機(jī)電一體化技術(shù)在煤礦機(jī)械中的應(yīng)用

一、緒論1.1課題背景隨著科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展，機(jī)電一體化技術(shù)得到迅猛提升，從而機(jī)電一體化技術(shù)廣泛應(yīng)用到了各行各業(yè)中。機(jī)電一體化技術(shù)是一門結(jié)合了機(jī)械、計(jì)算機(jī)、信息等技術(shù)的新興技術(shù)領(lǐng)域[1]。傳統(tǒng)的機(jī)械設(shè)備只能實(shí)現(xiàn)一些較為簡(jiǎn)單的工作過程，如要人工進(jìn)行時(shí)刻操作，尤其是對(duì)于需要控制的機(jī)械設(shè)備更是如此。而機(jī)電一體化技術(shù)正好解決了這項(xiàng)問題，實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)操控，將人類解放出來。隨著近些年煤礦行業(yè)安全事故頻發(fā)，機(jī)電一體化技術(shù)的應(yīng)用可以在一定程度上降低安全事故的發(fā)生。機(jī)電一體化技術(shù)不僅顯著的降低了工人的勞動(dòng)強(qiáng)度、改善了工作環(huán)境，而且重點(diǎn)的是大大的提高了工作安全系數(shù)、提高了生產(chǎn)效率[2]。機(jī)電一體化是近年來煤礦機(jī)械行業(yè)應(yīng)用最廣泛的技術(shù)之一，在促進(jìn)機(jī)械進(jìn)步方面發(fā)揮了非常重要的作用。機(jī)電一體化技術(shù)不僅涉及硬件問題，還涉及升級(jí)許多軟件[3]。它是一門重要的邊緣技術(shù)學(xué)科。該技術(shù)引入微電子技術(shù)，提高機(jī)械的機(jī)械，機(jī)械和功能，并集成和互穿各種科學(xué)技術(shù)，解決傳統(tǒng)機(jī)械的物流和能量流問題。圖1所示為機(jī)電一體化技術(shù)在煤礦機(jī)械中的應(yīng)用。圖1機(jī)電一體化技術(shù)在煤礦機(jī)械中的應(yīng)用隨著機(jī)電一體化技術(shù)的不斷成熟和快速發(fā)展，機(jī)電一體化技術(shù)在煤礦機(jī)械領(lǐng)域的應(yīng)用已成為21世紀(jì)煤礦機(jī)械領(lǐng)域的重要研究課題之一。目前，人們對(duì)現(xiàn)代礦山的要求越來越高，要求高效，高產(chǎn)的采煤，這需要先進(jìn)的科學(xué)技術(shù)知識(shí)和理論指導(dǎo)[4]。對(duì)于我國(guó)的煤礦開采機(jī)電一體化技術(shù)來說雖然取得了很大進(jìn)步，但與先進(jìn)的國(guó)家來比，它仍然還存在著很多的不足與不成熟，根據(jù)我國(guó)現(xiàn)在的機(jī)電一體化技術(shù)進(jìn)行分析和研究，可以看出我國(guó)不僅對(duì)技術(shù)中自動(dòng)化安全生產(chǎn)監(jiān)督管理方面有著不錯(cuò)的成就，而且對(duì)于煤礦機(jī)械中的重型機(jī)械也能夠進(jìn)行很好的養(yǎng)護(hù)，同時(shí)機(jī)電一體化技術(shù)還可以持續(xù)發(fā)展應(yīng)用于煤礦企業(yè)中。煤礦機(jī)械的目標(biāo)是朝著沉重，無人和智能的煤炭開采業(yè)的方向發(fā)展。因此，研究機(jī)電一體化技術(shù)在煤礦機(jī)械中的應(yīng)用對(duì)提高采煤行業(yè)的安全與效率具有重要意義。