雙滾筒采煤機電路控制設計

1、專業(yè)：機械設計制造及其自動化 學生： 妙存亞（簽名） 指導教師：郭衛(wèi) （簽名） 摘 要隨著采煤技術的發(fā)展，采煤機械越來越趨近于自動化和智能化，綜合機械化采煤技術的普及已經(jīng)成為增加煤炭產(chǎn)量、提高勞動生產(chǎn)率、減少事故的重要手段。采煤機是綜合機械化采煤工藝中的核心設備，它的自動化程度是實現(xiàn)綜合機械化采煤的關鍵。采煤機自動化技術主要包括牽引部自動調速控制技術和采煤機調高自動控制技術，近年來，我國在采煤機牽引部調速方面的技術發(fā)展很成熟，但是采煤機調高自動控制技術發(fā)展緩慢，成為影響采煤自動化的主要瓶頸。本文針對采煤機調高自動控制技術發(fā)展的不足，在了解實際采煤機基本結構、工作原理和電氣控制系統(tǒng)控制邏輯關系的

2、基礎上，掌握了采煤機記憶截割試驗臺基本結構、工作原理和電氣控制邏輯關系。 采煤機記憶截割試驗臺由機械系統(tǒng)、電氣控制系統(tǒng)和檢測控制系統(tǒng)組成，本文確定了電氣控制系統(tǒng)的控制邏輯關系，設計搭建了滿足記憶截割技術要求的電氣控制系統(tǒng)電路。試驗調試表明，電氣控制系統(tǒng)的控制電路可以較好的實現(xiàn)控制電器間的控制邏輯關系。 關鍵詞：采煤機；采煤機試驗臺模型；電氣控制 研究類型：應用研究AbstractAlong with the development of coal mining technology, the coal mining machine tends to be more and more autom

3、atic and intelligent. The popularization of comprehensive mechanized mining technology has become an important means to increase output, improve productivity and reduce accident. The coal mining machine is core equipment in the comprehensively mechanized coal mining technology, whose automation is t

4、he key to realize comprehensive mechanized mining. The coal mining machine automatic technology mainly includes the automatic technology of Shearer Hauled-part and the coal mining machine high automatic control technology. In nowadays, the automatic technology of Shearer Hauled-part is rather mature

5、, while drum lifting is not very satisfising, which has become the the main bottleneck of coal automation. Based on the understanding of the logic relationship among basic structure, working principle and electric control system, this article describes that the coal mining machine cutting memory tes

6、t bed is composed of mechanical, electrical control and test control system, determines the control logic relationship of electric control system, designs electric control systematic circuit to meet the technical requirements for the memory cutting. According to the test, electric control systematic

7、 circuit can control the logic relationship between electrical equipments well. Keywords: The Coal Mining Machine；The Coal Mmining Machine Test Modelt；Electri ControlResearch types:application目 錄1 緒論1課題提出的背景1國內(nèi)外發(fā)展狀況1國外發(fā)展狀況1國內(nèi)發(fā)展狀況2論文研究的目的和意義31.4 論文研究的內(nèi)容3論文研究的技術路線32 采煤機機電液控制綜合實驗臺概述52.1 綜合機械化采煤的主要設備52.

8、2 采煤機的結構及功能62.3 采煤工藝72.3.1 炮采回采工藝82.3.2 普采回采工藝82.3.3 綜合機械化采煤工藝92.4 采煤機電液控制綜合實驗臺的總體結構163 采煤機機電液控制綜合實驗臺的控制電路設計183.1.1 試驗臺控制電路的設計要求183.1.2 控制電路的控制方案設計193.1.3 控制電路電器的選型21采煤機機電液控制綜合實驗臺電路控制原理233.2.1 牽引電機控制原理233.2.2 調高系統(tǒng)電路控制原理253.3 采煤機機電液控制綜合實驗臺電路接線原理263.4 采煤機機電液控制綜合實驗臺電路部分調試264 結論28致謝29參考文獻301 緒 論課題提出的背景經(jīng)

9、濟的發(fā)展離不開能源的支持，我國以煤炭作為主要能源。機械化采煤在我國得到快速發(fā)展，經(jīng)過幾十年的技術引進、消化吸收和自主研發(fā), 我國綜合機械化采煤設備的研制水平已有長足進步，但是仍然不能夠松懈，我們應該再接再厲、克服重重技術難關進行創(chuàng)新工作。采煤機是采煤工作中核心設備，采煤機自動化程度高低往往決定了整個采煤工作面的工作效率。縱觀國內(nèi)外采煤機械發(fā)展趨向于智能化、自動化。目前采煤機牽引部分自動化技術已經(jīng)相當成熟，但是滾筒調高系統(tǒng)部分自動化仍然未很好解決?；诓擅簷C目前現(xiàn)狀，采煤機機電液控制綜合試驗臺電路設計研究論文主要包括牽引部分和滾筒調高部分的設計和研究，在研究采煤機自動化工作中提供有一些幫助和解決

