一、機(jī)械自動化的現(xiàn)狀

目前來說，雖然我國在很多領(lǐng)域都應(yīng)用上了自動化技術(shù)，但我們應(yīng)該看到的是，由于我國相關(guān)產(chǎn)業(yè)起步較晚，雖然自動化技術(shù)正在逐漸應(yīng)用在各個(gè)領(lǐng)域，但是相對來說范圍還是太過狹窄。這與某些西方發(fā)達(dá)國家相比，就顯得有很大的差距。比如說，早在前幾年，西方一些發(fā)達(dá)國家就已經(jīng)在機(jī)械自動化領(lǐng)域取得了極大的突破。比如，有些國家已經(jīng)完成了集成化、自動化等先進(jìn)的技術(shù)。這些技術(shù)的應(yīng)用范圍極其廣泛，可以應(yīng)用在柔性制造系統(tǒng)中，也可以應(yīng)用在數(shù)控機(jī)床的系統(tǒng)中，并且應(yīng)用效果極好。而反觀我國的相關(guān)技術(shù)方面，還只停留在一些最基礎(chǔ)的方面，比如剛性自動化技術(shù)等。而像上文提到的那些先進(jìn)技術(shù)，我國使用的少之又少。根據(jù)現(xiàn)如今的發(fā)展情況來看，機(jī)械自動化技術(shù)在生產(chǎn)的過程中，起到了很大的作用。已經(jīng)普遍實(shí)現(xiàn)了控制與信息的自動化。這就使得人工失誤在實(shí)踐的操作中出現(xiàn)的頻率大大降低。使錯誤能夠得到改正，使失誤能夠得到控制。而再出現(xiàn)問題之后，也能夠及時(shí)地找出問題所在，并及時(shí)采取措施進(jìn)行解決。

二、在煤礦機(jī)械制造中機(jī)械自動化的應(yīng)用

(一)自動化煤礦采掘機(jī)械。眾所周知，我國近些年來經(jīng)濟(jì)飛速發(fā)展的前提和基礎(chǔ)是能源。如果沒有能源，那我國很難繼續(xù)保持如今這種發(fā)展速率。而能源的來源其實(shí)就是煤炭。因此可以說，煤炭其實(shí)是我國經(jīng)濟(jì)發(fā)展的基礎(chǔ)。所以，我們現(xiàn)在應(yīng)該思考的一個(gè)問題就是如何能夠提高我國煤炭的生產(chǎn)與采掘效率。而若想完成這個(gè)任務(wù)，我們就必須要大力推廣機(jī)械自動化的技術(shù)。這樣不僅可以提高工作效率，還能夠使人工失誤的可能性降到最低。綜上所述，如何使機(jī)械自動化的技術(shù)在煤礦采掘中廣泛應(yīng)用，是目前的主要問題，對于我國國民的生計(jì)來說是至關(guān)重要的。在發(fā)達(dá)國家的相關(guān)產(chǎn)業(yè)發(fā)展與應(yīng)用中，自動化技術(shù)的使用都取得了很好的效果。這不僅能讓機(jī)械設(shè)備的可靠性上升，更能夠提高操作的精度。與以往相比，這種工作的手段是有很大優(yōu)勢的。而近些年來，我國在這方面也有了長足的進(jìn)步，并研發(fā)出一批優(yōu)質(zhì)的煤礦生產(chǎn)機(jī)械。這使得外國在該方面的壟斷權(quán)已然消失。這也標(biāo)志著我國在機(jī)械自動化的研究方面上升到了新的高度，并促進(jìn)了整個(gè)煤炭企業(yè)的進(jìn)步。(二)煤炭輸送的機(jī)械自動化。對于煤炭的相關(guān)產(chǎn)業(yè)來說，生產(chǎn)與運(yùn)輸是一體的。這是兩個(gè)不可分割的部分。關(guān)鍵在于，就算生產(chǎn)效率提高了上來，如果運(yùn)輸效率低下，那也是毫無意義的，就與沒挖是沒有區(qū)別的。因此，在研究機(jī)械自動化在煤礦機(jī)械制造中的應(yīng)用時(shí)，我們也應(yīng)該著力于研究煤礦運(yùn)輸機(jī)械的自動化技術(shù)。煤礦輸出速度一定要大于等于煤礦挖掘速度，才有可能真正使煤礦的產(chǎn)量提升上來。才能使煤炭企業(yè)的效益提升。在當(dāng)前的煤炭生產(chǎn)運(yùn)輸環(huán)境里，有很多煤礦的運(yùn)輸方式都是膠帶運(yùn)輸。而這種較為傳統(tǒng)的運(yùn)輸方式在如今已經(jīng)和PLC技術(shù)相結(jié)合，這實(shí)際上也是一種自動化運(yùn)輸?shù)南到y(tǒng)。這種自動化運(yùn)輸系統(tǒng)安全可靠，更為高效，也不需要人力進(jìn)行干預(yù)與維護(hù)。這也會讓膠帶運(yùn)輸方式變得更加精確、敏捷。同時(shí)，也使得在工作過程中應(yīng)用了電力，使因?yàn)槿肆Χa(chǎn)生的安全事故減少，并避免其發(fā)生。這也是間接地使煤炭企業(yè)的效益得到最大的保障。(三)自動化的煤礦安全監(jiān)控系統(tǒng)。對于任何產(chǎn)業(yè)來說，安全永遠(yuǎn)都是第一前提。近些年來，煤礦的安全事故頻發(fā)，不禁使人們對于煤礦的安全性產(chǎn)生了擔(dān)憂。人們也在反思，如何才能提高在煤礦工作的安全性。而事實(shí)證明，將自動化技術(shù)應(yīng)用在煤礦生產(chǎn)的過程中，能夠有效地提高煤礦工作的安全性，也能有效防止各類事故。這就使得相關(guān)危險(xiǎn)操作對于人們的人身安全的威脅性降到最低。我們必須要及時(shí)對數(shù)據(jù)進(jìn)行監(jiān)控、預(yù)報(bào)，才能有效地防止事故的發(fā)生。而若想做到這一點(diǎn)，我們首先就應(yīng)當(dāng)實(shí)現(xiàn)自動化煤礦安全系統(tǒng)，將事故扼殺在萌芽狀態(tài)之中。相信我國在以后的發(fā)展中，必定能在這方面有所突破。

三、機(jī)械自動化技術(shù)的發(fā)展前景研究

(一)機(jī)械自動化發(fā)展前景廣闊。從我國近些年的經(jīng)濟(jì)飛速發(fā)展中可以看出機(jī)械自動化技術(shù)在我國機(jī)械制造中起著極為重要的作用，可以預(yù)見的，它在將來社會對資源的開發(fā)利用中將起著越來越重要的作用。但是我國機(jī)械自動化的發(fā)展還只是停留在初級階段，與西方發(fā)達(dá)國家比有著很大的差距。煤炭作為提供能源的主要動力，在將來很長一段時(shí)間內(nèi)仍將對經(jīng)濟(jì)的發(fā)展起著不可替代的支撐作用。因此，機(jī)械自動化的發(fā)展前景廣闊。(二)解決資源浪費(fèi)問題。我國機(jī)械自動化還存在著許多不足之處，其中對資源的浪費(fèi)問題便是極為重要的一項(xiàng)。為了使資源的利用率達(dá)到最高，國家政府必須重視起來，投入資金支持技術(shù)研究，以便為研究如何提高機(jī)械自動化對資源的利用率提供堅(jiān)實(shí)的支撐。在對煤礦院校的改革方面，應(yīng)該加強(qiáng)對建設(shè)理念的研究，將理念教育與實(shí)際相結(jié)合，這樣有利于進(jìn)行具體的優(yōu)化。在設(shè)備的改造方面，不僅應(yīng)該致力于發(fā)明出更加節(jié)能的機(jī)器，而且在對已有的機(jī)械利用效率方面也該有所改進(jìn)。對機(jī)械設(shè)備不同的安裝與拆除方法對一個(gè)機(jī)械設(shè)備的利用率有著極為重要的影響。因此，工作人員也應(yīng)該重視對機(jī)械設(shè)備的安裝拆除技術(shù)。(三)注意理論與實(shí)踐結(jié)合。隨著我國對機(jī)械自動化的重視，機(jī)械自動化的技術(shù)層面逐漸升高，但仍然有很大的發(fā)展空間。我國的機(jī)械自動化技術(shù)依然有待提升。在進(jìn)行改進(jìn)的同時(shí)，要注意將技術(shù)理論與實(shí)踐相結(jié)合，使技術(shù)理論的提出有實(shí)踐意義上的支撐。在發(fā)展過程中，應(yīng)該格外重視機(jī)械自動化發(fā)展中的缺陷并加以改正，為煤礦制造業(yè)的發(fā)展打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。堅(jiān)持可持續(xù)發(fā)展觀念，并將觀念帶入到實(shí)際工作操作中來。

