机电一体化技术在矿山机电设备的应用

徐涛

中煤科工集团西安研究院有限公司

【摘 要】近年来，机电一体化技术在矿山机电设备的应用问题得到了业内的广泛关注，研究其相关课题有着重要意义。本文首先对机电一体化技术相关内容做了概述，分析了机电一体化技术在煤矿开采中的应用问题，并结合相关实践经验分别从多个角度与方面，就矿山机电一体化的创新问题展开了研究，阐述了个人对此的几点看法与认识，望有助于相关工作的实践。

【关键词】机电一体化；矿山机电设备；应用

前言

作为矿山机电设备在实际应用中的一项重要方面，对机电一体化技术的探讨占据着极为关键的地位。该项课题的研究，将会更好地提升对机电一体化技术应用的分析与掌控力度，从而通过合理化的措施与途径，进一步优化矿山机电设备的最终整体效果。

一、机电一体化技术概述

先进的机电一体化技术是有机整合了控制功能、主功能与动力功能，并在此基础上，引进微电子技术、智能软件技术，相互结合，相互渗透，而并非集中技术的简单相加。机电一体化技术是使信息、计算机、机械、微电子等先进技术结合成最佳匹配系统。将先进的机电一体化技术应用于煤矿机械中，将在很大程度上提高煤矿开采的安全生产，降低劳动强度，改善工作环境。

先进的机电一体化技术可以分为3个阶段：第一阶段是20世纪60年代以前的发展时期，在这一发展阶段，由于军事原因在很大程度上促进了电子技术与机械系统的相结合，机电一体化产品的开发研制总体上处于自发水平，然而，当时的电子技术水平的局限，机电一体化技术的研发产品不能广泛推广，无法深入发展；第二阶段是从20世纪70年代开始的，这一发展阶段中，计算机、通信、控制技术的飞速发展，为机电一体化产品的研制提供了外部技术基础。其中微型计算机、大规模集成电路的研发，为机电一体化技术的发展提供了物质条件。上世纪90年代开始，智能化是机电一体化技术的主要发展方向。这一阶段是其第三发展时期。微细加工技术、光学技术等渗透到了机电一体化技术中，出现了一些新的机电一体化技术分支。

二、机电一体化技术在煤矿开采中的应用

（一）煤矿安全生产监控系统

煤礦安全生产监控系统是一项最能够表现煤矿机电一体化技术的系统，在我国的发展相对较晚。我国自上世纪80年代研究国外的先进煤矿监控技术，通过消化吸收，自行研制出煤矿安全生产监控系统，促进了我国监控系统技术的应用发展。例如煤炭科学总院研制开发的KJ95、KJ90系统，就对监控系统智能水平进一步提升。安全监控系统应用在矿生产中，经长期实践，在采煤安全方面发挥了重要作用。

（二）机电一体化技术在采煤机方面的应用

机电一体化技术应用于采煤机的典例就是成功研制出了电牵引采煤机。与传统液压牵引采煤机不同，电牵引采煤机具有更强的牵引力，采煤机下滑时，能够进行发电制动，有效节约了能源，可以在大倾角煤层进行牵引，可靠性好、效率高、动态特性良好、磨损小、维修量小。而且电牵引采煤机的传动结构十分简单，具有较高的能量转化效率。

（三）在带式输送机方面的应用

我国重点实施煤矿生产项目，促进了在带式输送机方面广泛应用机电一体化技术，使得大功率、长距离的井下带式输送机产品、技术进步、发展迅速。目前我国自行研制开发的带式输送机有很多种类，在研发核心技术产品基础上，研制开发了PLC为核心的多种制动、软启动装置和可编程控制设备等。通过利用调速型液力耦合器、行星齿轮减速器等，确保驱动系统可以更有效开展工作。

（四）机电一体化技术在提升机方面的应用

煤矿机械的一体化技术应用的最高水平典例就是交直流全数字化提升机。有机结合滚筒、驱动的机械结构，应用在内装式提升机上，充分整合机械、通信、电力电子及自动控制等先进技术。全数字化提升机应用总线方式，极大的实现了电器安装的简化，效果高度可靠，而且硬件配置简单，相互间的兼容功能很好。我国研制开发的全数字化提升机，应用双处理器组成核心系统部分，性能可靠、先进，具有较高的准确性。

（五）在支护设备中的应用

液压支架是煤矿采煤工作中应用的支护设备，目前正向电液控制方向发展，利用先进的计算机技术，结合液压控制，形成定压双向邻架，能够降低并减去对顶板、支架产生的冲击荷载。应用在煤矿开采工作中的电液控制支架，不但能实现1架/3s的最快速度，还可检测支架的工作状态。乳化液泵是提供液压支护设备高压液体的装置，因此必须具备大流量供液能力及高压，还应结合用液量进行自行调控。我国研制开发的智能型乳化液泵站系统包括智能型乳化液泵站供液、自动配液系统两部分，可实现油箱、油位高度的自行检测，自主配液；还能进行乳化液浓度的在线自动检测、调节，一旦发现浓度不符合规定值，会发出声光警报；另外，具有定时反冲洗功能，控制、监督实际用液量，远程传输功能良好。

三、矿山机电一体化的创新

（一）创新产品造型

客户在选购产品时，首先关注的是产品外在形象，对产品造型加以创新，使其外观得以优化的同时而不影响其功能的正常发挥，这是产品造型创新的基本要求。要创造出新颖的产品造型，可以优先选择计算机软件设计的方法，不仅设计成果可视，还能提高造型创新的效率。

（二）创新产品功能

利用机电一体化技术生产出的产品，功能创新主要侧重于两方面，一方面是对已有的产品进行功能创新和完善，这是对产品已有功能的扩充和延展，风险相当低，甚至可以忽略，不需要投入过多的资金与技术就能实现产品功能的改造和完善；另一方面是从矿山开采的生产实际出发，根据需要进行新产品的研发，使其功能能满足实际生产的需求，这一层面就需要企业投入相当一部分资金与技术，换个角度分析，也是企业创新能力和研发技术的较量，成功开发具有实际应用价值的新型机电一体化设备和产品，是企业快速、高效运转的强有力保障。

（三）创新产品结构

产品创新的一项关键内容就是结构的创新。机电一体化产品在设计中进行结构创新，通常体现在物理机械结构、传动方式、动力装置以及周边设备的搭接形式等方面的创新。

（四）创新产品材料

产品材料方面的创新大体分为：一是研发用于产品制造的新型材料，如纳米材料、高分子聚合材料等；二是选用刚度强、重量和体积都偏小，并且具有抗震性、耐高温和耐腐蚀等优良性能的材料。

（五）创新控制和传感

一方面，机电产品性能直接影响着控制系统，如对执行机构位移、速度及加速度的控制；另一方面，传感技术和传感仪器也是机电一体化的重要内容，对传感器的检测技术进行创新，研发性能更加优良的传感器，甚至是供矿山开采的专用型传感器，都是企业自主创新的制胜法宝。当前，机电产品智能化尚处于低级阶段，加快微处理器的研发进度，使机电产品在模糊控制以及网络控制等方面得到大幅度提升是机电产品技术研发面临的重要课题。

四、结束语

综上所述，加强对机电一体化技术在矿山机电设备应用的研究分析，对于其良好实践效果的取得有着十分重要的意义，因此在今后的机电一体化技术应用过程中，应该加强对其关键环节与重点要素的重视程度，并注重其具体实施措施与方法的科学性。

参考文献：

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[2] 张玲，徐阳，李建辉等.机电一体化在矿山机械中的应用思路构建[J].硅谷.2017（01）：115-116.

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