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機電一體化技術(shù)在煤礦機械中的應(yīng)用
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機電一體化技術(shù)在煤礦機械中的應(yīng)用【1】
摘 要：隨著社會科技的不斷進(jìn)步，機電一體化技術(shù)也在不斷發(fā)展，作為現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的一部分，機電一體化技術(shù)在眾多領(lǐng)域中都得到了廣泛的應(yīng)用。
以煤礦生產(chǎn)為例，機電一體化技術(shù)不僅能夠更好的提高煤礦工作的工作效率，同時也大大提高了工作的安全系數(shù)，減少了工作強度。
因此，機電一體化技術(shù)在煤礦機械中的應(yīng)用是一項非常值得研究的課題，本文也主要從這方面入手來進(jìn)行詳細(xì)分析說明。
關(guān)鍵詞：煤礦機械;機電一體化技術(shù);應(yīng)用
一、前言
機電一體化技術(shù)是電子科學(xué)的一部分，然后其中涉及的科技領(lǐng)域又非常廣泛，不僅包含了電子科學(xué)技術(shù)，同時也涵蓋了計算機技術(shù)、機械技術(shù)、微電子技術(shù)等等多方面內(nèi)容，從某種意義上來說，機電一體化技術(shù)的發(fā)展同時也帶動了眾多學(xué)科的不斷創(chuàng)新發(fā)展，對于科技的進(jìn)步也有著很大的幫助。
我國的機電一體化技術(shù)起步相對較晚，在國外，從上世紀(jì)70年代開始，機電一體化技術(shù)就已經(jīng)在機械上得以應(yīng)用。
隨著其他科學(xué)技術(shù)的不斷創(chuàng)新發(fā)展，特別是機械制造技術(shù)、電子科學(xué)技術(shù)的提高，很多新的技術(shù)都在機械上得到了大范圍的應(yīng)用，在計算機技術(shù)加入后，煤礦機械開始了一個新的黃金時期，很大程度的提高了煤礦工作的效率。
相對于其他產(chǎn)業(yè)來說，煤礦的生產(chǎn)相對較為復(fù)雜，是從地底把煤炭運輸?shù)降孛嫔�，而后又需要進(jìn)行一些列的處理，因此要使用大量的機械設(shè)備來完成這一目標(biāo)，而隨著機電一體化技術(shù)的發(fā)展，就更好的實現(xiàn)了機械代替人力的目的，不僅提高了工作效率，也降低了因人工作業(yè)而發(fā)生的安全隱患，在煤礦生產(chǎn)中發(fā)揮著重要的作用。
當(dāng)前，我國的機電一體化技術(shù)也在不斷的發(fā)展和創(chuàng)新，并且在這一領(lǐng)域也有了豐碩的研究成果，對于加強煤礦的安全生產(chǎn)和提高產(chǎn)煤效率來說都有著重要的意義。
然而相對國外的技術(shù)，我們確實還存在著一定的差距，但是這種差距也在不斷的縮小，相信在不久的將來將會實現(xiàn)技術(shù)的趕超。
二、機電一體化技術(shù)在煤礦機械中的應(yīng)用
1、機電一體化技術(shù)在采煤機中的應(yīng)用
伴隨著我國機電一體化技術(shù)的不斷發(fā)展，在煤礦機械中的應(yīng)用也越來越廣泛，并且發(fā)揮著不可替代的重要作用。
電牽引采煤機是煤礦工作中的一項重要工具，在我國機電一體化技術(shù)不斷發(fā)展的過程中，電牽引采煤機也擁有了我國自主研發(fā)的高端產(chǎn)品，很多煤礦上使用的都是國內(nèi)研發(fā)的產(chǎn)品，并且在使用性能上也有著良好的表現(xiàn)，相對于國外的采煤機也有著不小的優(yōu)勢。
而在過去，我國的采煤機通常都是使用效率相對較低的，并且大多使用的都是進(jìn)口產(chǎn)品。