10、方案。1.2.1國外發(fā)展狀況世界各主要產(chǎn)煤國家，為適應高產(chǎn)高效綜采工作面發(fā)展和實現(xiàn)礦井集約化生產(chǎn)的需要，積極采用新技術，不斷加速更新滾筒采煤機的技術性能和結構，相繼研制出一批高性能、高可靠性的“重型”采煤機。其中，最具代表的是英國安德森的Eiectra系列采煤機，德國艾柯夫的ST 系列采煤機，美國喬依的TS 系列采煤機和日本三井三池的MCLE-DR系列電牽引采煤機。這些采煤機，體現(xiàn)了當今世界電牽引采煤機的最新發(fā)展方向。英國安德森公司整機結構特點是機身為整體焊接框架結構，搖臂為分體裝配式，左右對稱通用，電氣傳動系統(tǒng)采用兩直流電機他激串聯(lián)，勵磁電樞部分采用兩套可編程控制器模塊控制，可滿足四象限運行

11、的要求；德國艾柯夫公司，整機結構特點為機身3段式，兩邊傳動部分為鑄造箱體結構，中間電氣部分為焊接框架結構，牽引部電氣傳動系統(tǒng)采用兩直流電機；美國喬依公司機身為3段焊接結構形式，搖臂為分體聯(lián)結、左右通用，牽引部電氣傳動系統(tǒng)為電機串激串聯(lián)；日本三井三池公司均為交流電牽引采煤機。綜合論述，國外采煤機發(fā)展特點有以下特點：1. 裝機功率和截割電動機功率有較大幅度增加；2. 電牽引采煤機已取代液壓牽引采煤機而成為主導機型；3. 牽引速度和牽引力不斷增大；4. 多電機驅動橫向布置的總體結構日益發(fā)展。.2國內(nèi)發(fā)展狀況國內(nèi)電牽引采煤機的發(fā)展狀況，最初煤科總院上海分院與波蘭合作研制開發(fā)了我國第一臺MG344-PW

12、D薄煤層強力爬底板交流電牽引采煤機。接下來借助MG344-PWD電牽引采煤機的電牽引技術，對液壓牽引采煤機進行技術更新。第一臺MC300/680-WD型電牽引采煤機是在雞西煤礦機械廠生產(chǎn)的MG300系列液壓牽引采煤機的基礎上改造成功，并在大同晉華宮礦開始使用。與此同時，在太原礦山機器廠生產(chǎn)的AM-500液壓牽引采煤機上應用交流電牽引調速裝置改造成MG375/830-WD 型電牽引采煤機。20 世紀80 90 年代曾引進了德、英、波、日液壓牽引采煤機，并以技貿(mào)結合方式引進英國液壓牽引采煤機技術和德國直流電牽引采煤機技術， 通過引進并再創(chuàng)新， 于90年代掌握了國際先進的交流變頻電牽引采煤機技術。2

13、005年中壓交流變頻調速技術標志著我國采煤機電氣調速技術達到或接近國際先進水平。截止目前，我國已形成多個電牽引采煤機生產(chǎn)基地，雞西煤礦機械廠、太原礦山機器廠、煤炭科學研究總院上海分院、遼源煤礦機械廠、西安煤礦機械等。同國外采煤機相比較，國內(nèi)采煤機的發(fā)展有以下幾個特點：1. 多電機驅動橫向布置電牽引采煤機；2. 總裝機功率、牽引功率大幅度提高；3.電控技術研究和采煤機電氣控制裝置可靠性不斷提高。綜合機械化采煤向著大功率、遙控、遙測、自動化方向發(fā)展，其性能日益完善，生產(chǎn)率和可靠性進一步提高。但是采煤機滾筒自動調節(jié)技術的發(fā)展緩慢，影響著綜采自動化技術的發(fā)展。采煤機自動調高技術是采煤機技術發(fā)展的趨勢，

14、實際采煤機的體積、重量巨大，實驗室難以實際采煤機為對象研究采煤機自動調高技術，因此，設計采煤機試驗臺模型對實驗室研究采煤機自動調高具有重要的作用。本文設計、搭建作為研究采煤機自動調高技術平臺的采煤機機電液控制綜合試驗臺電氣控制系統(tǒng)電路對研究采煤機調高具有重要的意義。1.4 論文研究的內(nèi)容論文主要有以下研究內(nèi)容：1. 了解實際采煤機的結構和功能；2. 熟悉采煤機機電液控制綜合實驗臺的總體結構，確定采煤機機電液控制綜合實驗臺電氣控制系統(tǒng)的控制方案；3. 采煤機機電液控制綜合實驗臺電路部分的設計，電路控制部分包括手動控制和自動控制；4. 采煤機機電液控制綜合實驗臺電路控制部分調試。研究的技術路線采煤

