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1煤礦機械綠色設(shè)計概述

綠色設(shè)計是全面、系統(tǒng)地衡量煤礦機械產(chǎn)品的設(shè)計初期、加工階段、應(yīng)用過程等整個生命周期的環(huán)境特性與資源效率的一種新興設(shè)計理論和手段。煤礦機械的綠色設(shè)計系統(tǒng)地考慮到煤礦機械產(chǎn)品的研發(fā)、制造及使用對生態(tài)環(huán)境的影響，在實現(xiàn)煤礦機械產(chǎn)品使用功能的基礎(chǔ)上，最大程度上降低對環(huán)境造成的破壞和影響。綠色設(shè)計與制造同現(xiàn)有設(shè)計與制造模式有很大不同，它是在現(xiàn)有模式基礎(chǔ)上，融合了環(huán)境保護學(xué)、人機工程學(xué)、環(huán)境行為學(xué)和消費心理學(xué)等領(lǐng)域知識的理念和方法，旨在將其滲透到機械產(chǎn)品設(shè)計、制造與應(yīng)用整個生命周期中，實現(xiàn)經(jīng)濟、社會的可持續(xù)發(fā)展。煤礦機械綠色設(shè)計與制造，是一種綜合考慮了產(chǎn)品設(shè)計、制造、使用以及回收等整個生命周期環(huán)境特性、資源效率的先進設(shè)計理論、方法；新穎之處在于系統(tǒng)考慮了產(chǎn)品設(shè)計、制造及其應(yīng)用活動對環(huán)境產(chǎn)生的影響，最大限度降低機械生命周期內(nèi)對環(huán)境產(chǎn)生的負面影響。煤礦機械的綠色設(shè)計的主要內(nèi)容有設(shè)計建模、材料選擇、可拆卸性、可回收性、成本設(shè)計、數(shù)據(jù)庫和知識庫設(shè)計、安全保護設(shè)計。

2煤礦機械綠色設(shè)計的材料選擇

綠色設(shè)計一直以來所奉行的設(shè)計理念是節(jié)約資源，保護環(huán)境。首先在材料擇取方面，應(yīng)當(dāng)重點選擇環(huán)保性能高、可再生利用并且具有回收價值的產(chǎn)品材料。其次，構(gòu)建環(huán)境負擔(dān)數(shù)據(jù)庫及專家系統(tǒng)，即全面整合研究當(dāng)前擁有的材料，對其所產(chǎn)生的環(huán)境協(xié)調(diào)性表現(xiàn)給予一定的信息支撐，從而做出與之相對應(yīng)的評價。另外，構(gòu)建研究產(chǎn)品材料生命周期的評價手段。研究材料生命周期評價是指，對原材料產(chǎn)品到成品、成品到廢品過程中的資源、環(huán)保、成本問題進行分析，研究出材料的綠色性評價方法。

3煤礦機械綠色設(shè)計的內(nèi)容

3.1可拆卸性設(shè)計

可拆卸性設(shè)計是使完成產(chǎn)品得以有效回收的一項極為重要的策略，同樣，也只有拆卸才可以真正意義上實現(xiàn)全部的材料的回收再利用。根據(jù)大量實踐得知，是否具備可拆性設(shè)計，是直接決定機械設(shè)備應(yīng)用生命周期長短的重要因素。可拆卸性設(shè)計是在煤礦機械產(chǎn)品的設(shè)計初始階段就必須考慮的問題，只有這樣，才能實現(xiàn)煤礦產(chǎn)品的高效回收。煤礦機械產(chǎn)品相較于其他產(chǎn)品，體積更大，加工工藝更復(fù)雜，所需要的原材料更多，因此在對其進行綠色設(shè)計時，一定要考慮可拆卸設(shè)計?？刹鹦对O(shè)計主要包括拆卸產(chǎn)品設(shè)計、拆卸工藝設(shè)計和拆卸系統(tǒng)設(shè)計，其設(shè)計原則為:易于拆卸，易于分離，減少拆卸工作量，減少零部件的多樣性以及可預(yù)測產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)。

3.2可回收性設(shè)計

煤礦機械綠色設(shè)計中的可回收設(shè)計是在產(chǎn)品設(shè)計過程中，最大化權(quán)衡機械產(chǎn)品零部件及產(chǎn)品材料的回收性、回收價值、回收手段以及回收處理結(jié)構(gòu)工藝性等一系列問題，從而實現(xiàn)產(chǎn)品零部件及產(chǎn)品材料資源的高效再利用，最大化減少對生態(tài)環(huán)境的污染?？苫厥招栽O(shè)計涵蓋的內(nèi)容有：產(chǎn)品結(jié)構(gòu)工藝性與經(jīng)濟性分析?？苫厥招栽O(shè)計在整體綠色設(shè)計的周期工程中扮演著極其重要的角色，科學(xué)合理地實現(xiàn)回收再生利用，能夠使產(chǎn)品本身最大化地發(fā)揮出提高經(jīng)濟效益的作用。

3.3安全保護設(shè)計

由于煤礦機械設(shè)備絕大多數(shù)都在井下工作，因此，機械設(shè)計必須要全面考慮保護設(shè)計。根據(jù)統(tǒng)計顯示，近些年來，我國發(fā)生的大部分礦井事故都是由機械設(shè)備的故障導(dǎo)致的，而且一旦出現(xiàn)事故，就極有可能產(chǎn)生人員傷亡。煤礦機械綠色設(shè)計應(yīng)以“以人為本”為設(shè)計理念，保證機械產(chǎn)品的安全性。

4基于煤礦機械綠色設(shè)計的加工途徑

4.1網(wǎng)絡(luò)化機械加工

通過企業(yè)內(nèi)部的局域網(wǎng)將處于分散狀態(tài)的加工中心、數(shù)控設(shè)備等串聯(lián)起來，從而使機械加工控制中心有效地對全部加工進程實施全面監(jiān)督控制。與此同時，還可以和煤礦企業(yè)中的工程設(shè)計及管理信息系統(tǒng)等集成，以實施最佳的優(yōu)化決策。

4.2信息化機械加工

綠色機械信息化加工的目的是在不影響加工質(zhì)量的基礎(chǔ)上，完成整體的最優(yōu)化加工。從系統(tǒng)的視角出發(fā)，全方位衡量煤礦企業(yè)與整個社會的綜合成本，綜合研究不同的材料、零部件、設(shè)備等對加工的影響。信息化加工途徑是實施綠色機械加工的重要技術(shù)手段。為了使整體設(shè)計達到最優(yōu)化加工，必然要構(gòu)建加工設(shè)備、切削刀具、切削液等相關(guān)資料的數(shù)據(jù)庫，利用有限元法、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、人工智能等先進技術(shù)對方法進行驗證。

5結(jié)語

綜上所述，綠色設(shè)計是最大化利用資源能源，以節(jié)能、降耗、少污染為設(shè)計主旨，實現(xiàn)煤礦機械設(shè)計的設(shè)計理念。結(jié)合煤礦機械全部生命周期的特征，應(yīng)用綠色設(shè)計理念對其實施設(shè)計，可以最大程度上節(jié)約資源，減少煤礦機械在加工階段對環(huán)境造成的破壞。綠色設(shè)計理念體現(xiàn)了我國可持續(xù)發(fā)展的戰(zhàn)略思想，如今已經(jīng)逐漸成為煤礦企業(yè)的重點研究對象。

作者：楊毛光張凱榮單位：錢營孜煤礦機運事業(yè)部