1石墨的物理-力學(xué)性能

摩擦?xí)r，石墨微晶也會黏附金屬材質(zhì)，因而對磨時(shí)金屬因?yàn)轲ぶ饔脮⑹⒘＠卫蔚匚降浇饘傺趸镏校瑢?shí)質(zhì)上也是在對磨表面形成1種特殊的養(yǎng)護(hù)薄膜，從而有效減輕試樣的磨損。需要注意的是，石墨潤滑材料中含有大量固體潤滑劑，如果這種潤滑劑能夠持續(xù)得以補(bǔ)充，使得固體潤滑膜具有較好的連續(xù)性以及完整性，那么就會獲得較好的潤滑以及自我修復(fù)。在鑄鐵環(huán)境下，除了上述因素外，石墨潤滑能力所受的的影響還來自于金屬基體，如果選擇的金屬基體本身就具有較高的硬度，那么摩擦面亞表面金屬塑性變形區(qū)就會迅速減小，從而石墨的擠出功能受到阻礙，進(jìn)一步造成石墨成膜能力的降低。因而在煤礦機(jī)械的實(shí)際生產(chǎn)中，選擇金屬基體時(shí)應(yīng)盡量選用硬度比較低的，非常典型的是較軟的鐵素體基體，該金屬基體在多種行業(yè)中應(yīng)用都較為廣泛。

2煤礦機(jī)械生產(chǎn)中石墨/鐵基耐磨復(fù)合材料的應(yīng)用

（1）石墨/鐵基耐磨復(fù)合材料的制備方法

粉末燒結(jié)是一種較為常見的石墨/鐵基耐磨復(fù)合材料制備方法，主要涵蓋了混合、粉末軋制、燒結(jié)，對基體的熱處理以及加工等幾個(gè)步驟。鑄鐵熔點(diǎn)和石墨相比要低很多，通常較為適宜的燒結(jié)工藝應(yīng)為液相燒結(jié)，具體裝置可以分為幾種：①中頻感應(yīng)加熱，這種燒結(jié)方式在感應(yīng)加熱時(shí)溫度會在短時(shí)期內(nèi)獲得大幅度快速提高，但需要注意的是此時(shí)受熱并不均勻，會出現(xiàn)外部鐵屑熔合時(shí)，心部仍然不能熔化。若繼續(xù)加熱，由于石墨比重較小，在鐵屑熔化成液態(tài)時(shí)就會上浮，從而導(dǎo)致石墨的不均勻，效果不理想。②高溫爐中加熱和真空爐加熱是較為有效的2種方法，前者機(jī)構(gòu)簡單、體積緊湊、爐溫均勻，和中頻感應(yīng)相比溫度更容易精確控制，熱效率也較高，并能夠?qū)崿F(xiàn)壓塊的1175℃燒結(jié)和保溫。真空爐加熱將真空作為制備過程中的保護(hù)器，避免工件處于高溫下導(dǎo)致的氧化脫碳反應(yīng)，最大限度地提高工件熱處理表面的質(zhì)量，確保工件質(zhì)量的合格。

（2）試樣材料成分

摘要：分析了煤礦機(jī)械齒輪斷裂的主要原因，提出了提高煤礦機(jī)械故障維修技術(shù)水平的可行性措施，比如運(yùn)用先進(jìn)的潤滑技術(shù)、盡可能地使用新型材料、提高技術(shù)人員的專業(yè)水平，探討了煤礦機(jī)械故障診斷技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：煤礦機(jī)械；齒輪；軸承；故障診斷

在中國經(jīng)濟(jì)的發(fā)展歷程中，煤炭資源占到了非常重要的一部分。然而，如何才能保證煤炭品質(zhì)卻是一個(gè)嚴(yán)峻的問題，這就需要深度思考煤礦機(jī)械的性能問題。由于機(jī)械設(shè)備的運(yùn)行時(shí)間一般都很長，而且煤礦機(jī)械在很惡劣的環(huán)境中工作，使得企業(yè)對煤礦機(jī)械的保養(yǎng)及維護(hù)有一定的難度。在這種情況下，要保證機(jī)械的穩(wěn)定運(yùn)行更是難上加難。相關(guān)資料顯示，機(jī)械設(shè)備中70%的故障是因機(jī)械振動引起的，而機(jī)械振動又主要是因齒輪問題引發(fā)的。機(jī)械設(shè)備中齒輪起著承受和傳遞載荷的作用，它們的運(yùn)行狀況會直接影響到設(shè)備的整體性能，因此需要對煤礦機(jī)械的故障診斷技術(shù)進(jìn)行進(jìn)一步的優(yōu)化及運(yùn)用。

