芦景英

（中共平顶山天安煤业股份有限公司五矿,河南 平顶山 467000）

近年来，随着生产工作持续的向深部方向发展，煤矿对生产的控制水平、实现规模、工作效率和效果的要求也越来越高。在这种情况下，煤炭工程机械的使用和性能就成为实现这一目标的关键所在。但是，为了达到这一目标，单纯的依靠机械技术与液压技术使显然不够的，无法在现有的条件下扭转局面，也无法在既定的时期内实现目标。因此，有必要将电子控制技术，即“机电一体化”技术引入到相关的作业范围，提升工作效率。机电一体化属于机械电子工程学范畴，是一门典型的较差学科，它涉及到微电子技术、计算机技术、信息技术、自动控制技术、机械技术、液压技术等，并将这些技术进行整合，使其发挥更为广泛和高效的功能。在煤矿的生产作业中，加入了机电一体化的工程机械在性能和自动化方面都将得到不同程度的提高，也将会对煤矿的供电、排水、通风、提升等作业提供有效的支持。而在现代煤矿工程中，机械性能的优劣、是否具有较高的经济型等因素，能够对煤矿工程的效率和效果产生直接而重要的影响。而机电一体化水平的高低以及其质量和性能的优劣，又与煤矿工程机械的动力性、可靠性、高效性、稳定性直接相关。因此，在煤矿工程机械中引入机电一体化技术和思想，对提升煤矿工程作业效率与质量是十分必要的。本文从这一视角出发，对煤矿工程机械中机电一体化的应用问题进行了研究，分析了煤矿工程机械机电一体化的含义、意义和功能，探讨了煤矿工程机械中机电一体化的设计与应用。

1 煤矿工程机械机电一体化的含义、意义和作用

1.1 煤矿工程机械机电一体化概述

随着科学技术的持续发展和社会进程的不断加快，生产企业对资源的配置效率和效果直接关系到企业的存在价值。对煤矿企业而言，其工程机械性能的高低，直接影响着其参与市场竞争的能力。在这种情况下，各类电子控制装置开始深入到煤矿企业之中，其中机电一体化技术在煤矿工程机械上的应用开始显现了良好的效果。作为机械工程、电子技术与液压控制技术等多项技术的有机结合，煤矿机电一体化技术能够在很大程度上提高煤矿工程机械的工作效率，优化其性能。

1.2 煤矿工程机械机电一体化的意义

煤矿工程机械机电一体化的意义主要表现在以下方面：（1）机电一体化应用于煤矿工程机械能够使其更加坚固和耐用，并且在需要维修时，能够通过简单的程序方便和低成本的进行；（2）通过应用机电一体化，煤矿工程机械的生产效率得到了大幅度的提高，需要的能够也得到了不同程度的减低；（3）由于机电一体化技术的使用，煤矿工程机械的自动化程度实现了较大的突破，并且操作的过程相对简单，施工的质量和精度都有了更为坚实的保证；（4）机电一体化使得煤矿机械的性能更加稳定，工作的可靠性和安全性更高，使用寿命也得到了有效的延长；（5）在煤矿工程机械中应用机电一体化技术，能够有效的减低运行的成本，其经济性相对突出，能够节约大量的生产和运行成本；（6）由于机电一体化技术的引入，工人的劳动强度实现的了明显的降低，同时也改善了操作员的工作条件，这对工人来说是有一定的激励作用的。

1.3 煤矿工程机械机电一体化的作用

煤矿工程机械机电一体化的作用主要表现在以下几个方面：（1）在煤炭工程机械中加入机电一体化技术，能够实现实时的在线状态监视，对机械故障能偶实现自查、自诊，及时报警，有效的减少了停机和维修的时间；（2）有利于劳动安全保障。在煤矿工程机械中引入机电一体化技术，能够对采掘、提升、运输等煤矿工程产生积极的促进作用，不但能够有效的减轻矿工的工作负担和劳累程度，还能够使安全保障系数获得一定程度的提升，降低各种安全事故的发生概率，这对保障矿工的生命安全是十分重要的；（3）与传统的煤矿工程机械相比，应用机电一体化技术的煤矿工程机械使煤矿的生产方式发生了较大的变化，尤其是同时应用了微处理技术与自动化技术的煤矿工程机械产品，其劳动效率得到了明显的提高，这对提升煤矿企业的产品产量是有重要作用的；（4）在煤矿企业快速发展的时代背景下，将机电一体化技术引入到工程机械之中，能够有效的带动煤炭企业的周边行业获得快速的发展，而这将对区域经济的发展起到重要的促进作用。

2 煤矿工程机械机电一体化的功能原理

2.1 通过计算机技术的引入提高生产过程的安全性

对煤矿工程而言，生产过程的安全性是第一位的，为了最大限度的实现这一点，可以将机电一体化中的计算机技术引入其中。这样一来，煤矿工程机械的运行变得相对安全，因其可以通过传感器对工程机械各部位的状态进行实时的监测；同时，能够通过计算机对作业状态进行判断，以声音等形式进行报警并自动熄火停车，提示相关的工作人员做好应对的准备，降低作业的危险性和因危险而带来的损失。比如，可以通过计算机对传感器输入的信息进行实时处理，如果作业过程出现危险，就能够及时的发出警报等。