1.2主要研究?jī)?nèi)容機(jī)電一體化技術(shù)逐漸成為學(xué)者們所研究的熱門課題之一，本文首先介紹了國(guó)內(nèi)外煤礦機(jī)械技術(shù)的背景以及當(dāng)下的發(fā)展現(xiàn)狀；然后，對(duì)機(jī)電一體化技術(shù)的概念進(jìn)行了闡述以及機(jī)電一體化技術(shù)在煤礦機(jī)械應(yīng)用中的重要性進(jìn)行了分析，其中包括：機(jī)電一體化技術(shù)有效的提高了開采煤礦的經(jīng)濟(jì)效益、機(jī)電一體化技術(shù)為煤礦開采帶來了安全舒適的生產(chǎn)環(huán)境、機(jī)電一體化技術(shù)加速了煤礦企業(yè)的改革、機(jī)電一體化技術(shù)減少電力能源消耗等；其次，重點(diǎn)就機(jī)電一體化技術(shù)在煤礦機(jī)械中的應(yīng)用進(jìn)行了重點(diǎn)分析，最后總結(jié)了機(jī)電一體化技術(shù)在煤礦機(jī)械中的發(fā)展趨勢(shì)。二、機(jī)電一體化技術(shù)2.1機(jī)電一體化技術(shù)的簡(jiǎn)介機(jī)電一體化技術(shù)在主要功能、動(dòng)力功能和控制功能的集成方面取得了重大的功效，此外，機(jī)電一體化又加入了智能軟件和微電子等其他先進(jìn)技術(shù)，更使機(jī)電一體化具備了更多功能。機(jī)電一體化技術(shù)是一項(xiàng)多種技術(shù)交叉的一門技術(shù)，它融合了計(jì)算機(jī)，機(jī)械，微電子等相關(guān)的技術(shù)，從而具有機(jī)械運(yùn)動(dòng)、系統(tǒng)控制的功能[5]。近些年來，中國(guó)機(jī)電一體化技術(shù)保持了穩(wěn)定的發(fā)展態(tài)勢(shì)，取得了一定的成效。機(jī)電一體化技術(shù)產(chǎn)品的重要發(fā)展方向是智能化，小型化和系統(tǒng)化。機(jī)電一體化技術(shù)在煤礦行業(yè)的應(yīng)用不僅提高了安全性能、改善了工作環(huán)境，同時(shí)也提高了業(yè)整體技術(shù)水平和生產(chǎn)效率，使企業(yè)獲得了更多的效益。2.2機(jī)電一體化技術(shù)在煤礦機(jī)械應(yīng)用中的重要性隨著科技的快速發(fā)展，傳統(tǒng)的機(jī)械設(shè)備已經(jīng)無法滿足當(dāng)下企業(yè)的生產(chǎn)需要，尤其是在煤礦這類高生產(chǎn)強(qiáng)度的企業(yè)。先進(jìn)的設(shè)備對(duì)采煤具有巨大的重要性，不僅對(duì)煤礦企業(yè)的發(fā)展影響重大，對(duì)于我國(guó)的煤礦事業(yè)同樣也具有重要意義[6]。1、機(jī)電一體化技術(shù)有效的提高了開采煤礦的經(jīng)濟(jì)效益隨著煤礦開采事業(yè)的進(jìn)步，企業(yè)對(duì)采煤設(shè)備的要求日益嚴(yán)格，機(jī)電一體化在煤礦機(jī)械中的應(yīng)用讓企業(yè)減小了人力、物力、財(cái)力等方面的投入，提高了開采煤礦的經(jīng)濟(jì)效益。2、機(jī)電一體化技術(shù)為煤礦開采帶來了安全舒適的生產(chǎn)環(huán)境我國(guó)傳統(tǒng)的煤礦開采大都是以人工開采為主，不僅存在嚴(yán)重的安全隱患，而且工作環(huán)境十分惡劣。經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)一些礦井爆炸，礦工死亡的事件發(fā)生。而機(jī)電一體化技術(shù)正好很大程度上解決了采礦過程中的安全、環(huán)境問題。降低了工人生病的幾率，保障了他們的健康。