1煤礦機(jī)械齒輪斷裂的主要原因

煤礦機(jī)械齒輪斷裂的原因主要有：a)軸承的內(nèi)外圈滾道出現(xiàn)損傷，接觸面不夠光滑，引發(fā)齒輪斷裂；b)在工作中軸承受力不均勻，導(dǎo)致斷裂；c)齒輪本身質(zhì)量不佳，導(dǎo)致抗拉強(qiáng)度不足，嚴(yán)重影響齒輪的使用壽命，導(dǎo)致齒輪運(yùn)行中斷裂；d)齒輪無法承受較強(qiáng)的靜載荷，較薄的位置會受到影響，導(dǎo)致斷裂；e)齒輪運(yùn)行時(shí)間超過壽命周期，導(dǎo)致因過度使用而使得齒輪斷裂；f)齒輪所承受的靜載荷超過自身極限，從而因載荷過大而導(dǎo)致斷裂。由以上斷裂原因可以看出，要延長齒輪的使用壽命，就需要從以下幾個(gè)方面做起。a)設(shè)計(jì)方面。由于礦井使用條件的限制，如何保證在齒輪外形尺寸一致的情況下提高每一個(gè)齒輪的強(qiáng)度，延長其使用壽命是一個(gè)很重要的問題。在一些特定的情況下，齒輪所承受的沖擊載荷要求齒輪彎曲極限應(yīng)力達(dá)到1200MPa，接觸耐久性極限強(qiáng)度增加到1600MPa[1]。要達(dá)到這樣的標(biāo)準(zhǔn)，就需要準(zhǔn)確計(jì)算載荷、修正強(qiáng)度計(jì)算公式、選擇合適的材料、運(yùn)用良好的加工和處理工藝，進(jìn)一步優(yōu)化齒輪的設(shè)計(jì)參數(shù)，主要包括表面光潔度、硬度、嚙合參數(shù)、裝配要求等，并進(jìn)一步提高標(biāo)準(zhǔn)。b)制造過程方面。煤礦機(jī)械使用的齒輪大多數(shù)是低速重載齒輪，對強(qiáng)度的要求比較高，因此在制造齒輪的過程中，應(yīng)該少用鑄鋼制作，多用鍛鋼；對于一些大齒輪，使用鍛鋼制作有較大的難度，此時(shí)可以利用鑄鋼齒輪的輪芯鑲嵌鋼齒圈組合件，而且要注意鍛鋼的鍛造過程中鍛造比要大于3[2]。另外，不管是鍛件還是鑄件，都要對其品質(zhì)進(jìn)行嚴(yán)格的把控，并且要對其進(jìn)行超聲波探傷，確保產(chǎn)品質(zhì)量達(dá)到既定標(biāo)準(zhǔn)要求。c)注重改善齒輪的熱處理技術(shù)。齒輪表面硬度和剪切強(qiáng)度決定了煤礦機(jī)械的承載能力。對于齒輪硬化處理，可以采用深層滲碳淬火的方法，利用深層滲碳淬火，得到性價(jià)比相對較高的齒輪芯部硬度。齒輪齒面的含碳量必須控制在0.8%～1%。滲碳齒輪經(jīng)過淬火和回火后，要求表面硬度為HRC62，消除齒輪的殘余內(nèi)應(yīng)力，可以將碳的滲入深度控制在0.2mm以內(nèi)，這樣不僅能保證齒輪表層得以硬化，還能產(chǎn)生壓應(yīng)力。采用這種工藝時(shí)，單單滲碳齒輪的強(qiáng)度極限應(yīng)力就可以提高13%以上。熱處理過后，還要進(jìn)行人工時(shí)效處理，消除熱處理過程中產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力。對齒輪表面進(jìn)行熱處理后，還應(yīng)該對齒輪齒面和齒根做噴丸強(qiáng)化處理。噴丸強(qiáng)化處理的過程要嚴(yán)格按照其要求工藝進(jìn)行操作。因?yàn)閲娡鑿?qiáng)化處理不僅可以使齒根的彎曲疲勞強(qiáng)度變得更高，還可以有效阻止裂紋出現(xiàn)，使齒輪的載荷小于外加載荷，這樣既可以有效減少破壞，又可以極大地提升耐久性。除此之外，齒輪噴丸強(qiáng)化處理還可以有效消除加工過程中出現(xiàn)的一些刀痕和磨削導(dǎo)致的缺陷。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)判斷，經(jīng)過噴丸強(qiáng)化處理后的齒輪與沒有經(jīng)過噴丸強(qiáng)化處理的齒輪相比，壽命顯著延長，大量的統(tǒng)計(jì)資料表明，壽命可以延長6倍以上[3]。d)齒輪的安裝和使用過程。在使用過程中必須注意相關(guān)的操作規(guī)范和技術(shù)要求，尤其是在安裝、更換、檢修齒輪時(shí)，要注意齒輪軸心的中心距、平面度和水平度等重要參數(shù)，一定要保證這些參數(shù)滿足標(biāo)準(zhǔn)要求。在檢修過程中，如果齒輪的磨損較大，或者已經(jīng)損壞，要盡可能地按照原有的安裝方法合理地調(diào)整齒輪的安裝位置，確保齒輪正常嚙合。齒輪不可以單換，要對相應(yīng)的齒輪進(jìn)行成對更換。在使用過程中，要注意齒輪的潤滑。在齒輪相關(guān)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)過程中，應(yīng)充分考慮齒輪的潤滑情況，但同時(shí)也不能忽視齒輪的維護(hù)過程。在煤礦機(jī)械傳動中，使用的基本都是低速重載齒輪，這種齒輪要求有更高的接觸應(yīng)力，因此一定要保證其接觸表面不能有局部的彈性形變。輪齒在共軛嚙合過程中，除了切點(diǎn)附近的部位以外，其余都是滾動和滑動運(yùn)行，這樣更加符合彈性流體動力潤滑理論。目前，中國煤礦機(jī)械設(shè)備的事故率仍較高，煤炭生產(chǎn)和運(yùn)輸過程中仍存在較多問題。在煤礦機(jī)械的運(yùn)行過程中，故障出現(xiàn)最多的原因就是機(jī)械齒輪失效。因此，對各種齒輪的失效形式及原因進(jìn)行相應(yīng)的分析和討論，對于改善煤礦機(jī)械設(shè)備事故率高的狀況有非常重要的現(xiàn)實(shí)意義。

2提高煤礦機(jī)械故障維修技術(shù)水平的可行性措施

1機(jī)械自動化現(xiàn)狀分析

我國各種工業(yè)的起步較為落后，雖然現(xiàn)在有些行業(yè)已經(jīng)達(dá)到了世界領(lǐng)先水平，但是在機(jī)械自動化技術(shù)的應(yīng)用方面還遠(yuǎn)不及發(fā)達(dá)國家，因此應(yīng)該清醒地意識到與發(fā)達(dá)國家的差距，采取各種措施來縮小與發(fā)達(dá)國家之間的生產(chǎn)力的差別。在前幾年，西方發(fā)達(dá)國家就已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了機(jī)械自動化中的柔性自動化、智能化以及集成化等方面的技術(shù)。這些方面的自動化技術(shù)主要運(yùn)用于數(shù)控機(jī)床與柔性制造系統(tǒng)當(dāng)中，并且應(yīng)用效果優(yōu)良。現(xiàn)狀之下，對于機(jī)械自動化技術(shù)，我國還只停留在單機(jī)自動化和剛性自動化階段，而像柔性制造單元及柔性制造系統(tǒng)，其數(shù)量卻尤為之少。雖然我國各行各業(yè)都已經(jīng)體會到了機(jī)械自動化的好處，并且能夠利用機(jī)械自動化來提高產(chǎn)品的質(zhì)量，同時(shí)降低安全事故發(fā)生的幾率，但是對于機(jī)械自動化的應(yīng)用還處在初級階段，想要進(jìn)一步提高生產(chǎn)力，增強(qiáng)企業(yè)的實(shí)力，需要加強(qiáng)對于西方發(fā)達(dá)國家的學(xué)習(xí)，努力促進(jìn)機(jī)械自動化技術(shù)在煤礦企業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用。不難看出我國煤炭的產(chǎn)量每年都在增加，因?yàn)榻?jīng)濟(jì)的增長需要能源作為支撐，特別是電力能源，而我國的電力能源主要來源于火力發(fā)電，也是依賴于煤炭的供給。而縱觀我國煤炭的生產(chǎn)，很多煤礦使用的都是多年以前的技術(shù)和機(jī)械，這些技術(shù)和機(jī)械上的落后限制了煤礦的產(chǎn)量，同時(shí)也容易對生產(chǎn)人員的生命財(cái)產(chǎn)安全造成威脅，因此更新煤礦生產(chǎn)的技術(shù)，對機(jī)械進(jìn)行更新?lián)Q代，是提高煤炭產(chǎn)量，保證安全生產(chǎn)的重要措施。將機(jī)械自動化應(yīng)用在煤礦機(jī)械制造中，能夠提高煤礦機(jī)械制造的精度，同時(shí)創(chuàng)造出更高效率的煤礦機(jī)械，能夠?yàn)槲覈拿禾慨a(chǎn)量的增長作出貢獻(xiàn)，因此具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。

