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機電一體化在煤礦機械中的應用研究


随着經濟生産水平的不斷提高,機電一體化技術已經應用到各個領域中去,在煤礦機械中的應用也在日益進步,機電一體化在煤礦的開采、支護、運輸、洗選和礦井救護等多個方面都有着極為廣泛的應用,并且已經體現出了極為有益的效果,展現出了未來的發展趨勢。
1 機電一體化
1.1 何為機電一體化
機電一體化又稱機械電子學,是機械工程與自動化的一種,日本雜志《機械設計》早在1971 年就提出了機電一體化一詞,如今随着機電一體化技術的不斷發展和完善,機電一體化的概念得到了社會各界的廣泛關注,并取得了前所未有的成就。如今的機電一體化技術實現了微電子技術和機械技術的有效結合,其使冷冰冰的機器賦予了智能化和人性化。
實際上,機電一體化技術集微電子技術、機械技術、傳感器技術、電工電子技術、接口技術、信息技術、信号變換技術等為一體,并将所有技術更好的應用到實際生活中,有效的提高了機械生産效率。如今,幾乎所有的自動生産設備均屬于機電一體化設備,其是研究在機械裝置中融入電子器件的控制功能和信息處理功能的一種複合化技術,全稱為機械電子工程學,在實際使用過程中簡稱機電一體化。
1.2 機電一體化特點
通常情況下,機電一體化技術應用了電腦技術、自動技術、機械技術、系統技術、傳感技術、伺服技術,每一個機電一體化系統都是由動力組成要素、結構組成要素、感知組成要素、運動組成要素、職能組成要素等組成,而且其内部及相互間的作用均需要遵循運動傳遞、接口耦合、能量轉換與信息控制等原則。它以機械技術作為基礎,着眼于如何與機電一體化技術保持一緻,并借助其它高新技術手段來從材料上、結構上、性能上進行改變,以期更好的滿足縮小體積、減小重量、提高剛度、提高精度及改善性能等方面的要求。在進行機電一體化系統生産階段,傳統的機械工藝與理論知識往往需要借助計算機輔助技術,并借助專家系統與人工智能系統等,來構建全新的機械制造技術。
2 在煤礦機械中機電一體化應用的重要性
如今,機電一體化技術在我國得到了快速的發展,而且在煤礦機械中,機電一體化技術的應用可以使煤礦機電産品的功能更加強大、外觀更加人性化、可靠性更高、體積和重量更加輕巧等。實際上,與傳統煤礦機電産品進行對比可以發現,在煤礦機械中機電一體化技術所發揮的重要性如下。
2.1 功能增強
傳統煤礦生産過程中,由于工作條件比較惡劣,導緻煤礦開采方法與機械設施比較落後,這些問題極大地影響了煤礦開采工作的效率與質量,而機電一體化技術的應用可以有效突破傳統機械單一功能和單一技術的局限,其可以實現多種技術的結合,有效提高煤礦機械的功能,并且可以在不同情況和不同場合中得到廣泛應用,更好的滿足用戶需求,有效提高煤礦機械生産效率。
2.2 精度大大提高
在煤礦機械中引入機電一體化技術,不僅可以有效降低機械中的傳動部件,而且還可以降低機械磨損、受力變形及機械配合等方面的誤差。同時,借助計算機檢測與控制技術還能夠有效避免外界因素的影響而誘發的動态誤差,有效提高煤礦機械的運行精度。同時,機電一體化技術的應用還可以更加準确的對煤礦開采工作進行找點,避免因為誤差造成的煤礦開采位置錯誤的情況,節省人力物力,降低煤礦開采成本。
2.3 安全性和可靠性提高