3、機(jī)電一體化技術(shù)加速了煤礦企業(yè)的改革隨著技術(shù)的發(fā)展，傳統(tǒng)的采煤流程設(shè)備已經(jīng)無法滿足當(dāng)下的生產(chǎn)需要。傳統(tǒng)的煤礦開采技術(shù)以及開采機(jī)械都相對(duì)落后，如果一直這樣會(huì)對(duì)企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益造成很大影響。機(jī)電一體化技術(shù)改善了傳統(tǒng)采煤技術(shù)帶來的劣勢(shì)，其技術(shù)創(chuàng)新可以加快煤礦企業(yè)轉(zhuǎn)型，為企業(yè)創(chuàng)造了巨大的利潤(rùn)空間。4、機(jī)電一體化技術(shù)減少電力能源消耗

由于煤礦的開采會(huì)消耗很多電力資源，因此電力是保證煤礦在開采過程中最為重要的能源保證，之前在煤礦開采過程中使用的機(jī)械設(shè)備在電力能源的消耗上會(huì)比較大，同時(shí)這也是大多數(shù)煤礦開采企業(yè)很難解決而又比較棘手的現(xiàn)實(shí)問題。而如今，機(jī)電一體化技術(shù)的應(yīng)用便在很大程度上解決了這個(gè)難題，也就是說在煤礦開采過程中，機(jī)電一體化技術(shù)的應(yīng)用能夠合理的對(duì)電力能源進(jìn)行合理的分配，減少了電力資源的消耗，大大提高電力能源的利用率。并且能夠有充足的電力支持煤礦開采中的用電設(shè)備的運(yùn)行，加快煤礦開采的進(jìn)程。

三、機(jī)電一體化技術(shù)在煤礦機(jī)械中的應(yīng)用近些年，機(jī)電一體化技術(shù)在各行各業(yè)都得到了廣泛應(yīng)用，尤其是在煤礦機(jī)械中的應(yīng)用更備受關(guān)注。在煤礦機(jī)械中的各個(gè)環(huán)節(jié)中都體現(xiàn)出了機(jī)電一體化技術(shù)的應(yīng)用。比如機(jī)電一體化技術(shù)在采煤機(jī)、安全生系統(tǒng)、提升機(jī)、掘進(jìn)機(jī)、輸送機(jī)以及監(jiān)控系統(tǒng)等等上的應(yīng)用。本文重點(diǎn)研究了機(jī)電一體化技術(shù)在采煤機(jī)上的應(yīng)用、煤礦掘進(jìn)機(jī)上的應(yīng)用、提升機(jī)上的應(yīng)用、輸送機(jī)上的應(yīng)用、以及其他煤礦機(jī)械中的應(yīng)用。3.1采煤機(jī)上機(jī)電一體化的應(yīng)用在采煤工作中，采煤機(jī)起著非常重要的作用。采煤機(jī)是一個(gè)集\t"/item/%E9%87%87%E7%85%A4%E6%9C%BA/_blank"機(jī)械、電氣和液壓為一體的大型復(fù)雜系統(tǒng)，工作環(huán)境惡劣，如果出現(xiàn)\t"/item/%E9%87%87%E7%85%A4%E6%9C%BA/_blank"故障將會(huì)導(dǎo)致整個(gè)采煤工作的中斷，造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失。應(yīng)用于采煤機(jī)的最典型的機(jī)電一體化技術(shù)是電動(dòng)牽引采煤機(jī)。與傳統(tǒng)的液壓牽引式相比，電牽引式采煤機(jī)具有更多的優(yōu)點(diǎn)。例如：牽引特性好，自制動(dòng)功能，大傾角可以防止機(jī)械繼續(xù)下降，機(jī)械穩(wěn)定性更好，反應(yīng)更靈敏，結(jié)構(gòu)更簡(jiǎn)單，但效率更高[7]。它提高了自身缺乏的高效率和低維護(hù)特性，提高了采煤工作中機(jī)械設(shè)備的可靠性。