2自動化技術(shù)組成分析

作為一門綜合學(xué)科，自動化包含的技術(shù)種類很多，可以將自動化技術(shù)粗略的分為以下幾個(gè)組成部分：程序單元、作用單元、傳感單元、制定單元以及控制單元。（1）程序單元。程序單元是控制單元的核心，由工程師提前編制的程序在控制單元中運(yùn)轉(zhuǎn)，以維持整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行。（2）作用單元。所謂的作用單元是受程序單元所控制的，負(fù)責(zé)整個(gè)系統(tǒng)運(yùn)轉(zhuǎn)的單元，是命令的執(zhí)行者。（3）傳感單元。負(fù)責(zé)收集各種數(shù)據(jù)，并將這些數(shù)據(jù)及時(shí)的傳遞給控制單元，由控制單元進(jìn)行計(jì)算和處理，再反饋給其他的單元，以此來保證整個(gè)系統(tǒng)的良好運(yùn)轉(zhuǎn)。（4）制定單元。制定單元的作用是對整個(gè)系統(tǒng)的其他部分命令，調(diào)控其他部分的行為。（5）控制單元?？刂茊卧钦麄€(gè)機(jī)械自動化控制系統(tǒng)工程的保障性單元部分，其主要用于解決單元制定和動作調(diào)節(jié)。

3機(jī)械自動化在煤礦機(jī)械制造中的應(yīng)用探究

依據(jù)不同的功能，可以將煤礦機(jī)械分為三個(gè)系統(tǒng)：挖掘系統(tǒng)、輸送系統(tǒng)、安全監(jiān)控系統(tǒng)，而在煤礦機(jī)械制造過程中，就應(yīng)該實(shí)現(xiàn)煤礦采掘機(jī)械的自動化、煤炭輸送的機(jī)械自動化、煤礦安全監(jiān)控系統(tǒng)的自動化。

摘要：本文主要討論了機(jī)電技術(shù)在煤礦機(jī)械當(dāng)中的應(yīng)用以及對其應(yīng)用進(jìn)行分析。煤礦機(jī)械在使用機(jī)電技術(shù)的過程當(dāng)中，會產(chǎn)生一些問題，會對使用機(jī)電設(shè)備產(chǎn)生影響。通過對機(jī)電技術(shù)的應(yīng)用分析，以期促進(jìn)機(jī)電設(shè)備提高煤礦開采的效率，增加煤礦生產(chǎn)過程當(dāng)中的安全性。

關(guān)鍵詞：機(jī)電技術(shù)；煤礦開采；提高效率

1.前言

隨著社會的不斷進(jìn)步，科技也在不斷的發(fā)展。一些國外的國家對機(jī)電技術(shù)開始了應(yīng)用，技術(shù)也正在發(fā)展和更新，從而促進(jìn)了機(jī)械制造技術(shù)的飛速發(fā)展。機(jī)電技術(shù)在煤礦機(jī)械當(dāng)中也有很大的應(yīng)用，可以將煤礦生產(chǎn)的生產(chǎn)效率進(jìn)行提高，簡便煤礦生產(chǎn)的操作步驟，提高煤礦生產(chǎn)的效率，促進(jìn)了煤礦生產(chǎn)的進(jìn)步。

2.煤礦機(jī)械當(dāng)中使用機(jī)電技術(shù)的問題

(1)傳統(tǒng)的生產(chǎn)觀念中國有很多地區(qū)具有豐富的礦產(chǎn)資源，于是就產(chǎn)生了很多的煤礦企業(yè)。但是不同的煤礦企業(yè)有不同的生產(chǎn)模式和生產(chǎn)規(guī)模，所以企業(yè)管理人員的自身素質(zhì)也存在很多方面的差異，這種情況主要是因?yàn)槠髽I(yè)的管理人員生產(chǎn)觀念比較傳統(tǒng)造成的。有很多煤礦企業(yè)的管理人員在機(jī)電設(shè)備管理工作這方面沒有很重視，在生產(chǎn)過程當(dāng)中過于重視產(chǎn)量，對設(shè)備管理這方面不是很重視。在生產(chǎn)的過程當(dāng)中，企業(yè)的管理人員更加注重生產(chǎn)效能的提升，不注重對煤礦設(shè)備的管理和維修，這樣煤礦企業(yè)對機(jī)電設(shè)備的管理工作就會產(chǎn)生一些遺漏。導(dǎo)致煤礦企業(yè)進(jìn)行煤礦生產(chǎn)的過程當(dāng)中，機(jī)器設(shè)備出現(xiàn)問題，發(fā)生一系列的安全事故。這樣就會降低企業(yè)的生產(chǎn)效率，影響企業(yè)的正常生產(chǎn)運(yùn)行和對企業(yè)的聲譽(yù)造成影響，且不利于企業(yè)的進(jìn)一步發(fā)展以及經(jīng)濟(jì)效益的提升。(2)管理人員監(jiān)管力度不足在煤礦生產(chǎn)的過程當(dāng)中，機(jī)電技術(shù)發(fā)揮著巨大的作用，對煤礦企業(yè)的設(shè)備管理以及生產(chǎn)工作也產(chǎn)生了很大的影響。在煤礦進(jìn)行生產(chǎn)的過程當(dāng)中，企業(yè)需要安排一些專業(yè)的管理人員，對機(jī)電設(shè)備進(jìn)行定期的檢查和修護(hù)，這樣才能保證煤礦在進(jìn)行生產(chǎn)的過程當(dāng)中，能夠安全生產(chǎn)?，F(xiàn)階段，很多煤礦企業(yè)中的機(jī)電設(shè)備運(yùn)行時(shí)間相對來說較長，企業(yè)安排的機(jī)電設(shè)備管理人員也比較少，監(jiān)管力度比較弱，所以沒有辦法對全部范圍的機(jī)電設(shè)備進(jìn)行管理。在煤礦生產(chǎn)的過程當(dāng)中使用機(jī)電設(shè)備，還會產(chǎn)生危險(xiǎn)。如果煤礦企業(yè)不能定時(shí)的對機(jī)電設(shè)備進(jìn)行管理和維護(hù)，那么就無法保證煤礦生產(chǎn)過程當(dāng)中的安全，很有可能會產(chǎn)生安全事故。這樣會造成煤礦生產(chǎn)當(dāng)中的機(jī)電設(shè)備監(jiān)管工作變得形式化，也無法及時(shí)的發(fā)現(xiàn)機(jī)電設(shè)備會造成的風(fēng)險(xiǎn)，這樣很有可能會導(dǎo)致安全事故的發(fā)生，對煤礦生產(chǎn)的工作人員的人身安全產(chǎn)生影響，這也會影響企業(yè)的正常運(yùn)行，導(dǎo)致企業(yè)的聲譽(yù)下降。(3)機(jī)電技術(shù)水平需要提高中國的煤礦資源比較豐富，但是煤礦的開采環(huán)境相對來說較差，而且很多煤礦企業(yè)并不是很重視機(jī)電技術(shù)的工作人員，而且機(jī)電技術(shù)的工作人員和普通的工作人員薪資待遇幾乎一樣，這樣會將機(jī)電技術(shù)人員的工作積極性降低，也會造成機(jī)電技術(shù)方面的人才流失。由于煤礦的工作人員無法熟練和準(zhǔn)確的對機(jī)電設(shè)備進(jìn)行使用，設(shè)備如果產(chǎn)生故障，煤礦的工作人員也無法及時(shí)對其發(fā)現(xiàn)和處理，在技術(shù)處理方面也比較薄弱，所以要對煤礦開采人員的素質(zhì)進(jìn)行培養(yǎng)，從而提高煤礦工作人員的全面素質(zhì)。如果員工無法及時(shí)處理機(jī)電設(shè)備當(dāng)中的問題，那么就會導(dǎo)致機(jī)電設(shè)備產(chǎn)生故障，影響煤礦生產(chǎn)的正常運(yùn)行，降低煤礦的生產(chǎn)效率，影響煤礦的生產(chǎn)工作。

