懸臂掘進(jìn)機(jī)自動(dòng)截割控制關(guān)鍵技術(shù)探討

張慧杰

摘要：隨著經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，我國掘進(jìn)機(jī)在煤巷中得到了廣泛的應(yīng)用，促進(jìn)我國煤礦業(yè)的持續(xù)發(fā)展，對(duì)于推動(dòng)我國現(xiàn)代化建設(shè)和煤礦開采技術(shù)水平的提升具有重要現(xiàn)實(shí)意義。現(xiàn)代化建設(shè)中，我國懸臂掘進(jìn)機(jī)截割控制技術(shù)正向著自動(dòng)化、智能化和多功能化發(fā)展，大大提高了煤巷挖掘工作的安全性和可靠性。本文就目前我國懸臂掘進(jìn)機(jī)的現(xiàn)狀進(jìn)行分析，提出懸臂掘進(jìn)機(jī)自動(dòng)截割的控制技術(shù)，促進(jìn)了我國煤礦企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益的不斷提升和長遠(yuǎn)發(fā)展。

近年來，隨著高科技信息技術(shù)的推廣和運(yùn)用，我國煤礦業(yè)的開采規(guī)模越來越大，工作人員的安全問題成為了國家和政府關(guān)注的焦點(diǎn)。因此，煤礦企業(yè)引進(jìn)了大量的先進(jìn)機(jī)械設(shè)備，以保證煤礦采礦工作的安全，提高企業(yè)的煤礦挖掘技術(shù)水平，促進(jìn)企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益的最大化。

1.我國懸臂掘進(jìn)機(jī)的現(xiàn)狀

隨著我國市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)體制的不斷改革和完善，我國煤礦生產(chǎn)中，掘進(jìn)機(jī)成為了不可缺少的主要機(jī)械設(shè)備，懸臂掘進(jìn)機(jī)正向著自動(dòng)化、智能化、信息化和現(xiàn)代化發(fā)展，推動(dòng)了我國社會(huì)主義現(xiàn)代化建設(shè)。我國懸臂掘進(jìn)機(jī)的現(xiàn)狀主要有以下幾個(gè)方面：一是，自動(dòng)化控制技術(shù)應(yīng)用越來越廣泛。在煤礦挖掘中，可以進(jìn)行智能化監(jiān)測(cè)、前方監(jiān)控、記憶截割等。二是，多功能集成化發(fā)展。懸臂掘進(jìn)機(jī)中具有機(jī)載臨時(shí)支護(hù)系統(tǒng)、機(jī)載錨鉆系統(tǒng)等，大大提高了煤巷挖掘的速度。三是，截割范圍不斷增大。在煤礦挖掘中，懸臂掘進(jìn)機(jī)的截割硬度和斷面隨著煤礦的實(shí)際開采，范圍在逐漸的增大。四是，提高煤礦挖掘的安全可靠性。懸臂掘進(jìn)機(jī)的自動(dòng)控制技術(shù)，使掘進(jìn)機(jī)成為了全面的綜合控制設(shè)備，控制技術(shù)水平得到有效的提高。

2.懸臂掘進(jìn)機(jī)自動(dòng)截割的控制技術(shù)

目前，我國掘進(jìn)機(jī)的研究核心是：提高掘進(jìn)機(jī)的監(jiān)測(cè)和控制有效性，重點(diǎn)研究懸臂掘進(jìn)機(jī)的遠(yuǎn)程監(jiān)控技術(shù)，實(shí)現(xiàn)我國煤巷懸臂掘進(jìn)機(jī)截割控制技術(shù)的自動(dòng)化，提高煤礦作業(yè)的安全性和可靠性?，F(xiàn)代化建設(shè)中，我國懸臂掘進(jìn)機(jī)的自動(dòng)截割控制關(guān)鍵技術(shù)有以下四個(gè)方面：

（1）截割臂的控制技術(shù)