2.2 通过节约能源和净化排气提高工作的效率

在煤炭工程机械中引入机电一体化技术之后，能够节约能源和净化排气提高工作的效率。比如，与传统的工程机械相比，它能够充分、有效、最大化的发挥柴油机的输出功率，使柴油实现几乎于完全的燃烧，并在这一过程中对排除的废气进行净化，同时实现经济效益和社会效益的提升。此外，在电子技术的作用下，柴油机在输出能量时，其损失的部分大大减少，因其能够根据负荷情况对柴油机的油门进行自动的调节；在工作环境方面，新技术的引入能够对建筑温度进行自动冷却，使风扇的转速与温度的变化相适应，以此实现节能的目的。在比如，机电一体化的过程还能够减小电子液压泵的系统能耗，使工程机械的动力性、经济性和效率得到大幅的提高。

2.3 通过新技术的引入提高工程机械的操纵性能

将机电一体化技术用于煤矿工程机械后，改变了以往纯机械式操纵系统的操作精度，使得操纵的精细化和自动化得以实现，那些复杂而又需要高度熟练的操纵变得更加的简单易行。更为重要的是，在新技术的带领下，煤矿工程机械最终实现了无人驾驶和远距离操纵，无论是在环境复杂的区域还是相对危险的工作场所，都能够通过智能的推土机、机器人、挖掘机和掘进机等进行自动作业，这不但提高了工作的效率，也是作业的开展更加全面和彻底。

3 煤矿工程机械中机电一体化的设计与应用

3.1 在矿井提升机中的应用

在煤矿的采煤过程中，采用全数字化的方式的矿井提升机被看做是实现煤矿工程机械机电一体化的重要大型设备，尤其是“内装式提升机”，但从结构上将，它将滚筒和驱动集合成了一个整体，这不但极大的简化了机械的结构，提升了其性能，还充分体现了“机械-电力电子-计算机-自动控制”的完美结合。同时，这种全数字式的提升机的可靠性极高，能够连续的进行可重复性故障寻址，能够完成完整的设施诊断与自诊断；同时，该提升机还能够与外界进行简单、快速的通信，兼容性强，方便启动和控制。

3.2 在支护设备中的应用

作为煤矿机械化采煤工作面的支护设备，液压支架已经朝向了“电液控制”方向发展，在这一过程中，机电一体化中的计算机技术和液压控制实现了有机的结合，能够有效避免对顶板与支架所产生的冲击载荷。其中，乳化液泵站还能够为液压支护设备提供高压液体，高压能力和大流量的供液能力都相对较强，同时，还能够依据工作面的液压支护设备的用液量，对供液量进行自动的调节。

3.3 在矿井安全生产监测中的应用

煤矿的安全生产监测指的是在线监控、自动报警和故障自诊等，也就是对煤矿工程机械的电动机、传动系统、工作装置、制动系统和液压系统所进行的在线运行状态监控，对出现的故障能够做到及时的报警，准确的指出故障的部位，并在一定程度上进行自动修复等。经过多年的实践和探索，我国煤矿工程机械的安全监测监控系统正在发挥应有的作用，为煤矿的安全生产和经营管理起到了不可估量的重要作用。这样一来，机械操作员的工作条件不但得到了改善，机械的工作效率也得到了提高，维修费用出现了明显的降低，提升了作业效率。

3.4 在带式输送机中应用

在煤矿工程机械的作业中，带式输送机的使用频率极高，因其具有长距离连续输送和输送量大的特点，成了实现煤矿自动化生产的主要运输设备和关键技术所在。为了获得更好的作业效率，提升作业的效果，在此类煤矿工程机械中加入机电一体化技术，能够使其增加多种功能。比如，故障的及时发现和自我诊断，对工程机械的自我保护以及对作业工人的生命保护等。此外，通过特定的可编程控制器能够使操作更加简单（当然，程序设计起来也相对较易），同时具有较强的抵抗外界干扰的能力，并且适合在较为复杂甚至恶劣的环境中从事长时间的作业。

4 结束语

随着经济社会对产品性能要求的持续提高，以机电一体化为代表的电子控制系统在煤炭工程机械中所占的比重越来越大。而在科学技术不断发展的情况下，煤炭工程机械的功能也将得到极大的丰富和加强，应用的范围也会变得越来越防广泛，使用的程度也将越来越深入。当然，在这种情况下，对煤矿企业的物力资源和人力资源也将提出更高的要求，以此来保证施工质量和施工精度高，保证工人的生命安全和经济社会的又好又快发展。本文就是以此为视角，对煤矿工程机械中机电一体化的应用问题进行了初步的研究，不但分析了煤矿工程机械机电一体化的含义、意义和功能，还进一步探讨了煤矿工程机械中机电一体化的设计与应用。旨在通过本文的工作，为实现煤矿企业的发展和技术进步提供一定的可供借鉴的信息。

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