机电一体化数控技术煤矿机械中的应用

[摘 要]煤矿机械产品的数控加工对于加工精度、加工效率与生产效益有着高要求,与其他自动编程软件相比,机电一体化的应用能够显著降低工作量、提升加工效率与精度,更好的为煤矿机械数控加工怎么写作.本文煤矿机械产品生产中数控加工和机电一体化应用进行了介绍,并通过机电一体化在煤矿机械产品加工中的应用对其进行了简单探究.对煤矿机械设备性能的要求也逐渐提升.煤矿生产过程中,较为广泛的应用了各种电子装置,导致出现更为复杂的煤矿机械结构,同时也在很大程度上提高了煤矿生产专业化程度.

[关 键 词]机电一体化；数控技术；煤矿机械

机电一体化技术应用于煤矿机械中后,大大提高了煤矿机械化程度,为现代化煤矿机械生产提供了安全保障.在我国,由于传统煤矿生产环境对煤矿工作者人身安全和采煤生产工作效率有着直接影响,而在煤矿机械中投入使用机电一体化技术后,有效降低了煤矿事故发生概率,保证了采煤工人人身安全,而且也为采煤作业提供了一个平稳、安全、和谐的工作环境.

一煤矿机械机电一体化数控技术解析

从整体来看,机电一体化虽然属于电子机械工程学的内容,而且在多方面学科内容中都有所涉及,像自动控制系统以及机械技术等,由此可见,所谓机电一体化技术,就是对多种学科进行融合与交叉的一种现代化技术.21世纪以来,新型计算机技术得到飞速进步与发展,在煤矿机械中被更多的应用现代化新技术,实现了煤矿机械生产高速进步与发展,现阶段的煤矿机械生产中,现代化微处理系统被非常广泛的应用于煤矿机械中,这种系统对各个方面的内容都有所涉及.基于我国在近些年很多能源资源都变得异常紧张.但是,作为一种传统能源,煤炭资源被我国相关部门进行格外监督与控制.由此可以看出,经济高速发展,社会不断进步的我国,能源发挥着极为重要的作用.就目前情况而言,对我国煤矿进行有效、合理性开采与生产,已经是产业界研究与探讨的关键性问题.而且由于煤矿机械中机电一体化技术的广泛应用,从根本上提高了煤矿机械生产效率.

二机电一体化在煤矿机械中的具体应用

1.煤矿开采机械中机电技术的改造应用

普通电动机的设计一般是按照恒频恒压来设计的,在工业生产中会严重影响系统的换流性能,会严重限制了电动机的过载能力,满足不了变频调速的要求,因此有必要对电动机进行一些改装,本文采用变频调速技术队电动机进行改装,改装的关键性技术主要包括以下几方面.电磁负荷的选择.如图1所示,变频电动机在工作时,启动电流与启动转矩无关,只随频率降低而降低,如图2所示,最大转矩线随频率降低而发生平移,因此需要提高电压.若是频率在5～50Hz之内,就要采取恒转矩运行,若是频率在50～100Hz之间,就要采用恒功率运行.若是电动机容量须取得比较小,就需要定转子电子之比较大,若是电动机容量比较大,就需要选取调子较小的定转子.同时为减少电动机的体积,电磁负荷量要高,定、转子漏也要比一般的大些,为减少磁场脉振所引起的附加消耗和高次谐波磁场引起的漏磁可以选择稍大的气隙,虽然气隙小能够改善电动机的低频特性,但是会使得耗损增加,降低电动机的工作效率,所以在综合考虑下,最好采用较大的变频电机气隙,通常是普通电动机气隙的1.5倍～2倍即可,在电动机设计参数是,要注意磁化电流标注值小于0.2.下图1为不同功率下的T-n曲线图.

为提高电动机绕组抑制高次谐波,可以选择多槽和短距绕组,多操的高度在设计时也要适当的放大,为增加定子漏感,可以选择适当大小的深窄槽型.是对绕组的设计.在采用变频技术时,会造成大量的高次谐波,增加铜耗和线号,同时也是哦的震动和噪音一定程度的增大,为了减少变频拘束所引起的损失,可以在符合工艺设计的条件下,采用Y―△混和连接、提高槽满率或是采用普通的铝铸笼型转子都可以,提高绕组系数,降低附加损耗.在对电动机进行变频设计时,为降低电动机定子电阻,减少铜耗,需要适当增大导线的截面积或是减少串联的导线数.定子电阻的降低能很大程度的改善电动机在低频运行时的恒转矩性能,避免了谐波电流切割转子导条引起的转子损耗.为了达到设计的要求,要采用容量较大的变频电机笼型转子,转子选用铜铸材料,为避免转子电阻再次增大,槽型设计为上宽下窄,转子最好采用斜槽设计.下图2为变频电动机T-n启动转矩曲线图.

普通电动机与变频电动机在相同的工作条件下,由于变频电动机供电时会产生谐波,谐波的存在会造成电动机工作室的温度要比普通电动机工作时的温度高5℃～10℃,这是普遍存在的现象,因此在设计时,一定要考虑到这一点,可以设计一个温升裕度,变频电动机的冷却方式除了采用水冷却等特殊方法之外,还可采用常见的子通风冷却和强排风冷却,若是电动的调速大于3就可以采用强排风冷却方式.

2.煤矿输送机机电一体化技术应用

皮带机已被矿业生产所广泛运用.鉴于时下经济的飞越性与市场竞争的白热化,公司企业若要持久发展,就必须从自身改善上另辟蹊径.特别是皮带机电控系统的改造,实施变频技术的应用,不仅物资运输过程的强度与速度得到有效的提升,而且还提高了物资运输的工作效率.为公司企业物资运输环节奠定安全可靠性的保障基础.改造系统电控,虽则一次性投资较大,但改造后却能换取降低故障、稳定运行、减轻人员劳力以及降低维修成本等“物超所值”的高效益.