就目前來看，現(xiàn)有的電牽引采煤機不僅結(jié)構(gòu)簡單，同時還有這體積小、尺寸小、重量輕等特點，在煤炭的生產(chǎn)過程中，一方面，提高了煤炭生產(chǎn)的效率，另一方面，煤炭的產(chǎn)量也得到了大幅度的提高。
機電一體化的優(yōu)勢充分得到了體現(xiàn)，從以下例子中就可以看出：比如在采煤的過程中，在開采遇到較深的情況時，常常會有大傾角的煤層，并且傾斜的角度都有所不同，這就要求采煤機必須要有良好的制動性。
利用機電一體化的設(shè)備在電動機的軸端安置了防滑制動器，該裝置有很好的停電設(shè)置功能，可有效將電動機的轉(zhuǎn)矩提升1.6—2倍，避免采煤機出現(xiàn)下滑的情況發(fā)生，同時將剩下的電能返回到電網(wǎng)中。
國內(nèi)研發(fā)的采煤機大多能夠熟練的使用機電一體化技術(shù)，例如MGD150N W 型采煤機，在其實際應(yīng)用過程中就取得了較好的效果。
2、機電一體化技術(shù)在輸送機中的應(yīng)用
輸送機的應(yīng)用的更好的體現(xiàn)了機電一體化的作用。
我國的帶式輸送機的核心技術(shù)在世界上也處于先進(jìn)水平，很多的帶式輸送機都是我國自主研發(fā)制造的，并且在應(yīng)用中有著非常好的效果，其中種類繁多，應(yīng)用領(lǐng)域也較為廣泛。
在煤炭的生產(chǎn)中，輸送機的作用主要是加強煤炭的運輸，煤礦井下的帶式輸送機技術(shù)的提高，對煤礦的生產(chǎn)工作有著非常大的幫助。
比如，大傾角、長距離的輸送機的成套設(shè)備和高產(chǎn)高效工作面順槽可伸縮帶式輸送機等均是我國自主研發(fā)的新型產(chǎn)品，不僅彌補了我國新技術(shù)上的空白，同時還包含著很多新型的技術(shù)。
在煤礦生產(chǎn)的應(yīng)用過程中，新技術(shù)新功能的加入，實現(xiàn)了更多原來不能實現(xiàn)的功能，同時對機械也具有更好的保護作用，極大程度的提高了因為各種問題而產(chǎn)生的故障，也間接的提高了生產(chǎn)的效率。
目前應(yīng)用比較廣泛的機、電、液一體化的CST 可控軟啟動裝置，這種裝置適用于運用平滑起動來輸送荷載大、慣性強的材料或設(shè)備，可以說是專門為煤礦長距離皮帶運輸機設(shè)計的軟驅(qū)動裝置。
一臺帶式輸送機可同時受到一臺或幾臺CST驅(qū)動，解決了帶式輸送機的大運量、長距離的驅(qū)動難題，促進(jìn)了煤礦開采的進(jìn)度和步伐。
3、機電一體化技術(shù)在礦井提升中的應(yīng)用
在煤礦生產(chǎn)中，因為現(xiàn)代化煤礦發(fā)展的需要，對井下、井上的運輸和提升系統(tǒng)的要求也就越來越高。
礦井提升是將井下煤炭運送至地面的過程，提升效率與安全度是關(guān)系礦井效益的重要環(huán)節(jié)。
礦井專用提升機是目前煤礦機電一體化、自動化水平最高的設(shè)備。
目前國產(chǎn)全數(shù)字化直流提升機已成為各煤礦提升機的首選機型，我國自主研發(fā)的第一臺全數(shù)字化的直交流提升機，核心部分就是利用雙CPU計算機操作系統(tǒng)，真正做到了主、副提升機的全方位自動化。
我國直徑達(dá)到兩米以上的提升機有 90% 的都是交流提升機。
不僅高度可靠，而且具有可重復(fù)性故障尋址、完整的診斷設(shè)施和自診斷功能。
這種全數(shù)字化的提升機采用總線的方式來達(dá)到將電氣安裝進(jìn)一步簡化的目的，可以方便地實現(xiàn)軟啟動、軟件控制和改變瞬間加速度，進(jìn)一步提高礦井提升機的工作效率。
4、機電一體化技術(shù)在煤礦掘進(jìn)中的應(yīng)用
煤炭生產(chǎn)過程主要包括“掘進(jìn)、采煤、裝、運輸、提升”等幾大系統(tǒng)。
掘進(jìn)作為煤礦開采的基礎(chǔ)工作，掘進(jìn)的效率影響采煤的效率，為此在現(xiàn)代化礦井中將機電一體化技術(shù)應(yīng)用于掘進(jìn)中是必然的。