15、機機電液控制綜合試驗臺電路設計是一項綜合性研究課題，它涉及到電工電子學、傳感器技術和控制理論等一系列學科。本文技術路線如圖1-1所示。圖1-1論文研究的技術路線 從圖1-1中可以看出本文主要有以下幾個研究步驟：1. 查閱相關的資料，了解真實采煤機的結構功能原理和操作方式； 2.掌握采煤機機電液控制綜合實驗臺的結構和功能；3. 采煤機機電液控制綜合實驗臺電路設計，包括手動控制電路和自動控制電路設計；4. 電路電器元件的選型和電路連接；5. 電路調試。2采煤機機電液控制綜合實驗臺概述2.1 綜合機械化采煤的主要設備綜合機械化采煤工作面配套的設備通常由可彎曲刮板輸送機、雙滾筒采煤機和液壓支架等組成，

16、如圖2-1所示。圖2-1 綜合機械化采煤配套設備可彎曲刮板輸送機是一種以撓性體作為牽引機構的連續(xù)動作式運輸機械，同時它為采煤機提供行走軌道以及完成裝煤后的運煤工作。雙滾筒采煤機，是綜采工作面上落煤和裝煤的設備，采煤機本身騎在刮板輸送機上能夠通過采煤機上的牽引齒輪和刮板輸送機上的齒軌相嚙合來實現(xiàn)機身牽引行走，靠安裝在端部兩滾筒上螺旋截齒進行割煤和裝煤。雙滾筒采煤機承擔著綜合機械化采煤工作面中重要工作，因此是不可或缺的重要設備。液壓支架是以高壓液體為動力，由金屬支架和若干液壓元件組成，它能夠實現(xiàn)支撐、切頂、自移及推溜等工序。液壓支架具有支護性能好、強度高、移架快等特點。2.2 采煤機的結構及功能采

17、煤機是實現(xiàn)煤礦生產(chǎn)機械化和現(xiàn)代化的重要設備之一。機械化采煤可以減輕體力勞動、提高安全性，達到高產(chǎn)量、高效率、低消耗的目的。采煤機分為截煤機、滾筒采煤機、刨煤機等，綜合機械化采煤工作面中應用的是雙滾筒采煤機。雙滾筒采煤機的結構如圖2-2所示，主要由牽引部、截割部和電氣控制部以及附屬裝置等組成。圖2-2 電牽引采煤機的基本結構圖1電動機；2牽引部；3搖臂；4滾筒；5底托架； 6滑靴；7調高油缸；8破碎頭 電動機（一般都是定子水冷防爆）是滾筒采煤機的動力部分，它通過兩端輸出軸分別驅動兩個截齒部和牽引部。牽引部通過其主動鏈輪與輸送機相嚙合使采煤機沿工作面移動，即牽引部是行走機構。采煤機牽引部承擔著移動

18、采煤機使工作機構連續(xù)落煤和調動的任務。牽引部包括牽引機構和傳動裝置兩部分。牽引機構是直接移動機器的裝置。牽引部傳動裝置作用是將采煤機電動機的動力傳到主動鏈輪或驅動輪上實現(xiàn)調速。按傳動方式可分為機械傳動、液壓傳動和電牽引三種。機械牽引是全部采用機械傳動裝置，工作可靠，結構復雜，故很少適用。液壓牽引式利用液壓傳動來驅動牽引部，能夠實現(xiàn)無級調速，操作方便，保護系統(tǒng)完善。電牽引是專門驅動牽引部電機的電動機調速從而控制調節(jié)速度，電牽引調速性能好、壽命效率高、結構簡單及易于監(jiān)測和保護。托架固定在和承托整臺采煤機的底架，通過其下部四個滑靴將采煤機騎在刮板輸送機的槽幫上，采空區(qū)側的兩個滑靴套在輸送機的導向管上

19、，以確保采煤機的可靠導向。底托架內(nèi)的調高液壓缸可是搖臂連同滾筒升降，以調節(jié)采煤機的采高。調斜液壓缸用于整體采煤機的縱向傾斜度，以適應煤層走向起伏不平的截割要求。電器控制箱內(nèi)部有各種電控元件，用于采煤機的各種電氣控制和保護。底截割部是采煤機直接落煤、裝煤的部分，其消耗的功率占整個采煤機功率的80%多。落煤部分包括工作機構和傳動系統(tǒng)，工作機構是指滾筒和安裝在滾筒上的截齒。傳動裝置是指固定減速箱、要比齒輪箱和滾筒內(nèi)部的傳動裝置。截齒是采煤機直接割煤的刀具，按形狀和安裝方式不同可分為扁形截齒和鎬形截齒兩種。螺旋滾筒由螺旋葉片、端盤、齒座、噴嘴等組成。螺旋葉片用來將截落得煤推向輸送機。端盤緊貼煤壁工作，

