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摘 要：在煤矿机械中应用机电一体化技术一直是煤矿企业关注的热点问题，也是矿山机械中一个重要的研究课题，文章简要描述了国内外煤矿机械技术的进展，重点分析了以煤矿机电技术为代表的机电一体化技术在煤矿机械中应用。
关键词：机电一体化技术；煤矿机械；煤矿机电的应用
中图分类号： F407 文献标识码： A
伴随着机电一体化技术的不断成熟和快速发展，煤矿机械领域中机电一体化技术的应用成为21世纪煤矿机械領域的重要研究课题之一。目前人们对现代矿山的要求越来越高， 要求煤矿开采高效高产的进行，这就需要先进的科学技术和理论知识进行指导。煤矿机械的目标就是朝向煤矿产业重型化、无人化和智能化的方向进行。而机电一体化技术将自动化的机器人、微电子技术和采矿装备集于一身，因此得到了广泛的重视。
一、国内外煤矿机电一体化进展分析
所谓的煤矿机电一体化，是指在传统的煤矿机械中应用机电一体化技术，使得煤矿开采技术得到改造升级。在进行改造同时，也将智能化的控制方法引入到了煤矿作业中，因此能够高度使用煤矿挖掘的特殊环境，从整体上提高煤矿作业的效率和产量。比较国内外的煤矿机电一体化的进程，我们可以从中得到不少的启发。
作为最早研究机电一体化的两个国家—美国和日本，已经在此项目技术上去的了很大的突破，而且已经成功地实现了产业化。当然在机电一体化技术中，绝大部分的研究力度还是投入到能够适应各种特殊环境的机电机械设备上。这种工业机械设备能够满足可预测工作任务、步骤和结果额作业要求，只需要按照事先编写的程序就能够正常的工作。
然而，煤矿开采行业却因为其环境有很大的复杂性，非结构化，是的适应此种作业的工业机械设备在技术上的事先有很大的难度。在1980年左右，分部产煤大国开始使用计算机辅助遥控技术来让机械设备适应非结构化的煤矿环境，今儿成功研究出了大量的遥感工业设备，例如：转载提升器、采煤机械系统等。这些机电一体化技术的探索为煤矿工业的发展起到了巨大的推动作用。
至于我国，工20世纪70年代就在尖端技术上引入机电一体化技术，在20世纪80年代就开始了此项技术的核心研制工作。根据我国的世纪情况，各大煤矿企业已经研制出核心技术产权，为机电一体化技术的应用奠定了基础。
二、我国煤矿机电的应用
煤矿机械动力系统由急速器、电机和运动执行机构共同构成，这样的组合使得煤矿机械的单元环节多，整体机械的效率底下，并且占用大量的空间，因此系统的可靠性和故障的种类也多。出现这种情况的主要原因是没有认识到机电一体化技术绝不是机械技术和电子科技的简单叠加，只有在整体上组织信息、机械和电子的相关技术，才能得到一个功能完备的机电一体化系统。一个优化的煤矿机械系统要大刀各个组成要素之间是相互协作、彼此依存的。煤矿机械的机电一体化的最终结果就是机电技术完美应用与煤矿开采中。
(1) 掘进机械设备。由于井下回采工作面对回采速度的要求不断增大，煤矿的机械化水平也不断提高，因此对巷道与回采工作面之间的掘进工作也随之加快。采用掘进设备进行施工是提高巷道掘进速度的意向重要措施。掘进机械设备能够成功完成破落煤层、喷雾灭尘的工作。同事装备地下掘进放心测控系统的现金掘进机械系统还能够大幅度提高掘进的速度和效率。
