瓦斯抽采式钻机设计的基本方法.pdfVIP

2013年 7月 机械设计与制造工程 Ju1．2013 第42卷 第7期 MachineDesignandMnaufacturingEn~neenng Vo1．42NO．7 DOI：10．3969／j．issn．2095—509X．2013．07．021 瓦斯抽采式钻机设计的基本方法 肖敬伟 (长春职业技术学院 工程技术分院，吉林 长春 130033) 摘要：通过对瓦斯抽采式钻机设计基本方法的分析，从传统设计、可靠性设计、有限元、优化设计 等几种分析方法来阐述在钻机设计 中容易出现的设计误 区并概括各个分析方法的优缺点。通过 分析，选择合理的设计方法，加强管理，完善钻机系统，可以提高矿井瓦斯抽采系统的运行效率， 保障瓦斯抽采效果，防治瓦斯灾害。 关键词：设计基础；有限元；优化设计；人机工程 中图分类号：TD712．63 文献标识码：A 文章编号：2095—509X(2013)07—0077—03 近些年来，随着计算机技术和信息技术的发 断地改进，目前仍不失为一种 比较常用的设计方 展，机械设计发生了翻天覆地变化，正在向着智能 法。 化、集成化、便捷化、网络化迅速发展。一般而言， 机械设计应具有以下特点：设计的产品应具有实用 2 可靠性设计 价值，能够满足社会的某种需求；设计是一项创造 可靠性设计是在二次大战中，因为处理电子产 性活动，在设计过程中要么是 自己设计出一个全新 品不可靠问题而发展起来的。它是一种保证机械 的产品，要么是对原有产品的改造 ；设计的产品最 及其零部件满足给定的可靠度的设计方法。它基 终要用于实际生产，使产品在现有条件下具有 良好 于的理论是，在设计过程遇到的设计变量，如寿命、 的工艺性；能够生产出来还并非结束，产品还应具 强度和载荷等都是随机变量，遵从一定的概率分 有竞争力，能够占领一定的国内外市场。 布。在设计过程中，通过采取简化系统结构、余度 就钻机设计而言，随着时代的发展，新方法、新 设计和可维修性设计等措施，来可以提高系统的可 技术的涌现，钻机已有不少设计方法。通常有传统 靠性 。 设计方法、可靠性设计、有限元方法、优化设计、模 可靠性设计需要大量的样本来统计数据，以得 块化设计、系统设计、模糊设计、人机工程设计等。 到统计变量的分布类型。显然，这种方法比较接近 于生产实际，设计出来的产品结构会比较合理，但 1 传统设计 是要得到好的结果，必须要有较好的数据库。就 目 传统设计主要凭借长期积累下来的设计经验， 前情况来看，可靠性设计的工程数据库还有待于进 例如：通过实验建立的表格、图形，基于生产实际建 一 步完善。相信 日后可靠性设计会有较大的发展。 立的经验公式等，对产品进行条件性、类比性设计。 因此传统设计有较大的局限性_I]。类 比性设计 3 有限元 时，在未进行设计时就已经确定了产品的大致结 有限元法是力学与现代计算机技术相结合的 构，这样不利于充分发挥设计者的创造力，很难得 产物，是力学学科在计算机技术上实现现代化的一 到新颖的设计方案。 个代表性标志。有限元法借助于矩阵分析求解联 对于零部件，只能通过对比运用近似的经验公 立代数方程组，是解决工程问题的十分有效的数值 式，做些简单的静力学分析。传统设计主要考虑了