浅谈机电一体化技术在煤矿机械中的应用赵广臣

浅谈机电一体化技术在煤矿机械中的应用赵广臣

赵广臣1刘清2

1.新汶矿业集团有限责任公司翟镇煤矿调度室271200

2.新汶矿业集团有限责任公司翟镇煤矿快11队271200

摘要：煤矿企业一直关注的热点问题之一就是将机电一体化技术应用到煤矿机械中，机电一体化是矿山机械中一个重要的研究课题，文章对国内外煤矿机械技术的进展做了简要描述，以煤矿机电技术为代表重点分析了机电一体化技术在煤矿机械中的应用。

关键词：机电一体化技术;煤矿机械;煤矿机电的应用

进入21世纪以来，机电一体化技术不断成熟和快速发展，将这一技术在煤矿机械中应用已经成为煤矿机械领域的重要研究课题之一。现在人们对于煤矿开采的质量和效率要求越来越高。实现这一目标就离不开先进科学技术的应用和先进理论知识的指导。随着产业化和安全要求的不断提高，重型化、智能化和无人化成为煤矿机械发展的方向。而机电一体化将自动化的机器人、微电子技术和采矿装备成功融合在了一起，所以这一技术得到了煤矿产业的广泛重视。

1、国内外煤矿机电一体化进展分析

煤矿机电一体化就是将机电一体化技术应用在传统的煤矿机械中，升级改造煤矿的开采技术。同时，智能化控制也被引入到了煤矿作业中，使得机械对于煤矿采挖的特殊环境的适应能力更强，使得煤矿作业的效率和产量有了整体的提高。国内外的煤矿机电一体化的进程可以给予我们以启发。

美国和日本是世界上最早研究机电一体化的两个国家，目前不仅取得了重大的技术突破，而且已经实现了产业化。然而早期的研究，主要是将研究力度放在了够适应各种特殊环境的机电机械设备上。研究出的机械设备可以预测作任务、步骤和结果，事先编写程序就可以自动正常工作。

煤矿的开采是要面临复杂的、非结构化的作业环境的，这就使得在技术上实现适应此种作业的工业机械设备具有很大的难度。部分产煤量大的国家在1980年左右开始将计算机辅助遥控技术应用在技术设备上，使得机械能够适应非结构化煤矿环境。转载提升器、采煤机械系统等遥感工业设备成功研发。这些探索为煤矿工业的发展起到了巨大的推动作用。

我国在20世纪70年代就在尖端技术上引入机电一体化技术，经过短暂的发展，就开始了对此项技术的研制工作。在此项工作中取得了很大的研究成果，很多大型煤矿企业研发出了功能强大的煤矿开采技术，并且拥有完全的核心技术产权，这为机电一体化技术在我国煤矿机械中的应用奠定了基础。

2、我国煤矿机电的应用

急速器、电机和运动执行机构共同构成了传统的煤矿机械动力系统，这样的机械单元环节多，占用大量的空间，使得整体机械的工作效率低下，因此系统的可靠性低，故障率高。这些状况的出现使人们意识到机电一体化技术绝不是机械技术和电子科技的简单叠加，只有将机械和电子相关技术融为一个整体，才能研发出功能完备的机电一体化系统。只有各组成要素之间相互协作，相互依存才是一个优化的煤矿机械系统。煤矿机械的机电一体化的最终结果就是机电技术完美应用于煤矿开采中。

随着工业化的进展人们对于工作效率的要求越来越高，这使得人们对于井下回采工作面对回采速度的要求不断增大，对于煤矿机械化水平的要求也在不断提高。采用掘进设备进行施工大大提高了巷道掘进速度。而且掘进机械能够完成煤层破落、喷雾灭尘的工作。对于装备了地下掘进方向测控系统的机械设备更是能够在很大程度上提高掘进的速度和效率。

2.1机电一体化技术在采煤机中的应用

采煤机较传统的液压牵引机有很多优点，主要体现在以下几方面：

（1）牵引稳定性更高，动力系统在机械前进过程中为机械提高部分牵引力，使采煤机克服阻力的能力更强，而且采煤机下滑的过程中能够制动发电。

（2）采煤机电机的轴端装有防止打滑的制动器，使得制动力矩加长，从而保证机械能够在斜度更大的坡上使用，使得机械的适用的作业环境更大。机电技术在此的应用，使得煤矿企业在特殊环境下的作业效率更高，更加安全。

（3）由于机械结构与传统的液压牵引不同，电牵引采煤机一般只会在整流子和电刷上产生磨损，这就使得电牵引采煤机故障率低，维护工作也相应减少，大大延长了机械的寿命。

（4）电牵引采煤机装配了高灵敏度的传感器，反应速度更快，更加精确，使得采煤机几乎不会出现超负荷工作。

2.2机电一体化技术在采煤机中的功能

维护采矿作业安全和事故预警是采矿工作中必不可少的工作环境。矿山救护机器人能够对煤矿井下的具体情况采取相应的措施。一般具有以下几种功能：

（1）对井下被困人员进行定位，还能够测定有毒、可燃气体的风向并对其定量。

（2）凭借装配的模拟视觉系统自动避开障碍物。

（3）能够对没有撤离的人员发出撤离信号并能够引导撤离。

（4）能够暂存矿井中观测到的图像，并将这些图像传输到控制台，能够为救护人员提供可靠的救援信息。

（5）能够将收集到的声音、图像，并将能够将图像进行打印。

3、煤矿机电一体化技术探析

3.1煤矿机电一体化技术的结构体系。

煤矿机电系统由控制系统、驱动系统和操作系统共同组成。控制系统控制着机器人的运动轨迹。开环控制系统和闭环控制系统是目前常见的两种控制系统。驱动系统主要由驱动器、减速器和传感器组成。电机、电气和液压等多种形式的驱动系统已经被广泛使用。操作系统控制着矿山系统完成具体任务，操作系统通过提供各种命令能够使得系统能够对不同环境做出适合的操作，从而保证作业的进行。

3.2煤矿机电系统的价值。

这一系统的应用将工人从矿井不良的作业环境中脱离出来，对工人的健康有着非常重要的意义。煤矿矿井是一个充满煤尘和有害气体的地方，而且环境潮湿阴暗，而在这种不良的环境下矿工要进行高强度的工作，这对他们健康的影响程度是可想而知的。因此矿山机械设备的研制可以将从事繁重工作的煤矿工人解放出来。而且这种设备可以适应危险的作业环境，能够高效的完成工作。因此只需要根据煤矿的具体情况采取恰当的设备，就能够在各种复杂的环境中进行采矿作业。

4、结语

研制煤矿机电设备替代工作人员进行矿山作业，适应各种不良作业环境已经成为煤矿机械的研究方向。通过机电设备的引进实现煤矿机械的改造升级是提高开采数量和质量的重要办法。同时这种先进设备的应用可以让采矿工人脱离有害环境。将功能可靠、齐全的控制系统引入煤矿机械是提高煤矿机械系统作业性能的重要方法。这些技术的研发要结合我国的实际情况进行，这样才能保证项目的可行性和起到相应的价值。

参考文献：

[1]李正吾.机电一体化技术及其应用[M].北京：机械工业出版社，2000.

[2]史映红，周志海.机电一体化技术在煤矿机械中的应用[J].煤炭技术，2011，(10).