20、切出新的整齊煤壁。葉片上兩齒座之間裝有內(nèi)噴霧噴嘴用來降塵的。采煤機一般有三種操作方式，即手動操作、兩端頭電按鈕、遙控器操作。手動操作，操作點在調高泵箱和電控箱上；兩端頭電按鈕操作，電按鈕集中在電氣操作盒上，固定在機器兩端；遙控器操作，司機隨身攜帶無線電遙控器，可以在機身周圍任何位置操作機器。這三種操作方式的作用都是控制采煤機的牽引和搖臂的調高等。采煤機附屬裝置包括調高和調斜裝置，噴霧降塵裝置，防滑裝置和電纜拖移裝置等。2.3 采煤工藝采煤工藝按設備的不同主要可以分為炮采回采工藝、普采回采工藝、綜合機械化采煤工藝。2.3.1 炮采回采工藝炮采回采工藝過程包括打眼、爆破落煤和裝煤、刮板輸送機運煤、

21、移置輸送機、支柱等主要工序。炮眼的布置一般分為單排眼，適合一般的薄煤層或軟質煤、節(jié)理發(fā)育的煤層；雙排眼一般適合采高較小的中硬度中厚煤層；三排眼適合采高較大、煤質堅硬的中厚煤層。爆破工序主要器材有炸藥和毫秒雷管等。應該確定合理的間隔和起爆順序，合理的間隔時間應該大于彈性震動延續(xù)時間（一般是4-6ms），應大于煤巖開始移動形成裂隙時間（一般是）。確定合理時間間隔的辦法是通過現(xiàn)場試驗，當炸藥耗量低，炮眼利用率高，震動小，即為合理間隔時間。2.3.2 普采回采工藝普通機械化采煤工作面通常由單滾筒采煤機、可彎曲刮板輸送機、金屬支柱或者單體液壓支柱和鉸接梁配套，普通機械化采煤主要有落煤、裝煤、運煤和支護等

22、幾個主要采煤工序。如圖2-2所示。普采工作面采煤工藝過程如下：1. 采煤機的滾筒進入下缺口，然后由下向上采煤；2. 隨采煤機之后，清理頂煤、掛頂梁；3. 在采煤機后面清理出新軌道，并在距采煤機10-15米處開始推移刮板輸送機；4. 當輸送機移到新機道上后，在懸掛的頂梁下面支撐金屬支柱或者單體液壓支柱。當采煤機運行到工作面，進行工作時，采煤機由上向下，開始一個循環(huán)采煤。如果煤層厚度大于滾筒的直徑，不能一次采全高，采煤機由下向上牽引沿頂板采頂煤；然后，由上向下牽引沿底板采底煤。采煤機沿工作面上往返牽引一次，才能實現(xiàn)一個完整的采煤循環(huán)。圖2-2普采工作面 1但滾筒采煤機；2刮板輸送機；3單體液壓支柱

23、；2.3.3 綜合機械化采煤工藝綜采機械化采煤工作面設備布置如圖2-3所示。綜合機械化采煤工作面中刮板輸送機沿著煤壁方向布置，主要完成運煤工作，同時是采煤機運行導軌；雙滾筒采煤機騎在刮板輸送機上一邊前進一邊割煤；液壓支架在刮板輸送機上方為采煤工作支撐出一定的工作空間，輸送機的推移和支架的前移是由支架底部的推移千斤頂來完成的；端頭支架是用于加強工作面端部頂板支護的液壓支架；轉載機一端與工作面輸送機相連接，另一端騎在可伸縮帶式輸送機的機尾上；可伸縮帶式輸送機是工作面運輸巷中的運煤裝置；乳化液泵站裝在運輸巷道里面，是液壓支架和其它液壓裝置提供液壓動力的設備。圖2-3 電牽引采煤機的基本結構圖1雙滾筒

24、采煤機；2刮板輸送機；3支架；4下端頭支護；5上端頭支護； 6轉載機；7膠帶輸送機；8配電箱；9乳化液泵站；10平板列車；11移動變電站；12噴霧泵站；13液壓絞車 綜采生產(chǎn)工藝過程主要包括割煤、運煤、支護和處理采空區(qū)4個工序。1. 割煤工序割煤工序包括落煤和裝煤。完成落煤工序的設備是雙滾筒采煤機，一般采用前滾筒在上割煤，后滾筒在下割煤。采煤機在割煤的同時，利用滾筒的螺旋葉片和滾筒的旋轉拋擲作用，把煤直接裝入刮板輸送機上，為了提高裝煤效果，在滾筒后面裝有弧形擋板。(1) 采煤機的割煤方式采煤機割煤及與其他工序合理配合，稱為采煤機割煤方式。采煤機割煤方式可分為單向割煤和雙向割煤兩種。單向割煤單向

25、割煤方式的特點是采煤機單程割煤，回程裝煤或者空行，沿工作面往返一次進刀。根據(jù)工作面條件不同，單向割煤工序分為下行式割煤和上行式割煤，如圖2-4所示。下行式割煤工序：采煤機由工作面上切口下行割煤，推移輸送機機尾至煤壁，采煤機繼續(xù)下行至割通工作面（圖a）；采煤機上行裝煤或空行，隨即移動機頭和推輸送機（圖b）；采煤機運行至上端輸送機機尾處，沿機尾處彎曲段斜切進刀（圖c）；采煤機從機尾處開始下行割煤（圖d）。圖2-4 滾筒采煤機單向割煤方式采煤機雙向割煤雙向割煤采煤機沿工作面往返一次進兩刀完成兩個采煤循環(huán)。雙向割煤能夠充分發(fā)揮采煤機的效能，提高工作面生產(chǎn)效率；存在的問題是工人勞動強度大，要求各種技術水

