機(jī)電一體化技術(shù)在煤礦機(jī)械中的應(yīng)用研究

摘 要：煤炭領(lǐng)域作業(yè)任務(wù)繁重，風(fēng)險程度較高，極有必要采用機(jī)電一體化技術(shù)來減輕工人勞動強(qiáng)度，減少作業(yè)風(fēng)險。從安全保障及生產(chǎn)效率提升層面來看，煤炭行業(yè)中的機(jī)電一體化技術(shù)極具決定性，也是煤礦研究探索的一個焦點(diǎn)話題。論文以煤礦機(jī)械設(shè)備研發(fā)為研究對象，對各國各地區(qū)煤炭機(jī)械裝置的研發(fā)概況及發(fā)展趨勢進(jìn)行初淺分析，具體闡述了機(jī)電一體化技術(shù)及其在煤礦行業(yè)內(nèi)的應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：機(jī)電一體化技術(shù);煤礦機(jī)械;煤礦機(jī)電的應(yīng)用

0 引言

信息時代、科技時代已經(jīng)形成，各行各業(yè)技術(shù)研發(fā)正以一日千里之勢向前快速發(fā)展，機(jī)電一體化技術(shù)即為現(xiàn)代科技的一個代表。這項日臻完善的現(xiàn)代科技成果正在各領(lǐng)域發(fā)揮著決定性功能，給人類生產(chǎn)和生活創(chuàng)造出諸多便利。更重要的是，基于機(jī)電一體化技術(shù)的各種新設(shè)備陸續(xù)問世，社會整體發(fā)展同步推進(jìn)，煤礦行業(yè)即為機(jī)電一體化技術(shù)應(yīng)用最多、效果最好的行業(yè)之一，直接決定著現(xiàn)代煤礦開采效率。因此自動化、智能化越來越成為煤礦機(jī)械設(shè)備的選擇標(biāo)準(zhǔn)，現(xiàn)代煤礦經(jīng)濟(jì)也就此漸呈機(jī)械采礦、無人操作的大型設(shè)備發(fā)展態(tài)勢。特別在機(jī)電一體化技術(shù)與信息技術(shù)持續(xù)發(fā)力前提下，微電子技術(shù)、智能機(jī)器人研發(fā)成效顯著，更進(jìn)一步提升了煤礦機(jī)械設(shè)備作業(yè)效率及安全保障水平。

1 煤礦機(jī)電的應(yīng)用概況

我國是發(fā)展中國家，工業(yè)發(fā)展起步較晚。盡管中國技術(shù)曾經(jīng)驚艷世界，但近代以來，我國科技明顯落后于西方發(fā)達(dá)國家?，F(xiàn)代中國知恥而后勇，特別是改革開放以來，我國科技研發(fā)突飛猛進(jìn)。截至目前，我國機(jī)電一體化技術(shù)已能有效滿足各行各業(yè)需要，但依然落后于發(fā)達(dá)國家，因此完善空間依然較大。國產(chǎn)煤礦機(jī)械動力系統(tǒng)包括三大部分，即電機(jī)、急速器和輔助運(yùn)動執(zhí)行裝置，存在笨重、復(fù)雜、效率低、控制系統(tǒng)易變、故障率較高等現(xiàn)實缺陷。但在科技人員持續(xù)努力下，這一現(xiàn)狀已有明顯改變，特別在電子科技、機(jī)電一體化技術(shù)發(fā)展速度加快前提下，我國煤炭采集設(shè)備體積小型化趨勢明顯，控制系統(tǒng)與執(zhí)行元件協(xié)同性不斷改進(jìn)，功能日益豐富，質(zhì)量與效率穩(wěn)步提升。

1.1 采煤機(jī)中的機(jī)電一體化技術(shù)應(yīng)用

以機(jī)電一體化技術(shù)為基礎(chǔ)設(shè)計而成的煤礦機(jī)械設(shè)備優(yōu)勢顯著超過傳統(tǒng)煤炭采集裝置：

1.1.1 牽引力更大，穩(wěn)定性更好

以機(jī)電一體化技術(shù)為支撐設(shè)計而成的煤炭采集設(shè)備牽引力明顯超過傳統(tǒng)設(shè)備，動力輸送更加穩(wěn)定，掘進(jìn)效率顯著超越傳統(tǒng)設(shè)備，能將掘進(jìn)過程中的各種障礙迅速、安全消除。自控程序在設(shè)備下滑時可以將制動指令發(fā)出，設(shè)備安全性高。

1.1.2 有防滑裝置

現(xiàn)代采煤設(shè)備中的防滑裝置可以全面延伸制動力矩長度，增強(qiáng)各種作業(yè)環(huán)境適應(yīng)性，比如，傳統(tǒng)設(shè)備無法作業(yè)的大坡度作業(yè)場景對于現(xiàn)代采煤設(shè)備來說已經(jīng)不再存在，設(shè)備靈活性及效率不斷提升，安全保障水平逐步提高。