掘進(jìn)機是目前大多數(shù)煤礦廣泛使用的掘進(jìn)機械，其電氣部分普遍采用了由礦用隔爆兼本質(zhì)安全型開關(guān)箱、礦用本質(zhì)安全型操作箱、礦用隔爆型電鈴、礦用隔爆型壓扣控制按鈕、隔爆照明燈、掘進(jìn)機用隔爆型三相異步電動機、GJC4 低濃度甲烷傳感器等組成的掘進(jìn)機電氣系統(tǒng)。
與液壓系統(tǒng)配合操作可實現(xiàn)整機的各種生產(chǎn)作業(yè)。
其控制系統(tǒng)將控制和保護功能模塊化(主控制器)、有故障記憶功能、有應(yīng)急遙控功能(遙控器)、操作箱液晶屏與開關(guān)箱顯示儀表同步顯示、開關(guān)箱與操作箱之間的通訊采用動力載波技術(shù)，僅用兩芯通訊電纜便可實現(xiàn)，通訊電纜采用快速插頭連接方式。
整個電氣系統(tǒng)具有設(shè)計理念新、保護功能全、顯示功能強大、內(nèi)部元件配置高、結(jié)構(gòu)緊湊、安裝方便、可靠性高等特點。
以可編程控制器 PLC 為核心，對油泵、截割、欠壓、短路、超溫、過載、過流、三相不平衡、電機絕緣進(jìn)行監(jiān)控和保護，同時顯示各電機運行狀態(tài)、工作電壓、截割電機負(fù)荷和各種故障信息。
三、結(jié)語
從以上內(nèi)容可以看出，機電一體化對于煤礦生產(chǎn)的發(fā)展有著重要的意義，大大減少了煤礦工作人員的工作強度，也提高了煤礦生產(chǎn)的效率和產(chǎn)量，對煤礦企業(yè)來說，創(chuàng)造了很大的經(jīng)濟效益。
然而目前來看，我國的機電一體化技術(shù)雖然取得了一定的成績，相比其他發(fā)達(dá)國家還存在著很大的差距。
隨著諸多的新型機電一體化產(chǎn)品的廣泛使用，今后我們應(yīng)該在在下面幾方面加強研究：一是加強科研，投入資金，積極研發(fā)具有獨立知識產(chǎn)權(quán)的煤礦機電一體化技術(shù)，并將其作為煤炭生產(chǎn)的關(guān)鍵和核心技術(shù)。
二是在通信功能上要進(jìn)一步加強改進(jìn)，以適應(yīng)煤炭生產(chǎn)的需要。
參考文獻(xiàn)
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機電一體化在煤礦機械中的應(yīng)用【2】
摘要：當(dāng)前，我國的煤礦生產(chǎn)已經(jīng)進(jìn)入一個機械設(shè)備與機電一體化技術(shù)緊密結(jié)合的時期。
本文就機電一體化技術(shù)進(jìn)行了簡要介紹，并著重闡述了其在煤礦機械中的實際應(yīng)用。
關(guān)鍵詞：機電一體化;煤炭機械;應(yīng)用
一、機電一體化概述
機電一體化俗稱機械電子工程學(xué)，是一個涵蓋多門學(xué)科的綜合性較強、科技含量較高的技術(shù)。
它不是簡單的“機”和“電”相加，而是成為集自動控制技術(shù)、計算機技術(shù)、微電子技術(shù)、信息技術(shù)、液壓技術(shù)、機械技術(shù)以及其他技術(shù)有機融為一體的一門全新技術(shù)。
這門技術(shù)首先應(yīng)用于機械，開始于20世紀(jì)70年代中期的國外。
80年代以后，隨著以微電子技術(shù)為核心的高新技術(shù)的發(fā)展，并與機械技術(shù)的有機結(jié)合，使機械制造技術(shù)得到質(zhì)的飛躍，特別是隨著微型計算機及微處理技術(shù)、信息處理技術(shù)、傳感技術(shù)和檢測技術(shù)等的發(fā)展，以及這些技術(shù)在機械上的應(yīng)用，都極大增強了煤礦機械等機電產(chǎn)品的性能，使其翻開了一個智能化、自動化、數(shù)字化以及柔性化的新篇章。
