機(jī)電一體化技術(shù)在煤礦機(jī)械中的應(yīng)用研究

王德記

摘 要：隨著社會(huì)的發(fā)展，人們對(duì)能源的要求愈來愈高。我國地域遼闊，煤炭資源豐富，能夠很好地滿足社會(huì)發(fā)展需要，但是如何安全開采煤炭，提高煤礦開采效率需要深入研究，傳統(tǒng)的煤礦開采已經(jīng)無法滿足社會(huì)需求。近年來，自動(dòng)化技術(shù)在斷發(fā)展，機(jī)電一體化技術(shù)隨之出現(xiàn)，被應(yīng)用到各行各業(yè)并取得良好的效果。機(jī)電一體化技術(shù)可以應(yīng)用到煤礦機(jī)械中，減少安全事故發(fā)生率，提高開采效率。本文分析了機(jī)電一體化技術(shù)在煤礦機(jī)械中的應(yīng)用，以期提升煤礦機(jī)械應(yīng)用水平和煤礦開采效率，從而更好地滿足煤礦開采需求，提高社會(huì)效益與經(jīng)濟(jì)效益。

關(guān)鍵詞：機(jī)電一體化技術(shù);煤礦機(jī)械;煤炭資源

中圖分類號(hào)：TH-39;TD63文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1003-5168（2020）02-0077-03

Abstract： With the development of society， people have higher and higher requirements for energy. China has a vast territory and abundant coal resources， which can well meet the needs of social development， but how to mine coal safely and improve the efficiency of coal mining requires in-depth research， traditional coal mining can no longer meet social needs. In recent years， automation technology has been developing steadily， and mechatronics technology has emerged， which has been applied to various industries and achieved good results. Mechatronics technology can be applied to coal mining machinery to reduce the incidence of safety accidents and improve mining efficiency. This paper analyzed the application of mechatronics technology in coal mining machinery to improve the level of coal mining machinery application and coal mining efficiency， so as to better meet the needs of coal mining and improve social and economic benefits.

Keywords： mechatronics technology;coal mining machinery;coal resources

機(jī)電一體化技術(shù)是一項(xiàng)先進(jìn)的綜合性技術(shù)，在生產(chǎn)制造業(yè)中被廣泛應(yīng)用，同時(shí)該技術(shù)也應(yīng)用于煤礦開采中。隨著電子技術(shù)的發(fā)展，傳統(tǒng)的煤礦開采已經(jīng)不能滿足煤礦企業(yè)的發(fā)展要求，其存在眾多安全隱患，煤礦安全事故頻發(fā)，給礦工帶來嚴(yán)重的安全威脅。機(jī)電一體化技術(shù)可以應(yīng)用到煤礦機(jī)械中，提高工作效率和煤礦企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益，降低工人勞動(dòng)強(qiáng)度，保證工人安全。

1 機(jī)電一體化技術(shù)概述

機(jī)電一體化技術(shù)融合多種單一技術(shù)，目前正在朝智能化、微型化和系統(tǒng)化的方向發(fā)展，通過結(jié)合電子技術(shù)、智能技術(shù)等實(shí)現(xiàn)多種技術(shù)的聯(lián)合控制。機(jī)電一體化技術(shù)應(yīng)用到煤礦機(jī)械中，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)煤礦機(jī)械的控制，達(dá)到安全開采的目的，有效降低工人勞動(dòng)時(shí)間和壓力，當(dāng)發(fā)生安全事故時(shí)，還能保障救援人員安全。

機(jī)電一體化技術(shù)誕生于20世紀(jì)60年代，我國煤礦資源需求巨大，人們要持續(xù)加大機(jī)電一體化技術(shù)和煤礦機(jī)械研究力度。隨著光學(xué)技術(shù)和微加工技術(shù)的出現(xiàn)，機(jī)電一體化技術(shù)獲得極大的發(fā)展。當(dāng)前，受信息技術(shù)影響，機(jī)電一體化技術(shù)逐漸朝智能化方向發(fā)展[1]。

2 機(jī)電一體化技術(shù)在煤礦機(jī)械中的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)

2.1 提高煤礦開采效率

傳統(tǒng)煤礦開采最常用的是人工作業(yè)，工人工作壓力大，工作效率較低。當(dāng)前，人們要將機(jī)電一體化技術(shù)應(yīng)用到煤礦機(jī)械中，改變落后的煤礦開采方式，有效縮短煤礦開采時(shí)間，提高煤礦開采效率，降低工人勞動(dòng)強(qiáng)度，調(diào)動(dòng)工人的勞動(dòng)積極性，保證工作質(zhì)量[2]。例如，煤礦開采主要使用電牽引采煤機(jī)械，它們屬于大型機(jī)械，經(jīng)常會(huì)發(fā)生超載現(xiàn)象，導(dǎo)致煤礦機(jī)械出現(xiàn)故障，影響煤礦開采效率，甚至對(duì)工人造成安全威脅。將機(jī)電一體化技術(shù)應(yīng)用到煤礦機(jī)械中，可以有效控制煤礦機(jī)械運(yùn)行效率，使得煤礦機(jī)械操控更加安全靈活，保證煤礦機(jī)械正常運(yùn)行。