(2) 机电一体化技术在采煤机中的应用。采煤机遇传统的液压牵引机相比，具有许多优点：其一，稳定的牵引特性，能够有效利用能源，动力系统能够在期前进的过程中提供部分牵引力。帮助采煤机客服阻力，同事在采煤机下滑时能够进行制动发电，为电网提供电能。其二，在大倾角的煤层也可使用，由于在采煤机电机的轴端装有防治打滑的制动器，使得其设计制动力矩得到加长，这就使得电牵引采煤机能够在40°-50°的斜坡使用。这项机电技术的采用，使得煤矿企业能够更加高效而安全地完成大倾角采煤工作任务，这在以前几乎是不可能实现的。其三，运行可靠，寿命长久，同液压牵引不同，电牵引采煤机的磨损情况几乎只发生在整流子和电刷上，而其他元件一般不会出现磨损，这种特点使得电牵引采煤机出现故障可能小，维护工作量小，寿命长久。其四，反应速度快，电牵引采煤机中配置了高灵敏度的传感器，能够对各种运行参数和装载质量精确的反应，使得采煤机几乎不会出现过载的情况。
(3) 矿山救护设施是维护采矿作业安全和事故预警的重要设备，它能根据煤矿井下的具体状况，对实际的情况采取具体的措施，这种机器人一般具有以下几种功能：①能够比较准确地探测到矿井下的被困人员并且能显示人员的位置和状况，还能测定有毒、可燃气体的风向并做出计量。②能够依靠装配的模拟视觉系统对障碍物的位置进行估计并自动避开障碍物。③能够发出相应的信号告知还没有撤离的人员需要撤离并且引导撤退。④将矿井中观测到的图像暂时存储并能将图像显示于控制台，然后将这些可靠的救援信息移交给相关的救护人员。⑤能够收集声音、图像并且具有将其打印于控制台的功能。
(4) 机电一体化技术应用于局部通风机中。煤矿生产过程中，局扇的供风对于巷道的施工安全有着重要的意义，在高瓦斯的巷道施工中，局扇的供风必须要保持不间断。而许多瓦斯事故发生的原因就是局扇无计划地停止供风导致的。虽然，企业也做了一系列的工作，国家也出来的《煤矿安全规程》来进行严格的规定，但是无计划停风仍然没有被杜绝。机电一体化技术为改善这种状况提供了新思路。近几年研制出的双电源电气闭锁真空磁力启动器成功地解决了这个问题，此机电设备只需花费几秒钟的时间就能够实现掘进面的双风机双电源自动切换，保证了无计划停风的意外不再发生，极大地保证了作业的安全。
三、煤矿机电一体化技术探析
（1）煤矿机电一体化技术的结构体系。控制系统、驱动系统和操作系统共同组成了煤矿机电系统。其中控制系统对机器人的位置、运动和轨迹进行准确的控制。目前常见的控制系统有开环控制系统和闭环控制系统。驱动系统主要有驱动器、减速器和传感器组成，目前流行的驱动器有电机、电气和液压等多种形式的驱动系统。矿山系统完成具体任务是在操作系统的支持下，操作系统通过提供各种命令能够使得系统能够对不同环境做出合适的操作，从而保证作业的进行。
（2）煤矿机电系统的价值。煤矿机电系统能够是矿工远离矿井中的不良环境，对工人的健康有着重要的意义。煤矿矿井一般充满了煤尘和有害气体，在这种潮湿的开采环境下，煤矿工人要长时间、高工作量地作业，这就使得他们的生活质量不能得到保证，也危害到了他们的身体健康。因此，研制矿山机械设备能够解放处于繁重体力劳动的工人。同事矿山机械设备能够适应煤矿的不良环境别切从事危险的采矿作业。因此只要能够根据具体的煤矿工作条件选择恰当的设备材料和结构，就能够使采矿设备适应复杂的采矿环境。
结束语
针对传统煤矿开采的各种不利环境，研制能够代替工作人员进行矿山作业的煤矿机电设备成为未来煤矿机械设计的重要研究方向。通过引进机电设备技术实现煤矿机械的改造和升级成为提高开采量和开采数量的重要方法。同时，机电机械还能够让采矿工人摆脱有害的环境。引入可靠的、功能齐全的控制系统成为提高煤矿机械系统性能的重要方式。对于矿山机电技术的研制要根据我国的实际情况进行选择，保证项目最终可行性并且能够起到相应的价值。
参考文献：
[1]李正吾. 机电一体化技术及其应用[ M ] . 北京: 机械工业出版社, 2000.
[2] 史映红, 周志海. 机电一体化技术在煤矿机械中的应用[ J] .煤炭技术, 2011, ( 10) .