在煤礦的開采中，掘進(jìn)機(jī)會(huì)根據(jù)煤巖分布的不同，自動(dòng)調(diào)節(jié)截割臂的擺動(dòng)速度，從而提高掘進(jìn)機(jī)的截割效率。在使用懸臂掘進(jìn)機(jī)對(duì)煤巷進(jìn)行挖掘工作時(shí)，首先要進(jìn)行挖掘?qū)ο蟮拇_定，對(duì)懸臂掘進(jìn)機(jī)進(jìn)行參數(shù)設(shè)置，確定煤巖的種類、厚度和鉆井的深度等，以有效的控制截割臂的擺動(dòng)速度。

在實(shí)際應(yīng)用中，懸臂掘進(jìn)機(jī)的截割臂擺動(dòng)速度的控制技術(shù)，是通過控制器對(duì)截割電機(jī)的電流來進(jìn)行的，操作簡(jiǎn)單、方便和快捷。一般情況下，懸臂掘進(jìn)機(jī)截割調(diào)速系統(tǒng)的調(diào)速方法有變量泵負(fù)載反饋無級(jí)調(diào)速、節(jié)流調(diào)速等，大大提高了掘進(jìn)機(jī)的工作效率，減少設(shè)備的功勞耗損，延長了懸臂掘進(jìn)機(jī)的使用壽命，促進(jìn)煤礦挖掘工作的順利完成。懸臂掘進(jìn)機(jī)截割臂擺動(dòng)速度的控制操作原理是：通過掘進(jìn)機(jī)負(fù)載的變化，對(duì)截割電流的影響，將信號(hào)傳輸?shù)诫娏髯兯推?，在可編程控制器的操作下，打開電液比例閥的閥口，從而完成對(duì)水平和升降液壓缸的控制，實(shí)現(xiàn)對(duì)懸臂掘進(jìn)機(jī)截割臂速度的控制。

（2）掘進(jìn)斷面的控制技術(shù)

在煤礦的挖掘中，懸臂掘進(jìn)機(jī)的截割斷面是由掘進(jìn)機(jī)截割頭的空間行走軌跡來決定的，因此，挖掘巷截割斷面的控制技術(shù)，是懸臂掘進(jìn)機(jī)自動(dòng)截割控制關(guān)鍵技術(shù)的重要組成部分。一般情況下，懸臂掘進(jìn)機(jī)的掘進(jìn)斷面有梯形、矩形和半圓形三種，根據(jù)煤礦挖掘的實(shí)際情況，來確定掘進(jìn)斷面的形狀。懸臂掘進(jìn)機(jī)的掘進(jìn)斷面是由截割臂的水平擺動(dòng)、垂直擺動(dòng)和截割頭的伸縮來完成的，雖然掘進(jìn)形狀具有多樣性，但是截割臂的截割工藝具有很大的相似性。在實(shí)踐過程中，只需要對(duì)懸臂掘進(jìn)機(jī)截割的參數(shù)進(jìn)行不同設(shè)置，就可以完成不同形狀的掘進(jìn)斷面的自動(dòng)控制操作，具有簡(jiǎn)單、易操作性。

在懸臂掘進(jìn)機(jī)中，截割臂的水平擺動(dòng)是通過掘進(jìn)機(jī)的水平回轉(zhuǎn)工作臺(tái)完成，整個(gè)掘進(jìn)機(jī)的機(jī)架保持水平狀態(tài)，由水平回轉(zhuǎn)油缸推動(dòng)水平回轉(zhuǎn)臺(tái)來實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制。在掘進(jìn)機(jī)的結(jié)構(gòu)組成中，活塞桿和回轉(zhuǎn)臺(tái)相連接，機(jī)架和缸筒相連接，在實(shí)際挖掘工作中，通過油缸的伸縮，可以推動(dòng)回轉(zhuǎn)臺(tái)來帶動(dòng)截割臂，從而完成截割臂的水平擺動(dòng)；截割臂的垂直擺動(dòng)是由一對(duì)同步升降的油缸來完成自動(dòng)控制。油缸與懸臂掘進(jìn)機(jī)的機(jī)架和截割臂相連接，形成對(duì)稱的狀態(tài)，當(dāng)油缸運(yùn)行時(shí)，截割臂會(huì)圍繞著與機(jī)架連接的地方，在垂直平面內(nèi)上下擺動(dòng)，實(shí)現(xiàn)截割臂的垂直控制。