就當(dāng)下而言，機電一體化設(shè)備或產(chǎn)品在國外機械上的應(yīng)用已在大范圍普及，在我國也是處于緊密結(jié)合的時期，是煤礦機械設(shè)備應(yīng)用與發(fā)展的趨勢。
二、機電一體化在煤炭機械中的應(yīng)用
1、在綜合機械化采煤中的應(yīng)用
第一套國產(chǎn)綜合機械化采煤工作面于1970年在我國研制成功，并在大同礦務(wù)局持續(xù)試驗到80年代后期。
該項技術(shù)的使用極大地推動了我國煤礦自動化進(jìn)程的發(fā)展，也標(biāo)志著我們國家的煤礦綜合機械化采煤技術(shù)有了長足的進(jìn)步。
與此同時，采煤設(shè)備也逐漸由電牽引替代液壓牽引的方向發(fā)展，其液壓支架的控制系統(tǒng)也進(jìn)入了計算機智能控制化階段，形成了以計算機為控制核心，使用電液動力驅(qū)動，移架配合自動化的新格局。
另外，與之關(guān)聯(lián)的工作面刮板運輸設(shè)備也配備了計算機監(jiān)控設(shè)備，實現(xiàn)了計算機自動化控制的改進(jìn)和升級。
2、 在礦井運輸提升產(chǎn)品中的應(yīng)用
在目前的煤礦生產(chǎn)中，隨著煤礦需求的不斷增長以及開采難度的不斷加大，對煤礦的井下、井上的提升和運輸機械的智能性、穩(wěn)定性等要求也不斷提升。
當(dāng)前，在國外，那些煤炭工業(yè)較發(fā)達(dá)的國家，煤礦井下大容量的運輸系統(tǒng)普遍使用驅(qū)動方式為直流式交流變頻、控制核心為電力電子器件的帶式運輸機。
對于我國來說，煤礦井下已經(jīng)普遍實現(xiàn)皮帶化生產(chǎn)和使用大容量強力帶式運輸機運輸，其具備像自我保護以及及時故障診斷和處理等多種功能的計算機控制系統(tǒng)的發(fā)展也不斷深入，可良好的處理煤礦機械生產(chǎn)中出現(xiàn)的軸承溫度異常、皮帶倒轉(zhuǎn)、斷帶以及跑偏等意外情況。
3、在帶式輸送機中的應(yīng)用
帶式輸送機在我國煤礦井下原煤輸送裝置中普遍使用，近年來，與機電一體化技術(shù)結(jié)合的愈加緊密。
目前主要為機、電、液一體化的CST可控軟啟動裝置的設(shè)計與應(yīng)用，該裝置專為實現(xiàn)在運送大慣性負(fù)載時可平滑起動而研制，通常設(shè)計為一臺或多臺CST驅(qū)動一條帶式輸送機。
然而，受在線監(jiān)控術(shù)、動態(tài)分析和啟動延遲等技術(shù)的制約，我國帶式輸送機的中間驅(qū)動點一般僅為3點，尚不能設(shè)計過多，減低了輸送機的整機運量和單機長度。
并且，與發(fā)達(dá)國家相比，設(shè)備普遍存在著可靠性不高、靈敏度較差、監(jiān)控設(shè)備功能弱以及使用壽命較短等較大差距。
4、在采煤機中的應(yīng)用
機電一體化在采煤機中的應(yīng)用中，表現(xiàn)較佳的就是電牽引采煤機的使用。
與液壓裝置相比，該設(shè)備的動力牽引具有以下幾個突出優(yōu)點：①牽引具有雙向暢通的優(yōu)越性。
在采煤機上升時，它能提供足夠的向上牽引力，輕松克服阻力前行;在采煤機下滑時，也可實現(xiàn)把設(shè)備的機械能轉(zhuǎn)換為電能，實施制動發(fā)電。
�、跔恳Ω鼜�，適應(yīng)于傾角更大的煤層運送。
牽引電動機軸端停機防滑制動器的特別設(shè)計，使其電動機制動力矩甚至可達(dá)額定轉(zhuǎn)矩的2倍以上，較好的滿足40°～50°較大傾角煤層的輸送需求。
�、圻\行更平穩(wěn)可靠，使用壽命更長，產(chǎn)生的故障更少以及維修強度更小等特點。
與液壓牽引裝置不同的是，電牽引大量的使用了電子元器件，不會出現(xiàn)由于零件相互接觸而產(chǎn)生磨損的情況，也不會出現(xiàn)像液壓牽引受液壓介質(zhì)的傳遞等影響造成運行不穩(wěn)的狀況，所以具備了上述特點。
�、懿倏匦阅芨茫磻�(yīng)更加靈敏。
