(jī)產(chǎn)品設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)庫(kù)包含的設(shè)計(jì)信息應(yīng)盡可能全面。如材料類型、回收率情況、可制造裝備、各項(xiàng)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)以及相關(guān)法律法規(guī)等多項(xiàng)內(nèi)容。

2.3煤機(jī)產(chǎn)品設(shè)計(jì)評(píng)價(jià)體系

人們?cè)谕瓿蓹C(jī)械產(chǎn)品綠色設(shè)計(jì)后，應(yīng)有科學(xué)的設(shè)計(jì)評(píng)估體系來評(píng)價(jià)從原材料到制成品，以及從制成品到報(bào)廢品整個(gè)生命周期。應(yīng)把能源節(jié)約、環(huán)境保護(hù)以及產(chǎn)品的可持續(xù)利用性等作為重點(diǎn)評(píng)估指標(biāo)，且選用的綠色設(shè)計(jì)評(píng)價(jià)準(zhǔn)則應(yīng)具有多樣性，應(yīng)包含實(shí)用性準(zhǔn)則、經(jīng)濟(jì)性準(zhǔn)則以及宜人性準(zhǔn)則、環(huán)境性準(zhǔn)則等。其中經(jīng)濟(jì)性準(zhǔn)則，應(yīng)關(guān)注由于保護(hù)環(huán)境，節(jié)約資源等而引發(fā)的生產(chǎn)性成本增加。宜人性準(zhǔn)則應(yīng)對(duì)應(yīng)用煤礦機(jī)械進(jìn)行生產(chǎn)時(shí)對(duì)人體健康的影響進(jìn)行重點(diǎn)關(guān)注，主張借助人機(jī)工程學(xué)原理來設(shè)計(jì)煤礦機(jī)械，以便進(jìn)一步降低工人勞動(dòng)強(qiáng)度，應(yīng)在使用煤炭機(jī)械時(shí)，盡量降低人體健康的危害。

2.4煤礦機(jī)械產(chǎn)品的可拆卸與可回收設(shè)計(jì)

煤礦機(jī)械產(chǎn)品使用原材料較多且制造程序復(fù)雜，在進(jìn)行煤礦機(jī)械綠色設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)把可拆卸設(shè)計(jì)充分融入其中，使機(jī)械各部件更易分離、拆卸，并且讓零部件種類盡可能的少，產(chǎn)品結(jié)構(gòu)更科學(xué)。

3煤礦機(jī)械產(chǎn)品的綠色制造技術(shù)

3.1煤機(jī)制造流程的整體技術(shù)

優(yōu)化機(jī)械制造為一種生產(chǎn)加工過程總和，它主要是把原材料轉(zhuǎn)變?yōu)橹瞥善返倪^程。就一項(xiàng)完整的機(jī)械制造而言，其包含的生產(chǎn)過程主要有生產(chǎn)技術(shù)準(zhǔn)備、加工零部件以及組裝產(chǎn)品等。綠色煤機(jī)制造是在機(jī)械制造的基礎(chǔ)上交叉、集成了能源、環(huán)境等因素，其包含的程序主要有方案評(píng)審、擇優(yōu)以及實(shí)施等，在這些程序中，筆者認(rèn)為最重要的環(huán)節(jié)為方案評(píng)審與方案選擇。通過不斷優(yōu)化零部件、材料以及制造成本等因素，來把最優(yōu)制造方案確定出來，努力達(dá)到綜合成本低、生產(chǎn)效益高以及環(huán)境污染少的最終煤機(jī)制造目標(biāo)[5]。

3.2煤礦機(jī)械產(chǎn)品的虛擬制造

虛擬開發(fā)與虛擬生產(chǎn)是虛擬制造的兩個(gè)主要方面，把虛擬制造應(yīng)用到煤炭機(jī)械制造中，可有效降低制造成本，大幅提高制造效率。讓虛擬技術(shù)充分結(jié)合計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)（CAX），可實(shí)現(xiàn)虛擬化的設(shè)計(jì)生產(chǎn)，有效縮短機(jī)械產(chǎn)品設(shè)計(jì)、制造周期，優(yōu)化制造過程，減少機(jī)械制造中不必要的浪費(fèi)，不斷提升煤機(jī)綠色制造效果[3]。

3.3煤機(jī)制造的集成化技術(shù)

由于煤機(jī)綠色制造屬于一項(xiàng)系統(tǒng)、復(fù)雜工程，它貫徹于產(chǎn)品生命周期全過程，因此必須從系統(tǒng)角度與集成角度進(jìn)行綠色制造的全面探究。建立包含綠色設(shè)計(jì)系統(tǒng)，制造過程系統(tǒng)以及環(huán)境影響評(píng)估系統(tǒng)在內(nèi)的綠色集成制造系統(tǒng)體系[4]。

3.4煤礦機(jī)械產(chǎn)品的再制造

把修復(fù)改造舊機(jī)械產(chǎn)品的行為稱為機(jī)械再制造，煤礦機(jī)械的再制造主要以機(jī)械產(chǎn)品壽命周期為指導(dǎo)，以表面工程技術(shù)為支撐，以提高舊機(jī)械產(chǎn)品的整體性能為目的。科學(xué)、合理地預(yù)測(cè)零部件壽命，有效檢測(cè)零部件質(zhì)量是進(jìn)行再制造的前提。把再制造技術(shù)引入煤機(jī)產(chǎn)品綠色制造領(lǐng)域，有助于節(jié)能、節(jié)材、環(huán)保。

4結(jié)束語(yǔ)

總之，隨著我國(guó)節(jié)能環(huán)保事業(yè)的不斷推進(jìn)，各礦井也越來越重視走綠色發(fā)展之路。煤礦生產(chǎn)的自動(dòng)化、集約化、信息化水平不斷提升，對(duì)機(jī)械產(chǎn)品的科技含量要求越來越高，煤礦機(jī)械綠色設(shè)計(jì)與制造技術(shù)也必將成為未來煤礦機(jī)械發(fā)展的必然趨勢(shì)。

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作者：劉建寧 單位：潞安集團(tuán)王莊煤礦