首先是电控系统的控制原理,在设备的主控部分.高性能的主控台和FX2N型可编程控制器为系统的主控核心,另配压力传感器、位置传感器等检测装置,以及驱动滚筒和清扫器等驱动组件.三台机电机器以高性能矢量控制型的三台变频器分别控制,继而完成皮带机运行过程中堆料、散料、软启动、软停止以及调速等各种常见的技术问题.确保安全保护和工作正常状态的显示,皮带机运行之后,闭锁控制、加速电流控制、速度闭环控制等操作过程,可配以状态显示器,实施检测控制.压力传感器可安装在皮带的每一节下面,一旦有煤物资超过承载的限定值,PLC便会在短时间内接受到压力开关闭合所提供的信号.通过程序分析显示出具体超载哪一台机器,并及时处理堆料.针对皮带机跑偏现象,可在皮带左右两边安装位置开关,当位置开关被触发而闭合时,经PLC分析后,驱动滚筒的矫正装置便可自动完成矫正工作.针对容易散料的区域,可安装一定高度的煤位检测装置,当煤屑散落堆积超出了装置界面,高度位置开关便自动闭合,这时清扫器便会在PLC的驱动下清理煤位.

设备的直流调速部分.设备上的操作面板设置,具有运行参数的实时显示及运行故障调查和参数设定功能.对直流电机电枢供电时,6RA70的直流调速装置为最佳良选.不仅可有效地控制电机启动,而且调速等过程也将得到准确无误地掌握；其次,运行参数设定和故障查询也会实时在OP1S的面板的操作下显示.系统的保护监测部分.针对不完善的设备进行改造时,下煤位置、低速打滑、皮带跑偏、高温烟雾等一些列客观故障多发点,新系统则另当增设功能保护的有效措施.不同状态下皮带机的运行工作,设置声光监测信号至关重要,既方便工作人员从接受到的不同信号中获取设备运行时的准确情况,同时还保障了设备的安全性.

3.煤矿掘进机机电一体化应用

悬臂式掘进机行走机构中存在的动力源是根据驱动的实际形式来划分的,主要包含两种形式：电机驱动形式以及液压马达驱动形式.其中悬臂式掘进机行走机构当中的履带板是根据结构形式区分的,主要包括整体式悬臂履带板以及滚子式悬臂履带板,其中的滚子式悬臂履带板目前以及不再采用,原因是：这一履带板结构相对比较复杂、同时被损坏的几率十分的高,同时在维修过程中存在技术和规格上的双重影响.铸造的或者是锻造的整体式悬臂履带板在目前的煤矿机械中容易被采用.悬臂式掘进行走机构中的履带链支承的主要方式为支重轮式和摩擦板式这两种.相对来说支重轮式的行走结构比较复杂,并且其支重轮损坏的几率非常高,但是在煤矿井下工作的时候传动的效率有可比性高,同时能够在不同的环境下被使用,其中的摩擦板式行走结构虽然相对简单,也不易被损坏,但是其传动效率低.因此在不同的煤矿环境下采用不同的履带链支承.悬臂式掘进机行走机构中的履带张紧装置包括两种形式的,一是机械式张紧装置；二是液压张紧装置.在煤矿机械行走机构中履带是负重最大的而且起着特别重要的作用,因此行走机构中的张紧装置所有承受的压力需要很大,对它的设计要求也是最高的.只有张紧装置安全可靠,才能保证行走机构的正常使用.下图4为履带架受力简图和弯矩图.

悬臂式掘进机单向履带行走结构的输入功率计算方式为：P1等于T1v/（η1η2）,其中v代表的是履带行走结构的工作行走速度,单位为m/s；η2我们取值为0.88,其为驱动装置减速器的传动效率；η1在重轮时我们取值为0.71,其为履带链传动效率.在履带对地面附着力进行核算的时候,其中单边履带行走结构的牵引力必须要≥其各阻力之和,但是同时也必须要确保其≤单边履带和地面间的附着力,也就是说T1≤G1φ,其中φ为履带对地面的附着系数.张紧装置预张力的计算公式为：T等于qa2/（4h）,a为导向轮和驱动轮的间距,单位为mm；q为履带链单位长度重力,单位为kN/mm；h代表悬垂度,mm.

结束语

中国煤矿井下的运输工作随着煤矿业发展的不断创新,已逐渐被纳入煤矿事业发展中最至关重要的一部分.近年来机电一体化在煤矿机械中的应用,不仅为煤矿事业的声场环节解决了不少棘手的难题,且具备安全保障的同时,还提升了煤矿工作的产量与收益.

[参考文献]

[1]武学营.机电一体化在煤矿生产中的应用[J].中国科技博览,2012（19）：165-166.

[2]方勇.浅谈机电一体化在煤矿中的应用[J].北京电力高等专科学校学报：自然科学版,2011（9）：184-185.

[3]章浩,张西良,周士冲.机电一体化技术的发展与应用[J].农机化研究,2006（7）：45-46.

[4]石美峰.机电一体化技术的发展与思考[J].山西焦煤科技,2007（3）：43-45.

[5]谢超,董康,冷明友.机电一体化在煤矿机械中的应用研究[J].经济生活文摘,2011（8）：123-124.

[6]胡建刚.机电在煤矿机械中的应用研究[J].煤炭技术,2011,30（4）：65-67.