2.2 改善煤礦開采環(huán)境

安全開采環(huán)境是煤礦開采的良好保證，傳統(tǒng)的煤礦開采環(huán)境存在潮濕、灰塵大的問題，不僅影響工人身體健康，還會(huì)影響其生命安全。機(jī)電一體化技術(shù)可以降低安全事故發(fā)生率，人們要以現(xiàn)代智能設(shè)備取代傳統(tǒng)設(shè)備，營造良好的煤礦開采環(huán)境，保證工人生命安全，減少職業(yè)病和工傷[3]。煤礦挖掘使用人工方式，效率低下，容易引發(fā)問題。將機(jī)電一體化技術(shù)應(yīng)用到煤礦機(jī)械中，可以充分發(fā)揮煤礦機(jī)械的性能，讓維護(hù)管理更加簡單，減輕工人開采負(fù)擔(dān)，提升工作效率。

2.3 提高經(jīng)濟(jì)效益

機(jī)電一體化技術(shù)應(yīng)用在煤礦機(jī)械中，可以顯著提高煤礦開采效率和輸送效率，降低煤礦開采費(fèi)用，為煤礦企業(yè)增加經(jīng)濟(jì)效益。煤礦企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益增加，煤礦工人收入也會(huì)增加，從而帶動(dòng)當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)發(fā)展[4]。煤礦開采期間主要通過傳送裝置進(jìn)行運(yùn)輸，機(jī)電一體化技術(shù)可以提高煤炭運(yùn)輸設(shè)備的工作效率，提升經(jīng)濟(jì)效益。人們可以利用機(jī)電一體化技術(shù)，對(duì)煤礦機(jī)械設(shè)備進(jìn)行升級(jí)改造，提升機(jī)械設(shè)備運(yùn)行水平和煤礦運(yùn)輸效率。

2.4 促進(jìn)煤礦機(jī)械安全運(yùn)行

煤礦機(jī)械體積龐大，工作環(huán)境特殊，運(yùn)行期間存在很大的風(fēng)險(xiǎn)。為了保障煤礦機(jī)械的安全穩(wěn)定運(yùn)行，相關(guān)工作人員需要對(duì)其進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測，控制煤礦機(jī)械的運(yùn)行參數(shù)，以免發(fā)生故障。因此，人們可以將機(jī)電一體化技術(shù)應(yīng)用到煤礦機(jī)械中，對(duì)煤礦機(jī)械進(jìn)行監(jiān)測，解放工人負(fù)擔(dān)，減少煤礦設(shè)備的運(yùn)行安全風(fēng)險(xiǎn)。監(jiān)測期間，一定要保證監(jiān)測質(zhì)量，人們要充分利用機(jī)電一體化技術(shù)，通過計(jì)算機(jī)進(jìn)行智能監(jiān)控，如果發(fā)現(xiàn)安全隱患，監(jiān)測系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)報(bào)警，方便工人對(duì)煤礦機(jī)械進(jìn)行檢修。

3 機(jī)電一體化技術(shù)在煤礦機(jī)械中的具體表現(xiàn)形式

3.1 機(jī)械制造技術(shù)

機(jī)械制造技術(shù)是機(jī)電一體化技術(shù)的重要分支，可以用于制造煤礦機(jī)械。機(jī)械制造技術(shù)可以提高煤礦機(jī)械質(zhì)量和運(yùn)行效率，增強(qiáng)煤礦企業(yè)核心競爭力[5]。利用機(jī)械制造技術(shù)，人們可以制定合理的機(jī)械制造方案，進(jìn)行煤礦機(jī)械生產(chǎn)，改善煤礦機(jī)械質(zhì)量，保障煤礦開采安全。

3.2 傳動(dòng)技術(shù)

傳統(tǒng)技術(shù)是最常見的機(jī)電一體化技術(shù)之一，根據(jù)工作原理的不同，可以分為磁力傳遞、氣壓傳動(dòng)和機(jī)械傳動(dòng)。在傳統(tǒng)煤礦作業(yè)中，煤炭運(yùn)輸是件費(fèi)時(shí)費(fèi)力的事情，傳動(dòng)技術(shù)可以有效提高煤炭傳輸效率，節(jié)省人力、財(cái)力、物力，提高煤礦企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。

3.3 傳感器技術(shù)

傳感器技術(shù)是機(jī)電一體化技術(shù)的最新技術(shù)形式，目前最先進(jìn)的就是光感纖維傳感技術(shù)，該技術(shù)推動(dòng)了機(jī)電一體化的發(fā)展?，F(xiàn)階段，煤礦機(jī)械大多使用光感纖維傳感器，它是煤礦機(jī)械機(jī)電一體化的重要基礎(chǔ)，對(duì)煤礦開采、運(yùn)輸都有重要的作用[6]。

4 機(jī)電一體化技術(shù)在煤礦機(jī)械中的具體應(yīng)用

4.1 采煤機(jī)