在我國，煤炭行業(yè)及行業(yè)內(nèi)企業(yè)的發(fā)展對于我國的國民經(jīng)濟(jì)來說具有重要意義，因此隨著我國經(jīng)濟(jì)發(fā)展對能源需求的進(jìn)一步增加，煤炭企業(yè)需要進(jìn)行設(shè)備上的更新升級來適應(yīng)不斷發(fā)展的形勢。在煤炭企業(yè)進(jìn)行開采的過程中，常用到一些煤礦開采設(shè)備，比如液壓系統(tǒng)、采煤機(jī)、刮板輸送機(jī)、膠帶輸送機(jī)等等，但是傳統(tǒng)的采煤設(shè)備的運(yùn)行效率低下，并且經(jīng)常發(fā)生運(yùn)行故障，因此為了提高煤炭企業(yè)的開采效率，提高企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益，必須對煤礦開采的機(jī)械設(shè)備進(jìn)行自動化升級。

1我國煤礦企業(yè)常用的機(jī)械設(shè)備

在我國煤礦的開采過程中，需要用到大量的機(jī)械設(shè)備來提高開采效率，同時(shí)利用機(jī)械設(shè)備進(jìn)行開采作業(yè)可以有效提高煤礦開采的安全性，因此煤炭企業(yè)需要對煤礦開采過程中的機(jī)械設(shè)備進(jìn)行自動化升級，以此來提高煤炭企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。在煤礦開采的過程中常用的機(jī)械設(shè)備有液壓支架、采煤機(jī)、刮板輸送機(jī)、帶式輸送機(jī)等等。其中，液壓支架是煤礦開采過程中最為重要的機(jī)械設(shè)備之一，液壓支架主要通過液體的壓力從而在煤礦井下產(chǎn)生支撐力，并且通過移動對礦井下的頂板進(jìn)行支撐，液壓支架屬于液壓系列設(shè)備中的一種，因此對井下采煤工作起著重要作用，但是液壓支架是上世紀(jì)70年代從國外引進(jìn)的，引進(jìn)之后我國對液壓支架進(jìn)行不斷的研究，從而在90年代中期完成了對液壓設(shè)備的自主研發(fā)。采煤機(jī)是煤礦開采工作的主體，主要對煤層進(jìn)行破碎，從而進(jìn)行采煤作業(yè)，如果采煤機(jī)出現(xiàn)故障，將直接影響到采煤工作的效率，導(dǎo)致整個(gè)煤礦開采系統(tǒng)出現(xiàn)停工停產(chǎn)。通過對采煤機(jī)的自動化升級，可以有效降低井下工作人員的工作強(qiáng)度，同時(shí)提高采煤效率與安全性。隨著我國采煤技術(shù)的不斷發(fā)展，我國的煤礦企業(yè)在采煤工作中普遍應(yīng)用了電牽引采煤機(jī)，并且隨著對于采煤機(jī)的不斷升級，采煤機(jī)的工作性能也有了巨大提升，并且可以對其進(jìn)行高效控制，從而實(shí)現(xiàn)了安全生產(chǎn)、有效生產(chǎn)。刮板輸送機(jī)與膠帶輸送機(jī)是煤礦開采過程中進(jìn)行煤炭運(yùn)輸?shù)闹匾O(shè)備。刮板輸送機(jī)主要以刮板鏈為牽引，在刮板槽內(nèi)輸送煤炭，運(yùn)用刮板輸送機(jī)可以對煤炭進(jìn)行水平方向和傾斜方向的輸送，但是刮板輸送機(jī)在進(jìn)行傾斜輸送的時(shí)候必須保證傾斜角度小于25°，如果傾斜角度大于25°，則需要在刮板輸送機(jī)運(yùn)行過程中安裝相應(yīng)的防滑措施。膠帶輸送機(jī)主要由機(jī)架、輸送帶以及滾筒構(gòu)成，在煤炭行業(yè)迅速發(fā)展的背景下，需要對膠帶輸送機(jī)進(jìn)行自動化升級，以此提供設(shè)備運(yùn)行效率與運(yùn)行安全性。

2煤礦機(jī)械設(shè)備自動化技術(shù)應(yīng)用的重要性

雖然我國煤炭行業(yè)具有較快的發(fā)展速度，但是我國煤炭行業(yè)在發(fā)展過程中存在著嚴(yán)重的浪費(fèi)問題，并且當(dāng)前的煤礦機(jī)械設(shè)備普遍存在著較高的能耗問題，同時(shí)還有較高的故障概率，因此為了降低煤炭開采及運(yùn)輸?shù)哪芎?，減少機(jī)械設(shè)備的故障發(fā)生率，需要對煤炭開采的機(jī)械設(shè)備進(jìn)行自動化升級。通過對煤礦機(jī)械設(shè)備的自動化升級，可以有效提高機(jī)械設(shè)備的運(yùn)行效率，同時(shí)降低機(jī)械設(shè)備的能耗問題，減少故障發(fā)生率，利用自動化技術(shù)可以對煤礦設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，從而針對機(jī)械設(shè)備在運(yùn)行過程中出現(xiàn)的突發(fā)故障實(shí)現(xiàn)高效掌控。此外，通過自動化技術(shù)的應(yīng)用，在降低機(jī)械設(shè)備能耗的同時(shí)可以減少井下工人的工作量，在降低井下工人工作強(qiáng)度的同時(shí)對工人的人身安全形成保障。

3煤礦機(jī)械設(shè)備自動化技術(shù)的應(yīng)用障礙及其解決方法

摘要：針對當(dāng)前煤礦機(jī)械工程發(fā)展過程中存在的開采效率低，影響煤炭行業(yè)經(jīng)濟(jì)效益的問題，開展煤礦機(jī)械智能化的設(shè)計(jì)與研究分析。通過對煤礦機(jī)械智能挖掘設(shè)計(jì)、智能運(yùn)輸設(shè)計(jì)以及生產(chǎn)安全監(jiān)控設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)煤礦機(jī)械的智能化生產(chǎn)。通過對比實(shí)驗(yàn)證明，智能化煤礦機(jī)械在開采時(shí)可有效提高煤礦開采量，并與傳統(tǒng)煤礦機(jī)械相比經(jīng)濟(jì)效益得到大幅度提升，為煤礦機(jī)械在當(dāng)前生產(chǎn)環(huán)境中的有效利用提供幫助。

關(guān)鍵詞：煤礦；機(jī)械設(shè)備；智能化；開采效率

煤炭行業(yè)是當(dāng)前國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的主要動力源，其發(fā)展水平直接影響整個(gè)國家經(jīng)濟(jì)的發(fā)展速度。當(dāng)前煤炭行業(yè)的發(fā)展較為成熟，且規(guī)模逐漸擴(kuò)大，但在發(fā)展過程中也存在煤礦機(jī)械設(shè)備結(jié)構(gòu)復(fù)雜無法適應(yīng)當(dāng)前煤炭生產(chǎn)環(huán)境，造成設(shè)備利用率及生產(chǎn)率降低；科技水平低，數(shù)字化智能程度較差，使得人力、物力資源浪費(fèi)嚴(yán)重，且在生產(chǎn)過程中更容易出現(xiàn)操作失誤；設(shè)備材料可選種類較少，煤礦機(jī)械設(shè)備主要使用鋼鐵材料，但當(dāng)前鋼鐵材料低端鋼材生產(chǎn)量多，高端鋼材生產(chǎn)量低，使得煤礦機(jī)械設(shè)備質(zhì)量差；使用壽命較短，低質(zhì)量煤礦機(jī)械設(shè)備在煤炭生產(chǎn)過程中更加無法適應(yīng)開采環(huán)境，受到環(huán)境、氣候等因素影響，使得煤礦機(jī)械常常出現(xiàn)故障等問題。煤礦機(jī)械是煤炭開采和挖掘過程中主要使用的機(jī)械設(shè)備，因此針對煤礦機(jī)械存在的問題若不進(jìn)行及時(shí)改進(jìn)，將會影響煤炭行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。對此，本文開展對煤礦機(jī)械智能化的設(shè)計(jì)與研究分析。