3.2煤礦掘進(jìn)機(jī)上機(jī)電一體化的應(yīng)用煤礦\t"/item/%E6%8E%98%E8%BF%9B%E6%9C%BA/_blank"掘進(jìn)機(jī)（Boringmachine）是用于平直地面進(jìn)行開鑿\t"/item/%E6%8E%98%E8%BF%9B%E6%9C%BA/_blank"巷道的機(jī)器，實(shí)現(xiàn)對(duì)通道的打通作用。目前，大多數(shù)煤炭生產(chǎn)商都采用了掘進(jìn)機(jī)的這一機(jī)械技術(shù)。作為煤炭開采的基礎(chǔ)工作，掘進(jìn)效率嚴(yán)重影響煤炭開采效率。因此，將機(jī)電一體化技術(shù)應(yīng)用于現(xiàn)代煤礦的挖掘是不可避免的。掘進(jìn)機(jī)是大多數(shù)煤礦中廣泛使用的挖掘機(jī)。其電氣部分一般采用礦用防爆和本安型開關(guān)箱，礦用本安型操作箱，礦用防爆電鈴，礦用防爆掘進(jìn)機(jī)控制系統(tǒng)，防爆照明，防爆三相異步掘進(jìn)機(jī)電機(jī)，GJC4低濃度甲烷傳感器等。配合液壓系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)整機(jī)的各種生產(chǎn)作業(yè)?？删幊炭刂破骺梢岳眯孤z測(cè)，電流互感器等信號(hào)，并結(jié)合程序，以確保實(shí)現(xiàn)整個(gè)電子控制系統(tǒng)的保護(hù)功能[8]。此外，可編程控制器仍然可以根據(jù)程序存在。對(duì)各種類型的失敗做出明確的判斷。3.3提升機(jī)上機(jī)電一體化的應(yīng)用煤礦提升機(jī)是指在采礦工程中，對(duì)井下與地面進(jìn)行運(yùn)輸?shù)闹饕O(shè)備。機(jī)械一體化技術(shù)在煤礦機(jī)械中的最高應(yīng)用是AC-DC全數(shù)字式提升機(jī)。先進(jìn)的機(jī)電一體化技術(shù)將內(nèi)置提升機(jī)的驅(qū)動(dòng)與滾筒結(jié)構(gòu)相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)了集成機(jī)械、自動(dòng)控制和通信技術(shù)的目標(biāo)。此外，提升機(jī)硬件尺寸小，易于配置和兼容。機(jī)電一體化的參考允許內(nèi)部裝飾提升機(jī)的驅(qū)動(dòng)與鼓的結(jié)構(gòu)合并，使得其機(jī)械，自動(dòng)控制和通信可以集成為一體，并且可以通過數(shù)字技術(shù)改進(jìn)系統(tǒng)的進(jìn)步。對(duì)增加工作的性能和安全性具有重要作用。3.4輸送機(jī)上機(jī)電一體化的應(yīng)用帶式輸送帶在煤炭運(yùn)輸中起著重要作用，\t"/item/%E8%BE%93%E9%80%81%E6%9C%BA/_blank"帶式輸送機(jī)是對(duì)煤礦物料輸送的主要方式。目前，中國(guó)自主研發(fā)了各種類型的皮帶輸送機(jī)，在輸送機(jī)相關(guān)關(guān)鍵部件的開發(fā)方面取得了突出成績(jī)，使國(guó)產(chǎn)皮帶得到了改善，輸送機(jī)的功能得到了改善，穩(wěn)定性得到了很大提高。目前，中國(guó)的煤礦生產(chǎn)過程主要采用集成了機(jī)，液，電的CST可控軟件啟動(dòng)式帶式輸送機(jī)。該帶式輸送機(jī)可在長(zhǎng)途運(yùn)輸中應(yīng)用CST可控軟件啟動(dòng)形式。確保驅(qū)動(dòng)器的平穩(wěn)運(yùn)行，使煤炭可以長(zhǎng)距離平穩(wěn)運(yùn)輸。