采煤機(jī)是煤礦最常用的機(jī)械設(shè)備，隨著機(jī)電一體化技術(shù)的推廣和應(yīng)用，目前，煤礦企業(yè)主要采用電牽引采煤機(jī)，它由多個(gè)電子元件組成，具有良好的牽引性，可以邊前進(jìn)邊采煤[7-8]。電牽引采煤機(jī)不需要防滑裝置，運(yùn)行過程十分穩(wěn)定，自身磨損度較小，使用壽命較長。電牽引采煤機(jī)不僅能夠提高采煤效率，還能減少安全隱患。與傳統(tǒng)的液壓牽引采煤機(jī)相比，電牽引采煤機(jī)能夠?qū)崿F(xiàn)智能控制，運(yùn)行效率較高。

4.2 輸送機(jī)

目前，煤礦企業(yè)主要使用帶式輸送機(jī)。帶式輸送機(jī)是機(jī)電一體化技術(shù)應(yīng)用到煤礦機(jī)械中的產(chǎn)物，具有輸送量大、速度快等優(yōu)勢(shì)，可以為煤礦企業(yè)提供便捷、快速的煤炭運(yùn)輸方式，保證煤炭運(yùn)輸效率。因此，帶式輸送機(jī)成為煤炭行業(yè)重點(diǎn)研發(fā)對(duì)象。

4.3 提升機(jī)

跟帶式輸送機(jī)一樣，提升機(jī)是機(jī)電一體化技術(shù)發(fā)展的產(chǎn)物，可以充分發(fā)揮計(jì)算機(jī)控制的作用[9]。內(nèi)裝式提升機(jī)是提升機(jī)的代表形式之一，采用機(jī)電一體化技術(shù)，內(nèi)部結(jié)構(gòu)簡單，具備自動(dòng)化、數(shù)字化功能。交直流全數(shù)字化提升機(jī)是我國自主研發(fā)的一種提升機(jī)，能夠?qū)崿F(xiàn)主井和副井同時(shí)運(yùn)行，這是機(jī)電一體化技術(shù)的最新應(yīng)用之一。

4.4 供電機(jī)械

礦井深處地下，環(huán)境漆黑，需要供電系統(tǒng)提供照明。礦井供電系統(tǒng)要求極高，必須合理控制供電效率和功率。供電設(shè)備可以采用機(jī)電一體化技術(shù)，有效提高礦井供電效率，對(duì)供電線路和設(shè)備進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，防止發(fā)生線路或設(shè)備故障，保證煤礦機(jī)械正常運(yùn)行。

4.5 支護(hù)設(shè)備

煤礦中最常見的支護(hù)設(shè)備是支架設(shè)備，主要用來支撐礦井，保證礦井工人安全。支護(hù)設(shè)備在煤礦開采中發(fā)揮重要作用，必須保證支護(hù)設(shè)備質(zhì)量，保障礦井工人的生命安全。人們可以將機(jī)電一體化技術(shù)應(yīng)用到支護(hù)設(shè)備中，對(duì)支護(hù)設(shè)備進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，防止其出現(xiàn)故障。液壓支架能夠減輕頂板和支架受到的沖擊傷害，但是普通液壓支架移動(dòng)速度緩慢，而電力液壓支架采用機(jī)電一體化技術(shù)，移動(dòng)速度快，可以有效保證煤礦安全生產(chǎn)。

5 機(jī)電一體化技術(shù)在煤礦機(jī)械中的應(yīng)用展望

隨著科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展，在煤礦機(jī)械中，機(jī)電一體化技術(shù)逐漸朝智能化和信息化的方向發(fā)展。該技術(shù)可以提高煤礦機(jī)械的技術(shù)水平，降低設(shè)備體積，方便操作和維護(hù)。同時(shí)，可以減輕煤礦工人勞動(dòng)強(qiáng)度，提高煤礦生產(chǎn)水平，為煤礦企業(yè)帶來更高的經(jīng)濟(jì)效益。但是，目前，我國的煤礦機(jī)械整體上不如發(fā)達(dá)國家，人們要持續(xù)加大自主研發(fā)力度，以煤礦開采技術(shù)為核心，研發(fā)出具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的煤礦機(jī)械，增加設(shè)備通信功能，提高機(jī)電自動(dòng)化技術(shù)的應(yīng)用范圍。隨著智能時(shí)代的到來，煤礦機(jī)器人成為煤礦開采行業(yè)未來發(fā)展的重要方向，可以替代煤礦工員從事危險(xiǎn)勞動(dòng)。

6 結(jié)語

當(dāng)前，我國煤炭資源需求較大，人們既要提高煤炭開采效率，又要保證煤炭開采安全。煤礦開采主要利用機(jī)械設(shè)備，設(shè)備結(jié)構(gòu)復(fù)雜，需要專業(yè)人員進(jìn)行操作，經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)各種問題，對(duì)工人造成嚴(yán)重的安全威脅。機(jī)電一體化技術(shù)可以有效破除這些難題，提高煤礦開采效率，保證煤礦開采安全。

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