淺談機(jī)電一體化技術(shù)在煤礦機(jī)械中的應(yīng)用

吳國(guó)軍 劉彩紅

摘 要：煤礦企業(yè)一直關(guān)注的熱點(diǎn)問(wèn)題之一就是將機(jī)電一體化技術(shù)應(yīng)用到煤礦機(jī)械中，機(jī)電一體化是礦山機(jī)械中一個(gè)重要的研究課題，文章對(duì)國(guó)內(nèi)外煤礦機(jī)械技術(shù)的進(jìn)展做了簡(jiǎn)要描述，以煤礦機(jī)電技術(shù)為代表重點(diǎn)分析了機(jī)電一體化技術(shù)在煤礦機(jī)械中的應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：機(jī)電一體化技術(shù)；煤礦機(jī)械；煤礦機(jī)電的應(yīng)用

進(jìn)入21世紀(jì)以來(lái)，機(jī)電一體化技術(shù)取得了巨大進(jìn)步，在研發(fā)方面也不斷成成熟。這一技術(shù)在煤礦中得到了普遍應(yīng)有，同時(shí)也成為了該領(lǐng)域的重要研究課題。對(duì)于煤礦開(kāi)采的質(zhì)量和效率要求越來(lái)越高。實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)就離不開(kāi)先進(jìn)科學(xué)技術(shù)的應(yīng)用和先進(jìn)理論知識(shí)的指導(dǎo)。隨著產(chǎn)業(yè)化和安全要求的不斷提高，重型化、智能化和無(wú)人化成為煤礦機(jī)械發(fā)展的方向。

機(jī)電一體電技術(shù)取得巨大進(jìn)步的同時(shí)，也成功將有自動(dòng)化功能的機(jī)器人、微電子技術(shù)，成功的應(yīng)用在了采礦裝備中，實(shí)現(xiàn)了完美融合，所以這一技術(shù)得到了煤礦產(chǎn)業(yè)的廣泛重視。

1 簡(jiǎn)析國(guó)內(nèi)外煤礦一體化技術(shù)研發(fā)進(jìn)展

所謂的煤礦機(jī)電一體化就是將機(jī)電一體化技術(shù)應(yīng)用在傳統(tǒng)的煤礦機(jī)械中，從而將其升級(jí)改造之后的新的煤礦開(kāi)采技術(shù)。

美國(guó)和日本是世界上最早研究機(jī)電一體化的兩個(gè)國(guó)家，這兩個(gè)國(guó)家將主要的研發(fā)方向放在了可以讓其適應(yīng)各種特殊環(huán)境的一系列機(jī)電機(jī)械設(shè)備上。這樣的機(jī)械設(shè)備可以有預(yù)測(cè)任務(wù)的功能，同時(shí)也可以預(yù)測(cè)出步驟和結(jié)果，事先編寫(xiě)程序就可以自動(dòng)正常工作。

我國(guó)在20世紀(jì)70年代就在尖端技術(shù)上引入機(jī)電一體化技術(shù)，經(jīng)過(guò)短暫的發(fā)展，就開(kāi)始了對(duì)此項(xiàng)技術(shù)的研制工作。在此項(xiàng)工作中取得了很大的研究成果，很多大型煤礦企業(yè)研發(fā)出了功能強(qiáng)大的煤礦開(kāi)采技術(shù)，并且擁有完全的核心技術(shù)產(chǎn)權(quán)，這為機(jī)電一體化技術(shù)在我國(guó)煤礦機(jī)械中的應(yīng)用奠定了基礎(chǔ)。

2 目前我國(guó)煤礦機(jī)電的應(yīng)用現(xiàn)狀

現(xiàn)在我國(guó)研究的煤礦機(jī)械動(dòng)力系統(tǒng)主要由急速器和電機(jī)，以及運(yùn)動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)三部分組成。這樣的機(jī)械單元環(huán)節(jié)多，占用大量的空間，使得整體機(jī)械的工作效率低下，因此系統(tǒng)的可靠性低，故障率高。這些狀況的出現(xiàn)使人們意識(shí)到機(jī)電一體化技術(shù)不僅僅是將電子科技和機(jī)械技術(shù)放在一起的簡(jiǎn)單疊加。只有成功的將其融合在一起，才可以成功的研發(fā)出功能齊全，安全性有保障的機(jī)電一體化系統(tǒng)。

隨著工業(yè)化的進(jìn)展人們對(duì)于工作效率的要求越來(lái)越高，從而讓人們發(fā)現(xiàn)對(duì)于井下回采工作時(shí)，面對(duì)的回采速度這方面的要求不斷增大，因此對(duì)于煤礦機(jī)械化方面的水平也要求的越來(lái)越高。采用掘進(jìn)設(shè)備進(jìn)行施工大大提高了巷道掘進(jìn)速度。

2.1 機(jī)電一體化技術(shù)在采煤機(jī)中的應(yīng)用

采煤機(jī)較傳統(tǒng)的液壓牽引機(jī)有很多優(yōu)點(diǎn)，主要體現(xiàn)在以下幾方面：

（1）牽引穩(wěn)定性更高，現(xiàn)在動(dòng)力系統(tǒng)在機(jī)械前進(jìn)過(guò)程中有著很大的功能，主要用來(lái)提高部分牽引力，同時(shí)可以有效增強(qiáng)采煤機(jī)在克服阻力方面的能力，同時(shí)采煤機(jī)在下滑時(shí)，還具有制動(dòng)發(fā)電的功能。

（2）采煤機(jī)電機(jī)的軸端裝有防止打滑的制動(dòng)器，使得制動(dòng)力矩加長(zhǎng)，從而保證機(jī)械能夠在斜度更大的坡上使用，使得機(jī)械的適用的作業(yè)環(huán)境更大。機(jī)電技術(shù)在此的應(yīng)用，使得煤礦企業(yè)在特殊環(huán)境下的作業(yè)效率更高，更加安全。

