煤矿开采机械设备参数设计及优化分析

孙浩

摘要：随着采煤工作不断深入，对开采设备的可靠性、稳定性提出了更高的要求，在这种情况下，只有合理引入先进技术，优化设备参数，做好相应的维修养护工作，以更好提高采煤设备的质量。良好的机械设备能够有效提高煤矿产量，增强采煤安全性。实际情况中，我国煤矿开采机械设备虽然有了较大进步，相应技术也不断革新，但是在人为因素机外部因素的影响下，依旧存在较多问题。目前煤矿开采机械设备的参数设计还存在一定问题，所以做好优化工作至关重要。文章主要对煤矿开采机械设备参数设计及优化进行分析，提出了一些建议。

关键词：煤矿开采机械设备；参数设计；优化

1煤矿开采机械设备

当前煤矿开采机械设备主要包括液压支架、电牵引采煤机、刮板输送机等。液压支架，即为在采煤工作面用干控制矿山压力的设备。采煤工作面是通过外载的形式对液压支架产生压力。其能够适用干我国各种复杂类型的煤矿地质环境中。电牵引采煤机，近十几年我国电牵引采煤机获得了十分稳定的发展。我国的电牵引采煤技术也更加成熟，已经基本上实现了采煤机无线工作。刮板输送机，在煤矿开采过程中起到运输煤炭与物料的作用，其运行状态直接影响着采煤工作面的正常工作。除此之外，在煤矿开采工作中还包括其他一系列的机械设备，不论何种的机械设备其对干煤矿的生产开采与生产都有着十分重要的作用。

2煤矿开采机械设备参数设计

2.1煤矿开采机械设备数据设计

在对煤矿开采机械设备进行数据设计的工作中第一步就是要明确约束条件、结束条件、状态变量与设计变量。将机械设计手册、相关图表数据与实践经验作为基础，准确计算出煤矿掘进设备设计参数范围。在搜集知识库与实例库的基础上，对机械设计参数数值进行初选，并且运用同等的推力方式在参数设计取值范围中选择普通参数初选值，选择具体数据上下浮动15%的范围，从而获得较为准确的数据选择范围。基干提升机械设备数据设计效率，精确数据记录量的目的，可以在缩小数据取值范围的过程中选择使用中间值试探法，在秉持着离散原理的基础上将初选优化参数取值范围离散为具体的设计数据，并且将其进行记录，形成数据记录表。然后根据煤矿开采机械设备的设计原则与方式对参数表中涉及到的所有数据进行一一检验，并且在不同的字段中存储核对所用目标函数与状态数据。在结束核对后，在记录的参数表中选择最优函数值以及能够满足约束条件的最优参数。假如该参数记录无法满足优化约束条件，则需要根据以上步骤重复进行数据设计，直至条件满足为止。

2.2煤矿开采机械设备结构设计

首先，安全可靠性设计。煤矿井下开采的工作环境十分恶劣，开采机械设备的安全性是保证煤矿生产安全的重要保障。开采机械设备的可靠性能够保证机械设备能够在制定环境下完成预计的工作目标。安全性与可靠性是煤矿机械开采设备参数设计的重要指标之一。在进行可靠性设计的过程中需要对模糊变量进行统计涉及，例如几何尺度、载荷等数据，计算出具体的参数，从而提升开采机械设备的可靠性。其次，造型设计。煤矿开采机械设备在结构设计过程中不单单要兼顾其使用功能，同时还要对其外部设计进行考虑，使其同时兼具实用性与美观性。煤矿开采环境相对恶劣，因此对干开采机械设备的技术性能要求较高，在设计过程中要对设备的色彩、温度、操作便捷性等进行设计，秉持着以人为本的设计原则。最后，开采机械设备的摩擦学设计。基干目前对煤矿开采量需求的增加，在煤矿开采过程中，有的煤矿企业持续不间断的进行开采工作。在长时间的工作状态中，很多开采机械设备的磨损较为严重。开采机械设备的磨损会直接对其使用年限产生影响，甚至会影响到煤矿的安全开采。因此，在开采机械设备结构设计过程中要对开采机械设备元件之间的摩擦力进行考虑，针对煤矿开采实际需求来合理的设计摩擦力。

3煤矿开采机械设备参数设计及优化

实际在对煤矿开采设备参数进行设计时，需结合实际情况，对采煤工作的需求进行合理分析，选择适宜的设计流程，有效引进各项先进技术，从多方面优化各项参数，以更好提高开采设备的质量，确保后期开采工作的顺利进行。煤矿开采设备参数设计及优化的方式如下：

3.1采煤设备数据设计分析

在对煤矿开采机械设备的数据进行设计时，需明确多项基础条件，主要包括约束范围、状态变量、设计变量等条件，结合相应的设计手册、基础设计数据，对各项数据的范围进行有效规划。技术人员需有效应用实例库、知识库，做好设计参数值的初选工作，对可能浮动的范围进行明确，以更好获取相应的数据范围。在对取值范围进行缩小时，可对中间值试探法进行应用，遵循离散原理，对初选的优化参数值进行离散，形成相应的具体数据，并做好相应的记录工作，这样能够更好提高数据的优化设计效率以及精确度。在制定好相应的数据记录表后，技术人员可结合煤矿开采机械设备的设计方式、设计依据对各项参数进行试验，并记录下相应的函数关系和状态。在试验完毕后，对最优函数值以及相应的参数进行选择，满足相应的设计条件即可。

3.2采煤设备结构设计分析

在对采煤设备的结构进行设计时，可从多方面着手，主要包括安全可靠性、造型、摩擦学设计等方面。在安全可靠性方面，由于煤矿井下开采作业的环境较为恶劣，稍不注意便可能出现多种安全隐患，所以只有确保各采煤机械设备的安全可靠性，才能更好维护采煤作业的安全性，避免对工作人员的生命健康造成威胁。安全性、可靠性属于煤矿机械设备的重要指标，决定了预设目标的完成情况。实际在设计安全性和可靠性时，需记录好相应的模糊变量，主要包括荷载、几何尺寸等变量，之后在对相应的参数进行计算，做好优化工作，这样才能更好提高采煤设备的安全性和可靠性。

在造型设计方面，实际在对采煤机械设备的造型结构进行设计时，需要考虑到采煤设备的功能以及美观度，而不是仅仅考虑实用性。由于采煤环境大都较为恶劣，对相应的开采设备提出了较高的技术要求，在对设备的温度、色彩进行设计时，需遵循以本为本的原则，让操作人员在使用相应设备时能够方便快捷。在摩擦学设计方面，由于采煤事业不断深入，社会对煤量的需求逐渐增加，所以很多煤矿企业都是持续进行采煤作业，在这种情况下，相应的采煤设备得不到充分的休养，很容易出现磨损问题，进而影响到设备的应用质量和寿命，因此，为了确保采煤作业的顺利开展，需做好相应的摩擦学设计，尽量减少设备中各元件之间的摩擦，以提高采煤效率。

结语

科学技术是一切生产力的关键，虽然我国的采煤技术方面已经取得了很大的进展，但从上面所述我国采矿业在各方面的不足可以看出，我国的采矿业要取得更大的进步，需要让核心技术与科学技术齐头并进、相互促进发展

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