26、平高。(2) 滾筒作業(yè)方式雙滾筒采煤機一般采用“前頂后底”的割煤方式，即前滾筒沿頂板割頂煤，后滾筒沿底板割底煤。如圖2-5所示，采煤機向右牽引時，前滾筒為右螺旋，割煤時順時針旋轉，沿頂板割煤；后滾筒為左螺旋，割煤時逆時針旋轉，沿底板割煤。向左牽引時調整滾筒搖臂，實現(xiàn)反向割煤。這種割煤方式即是“前頂后底”工作方式。圖2-5 雙棍滾筒采煤機“前頂后底”割煤方式(3) 采煤機進刀方式采煤機沿工作面全長割完一刀后，需要使其滾筒進入煤體，即推進一個截深的距離，以便于下一刀割煤，這一過程叫做進刀。滾筒采煤機的進刀方式主要有推入是、正切式和斜切式。推入式進刀法又稱為預開口式進刀法。進刀過程為：先利用人工或者

27、其他方法在工作面兩端開好切口，即先把刮板輸送機機頭或機尾部位采出形成切口。當采煤機割至工作面端部時，利用推移裝置將輸送機推向煤壁，然后采煤機正常割煤。一般普采工作面單滾筒采煤機常用這種進刀。正切進刀法是在工作面對兩端用強力千斤頂將輸送機及上面的采煤機滾筒推向煤壁，利用滾筒端盤端面上的截齒鉆入煤壁，以實現(xiàn)進刀。進刀過程：當采煤機割煤至工作面一端后停止牽引，但是滾筒繼續(xù)旋轉；放下上滾筒采煤機返回割一個機身長的底煤部；開動千斤頂推移支承采煤機的輸送機槽；滾筒邊鉆進煤壁直至鉆入一個截深并移輸送機；變換前后滾筒位置，采煤機割去端面殘煤，再轉入正常割煤。斜切式進刀法端部斜切式進刀法如圖2-6所示。其進刀過

28、程為：當采煤機割煤至工作面端頭時，其后的輸送機機槽已經(jīng)移近煤壁，采煤機機身處還留著一端下部煤；調換滾筒位置，前滾筒降下、后滾筒升起，然后沿輸送機彎曲段反向割入煤壁，直到采煤機機身進入輸送機直線段為止，這時采煤機已向煤壁推進了一個截深；然后將輸送機移直，調換上下滾筒位置，采煤機沿工作面正常割煤直到另一端，再重復進刀。圖2-6端部斜切進刀法中部斜切式進刀法如圖2-7，其過程為采煤機割至工作面端面時工作面成為一條直線，輸送機在工作面中部彎曲；采煤機快速空牽引至工作面的中部，然后沿輸送機彎曲段以正常的速度斜切進刀繼續(xù)割至工作面另一端；采煤機返回快速牽引至工作面中部，然后開始割剩下未割的半段煤壁。圖2-

29、7中部斜切進刀法2. 運煤工序采煤機割下煤炭裝入刮板輸送機中，從工作面運出后轉載到橋式轉載機，再經(jīng)帶式輸送機及采空區(qū)帶式輸送機運到采區(qū)煤倉。綜采工作面運煤工序包括工作面運煤和工作面運輸巷運煤。(1) 工作面運煤完成工作面運煤工序的設備是刮板輸送機，它除了要完成運煤和清理機道浮煤，還要作為采煤機的運行軌道，以及液壓支架向前移動的支點。因此，刮板輸送機是綜采設備中不可分割的部分，它的性能直接影響綜采面的正常生產(chǎn)。(2) 工作面運輸巷運煤工作面運輸巷運煤主要設備室橋式轉載機和帶式輸送機。橋式轉載機時綜采面運煤系統(tǒng)的中間轉載設備，可以縱向整體移動重型刮板輸送機，它將刮板輸送機運出的沒轉到帶式輸送機上。

30、帶式輸送機是工作面運輸巷的專用設備，由它把煤從工作面運輸巷運到裝車站的煤倉中。帶式輸送機機身長度可以根據(jù)工作面的需要伸長或者縮短。3. 工作面支護綜采工作面是用液壓支架進行支護的。液壓支架是綜采工作面的關鍵設備之一，它是以高壓液體作為動力來完成對工作面頂板的支撐、切頂和擋矸等一系列動作。(1) 液壓支架的移架方式圖2-8 液壓支架的移架方式 液壓支架的移架方式，可分為單架依次順序式、分組間隔交錯式和成組整體依次順序式，如圖2-8所示。單架依次順序式，又稱為單架連續(xù)式。如圖2-8a所示，支架沿采煤機的牽引方向依次前移，移動步距等于采煤機的截深，支架移成一條直線。該方式簡單，容易保證支護質量，可用