（3）由于機(jī)械結(jié)構(gòu)與傳統(tǒng)的液壓牽引不同，電牽引采煤機(jī)一般只會(huì)在整流子和電刷上產(chǎn)生磨損，這就使得電牽引采煤機(jī)故障率低，維護(hù)工作也相應(yīng)減少，大大延長(zhǎng)了機(jī)械的壽命。

（4）電牽引采煤機(jī)裝配了高靈敏度的傳感器，反應(yīng)速度更快，更加精確，使得采煤機(jī)幾乎不會(huì)出現(xiàn)超負(fù)荷工作。

2.2 機(jī)電一體化技術(shù)在采煤機(jī)中的功能

維護(hù)采礦作業(yè)安全和事故預(yù)警是采礦工作中必不可少的工作環(huán)境。礦山救護(hù)機(jī)器人能夠?qū)γ旱V井下的具體情況采取相應(yīng)的措施。一般具有以下幾種功能：

（1）對(duì)井下被困人員進(jìn)行定位，還能夠測(cè)定有毒、可燃?xì)怏w的風(fēng)向并對(duì)其定量。

（2）憑借裝配的模擬視覺(jué)系統(tǒng)自動(dòng)避開(kāi)障礙物。

（3）能夠及時(shí)發(fā)出信號(hào)，使沒(méi)有撤離的人員及時(shí)撤離。

（4）還具備暫存井中，具有觀測(cè)圖像的功能，并將這些圖像傳輸?shù)娇刂婆_(tái)，能夠?yàn)榫茸o(hù)人員提供可靠的救援信息。

3 煤礦機(jī)電一體化技術(shù)深入分析

3.1 煤礦機(jī)電一體化技術(shù)的結(jié)構(gòu)體系

煤礦機(jī)電系統(tǒng)主要由三部分組成，它們分別是控制系統(tǒng)、驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)以及操作系統(tǒng)，三部分缺一不可。這其中每一部分都有著十分重要的功能?？刂葡到y(tǒng)的主要功能是控制機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)軌跡。而開(kāi)環(huán)控制和閉環(huán)控制兩部分則是現(xiàn)在十分常見(jiàn)的兩種控制系統(tǒng)。而驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)也由三部分組成，主要是驅(qū)動(dòng)力，減速器和傳感器。而操作系統(tǒng)則具有控制礦山系統(tǒng)完成十分詳細(xì)的任何的功能，同時(shí)可以通過(guò)提供各種各樣的命令，讓系統(tǒng)可以針對(duì)不同的環(huán)境面做出相對(duì)應(yīng)的操作，從而保證作業(yè)的順利進(jìn)行，避免在這過(guò)程中出現(xiàn)問(wèn)題。

3.2 煤礦機(jī)電系統(tǒng)的價(jià)值

這一系統(tǒng)的應(yīng)用可以幫助廣大工人，順利從不良的環(huán)境下成功脫離出來(lái)。對(duì)于工人的身體安全保障，有著不可深遠(yuǎn)的意義。煤礦礦井環(huán)境十分雜筷，處處充滿灰塵和各種各樣的有害氣體，而且環(huán)境潮濕陰暗，而在這種不良的環(huán)境下礦工要進(jìn)行高強(qiáng)度的工作，這對(duì)他們健康的影響程度是可想而知的。因此礦山機(jī)械設(shè)備的研制可以將從事繁重工作的煤礦工人解放出來(lái)。而且這種設(shè)備可以適應(yīng)危險(xiǎn)的作業(yè)環(huán)境，能夠高效的完成工作。因此只需要根據(jù)煤礦的具體情況采取恰當(dāng)?shù)脑O(shè)備，就能夠在各種復(fù)雜的環(huán)境中進(jìn)行采礦作業(yè)。

4 結(jié)語(yǔ)

研制煤礦機(jī)電設(shè)備替代工作人員進(jìn)行礦山作業(yè)，適應(yīng)各種不良作業(yè)環(huán)境已經(jīng)是現(xiàn)在我國(guó)煤礦機(jī)械行業(yè)的主要研究方向。而這一研究主要通過(guò)機(jī)電設(shè)備的引進(jìn)，從而實(shí)現(xiàn)現(xiàn)有煤礦機(jī)械的有效升級(jí)，從而在一定程度下提高開(kāi)采量，保障開(kāi)采出的煤的質(zhì)量。同時(shí)這種先進(jìn)設(shè)備的應(yīng)用可以幫助廣大采礦工人脫離十分有害的環(huán)境。而將可能齊全，同時(shí)十分安全可靠的控制系統(tǒng)，引進(jìn)到煤礦機(jī)械研究中，是提高機(jī)械性能的主要辦法。當(dāng)然這些技術(shù)的成功研發(fā)，要結(jié)合我的實(shí)際情況才可以進(jìn)入，這樣才可以保證項(xiàng)目的可能性，同時(shí)研究成功后才會(huì)有價(jià)值。

參考文獻(xiàn)：

[1] 李正吾.機(jī)電一體化技術(shù)及其應(yīng)用[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2000.

[2] 史映紅，周志海.機(jī)電一體化技術(shù)在煤礦機(jī)械中的應(yīng)用[J].煤炭技術(shù)，2011，（10）.

[3] 樊炳輝.讓機(jī)器人推動(dòng)我國(guó)礦山工程機(jī)械行業(yè)向前邁進(jìn)[J].礦山機(jī)械，2011，（3）.

[4] 程煒.無(wú)人化是煤炭信息化的主要目標(biāo)[N].中國(guó)電子報(bào)，2008-10-14.