電控系統(tǒng)可根據(jù)實際運行情況，靈活調(diào)整設(shè)備相關(guān)參數(shù)，較好地避免了出現(xiàn)采煤機運行超載的狀況。
⑤機械結(jié)構(gòu)更簡單，重量更輕，尺寸更小，使用效率更高。
電牽引采煤機大量電子器件的使用，使其機械結(jié)構(gòu)更加簡單，整機尺寸變得更小，重量也大幅度降低，而且實現(xiàn)電能變機械能的轉(zhuǎn)換效率更高，接近于100%。
適用于薄煤層、可強力爬底的電牽引采煤機于1991年在我國研制成功，它是我國第一臺使用交流變頻調(diào)速裝置的煤礦設(shè)備，為波蘭瑪克公司與我國煤炭總院上海分院聯(lián)合設(shè)計。
該設(shè)備的問世，帶動了我國其他煤礦企業(yè)的蓬勃發(fā)展。
經(jīng)過20多年的不斷完善，我國的電牽引采煤機技術(shù)已逐步完善，為我國煤礦事業(yè)的發(fā)展注入了強勁的動力。
5、在礦井安全生產(chǎn)監(jiān)控系統(tǒng)中的應(yīng)用
在礦井安全生產(chǎn)監(jiān)控環(huán)節(jié)中，主要針對煤礦機械的電動機、工作裝置、傳動系統(tǒng)、液壓系統(tǒng)和制動系統(tǒng)等裝置可能出現(xiàn)的問題，實施在線運行狀態(tài)監(jiān)控。
若設(shè)備產(chǎn)生故障，則可自動報警并準(zhǔn)確地判斷出故障的部位，給出合理的解決方案，從而提高設(shè)備的整體穩(wěn)定性，簡化設(shè)備維護檢查工序， 減低設(shè)備操作者的工作強度，減少使用維修消耗和停機維修時間，最終達(dá)到延長設(shè)備使用壽命、提高設(shè)備工作效率的目的。
但從我國多數(shù)煤礦企業(yè)使用監(jiān)控系統(tǒng)的實際情況分析，任有一些技術(shù)需要改進(jìn)，傳感接收這一環(huán)節(jié)尤為突出。
從設(shè)備使用情況看，普遍存在傳感器件使用壽命短、穩(wěn)定性較差等問題，雖然相關(guān)科研機構(gòu)也投入了大量資金和人力，對一些關(guān)鍵技術(shù)也積極進(jìn)行改進(jìn)和提高，但整體效果仍顯欠佳，致使其在煤礦機械中的實際應(yīng)用受到了限制。
而在國外，由于其科技水平有相對較高的水準(zhǔn)，以發(fā)展為信息傳輸介質(zhì)由光纜代替同軸電纜、信息媒介由聲像代替字符的計算機網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控傳輸時代發(fā)。
這些較大的差距，還需要我們國家的加大投資力度，煤礦企業(yè)與科研單位一起合作，早日達(dá)到世界先進(jìn)水平。
6、在其他方面的應(yīng)用
煤礦運輸所需的液壓支架表現(xiàn)為電子或微電腦技術(shù)與液壓控制技術(shù)的良好對接，向電液控制方向發(fā)展，可滿足成組自動移架或定壓雙向鄰架功能需求，同時保證了對負(fù)載控制的效果更佳。
由德國和美國分別生產(chǎn)制造，采用電液控制的支架，率先由我國神華集團大柳塔公司統(tǒng)一引進(jìn)，其礦移架平均速度就可達(dá)7s/架，而且其控制裝置還具備支架狀態(tài)檢測的功能。
三、結(jié)束語
從上面的敘述中我們可以看出，隨著當(dāng)代科技的不斷進(jìn)步，機電一體化技術(shù)在煤礦機械中得到越來越多的應(yīng)用，雖然其設(shè)備在實際應(yīng)用中還存在諸多問題，但與其他技術(shù)相比，其高智能化，高性能化以及高系統(tǒng)化等突出優(yōu)點，使它成為現(xiàn)在以及未來我們煤礦機械設(shè)計制造發(fā)展的趨勢，在我國的煤炭工業(yè)生產(chǎn)經(jīng)營中扮演著越來越重要的角色。
參考文獻(xiàn)：
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