一、煤礦機(jī)械智能化設(shè)計(jì)

(一)煤礦機(jī)械智能挖掘設(shè)計(jì)。針對煤礦機(jī)械中用于挖掘的部分進(jìn)行智能化設(shè)計(jì)，本文采用在機(jī)械設(shè)備中添加電牽引驅(qū)動裝置的方式，提高煤礦機(jī)械設(shè)備的智能挖掘效果。在煤礦機(jī)械設(shè)備挖掘過程中，依托計(jì)算機(jī)技術(shù)，采用傳感器故障診斷識別裝置，對發(fā)生的故障問題進(jìn)行精準(zhǔn)診斷。圖1為基于電牽引驅(qū)動裝置的煤礦機(jī)械智能挖掘設(shè)備組成。圖1基于電牽引驅(qū)動裝置煤礦機(jī)械智能挖掘設(shè)備組成本文將挖掘設(shè)備的電牽引驅(qū)動裝置設(shè)置為以垂直齒輪傳動的形式完成挖掘動作，將牽引電機(jī)的輸出軸的轉(zhuǎn)矩，通過轉(zhuǎn)動齒輪當(dāng)中的多個(gè)連桿銷傳動至對應(yīng)的連桿空心軸上，再通過煤礦機(jī)械主車輪的多個(gè)連桿銷傳動到對應(yīng)的車輪對上。具體電機(jī)轉(zhuǎn)矩傳遞的路線為：煤礦機(jī)械主動齒輪—從動齒輪—連桿銷—連桿—連桿銷—橡膠關(guān)節(jié)——傳動盤—連桿銷—連桿—主動齒輪—車輪。同時(shí)，當(dāng)高速運(yùn)行的煤礦機(jī)械速度達(dá)到150km/h~220km/h時(shí)，為了降低轉(zhuǎn)向架框架自身的質(zhì)量，提高轉(zhuǎn)向架蛇形穩(wěn)定性，可通過將牽引電動機(jī)轉(zhuǎn)移到煤礦機(jī)械本身的車體上，使其形成煤礦機(jī)械的電機(jī)懸掛裝置。基于電牽引驅(qū)動裝置煤礦機(jī)械智能挖掘設(shè)備還采用遙控和遠(yuǎn)程控制技術(shù)，通過操控遙感手柄實(shí)現(xiàn)煤炭開采人員的遠(yuǎn)程操作和駕駛機(jī)械設(shè)備。將單片機(jī)作為遠(yuǎn)程控制的核心部分，通過全球移動通信系統(tǒng)將接收到的挖掘命令信息，結(jié)合外部終端檢測數(shù)據(jù)信息進(jìn)行傳輸。再將當(dāng)前被控制的煤礦機(jī)械挖掘設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)實(shí)時(shí)發(fā)揮到網(wǎng)絡(luò)控制中心，通過發(fā)光二極管實(shí)現(xiàn)對挖掘設(shè)備的可視化控制。(二)煤礦機(jī)械智能運(yùn)輸設(shè)計(jì)。針對煤礦機(jī)械的運(yùn)輸智能化，首先通過集控平臺將煤礦機(jī)械不同負(fù)載情況進(jìn)行實(shí)時(shí)計(jì)算并將計(jì)算出的結(jié)果進(jìn)行匯總，根據(jù)煤礦開采區(qū)域運(yùn)輸設(shè)備的不同組成，設(shè)置對應(yīng)的最優(yōu)啟動方式以及啟動順序，啟動方式主要包括順槽皮帶運(yùn)輸啟動方式、主井皮帶運(yùn)輸啟動方式等。通過運(yùn)輸控制裝置的各個(gè)監(jiān)測節(jié)點(diǎn)，接收由集中控制平臺發(fā)出的相應(yīng)設(shè)備運(yùn)行指令，控制變頻調(diào)速裝置，并實(shí)現(xiàn)對煤礦機(jī)械設(shè)備不同皮帶機(jī)運(yùn)輸?shù)倪\(yùn)行方式。其次，由集中控制平臺根據(jù)不同的生產(chǎn)情況，結(jié)合當(dāng)?shù)孛禾慨a(chǎn)運(yùn)銷計(jì)劃方案，優(yōu)化整個(gè)煤礦開采區(qū)的礦井產(chǎn)量，以此實(shí)現(xiàn)以銷定產(chǎn)。最后再根據(jù)各個(gè)煤礦礦井質(zhì)量指標(biāo)的對比結(jié)構(gòu)，自動提醒礦區(qū)內(nèi)部各個(gè)礦井的開采人員該礦井最佳煤倉儲裝比例，并調(diào)節(jié)整個(gè)連采生產(chǎn)任務(wù)，并根據(jù)不同運(yùn)輸模式在原煤倉中的對應(yīng)位置入料。同時(shí)結(jié)合電網(wǎng)峰谷用電情況，給出煤礦機(jī)械運(yùn)輸?shù)淖罴焉a(chǎn)時(shí)間，并利用階梯電壓實(shí)現(xiàn)錯峰用電，以此降低運(yùn)輸成本。(三)生產(chǎn)安全自動監(jiān)控設(shè)計(jì)。針對煤炭行業(yè)的生產(chǎn)安全監(jiān)控，本文將Ethernet、TCP/IP等計(jì)算機(jī)通信技術(shù)直接應(yīng)用于對煤礦機(jī)械的控制當(dāng)中，并在此基礎(chǔ)上建立基于EPA的煤礦機(jī)械生產(chǎn)安全監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)。圖2為基于EPA的煤礦機(jī)械生產(chǎn)安全監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)平臺結(jié)構(gòu)示意圖。當(dāng)煤礦機(jī)械運(yùn)行時(shí)傳感器的種類和數(shù)量逐漸增加，對于煤礦安全生產(chǎn)監(jiān)控而言應(yīng)當(dāng)提出更高的要求，通過信息管理層、過程監(jiān)控層以及現(xiàn)場設(shè)備層共同組成基于EPA的煤礦機(jī)械生產(chǎn)安全監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，可有效實(shí)現(xiàn)對現(xiàn)場生產(chǎn)安全的一體化監(jiān)控，為煤礦機(jī)械設(shè)備的故障問題提供數(shù)據(jù)參考。根據(jù)煤礦機(jī)械的生產(chǎn)環(huán)境，在基于EPA的煤礦機(jī)械生產(chǎn)安全監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)中建立針對生產(chǎn)環(huán)境及防爆要求的工業(yè)網(wǎng)絡(luò)平臺，對各個(gè)控制區(qū)域內(nèi)進(jìn)行實(shí)時(shí)通信，實(shí)現(xiàn)對安全生產(chǎn)的無擾動切換監(jiān)控控制。一旦煤礦開采過程中設(shè)備出現(xiàn)故障或事故停產(chǎn)時(shí)，由煤礦機(jī)械生產(chǎn)安全監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)中心平臺及時(shí)根據(jù)具體生產(chǎn)情況及作業(yè)計(jì)劃，動態(tài)調(diào)整整個(gè)礦井的安全生產(chǎn)工作，實(shí)現(xiàn)煤礦開采的均衡生產(chǎn)。

二、實(shí)驗(yàn)論證研究分析

為認(rèn)真貫徹落實(shí)上級有關(guān)會議和四部委《關(guān)于推進(jìn)小型煤礦機(jī)械化的指導(dǎo)意見》文件精神，進(jìn)一步提升我區(qū)煤礦機(jī)械化裝備水平，結(jié)合煤礦2012年度機(jī)械化裝備實(shí)施方案，經(jīng)區(qū)局研究，制定如下實(shí)施意見：