31、于不穩(wěn)定頂板；但是移架速度慢，工時長。分組間隔交錯式，如圖2-8b所示。每組2-3個架，組內(nèi)按順序前移，組間平行作業(yè)。該方式移架速度快，能滿足采煤機快速采煤的要求，但是支護質量不足，適應于穩(wěn)定頂板。 成組整體依次順序式 如圖2-8c所示。該方式按順序每次移動一組，每組2-3個架，組內(nèi)聯(lián)動，組間按順序前移。該方式移架速度快，但是支護質量差。(2) 支護方式按支護與割煤、移架、退移輸送機3個主要工序配合方式不同，綜采工作面的支護方式有及時支護和滯后支護方式。及時支護是指采煤機割煤后，支架依次或分組隨機立即前移支護頂板。這種支護方式，推移輸送機后，在支架底座前端和輸送機之間要一個截深的寬度，工作空間

32、大，有利于行人、運料和通風；但是增加了工作面的控頂寬度，不利于控制頂板。因此有的綜采設備其支架和輸送機采用插底式和半插底式配合方式。滯后支護方式是指割煤后，輸送機跟隨采煤機先逐段向煤壁移動，然后支架再隨輸送機前移而依次移動。或者是輸送機先逐段移動，全部移完后，支架再依次或分組移動。4. 采空區(qū)處理隨著采煤工作面向前推進，頂板暴露面積不斷增加，工作面壓力也逐漸增大。為了正常安全生產(chǎn)，必須對采空區(qū)的頂板及時處理。采空區(qū)的處理方法主要根據(jù)頂巖層的性質、厚度和開采每層的厚度等因素選擇的。一般分為兩種方法：垮落法是使采空區(qū)懸露頂板自行垮落或者人為垮落后充填采空區(qū)的控制方法。充填法是用充填材料充填采空區(qū)空

33、間的控制方法。2.4 采煤機電液控制綜合實驗臺的總體結構采煤機機電液控制綜合試驗臺是以實際電牽引采煤機（MG500/1130-WD型）按1:6的比例設計。采煤機機電液控制綜合試驗臺的總體方案設計流程圖如圖2-9所示。圖2-9記憶截割試驗臺的總體方案設計流程圖首先，了解真實采煤機結構和工作原理的基礎上根據(jù)比例要求確定試驗臺的尺寸要求。其次，對真實采煤機結構進行簡化，確定試驗臺的設計方案。記憶截割試驗臺的設計主要分為三個部分：機械系統(tǒng)的設計、電氣控制系統(tǒng)的設計、檢測控制系統(tǒng)的設計。本文主要對機電液控制綜合實驗臺的電氣控制系統(tǒng)進行設計。3 采煤機機電液控制綜合實驗臺的控制電路設計3.1試驗臺控制電路

34、方案設計3.1.1 試驗臺控制電路的設計要求采煤機機電液控制綜合試驗臺控制電路的設計包括兩個方面，包括牽引部分和調高部分手動控制電路設計和自動控制電路設計。牽引部采用電機驅動，采用齒輪齒軌傳動方式驅動采煤機試驗模型在導軌上運動，通過控制牽引部電機的正轉、反轉來實現(xiàn)采煤機試驗模型在工作面的牽引。調高部分通過使用兩個電機驅動搖臂來模擬真實采煤機的調高油缸驅動搖臂，通過控制調高電機的正轉、反轉來實現(xiàn)兩搖臂的調高。，手動控制電路設計要求能夠實現(xiàn)通過控制采煤機控制面板的按鈕來使采煤機的進行各種操作功能，如液壓泵站的啟/停、左/右滾筒的啟/停、左/右牽引啟/停和左/右搖臂的升/降/停。電氣控制系統(tǒng)電氣控制

35、間邏輯關系如圖3-1所示。圖3-1電氣控制系統(tǒng)電氣控制間的邏輯關系3.1.2 控制電路的控制方案設計控制電路的控制方案流程如圖3-2所示。圖3-2控制電路控制方案流程圖控制電路控制方案流程：分析采煤機的結構和原理；分析試驗臺的工作原理；設計手動和自動控制電路；繪制電路接線圖；調試電路。圖3-3為電氣控制系統(tǒng)設計的結構圖，從圖中可以看出，電氣控制系統(tǒng)包括牽引部手動/自動控制，調高系統(tǒng)的手動/自動控制和滾筒電機的控制，其中牽引部和調高系統(tǒng)的控制是電氣控制系統(tǒng)的重點。圖3-3電氣控制系統(tǒng)設計的結構圖1. 牽引部手動/自動控制電路牽引部手動/自動控制是指手動按下左/右牽引按鈕（或通過電腦輸入左右牽引的