1.1.3 機(jī)械結(jié)構(gòu)差異

液壓原理在傳統(tǒng)采煤設(shè)備中應(yīng)用比較普遍，因此其設(shè)備磨損率也比較高。采用機(jī)電一體化技術(shù)設(shè)計的現(xiàn)代采煤設(shè)備則有效改進(jìn)并完善了這個缺陷，磨損率明顯下降，設(shè)備穩(wěn)定性提升效果明顯，故障率更低，使用壽命延長。明顯延伸了設(shè)備維護(hù)保養(yǎng)周期，保養(yǎng)任務(wù)、成本雙雙下降。

1.1.4 傳感器豐富

傳感器是一項現(xiàn)代科技，其應(yīng)用極為普遍。采煤設(shè)備同樣應(yīng)用了大量傳感設(shè)備，因此現(xiàn)代采煤設(shè)備靈活性比傳統(tǒng)設(shè)備空前提升，無論是作業(yè)精度還是反應(yīng)速度均已遠(yuǎn)遠(yuǎn)領(lǐng)先于傳統(tǒng)設(shè)備，超負(fù)荷運(yùn)行情況成為歷史。

1.2 采煤機(jī)中機(jī)電一體化技術(shù)的功能

由于作業(yè)環(huán)境惡劣，作業(yè)風(fēng)險高，采礦行業(yè)歷業(yè)讓人談之色變。因此極有必要深入研究這一領(lǐng)域有安全預(yù)警能力技術(shù)、設(shè)備。機(jī)電一體化技術(shù)讓這種期待成為現(xiàn)實可能，礦山救援機(jī)器人可以取代人工搜救，完成人類無法到達(dá)區(qū)域執(zhí)行搜救任務(wù)，其優(yōu)勢主要表現(xiàn)在：

（1）精準(zhǔn)定位。采煤工作人員一旦受困，礦山救援機(jī)器人能迅速介入并鎖定受困者所處方位，對井下可燃?xì)怏w、風(fēng)向及有毒物質(zhì)的含量、成分等展開檢測，為安全施救提供有效數(shù)據(jù)支撐。

（2）自動識別障礙物。模擬視覺系統(tǒng)讓礦山救援機(jī)器人具備了障礙物自動規(guī)避功能，靈活性明顯提升。

（3）迅速發(fā)現(xiàn)警報信號，引導(dǎo)人員從風(fēng)險地帶迅速撤離。

（4）井下待機(jī)，對井下視頻信息展開同步檢測，向控制中心發(fā)送測獲信息，協(xié)助地面指揮。

2 機(jī)電系統(tǒng)在煤礦中的地位

煤礦井下環(huán)境復(fù)雜異常，各種毒氣、粉塵充斥其中，凡此等等均為高風(fēng)險因素，稍有不慎即有可能威脅井下作業(yè)人員的生命安全。但基于現(xiàn)代科技的采煤機(jī)械裝置可以將各種風(fēng)險因素提前測獲，向作業(yè)人員及井上指揮中心發(fā)出預(yù)警信號，引導(dǎo)井下作業(yè)者提前做好安全防范，確保井下工人身體健康傷害及安全風(fēng)險最小化。為工人向安全地帶撤離提供引導(dǎo)。即便是撤離受阻導(dǎo)致被困，現(xiàn)代機(jī)電系統(tǒng)設(shè)備同樣能掃清障礙，增加受困人員的生存幾率。因此煤礦機(jī)電系統(tǒng)投入運(yùn)行以來，煤礦工人人工作業(yè)量顯著減輕，采煤安全保障進(jìn)一步提高，此類采煤設(shè)備的價值、地位由此可見。

3 結(jié)語

現(xiàn)代煤礦行業(yè)發(fā)展與高科技之間的聯(lián)系越來越緊密，如何在滿足現(xiàn)實需要及安全保障之間實現(xiàn)平衡，做到兩者兼顧，利用機(jī)電一體化技術(shù)加強(qiáng)現(xiàn)代采煤設(shè)備的安全性等，日益引起各界普遍重視。機(jī)電一體化技術(shù)在煤礦開采設(shè)備中的決定性作用已經(jīng)被證實，但煤礦開采過程中的安全風(fēng)險依然較高，安全事故依然屢有聽聞，因此對于科技人員及煤礦生產(chǎn)主管部門來說，當(dāng)務(wù)之急是如何將以機(jī)電一體化技術(shù)為引領(lǐng)的各種現(xiàn)代科技融入煤礦開采設(shè)備，提升采礦行業(yè)的安全系系，兼顧煤炭開采過程中的安全、質(zhì)量與效率。

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作者簡介：梁杰（1997-），男，安徽馬鞍山人，本科在讀，研究方向：機(jī)械設(shè)計制造及其自動化。