一、提高認(rèn)識，加大投入，積極推進(jìn)煤礦機(jī)械化工作

推進(jìn)煤礦機(jī)械化是貫徹落實(shí)科學(xué)發(fā)展觀、促進(jìn)煤炭工業(yè)轉(zhuǎn)變發(fā)展方式的一項(xiàng)重要而緊迫的任務(wù)。是貫徹落實(shí)國務(wù)院23號文和省局162號文的重要體現(xiàn)。各煤礦企業(yè)要深刻領(lǐng)會和全面把握加快經(jīng)濟(jì)發(fā)展方式轉(zhuǎn)變、調(diào)整產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)和淘汰落后產(chǎn)能的重大意義，解放思想，轉(zhuǎn)變觀念，加大投入，大力實(shí)施“科技興安”戰(zhàn)略，以采煤、掘進(jìn)、運(yùn)輸機(jī)械化為重點(diǎn)，積極采用先進(jìn)適用的新技術(shù)、新工藝和新裝備，大力推行機(jī)械化改造，堅(jiān)決淘汰落后生產(chǎn)方式、工藝，提高技術(shù)裝備水平，提升安全保障能力。

二、優(yōu)化開拓布局，為煤礦機(jī)械化裝備創(chuàng)造條件

煤礦要進(jìn)一步做好礦井地質(zhì)工作，查清煤層賦存狀況，進(jìn)一步優(yōu)化礦井開拓布局，要根據(jù)煤層的賦存狀況和擬采用的煤礦機(jī)械化裝備，合理布置采區(qū)和井巷工程，為進(jìn)一步提升煤礦機(jī)械化裝備水平創(chuàng)造基礎(chǔ)條件，煤礦新采區(qū)設(shè)計(jì)必須將煤礦機(jī)械化裝備作為一項(xiàng)重要內(nèi)容一并設(shè)計(jì)。

三、積極采用薄煤層機(jī)械化采煤工藝，進(jìn)一步提升煤礦機(jī)械化開采水平

煤礦機(jī)械結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)方法

結(jié)構(gòu)模塊化設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)模塊化設(shè)計(jì)是在對產(chǎn)品的功能進(jìn)行分析后，把產(chǎn)品分解成一個(gè)或幾個(gè)模塊化的結(jié)構(gòu)，同時(shí)將這些基本結(jié)構(gòu)進(jìn)行選擇和組合，從而形成不同的產(chǎn)品。這些基本結(jié)構(gòu)是零件或部件，還可以是系統(tǒng)。一般而言，標(biāo)準(zhǔn)化的模塊的結(jié)構(gòu)應(yīng)進(jìn)行聯(lián)接和配合，使其據(jù)有相容性和互換性［3］。智能化設(shè)計(jì)智能化設(shè)計(jì)就需要運(yùn)用到智能化軟件、虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)和多媒體來開發(fā)和設(shè)計(jì)并表達(dá)出產(chǎn)品的構(gòu)想和結(jié)構(gòu)。系統(tǒng)化設(shè)計(jì)系統(tǒng)化設(shè)計(jì)就是把多個(gè)設(shè)計(jì)來組成一個(gè)系統(tǒng)，而且每個(gè)設(shè)計(jì)互相不干預(yù)，但是要素之間又存在有機(jī)性的聯(lián)系，在把所有的設(shè)計(jì)要素聯(lián)合在一起后，就可以完成所需要完成的任務(wù)。

煤礦機(jī)械設(shè)計(jì)的趨勢

如今，煤礦機(jī)械設(shè)備技術(shù)已經(jīng)從傳統(tǒng)的制造技術(shù)轉(zhuǎn)向先進(jìn)制造技術(shù)。而先進(jìn)的制造技術(shù)包括的范圍十分廣闊，它涉及的過程包括產(chǎn)品的市場調(diào)研、產(chǎn)品的開發(fā)和設(shè)計(jì)、產(chǎn)品生產(chǎn)的準(zhǔn)備工作以及加工和售后服務(wù)，先進(jìn)的制造技術(shù)要把這些過程有機(jī)的統(tǒng)一起來，尤其是隨著機(jī)械信息技術(shù)、傳感技術(shù)、自動化技術(shù)以及新材料技術(shù)和現(xiàn)代系統(tǒng)管理技術(shù)的不斷進(jìn)步，煤礦機(jī)械設(shè)備在產(chǎn)品的設(shè)計(jì)、制造和管理售后上，已經(jīng)向著綜合運(yùn)用各種先進(jìn)技術(shù)的方向發(fā)展。目前，煤礦機(jī)械設(shè)計(jì)方向已經(jīng)朝著合作化、虛擬化和自動化發(fā)展。在合作化上，企業(yè)隨著市場競爭的逐漸激烈，以及網(wǎng)絡(luò)通訊技術(shù)的發(fā)展，選取了競爭與合作共存的發(fā)展方向。因此，在機(jī)械的設(shè)計(jì)、零件物料的選擇和制造以及產(chǎn)品的銷售上都采取了異地或跨國合作［4］。機(jī)械設(shè)備技術(shù)的另一個(gè)發(fā)展趨勢是虛擬技術(shù)的運(yùn)用。所謂虛擬技術(shù)，就需要運(yùn)用計(jì)算機(jī)來實(shí)現(xiàn)真實(shí)系統(tǒng)的模擬，這樣可以及時(shí)發(fā)現(xiàn)產(chǎn)品在設(shè)計(jì)工藝上的缺陷，并以此來對機(jī)械產(chǎn)品的質(zhì)量進(jìn)行測試，確保設(shè)備的質(zhì)量和成本達(dá)到最佳比。此外，機(jī)械設(shè)備由于采用了集成技術(shù)、人機(jī)一體化和系統(tǒng)技術(shù)，其發(fā)展的趨勢也朝自動化的方向發(fā)展。