36、控制指令）后試驗臺會向左或向右牽引。試驗臺左右牽引靠牽引電機的正反轉實現(xiàn)，實現(xiàn)電機正反轉的道理很簡單，只要改變?nèi)嚯娫吹南嘈蚓涂梢詫崿F(xiàn)。交流接觸器常用來接通或斷開電動機或其他設備的主電路，本文使用兩個交流接觸器來改變?nèi)嚯娫吹南嘈?，同時使用兩個熱繼電器保護電路過載。2. 調高系統(tǒng)的手動/自動控制電路泵站電機是雙作用葉片泵的動力源，雙作用葉片泵只有它的轉子順時針旋轉時，才能輸出壓力油，所以要手動調節(jié)泵站電機的相序使電機順時針旋轉，本文在泵站電機的控制電路中安裝了停止和開啟按鈕，只有泵站電機啟動按鈕作用后，調高系統(tǒng)的左右液壓缸才能工作。調高系統(tǒng)的手動/自動控制都是通過控制VDC+24V的中間繼電器

37、的線圈間接的控制電磁閥工作，機械式限位開關控制的繼電器的長閉觸點串聯(lián)在左右搖臂上升的電路中起到保護搖臂的作用，手動控制回路中的自鎖由繼電器實現(xiàn)，互鎖由按鈕實現(xiàn)，自動控制回路的互鎖由繼電器完成。控制電路電器的選型在自動控制系統(tǒng)中，繼電器的性能直接影響整個控制系統(tǒng)的性能，因此適當?shù)倪x擇繼電器可以提高整個控制系統(tǒng)的性能。繼電器是一種當輸入量的變化達到規(guī)定要求時，在電氣輸出電路中，使被控量發(fā)生預定階躍變化的開關電器。繼電器的輸入量可以是電壓、電流等電量，也可是溫度、速度等非電量，輸出量是觸頭的動作。如圖3-4所示。圖3-4繼電器機構簡圖1軛鐵；2復位彈簧；3線圈；4工作氣隙；5銜鐵；6觸頭電磁式繼電器

38、一般由鐵芯、線圈、銜鐵、觸點簧片等組成的。只要在線圈兩端加上一定的電壓，線圈中就會流過一定的電流，從而產(chǎn)生電磁效應，銜鐵就會在電磁力吸引的作用下克服返回彈簧的拉力吸向鐵芯，從而帶動銜鐵的動觸點與靜觸點（常開觸點）吸合。當線圈斷電后，電磁的吸力也隨之消失，銜鐵就會在彈簧的反作用力返回原來的位置，使動觸點與原來的靜觸點（常閉觸點）吸合。這樣吸合、釋放，從而達到了在電路中的導通、切斷的目的。對于繼電器的“常開、常閉”觸點，可以這樣來區(qū)分：繼電器線圈未通電時處于斷開狀態(tài)的靜觸點，稱為“常開觸點”；處于接通狀態(tài)的靜觸點稱為“常閉觸點”。接觸器如圖3-5所示，正常工作條件下，是用來頻繁地接通或分斷電動機等

39、主電路，并能遠距離控制的開關電器。圖3-5交流接觸器簡圖1觸電壓力彈簧；2主觸點；3線圈；4輔助常開觸點； 5輔助常閉觸點 它具有操作頻率高、使用壽命長、工作可靠、性能穩(wěn)定、結構簡單、維護方便等優(yōu)點，在電力拖動控制系統(tǒng)中獲得廣泛的應用。電磁式接觸器由電磁機構、觸頭系統(tǒng)、彈簧、滅弧裝置及支架底座等部分組成。接觸器的工作原理：接觸器電磁線圈通電后，在鐵芯中產(chǎn)生磁通，于是在銜鐵氣隙處產(chǎn)生電磁吸力，將銜鐵吸合，經(jīng)傳動機構帶動主觸頭和輔助觸頭的動觸頭動作，常開主觸頭閉合接通主電路，同時常開輔助觸頭閉合，常閉輔助觸頭打開，將其接在控制電路中起聯(lián)鎖作用。而當電磁線圈斷電或電磁線圈電壓顯著降低時，電磁吸力消失

40、或減弱，反力大于吸力，銜鐵釋放，使接觸器主觸頭與輔助觸頭都恢復到原來狀態(tài)?？刂齐娐分懈麟娖髟倪x型如表3-1所示：表3-1試驗臺電路電器元件選型繼電器接觸器控制燈型號MY3CJ201024V220V數(shù)量192853.2采煤機機電液控制綜合實驗臺電路控制原理3.2.1 牽引電機控制原理采煤機機電液控制綜合試驗臺左右牽引靠牽引電機的正反轉實現(xiàn)，實現(xiàn)電機正反轉的道理很簡單，只要改變?nèi)嚯娫吹南嘈蚓涂梢詫崿F(xiàn)。本文使用兩個交流接觸器來改變?nèi)嚯娫吹南嘈?，同時使用兩個熱繼電器保護電路過載。采煤機機電液控制綜合試驗臺牽引電機的控制分為手動和自動兩種控制方式，控制電路原理如圖3-8所示。主電路由交流接觸器K