（3）掘進(jìn)機(jī)位的控制技術(shù)

在煤礦的挖掘中，掘進(jìn)機(jī)截割時(shí)經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)機(jī)位偏離煤巷指定位置，出現(xiàn)機(jī)位左右搖擺、前后移動(dòng)等位姿偏差情況，給懸臂掘進(jìn)機(jī)的挖掘工作帶來極大影響，大大降低掘進(jìn)機(jī)的工作效率。一般情況下，掘進(jìn)機(jī)位的確定需要建立大地坐標(biāo)系、回轉(zhuǎn)臺(tái)坐標(biāo)系、機(jī)身坐標(biāo)系和截割臂坐標(biāo)系，以提高掘進(jìn)機(jī)運(yùn)行位姿的準(zhǔn)確性。目前，我國煤礦開采中，掘進(jìn)機(jī)位姿的檢測(cè)方法有逆結(jié)算和正解算兩種。其中，逆解算是通過獲取機(jī)身感應(yīng)標(biāo)靶的坐標(biāo)、感應(yīng)標(biāo)靶和機(jī)身的有關(guān)聯(lián)系和其他位姿信息，經(jīng)過一系列的推算，從而得到掘進(jìn)機(jī)位的確切位姿；正解算是通過相關(guān)儀器設(shè)備對(duì)掘進(jìn)機(jī)進(jìn)行直接的檢測(cè)，獲取掘進(jìn)機(jī)的位姿參數(shù)，以確定掘進(jìn)機(jī)的位姿，提高掘進(jìn)機(jī)的掘進(jìn)效率。

（4）掘進(jìn)機(jī)定向控制技術(shù)

在對(duì)掘進(jìn)機(jī)進(jìn)行定向的時(shí)候，要首先進(jìn)行煤巷截割斷面、掘進(jìn)機(jī)走向和掘進(jìn)機(jī)位的確定，經(jīng)過仔細(xì)研究和分析后，確定掘進(jìn)機(jī)的運(yùn)行軌跡，從而實(shí)現(xiàn)掘進(jìn)機(jī)的定向控制。在實(shí)際工作中，掘進(jìn)機(jī)的定向具有間歇性，需要根據(jù)煤礦開采的情況來確定。懸臂掘進(jìn)機(jī)的定向控制，主要是通過截割臂和行走結(jié)構(gòu)來完成，對(duì)電液比例閥和行走履帶進(jìn)行控制，調(diào)整懸臂掘進(jìn)機(jī)掘進(jìn)的機(jī)身位姿，從而實(shí)現(xiàn)掘進(jìn)機(jī)的定向控制。

3.結(jié)束語

綜上所述，我國煤礦業(yè)的發(fā)展中，懸臂掘進(jìn)機(jī)自動(dòng)截割控制技術(shù)的廣泛應(yīng)用，大大提高了掘進(jìn)機(jī)的工作效率，促進(jìn)煤礦企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益的不斷提升，給煤礦工作人員的人身安全提供了可靠保障。市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)體制下，懸臂掘進(jìn)機(jī)自動(dòng)截割控制關(guān)鍵技術(shù)的研究，對(duì)于促進(jìn)我國掘進(jìn)機(jī)的自動(dòng)化、智能化和信息化發(fā)展具有重大的現(xiàn)實(shí)意義，推動(dòng)我國社會(huì)主義現(xiàn)代化建設(shè)，大大提高了我國煤礦開采的安全性和高效性。

參考文獻(xiàn)

[1]田劫.懸臂掘進(jìn)機(jī)掘進(jìn)自動(dòng)截割成形控制系統(tǒng)研究[D].中國礦業(yè)大學(xué)（北京），2010.