[3] 樊炳辉. 让机器人推动我国矿山工程机械行业向前迈进[ J] . 矿山机械, 2011, ( 3) .
关键词：机电一体化技术；煤矿机械；煤矿机电的应用
中图分类号： F407 文献标识码： A
伴随着机电一体化技术的不断成熟和快速发展，煤矿机械领域中机电一体化技术的应用成为21世纪煤矿机械領域的重要研究课题之一。目前人们对现代矿山的要求越来越高， 要求煤矿开采高效高产的进行，这就需要先进的科学技术和理论知识进行指导。煤矿机械的目标就是朝向煤矿产业重型化、无人化和智能化的方向进行。而机电一体化技术将自动化的机器人、微电子技术和采矿装备集于一身，因此得到了广泛的重视。
一、国内外煤矿机电一体化进展分析
所谓的煤矿机电一体化，是指在传统的煤矿机械中应用机电一体化技术，使得煤矿开采技术得到改造升级。在进行改造同时，也将智能化的控制方法引入到了煤矿作业中，因此能够高度使用煤矿挖掘的特殊环境，从整体上提高煤矿作业的效率和产量。比较国内外的煤矿机电一体化的进程，我们可以从中得到不少的启发。
作为最早研究机电一体化的两个国家—美国和日本，已经在此项目技术上去的了很大的突破，而且已经成功地实现了产业化。当然在机电一体化技术中，绝大部分的研究力度还是投入到能够适应各种特殊环境的机电机械设备上。这种工业机械设备能够满足可预测工作任务、步骤和结果额作业要求，只需要按照事先编写的程序就能够正常的工作。
然而，煤矿开采行业却因为其环境有很大的复杂性，非结构化，是的适应此种作业的工业机械设备在技术上的事先有很大的难度。在1980年左右，分部产煤大国开始使用计算机辅助遥控技术来让机械设备适应非结构化的煤矿环境，今儿成功研究出了大量的遥感工业设备，例如：转载提升器、采煤机械系统等。这些机电一体化技术的探索为煤矿工业的发展起到了巨大的推动作用。
至于我国，工20世纪70年代就在尖端技术上引入机电一体化技术，在20世纪80年代就开始了此项技术的核心研制工作。根据我国的世纪情况，各大煤矿企业已经研制出核心技术产权，为机电一体化技术的应用奠定了基础。
二、我国煤矿机电的应用
煤矿机械动力系统由急速器、电机和运动执行机构共同构成，这样的组合使得煤矿机械的单元环节多，整体机械的效率底下，并且占用大量的空间，因此系统的可靠性和故障的种类也多。出现这种情况的主要原因是没有认识到机电一体化技术绝不是机械技术和电子科技的简单叠加，只有在整体上组织信息、机械和电子的相关技术，才能得到一个功能完备的机电一体化系统。一个优化的煤矿机械系统要大刀各个组成要素之间是相互协作、彼此依存的。煤矿机械的机电一体化的最终结果就是机电技术完美应用与煤矿开采中。
(1) 掘进机械设备。由于井下回采工作面对回采速度的要求不断增大，煤矿的机械化水平也不断提高，因此对巷道与回采工作面之间的掘进工作也随之加快。采用掘进设备进行施工是提高巷道掘进速度的意向重要措施。掘进机械设备能够成功完成破落煤层、喷雾灭尘的工作。同事装备地下掘进放心测控系统的现金掘进机械系统还能够大幅度提高掘进的速度和效率。
(2) 机电一体化技术在采煤机中的应用。采煤机遇传统的液压牵引机相比，具有许多优点：其一，稳定的牵引特性，能够有效利用能源，动力系统能够在期前进的过程中提供部分牵引力。帮助采煤机客服阻力，同事在采煤机下滑时能够进行制动发电，为电网提供电能。其二，在大倾角的煤层也可使用，由于在采煤机电机的轴端装有防治打滑的制动器，使得其设计制动力矩得到加长，这就使得电牵引采煤机能够在40°-50°的斜坡使用。这项机电技术的采用，使得煤矿企业能够更加高效而安全地完成大倾角采煤工作任务，这在以前几乎是不可能实现的。其三，运行可靠，寿命长久，同液压牵引不同，电牵引采煤机的磨损情况几乎只发生在整流子和电刷上，而其他元件一般不会出现磨损，这种特点使得电牵引采煤机出现故障可能小，维护工作量小，寿命长久。其四，反应速度快，电牵引采煤机中配置了高灵敏度的传感器，能够对各种运行参数和装载质量精确的反应，使得采煤机几乎不会出现过载的情况。