41、M1、KM2，熔斷器KH1和開關按鈕組成?？刂齐娐酚砷_關按鈕，交流接觸器，控制燈等組成，同一電器中不同的觸頭連接在電路中能夠實現(xiàn)不同的功能。圖3-8牽引部手動和自動控制電路原理圖手動控制電路中牽引停SB03按鈕控制電機的停止，當開關斷開時實現(xiàn)牽引電機停止?？刂茻鬌03和控制電機正、反轉的交流器KM1、KM2的常閉觸點相串聯(lián)，這樣當左牽引時，交流接觸器KM1的常閉觸頭是斷開，牽引?？刂茻鬌03處于熄滅狀態(tài)。左牽引電路中連接著交流接觸器KM1的線圈輔助觸點，當左牽引按鈕SB04常開觸頭閉合，KM1線圈中通電，則主電路中的接觸器KM1主觸頭就會閉合。左牽引按鈕SB04常開觸頭和右牽引按鈕SB05常閉

42、觸頭相串聯(lián)，同樣右牽引電路按鈕SB05常開觸頭和左牽引按鈕SB04常閉觸頭相串聯(lián)，這樣實現(xiàn)了左/右牽引電路的互鎖功能。左牽引按鈕SB04常開觸頭、右牽引按鈕SB05常開觸頭分別和接觸器KM1、KM2的常開觸點相并聯(lián)實現(xiàn)按鈕的自鎖功能。自動控制電路原理：由微機操作系統(tǒng)發(fā)出控制指令來控制相關繼電器的開合來實現(xiàn)對實驗臺的各種操作。自動控制電路中左牽引繼電器KA15常閉觸點和右牽引繼電器KA14常開觸點相串聯(lián)，右牽引繼電器KA14常閉觸頭和左牽引繼電器KA15常開觸頭相串聯(lián)，這樣正轉電路和反轉電路之間實現(xiàn)互鎖。3.2.2 調高系統(tǒng)電路控制原理采煤機調高系統(tǒng)控制原理是利用基本控制電路實現(xiàn)對繼電器的控制，

43、進而繼電器控制連接在液壓回路中電磁閥。調高系統(tǒng)的手動/自動控制都是通過控制VDC+24V的中間繼電器的線圈間接的控制電磁閥工作。機械式限位開關控制繼電器的長閉觸點串聯(lián)在左右搖臂上升的電路中起到限制搖臂最大伸角的作用，手動控制回路中的自鎖由繼電器實現(xiàn)，互鎖由按鈕實現(xiàn)。自動控制回路的互鎖由繼電器完成。調高系統(tǒng)的手動/自動控制電路原理圖如圖3-9所示。圖3-9滾筒的手動和自動調高電路圖搖臂停止按鈕SB08斷開則整個手動控制系統(tǒng)停止；控制燈D08和左搖臂升繼電器KA09、左搖臂降繼電器KA10常閉觸電串聯(lián)接在一起，當左右搖臂都不動作時，控制燈D08是亮開的；當左搖臂上升時，左搖臂升繼電器KA09常閉觸

44、頭斷開，控制燈D08燈熄滅，同樣當左搖臂下降時，左搖臂降繼電器KA10常閉觸頭斷開，控制燈D08也是熄滅的；左搖臂按鈕SB09閉合，左搖臂升繼電器KA09線圈中通電，繼而繼電器控制電磁閥實現(xiàn)左搖臂升高。左搖臂升按鈕SB09和左搖臂升繼電器KA09常開觸點并聯(lián)實現(xiàn)按鈕的自鎖，左搖臂按鈕SB10和左搖臂降繼電器KA10常開觸頭并聯(lián)實現(xiàn)自鎖；左搖臂生升按鈕SB09和左搖臂降按鈕SB10常閉觸頭串聯(lián)，右搖臂降按鈕SB10和左搖臂升按鈕SB09常閉觸頭串聯(lián)，當左搖臂升時實SB09常閉觸斷開，同樣當左搖臂降時，按鈕SB10常閉觸頭斷開，這樣實現(xiàn)了左搖臂升降操作之間的互鎖。自動控制時由微機發(fā)出各種指令來控制繼電器觸頭開啟或者閉合來達到控制電路。自動控制左搖臂升電路中當控制左搖臂升繼電器KM17（自動）常開觸頭閉合，實現(xiàn)左搖臂升高。左搖臂升繼電器KM17（自動）常開觸頭和左搖臂降繼電器KM16（自動）常閉觸頭串聯(lián)，實現(xiàn)左搖臂升/降電路間互鎖。3.3 采煤機機電液控制綜合實驗臺電路接線原理實際的電氣接線，是通過導線將電氣設備連接起來的，形成特定功能和要求的系統(tǒng)。在采煤機機電液控制綜合試驗臺控制電路接線圖中，要對各連接線回路進行標號，以便于了解回路的性質、功能和用途，并根據(jù)回路標號進行正確的接線。3.4 采煤機機電液控制綜合實驗臺電路部分調試機電液控制綜合試驗臺電路