機(jī)電一體化技術(shù)在輸送機(jī)上雖然存在一些缺點(diǎn)，啟動(dòng)延遲、在線監(jiān)視和控制等方面仍存在技術(shù)缺陷，這限制了帶式輸送機(jī)的輸送能力，單機(jī)的長(zhǎng)度限制等，并且必須在未來不斷加強(qiáng)和改進(jìn)，使集成技術(shù)在輸送機(jī)中得到最佳利用。3.5其他煤礦機(jī)械中機(jī)電一體化的應(yīng)用機(jī)電一體化技術(shù)不僅應(yīng)用于采煤機(jī)，掘進(jìn)機(jī)，輸送機(jī)等設(shè)備中，還用于其他采煤機(jī)械或系統(tǒng)中，比如礦山的供電設(shè)備等。機(jī)電一體化的應(yīng)用保證了采煤過程中操作的穩(wěn)定性和可靠性。此外，機(jī)電一體化技術(shù)廣泛應(yīng)用于礦山生產(chǎn)中的信息管理，圖像監(jiān)控和自動(dòng)控制之中，大大提升了煤礦開采過程中的效率。四、機(jī)電一體化技術(shù)在煤礦機(jī)械中的應(yīng)用前景4.1戰(zhàn)略意義煤礦業(yè)為國(guó)家建設(shè)起到了一個(gè)基礎(chǔ)性的支撐作用，為人民提供了重要的能源保障，在國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的中流砥柱的作用。而機(jī)電一體化技術(shù)對(duì)采煤業(yè)具有重大的戰(zhàn)略意義，它的積極作用毋容置疑。機(jī)電一體化技術(shù)有效的提高了開采煤礦的經(jīng)濟(jì)效益、機(jī)電一體化技術(shù)為煤礦開采帶來了安全舒適的生產(chǎn)環(huán)境、機(jī)電一體化技術(shù)加速了煤礦企業(yè)的改革、機(jī)電一體化技術(shù)減少電力能源消耗等。目前，世界擁有豐富煤炭資源的國(guó)家都在積極開發(fā)研究機(jī)電一體化技術(shù)在煤礦機(jī)械中的應(yīng)用。從整體發(fā)展的發(fā)環(huán)境來看，以后機(jī)電一體化技術(shù)在煤礦機(jī)械中的應(yīng)用前景會(huì)更加明朗。對(duì)于保障國(guó)家的能源供給局域重要意義。4.2發(fā)展前景機(jī)電一體化技術(shù)在煤礦機(jī)械中的應(yīng)用正朝著高速化，信息化和智能化的方向發(fā)展。機(jī)電一體化技術(shù)在煤礦機(jī)械中的應(yīng)用，大大提高了煤炭開采的經(jīng)濟(jì)效益，為煤炭開采創(chuàng)造了更加安全的環(huán)境，促進(jìn)了煤炭開采效率的大幅提升，重點(diǎn)是加快煤炭企業(yè)的改革。五、結(jié)論綜上所述，機(jī)電一體化技術(shù)在煤礦機(jī)械中的應(yīng)用具有重要的作用，使煤礦機(jī)械設(shè)備具有智能化，信息化，高性能化，小型化等優(yōu)點(diǎn)，大大提高了煤礦企業(yè)的生產(chǎn)效率和產(chǎn)量。在增加企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益和工人的收入同時(shí)，重點(diǎn)是有效地保障了勞動(dòng)生產(chǎn)的安全，有效地保護(hù)了生態(tài)環(huán)境。機(jī)電一體化技術(shù)正日益成為提高機(jī)械運(yùn)行效率、大大保護(hù)了環(huán)境、同時(shí)確保企業(yè)安全生產(chǎn)的重要技術(shù)基礎(chǔ)，具有很大的應(yīng)用價(jià)值。對(duì)于確保國(guó)家能源的供給具有重要的戰(zhàn)略意義。

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