(3) 矿山救护设施是维护采矿作业安全和事故预警的重要设备，它能根据煤矿井下的具体状况，对实际的情况采取具体的措施，这种机器人一般具有以下几种功能：①能够比较准确地探测到矿井下的被困人员并且能显示人员的位置和状况，还能测定有毒、可燃气体的风向并做出计量。②能够依靠装配的模拟视觉系统对障碍物的位置进行估计并自动避开障碍物。③能够发出相应的信号告知还没有撤离的人员需要撤离并且引导撤退。④将矿井中观测到的图像暂时存储并能将图像显示于控制台，然后将这些可靠的救援信息移交给相关的救护人员。⑤能够收集声音、图像并且具有将其打印于控制台的功能。
(4) 机电一体化技术应用于局部通风机中。煤矿生产过程中，局扇的供风对于巷道的施工安全有着重要的意义，在高瓦斯的巷道施工中，局扇的供风必须要保持不间断。而许多瓦斯事故发生的原因就是局扇无计划地停止供风导致的。虽然，企业也做了一系列的工作，国家也出来的《煤矿安全规程》来进行严格的规定，但是无计划停风仍然没有被杜绝。机电一体化技术为改善这种状况提供了新思路。近几年研制出的双电源电气闭锁真空磁力启动器成功地解决了这个问题，此机电设备只需花费几秒钟的时间就能够实现掘进面的双风机双电源自动切换，保证了无计划停风的意外不再发生，极大地保证了作业的安全。
三、煤矿机电一体化技术探析
（1）煤矿机电一体化技术的结构体系。控制系统、驱动系统和操作系统共同组成了煤矿机电系统。其中控制系统对机器人的位置、运动和轨迹进行准确的控制。目前常见的控制系统有开环控制系统和闭环控制系统。驱动系统主要有驱动器、减速器和传感器组成，目前流行的驱动器有电机、电气和液压等多种形式的驱动系统。矿山系统完成具体任务是在操作系统的支持下，操作系统通过提供各种命令能够使得系统能够对不同环境做出合适的操作，从而保证作业的进行。
（2）煤矿机电系统的价值。煤矿机电系统能够是矿工远离矿井中的不良环境，对工人的健康有着重要的意义。煤矿矿井一般充满了煤尘和有害气体，在这种潮湿的开采环境下，煤矿工人要长时间、高工作量地作业，这就使得他们的生活质量不能得到保证，也危害到了他们的身体健康。因此，研制矿山机械设备能够解放处于繁重体力劳动的工人。同事矿山机械设备能够适应煤矿的不良环境别切从事危险的采矿作业。因此只要能够根据具体的煤矿工作条件选择恰当的设备材料和结构，就能够使采矿设备适应复杂的采矿环境。
结束语
针对传统煤矿开采的各种不利环境，研制能够代替工作人员进行矿山作业的煤矿机电设备成为未来煤矿机械设计的重要研究方向。通过引进机电设备技术实现煤矿机械的改造和升级成为提高开采量和开采数量的重要方法。同时，机电机械还能够让采矿工人摆脱有害的环境。引入可靠的、功能齐全的控制系统成为提高煤矿机械系统性能的重要方式。对于矿山机电技术的研制要根据我国的实际情况进行选择，保证项目最终可行性并且能够起到相应的价值。
参考文献：
[1]李正吾. 机电一体化技术及其应用[ M ] . 北京: 机械工业出版社, 2000.
[2] 史映红, 周志海. 机电一体化技术在煤矿机械中的应用[ J] .煤炭技术, 2011, ( 10) .
[3] 樊炳辉. 让机器人推动我国矿山工程机械行业向前迈进[ J] . 矿山机械, 2011, ( 3) .