現(xiàn)代設(shè)計(jì)在煤礦機(jī)械設(shè)備中的應(yīng)用

可靠和穩(wěn)健的機(jī)械設(shè)計(jì)煤礦生產(chǎn)的環(huán)境是一個(gè)非常嚴(yán)酷的環(huán)境，機(jī)械設(shè)備在這樣的生產(chǎn)環(huán)境中進(jìn)行生產(chǎn)會對機(jī)械的壽命產(chǎn)生影響。而這就需要一個(gè)穩(wěn)健性的設(shè)計(jì)來保證機(jī)械的良好運(yùn)行。而穩(wěn)健性設(shè)計(jì)就是用系統(tǒng)的非線性，選擇合理的可控因素，使得機(jī)械能夠?qū)Νh(huán)境變化、產(chǎn)品老化等達(dá)到最不敏感的狀態(tài)，以此就可以提高機(jī)械的穩(wěn)定性。在穩(wěn)健性設(shè)計(jì)中，先通過系統(tǒng)性分析和試驗(yàn)，再以一定的變量表達(dá)所要的參數(shù)，然后根據(jù)其影響因素，并且以可控因素調(diào)節(jié)得到最佳參數(shù)。此外，運(yùn)用有限元法設(shè)計(jì)也是不錯的工程分析法。這種方法既可以分析邊界不規(guī)則、厚度突變等受力對象，還能解決幾何非線性等復(fù)雜問題，因此，成為一種不錯的工程分析法。而在煤礦生產(chǎn)中，機(jī)械受力十分復(fù)雜，而采取這種方法則正好合適。例如，由于結(jié)構(gòu)和受載的復(fù)雜性，電動挖掘機(jī)的動臂和斗桿采用了工程計(jì)算法，這種方法的缺點(diǎn)是它只能確定危險(xiǎn)截面處的應(yīng)力，因而確定不了動臂和斗桿中鋼板的應(yīng)力分布。但是，采用了有限元法在對其應(yīng)力分析時(shí)，就可以得到每塊鋼板的應(yīng)力分布。智能和虛擬設(shè)計(jì)職能設(shè)計(jì)，可以形成智能的結(jié)構(gòu)系統(tǒng)，它能夠在結(jié)構(gòu)中將傳感器、控制器及執(zhí)行器進(jìn)行整合集成，使其在適應(yīng)環(huán)境和愈合損傷方面產(chǎn)生智能功能，從而使機(jī)械降低能耗，提高性能，并且增加結(jié)構(gòu)的安全性。例如，采礦新技術(shù)就是采用職能采礦，在礦井安全生產(chǎn)中，紅外技術(shù)和機(jī)器人技術(shù)已經(jīng)得到應(yīng)用，這些智能機(jī)械在煤礦生產(chǎn)中擁有不錯的發(fā)展前景。因?yàn)槊旱V機(jī)械設(shè)備所運(yùn)行的環(huán)境比較復(fù)雜，加上大型機(jī)械本身的制作成本比較高，要在實(shí)際工作中來發(fā)現(xiàn)機(jī)械的不足，就需要通過反復(fù)的試驗(yàn)，而這樣就會對人力和物理造成浪費(fèi)和損耗，因此通過運(yùn)用虛擬設(shè)計(jì)的方法可以減少浪費(fèi)，降低損耗。所謂虛擬設(shè)計(jì)就是通過仿真技術(shù)來模擬機(jī)械在實(shí)際運(yùn)行時(shí)的參數(shù)，使其運(yùn)行環(huán)境的參數(shù)達(dá)到可視化，并通過對機(jī)械的動力學(xué)和運(yùn)動學(xué)進(jìn)行虛擬試驗(yàn)，就可以達(dá)到對機(jī)械的優(yōu)化設(shè)計(jì)．此外，設(shè)計(jì)人員根據(jù)機(jī)械相互配合的情況，可以按照用戶的需求來修改參數(shù)，使虛擬樣機(jī)得到優(yōu)化．工業(yè)造型和摩擦學(xué)設(shè)計(jì)一直以來，設(shè)計(jì)人員在機(jī)械的性能、穩(wěn)定性等方面進(jìn)行了很多研究，但是在機(jī)械的外觀上卻沒有進(jìn)行太多的改進(jìn)和重視。在對煤礦事故的調(diào)查中，很多事故是由于機(jī)械的色彩設(shè)計(jì)不合理，導(dǎo)致視讀不清楚，引發(fā)操作失誤。還有很多出口產(chǎn)品遭到退貨的原因就是因?yàn)闄C(jī)械的外觀設(shè)計(jì)無法達(dá)到要求。在色彩的安排中，色瓷很鮮艷的話容易使人疲憊，如果是灰暗色，則令人感到壓抑，如果能夠充分利用色彩和人的視覺的關(guān)系，有助于提高設(shè)備的工作效率，能提供給作者舒適明快的感覺。由此可見，工業(yè)造型設(shè)計(jì)在煤礦設(shè)計(jì)中不僅僅是美觀問題，也對工作效率的提高有很大提高。在煤礦工作中，機(jī)械的摩擦和磨損比其他行業(yè)要嚴(yán)重，在井下設(shè)備中，都會存在普遍的磨損。摩擦學(xué)是研究機(jī)械在相對運(yùn)動中，運(yùn)動表面在接觸、滾動、磨損和潤滑等方面的科學(xué)技術(shù)。隨著煤礦機(jī)械水平的提高，機(jī)械設(shè)備的摩擦問題越來越得到人們的重視，其直接影響煤礦生產(chǎn)的高效性。網(wǎng)絡(luò)動態(tài)和模擬化設(shè)計(jì)煤礦機(jī)械設(shè)備需要在惡劣的環(huán)境中運(yùn)用，需要具備高技術(shù)和大投資，其研制和試驗(yàn)的周期也很長，如果只采用傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法，不僅會花費(fèi)大量的研制費(fèi)用，而且周期長，無法適應(yīng)市場的要求，而這方面的失誤都會帶來巨大的損失。因此，運(yùn)用網(wǎng)絡(luò)化的設(shè)計(jì)，即將設(shè)計(jì)、制造和仿真、模擬集于一身的新型設(shè)計(jì)應(yīng)用在煤礦機(jī)械生產(chǎn)中，這對我國煤礦機(jī)械進(jìn)入全球化軌道和在國際分工中找到發(fā)展空間十分重要。機(jī)械產(chǎn)品的運(yùn)作是一個(gè)動態(tài)的過程，其運(yùn)用的環(huán)境包括正常信號和干擾信號。如果只是根據(jù)正常信號去進(jìn)行設(shè)計(jì)，結(jié)果可能與實(shí)際狀況相差很大，因此，在考慮機(jī)械產(chǎn)品的運(yùn)作時(shí)應(yīng)該對正常信號和干擾信號一起考慮，目前，我國在大型機(jī)器采掘機(jī)械動力的設(shè)計(jì)研究不是很夠，因此需要加強(qiáng)對動態(tài)模擬設(shè)計(jì)的研究。因?yàn)槊旱V機(jī)械在使用過程中，會因?yàn)榄h(huán)境因素給機(jī)械帶來不利的影響，因此，設(shè)計(jì)人員需要全盤考慮能夠帶來機(jī)械問題的因素，要進(jìn)行人－機(jī)－環(huán)境一體化分析，只要在全面均衡的情況下才能保證系統(tǒng)的整體性能達(dá)到最優(yōu)化。在環(huán)境上，要注意環(huán)境協(xié)調(diào)設(shè)計(jì)，是使產(chǎn)品在使用中能夠不污染環(huán)境，還可以起到節(jié)約資源的作用。

我們要根據(jù)煤礦機(jī)械的實(shí)際情況，根據(jù)不同油門下的發(fā)動機(jī)扭矩以及轉(zhuǎn)速的變化關(guān)系，選取一定油門開度之下的最大扭矩作為發(fā)動機(jī)的目標(biāo)轉(zhuǎn)速，從而據(jù)此確定煤礦機(jī)械接合量以及接合速度的控制量。

1離合器的最大接合速度

在煤礦機(jī)械起步的時(shí)候，由于用的時(shí)間并不長，而且速度比較低。為了簡化計(jì)算過程，我們可以認(rèn)為道路情況以及風(fēng)速是基本保持不變的，因此其變化率可以取值為0。而汽車起步的沖擊度j的大小則完全屈居于離合器的接合情況。

2運(yùn)行中離合器接合速度控制規(guī)律

2.1根據(jù)油門的開度進(jìn)行控制

在實(shí)際的運(yùn)行過程中，駕駛員可以在操作同力重工公司生產(chǎn)的TL870寬體礦車的時(shí)候，將起步意圖分成爬行起步、正常起步以及急起步幾種模式[4]。β0是最小離合器的汽車油門，根據(jù)圖2中的發(fā)動機(jī)目標(biāo)扭矩輸出情況，在β0<β<12%的油門開合度是爬行起步，這個(gè)過程要求起步的時(shí)候盡可能的平穩(wěn)，而在12%<β<30%的時(shí)候?yàn)檎Ｆ鸩?，這個(gè)時(shí)候不但要求起步過程盡可能的保持平穩(wěn)，同時(shí)還要盡可能的減少滑磨功。而在β>30%的時(shí)候是急起步，其主要的作用是出現(xiàn)在煤礦機(jī)械的駕駛員遇到緊急情況或者需要沖擊障礙的時(shí)候，這個(gè)時(shí)候應(yīng)該允許一定的沖擊發(fā)生。在不同的油門開度之下，離合器的接合速度能夠通過最大接合速度差值獲取，詳情如下表所示。除此之外，為了將離合器的最小接合時(shí)間進(jìn)行限制，就要求對最小結(jié)合速度進(jìn)行規(guī)定，使得最小結(jié)合速度能夠隨著油門開度的變化而發(fā)生相應(yīng)的變化[5]。