机电一体化在煤矿机械中的应用研究

随着经济生产水平的不断提高，机电一体化技术已经应用到各个领域中去，在煤矿机械中的应用也在日益进步，机电一体化在煤矿的开采、支护、运输、洗选和矿井救护等多个方面都有着极为广泛的应用，并且已经体现出了极为有益的效果，展现出了未来的发展趋势。
1 机电一体化
1.1 何为机电一体化
机电一体化又称机械电子学，是机械工程与自动化的一种，日本杂志《机械设计》早在1971 年就提出了机电一体化一词，如今随着机电一体化技术的不断发展和完善，机电一体化的概念得到了社会各界的广泛关注，并取得了前所未有的成就。如今的机电一体化技术实现了微电子技术和机械技术的有效结合，其使冷冰冰的机器赋予了智能化和人性化。
实际上，机电一体化技术集微电子技术、机械技术、传感器技术、电工电子技术、接口技术、信息技术、信号变换技术等为一体，并将所有技术更好的应用到实际生活中，有效的提高了机械生产效率。如今，几乎所有的自动生产设备均属于机电一体化设备，其是研究在机械装置中融入电子器件的控制功能和信息处理功能的一种复合化技术，全称为机械电子工程学，在实际使用过程中简称机电一体化。
1.2 机电一体化特点
通常情况下，机电一体化技术应用了电脑技术、自动技术、机械技术、系统技术、传感技术、伺服技术，每一个机电一体化系统都是由动力组成要素、结构组成要素、感知组成要素、运动组成要素、职能组成要素等组成，而且其内部及相互间的作用均需要遵循运动传递、接口耦合、能量转换与信息控制等原则。它以机械技术作为基础，着眼于如何与机电一体化技术保持一致，并借助其它高新技术手段来从材料上、结构上、性能上进行改变，以期更好的满足缩小体积、减小重量、提高刚度、提高精度及改善性能等方面的要求。在进行机电一体化系统生产阶段，传统的机械工艺与理论知识往往需要借助计算机辅助技术，并借助专家系统与人工智能系统等，来构建全新的机械制造技术。
2 在煤矿机械中机电一体化应用的重要性
如今，机电一体化技术在我国得到了快速的发展，而且在煤矿机械中，机电一体化技术的应用可以使煤矿机电产品的功能更加强大、外观更加人性化、可靠性更高、体积和重量更加轻巧等。实际上，与传统煤矿机电产品进行对比可以发现，在煤矿机械中机电一体化技术所发挥的重要性如下。
2.1 功能增强
传统煤矿生产过程中，由于工作条件比较恶劣，导致煤矿开采方法与机械设施比较落后，这些问题极大地影响了煤矿开采工作的效率与质量，而机电一体化技术的应用可以有效突破传统机械单一功能和单一技术的局限，其可以实现多种技术的结合，有效提高煤矿机械的功能，并且可以在不同情况和不同场合中得到广泛应用，更好的满足用户需求，有效提高煤矿机械生产效率。
2.2 精度大大提高
在煤矿机械中引入机电一体化技术，不仅可以有效降低机械中的传动部件，而且还可以降低机械磨损、受力变形及机械配合等方面的误差。同时，借助计算机检测与控制技术还能够有效避免外界因素的影响而诱发的动态误差，有效提高煤矿机械的运行精度。同时，机电一体化技术的应用还可以更加准确的对煤矿开采工作进行找点，避免因为误差造成的煤矿开采位置错误的情况，节省人力物力，降低煤矿开采成本。
2.3 安全性和可靠性提高
由于机电一体化技术具有自动监控、报警、自动保护、自动诊断、安全联锁控制等多方面的功能，并且其在煤矿机械中的应用，使得煤矿机械可以检测出矿井中的情况，并实时监控施工环境，为工作人员提供矿井中的信息，以便工作人员准备万全的应对方案，可随时解决开采过程中出现的各种问题，既可以避免设备事故和人身伤害的发生，而且还可以有效提高煤矿机械设备的可靠性，保障了施工环境，保障了煤矿工人的生命财产安全。
2.4 优化操作流程，提升经济效益
在煤矿机械生产过程中，机电一体化技术的应用可以呈现良好的人机界面，有效降低操作按钮及手柄，这就减少了工作人员的数量，并且使煤矿机械设备的操作性能得到有效改善，降低操作人员的培训时间。实际上，机电一体化在煤矿机械中的应用大大节约了煤矿开采过程中的人力物力，提升了现有资源的利用率，极大的节约了经济成本，在一定程度上提升了煤矿企业的经济效益。
2.5 提高柔性
所谓柔性一般是指可以借助软件来对机器的工作程序进行优化和调整，以更好的满足机械设备的运行需求。例如，工业机器人的运动自由度比较好，手爪部分能够实现对不同工具的有效替换，此时可以通过改变控制程序的方式来实现对运动姿态和运动轨迹的有效改变，以期更好的满足不同的作业要求。机电一体化的柔性使煤矿机械可以灵活应对各种突发事件，通过软件随时改变施工方法，保证煤矿施工有条不紊的进行。
3 在煤矿机械中机电一体化技术的应用
3.1 在采煤机中的应用
采煤机是综采成套装备的主要设备之一，采煤机是从截煤机发展演变而来。采煤机是一个集机械、电气和液压为一体的大型复杂系统，在长壁采煤工作面，借助工作机构来将煤从煤体上破落下来，然后通过工作面输送机运输至煤场，该过程中采煤机一般是按照调定的牵引速度进行工作，以确保破煤和装煤工序的有效开展。与传统液压牵引式采煤机进行对比可以发现，电牵引采煤机能提供更大更强的牵引力，在下滑的过程中能发电制动，节约能源，还能在大倾角的煤层中牵引运行。机械化采煤能够有效降低体力劳动，提高企业经济效益，并达到高产量、低消耗、高效率的效果。
3.2 在煤矿监控系统中的应用
煤矿行业在进行煤矿生产过程中，需要安装监控系统，以实现对煤矿开采过程的实时、动态监控，随时观察地下情况，了解生产过程的各项状况，防止出现意外，并且通过监控系统可以对情况进行自行判断，分析故障原因，从而实现对故障的及时报警，然后采取有效措施给予解决，有效提高煤矿机械设备的使用寿命。
3.3 在煤矿运输机械中的应用
如今，在煤矿生产过程煤矿运输主要采用的是带式运输机，其一般是靠摩擦驱动的方式来实现对煤炭的有效运输。借助机电一体化技术可以实现带式运输机与煤矿各个环节的生产流畅有效衔接，从而构成一套有节奏的、连续的流水作业运输线。
带式运输机中的液压调速软制动器具有自适应能力，可以自己辨识过程参数，并自行适当调整控制参数，控制机动电机的功率平衡，保证带式运输机的平稳。
4 煤矿机械中机电一体化的发展前景
目前我国机电一体化水平与发达国家相比还有待提高，随着信息时代的发展，有效的推动了机电一体化技术的发展，并实现与其他技术的有效结合，以推动煤矿机械的信息化、智能化发展，在使用时减少设备的占用空间，在秉承绿色环保发展理念的同时，提高煤矿机械设备的运行效率。在煤矿机械生产过程中，未来机电一体化的应用将会朝着智能化、网络化、微型化、高性能化、绿色化的方向不断发展。
5 结语
综上所述，在煤矿机械中引入机电一体化技术可以实现对传统煤矿作业模式的有效改变，提高了煤矿作业的效率与安全性，节省了大量的人力物力，降低能耗，提高了经济效益，促进了煤矿企业的发展。