浅析煤矿机械的绿色设计

 引言
本文针对煤矿机械产品的设计问题，探讨煤矿机械产品的绿色设计方法，目的是为开发出高质量、安全、环保的煤矿机械产品提供帮助。
1 煤矿机械产品绿色设计概念
因为国际社会对可持续发展和人类健康越来越深入的关注，于是在20世纪90年代初国际上兴起的一种先进的设计理念就是绿色设计。绿色设计顾名思义就是环保，所以在产品整个生命周期内，都是环保在利用的产品，回收产品着重考虑的是产品的环境属性，在满足环境目标要求的同时，就要实际考虑并保证产品应有的功能等，是绿色产品设计的首要目标。
煤矿机械产品绿色设计可以定义为：在开发产品的整个生命周期中，以产品技术性能、经济指标和环境属性（可拆卸性、可回收性、可维护性、可重复利用性等）为统一设计目标、满足用户需求和环境需求的产品整个设计过程。
煤矿机械产品有其特殊应用场合的限制，要求首先要保证其使用性能、安全可靠，即在人、机和环境的相互关系中，人机关系优先，其次考察它的环境属性。
2 煤矿机械产品绿色设计内容
2.1 绿色材料和选择 绿色材料是指在满足一般功能要求的前提下，具有良好的环境兼容性的材料，即来源丰富、便于利用、便于回收再利用且对环境影响小。材料选择是绿色设计不可少的组成部分，它也是产品开发设计过程中早期的最主要的决策之一。绿色材料选择的三个原则：一是优先选用可再生材料，尽量选用回收材料；二是尽量选用低能耗、污染小的材料；三是尽量选择环境兼容性好的材料及元部件，避免选用有毒、有害和有辐射特性的
材料。选用的材料应易于再利用、回收、再制造或者易于
降解。
2.2 可回收性设计 可回收性设计要求产品在设计初期就要考虑元部件的回收及再生利用的可能性，即在别的新产品中，可以利用使用过的或废弃产品中的零部件。
2.3 可拆卸性设计 可拆卸设计应使产品容易拆卸，方便维护，并从材料回收和元部件重新回收利用上获得最高利润。这就要求在产品设计的初级阶段就将可拆卸性作为结构设计的重要判定标准，设计的结构易于拆卸，那么日常的维护和检修也就更为方便，而且在产品报废后能够有效地回收和重用，以达到节约资源和能源、保护环境的目的。
2.4 成本分析 绿色产品设计的成本分析与传统的成本核算有所不同，在产品设计的初期阶段，设计人员必须考虑产品的回收、再利用等性能，所以在设计产品成本分析时，必须要考虑污染物的替代、产品拆卸、重复利用的成本、特殊产品相应的环境成本等。所以，绿色产品成本分析必须在每一次设计前进行，使设计出的产品更具绿色且成本低的特点。
2.5 绿色设计数据 绿色产品设计数据库对绿色产品的设计过程起着非常重要的作用。该数据库包括产品寿命周期中环境、经济等有关的所有数据，如材料成份、材料对环境的影响值、材料自然降解的周期、人工降解时间等。
3 煤矿机械产品的绿色设计分析
我国矿产资源极其丰富，煤矿机械产品用量非常之大，但同时也存在着资源利用率低、产品的可回收性和重复利用性差以及环境污染严重等问题。这就造成了可持续发展保障能力不足、资源严重浪费等现象。要实现煤矿机械产品的绿色设计，除上述绿色设计需要的关键技术外，还要根据产品的具体情况作出具体分析。
3.1 煤矿机械产品清洁化 为了减少在生产过程消化的各种资源对环境的污染，就需要进行清洁化，就是在工艺设计和生产过程中采用各种高新技术。目前，在洗煤厂、采矿工作等许多煤矿机械中都存在着类似的问题。因此为了减少和消除煤矿机械使用过程中的出现的废气排放，就要研究和采用污染较小甚至无污染的技术进行处理，同时还要慎重对产品设计材料进行选择，对于无法回收的部
件，要尽量选用能自然分解的材料。
3.2 煤矿机械产品噪音污染的整治 例如，煤矿机械产品中常用的齿轮泵噪音非常大，而噪音产生的原因有以下几种：
一、齿轮泵是齿轮的啮合传动，产生周期性的流量脉动，在出油口若有阻抗，形成压力波动，从而产生脉动
噪音；
二、在齿轮啮合过程中，吸油腔与排油腔易产生瞬间的液压冲击，形成了冲击噪音；
三、转速大且压力增加时，噪音也会增加。针对噪音产生的原因，可以采用相应的解决方法：齿轮采用双模数和双压力角，使进油区和出油区的体积变化更大，增加吸油和排油的能力，在很大程度上减小了压力波动，从而减少噪声，同时还减小了齿轮泵的体积，从而减少材料资源；还可采用双排齿轮法，可以增加齿轮啮合次数，流量脉动随之变小，从而降低噪声。
3.3 煤矿机械产品泄漏油污染治理 由于煤矿机械产品经常发生故障，导致漏油现象，这样不但影响正常的设备运转，还浪费资源，污染环境。为了治理该现象，关键就是对密封技术和油料进行创新研究。例如，机床液压系统，本身存在消耗一次性能源石油、有噪声污染和漏油污染，要想节约能源、治理泄漏油等问题，就要加快植物油、水压系统等生态油压系统的创新研究，以植物油、水代替矿物油，减少石油消耗和漏油污染。
4 结束语
现代生产矿井已经向集约化、大型化、数字化等进行发展，各制造厂商的相互竞争日趋激烈，所以煤矿机械产品的需求量也呈递增状态，而煤矿机械产品发展的必然趋势就是实现改产品绿色设计制造。所以，煤矿机械产品绿色设计制造将趋于集成化、并行化、智能化、产业化方向发展，它将成为煤矿机械产品竞争中的一个重要特征。
煤矿机械产品既要满足环境和资源，也要满足经济发展的需要，该产品的制造是绿色设计，是人类可持续发展战略在制造业的体现，是人类长远生存的需要，从而形成一种综合性的发展战略，对我国煤矿工业企业可持续发展具有重大的现实意义。