由于機電一體化技術具有自動監控、報警、自動保護、自動診斷、安全聯鎖控制等多方面的功能,并且其在煤礦機械中的應用,使得煤礦機械可以檢測出礦井中的情況,并實時監控施工環境,為工作人員提供礦井中的信息,以便工作人員準備萬全的應對方案,可随時解決開采過程中出現的各種問題,既可以避免設備事故和人身傷害的發生,而且還可以有效提高煤礦機械設備的可靠性,保障了施工環境,保障了煤礦工人的生命财産安全。
2.4 優化操作流程,提升經濟效益
在煤礦機械生産過程中,機電一體化技術的應用可以呈現良好的人機界面,有效降低操作按鈕及手柄,這就減少了工作人員的數量,并且使煤礦機械設備的操作性能得到有效改善,降低操作人員的培訓時間。實際上,機電一體化在煤礦機械中的應用大大節約了煤礦開采過程中的人力物力,提升了現有資源的利用率,極大的節約了經濟成本,在一定程度上提升了煤礦企業的經濟效益。
2.5 提高柔性
所謂柔性一般是指可以借助軟件來對機器的工作程序進行優化和調整,以更好的滿足機械設備的運行需求。例如,工業機器人的運動自由度比較好,手爪部分能夠實現對不同工具的有效替換,此時可以通過改變控制程序的方式來實現對運動姿态和運動軌迹的有效改變,以期更好的滿足不同的作業要求。機電一體化的柔性使煤礦機械可以靈活應對各種突發事件,通過軟件随時改變施工方法,保證煤礦施工有條不紊的進行。
3 在煤礦機械中機電一體化技術的應用
3.1 在采煤機中的應用
采煤機是綜采成套裝備的主要設備之一,采煤機是從截煤機發展演變而來。采煤機是一個集機械、電氣和液壓為一體的大型複雜系統,在長壁采煤工作面,借助工作機構來将煤從煤體上破落下來,然後通過工作面輸送機運輸至煤場,該過程中采煤機一般是按照調定的牽引速度進行工作,以确保破煤和裝煤工序的有效開展。與傳統液壓牽引式采煤機進行對比可以發現,電牽引采煤機能提供更大更強的牽引力,在下滑的過程中能發電制動,節約能源,還能在大傾角的煤層中牽引運行。機械化采煤能夠有效降低體力勞動,提高企業經濟效益,并達到高産量、低消耗、高效率的效果。
3.2 在煤礦監控系統中的應用
煤礦行業在進行煤礦生産過程中,需要安裝監控系統,以實現對煤礦開采過程的實時、動态監控,随時觀察地下情況,了解生産過程的各項狀況,防止出現意外,并且通過監控系統可以對情況進行自行判斷,分析故障原因,從而實現對故障的及時報警,然後采取有效措施給予解決,有效提高煤礦機械設備的使用壽命。
3.3 在煤礦運輸機械中的應用
如今,在煤礦生産過程煤礦運輸主要采用的是帶式運輸機,其一般是靠摩擦驅動的方式來實現對煤炭的有效運輸。借助機電一體化技術可以實現帶式運輸機與煤礦各個環節的生産流暢有效銜接,從而構成一套有節奏的、連續的流水作業運輸線。
帶式運輸機中的液壓調速軟制動器具有自适應能力,可以自己辨識過程參數,并自行适當調整控制參數,控制機動電機的功率平衡,保證帶式運輸機的平穩。
4 煤礦機械中機電一體化的發展前景
目前我國機電一體化水平與發達國家相比還有待提高,随着信息時代的發展,有效的推動了機電一體化技術的發展,并實現與其他技術的有效結合,以推動煤礦機械的信息化、智能化發展,在使用時減少設備的占用空間,在秉承綠色環保發展理念的同時,提高煤礦機械設備的運行效率。在煤礦機械生産過程中,未來機電一體化的應用将會朝着智能化、網絡化、微型化、高性能化、綠色化的方向不斷發展。
5 結語
綜上所述,在煤礦機械中引入機電一體化技術可以實現對傳統煤礦作業模式的有效改變,提高了煤礦作業的效率與安全性,節省了大量的人力物力,降低能耗,提高了經濟效益,促進了煤礦企業的發展。

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