机电一体化技术在煤矿生产中的应用 - 机电一体化论文
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1机电一体化技术概述
二十世纪70年代，我国产生了机电一体化技术，它主要综合了计算机技术、微电子技术、信号变换技术以及自动控制技术，融合了能量流与信息流、机械与电子技术，具有高精度、高功能、高精度以及高质量等特点，而且在实际工作中，能源消耗较低，因此被广泛应用实际工作中。随着我国科学技术的不断发展，我国机电一体化技术也在不断提高，特别在煤矿生产中，机电一体化技术能够减轻工作人员的劳动强度，提高生产速度，改善煤矿生产的工作环境，同时还能降低能源消耗，保证煤矿生产的安全性，因此机电一体化在煤矿生产中具有重要作用。
2机电一体化技术在煤矿生产中的应用
2．1在采煤机中的应用分析
机电一体化在采煤机的应用过程中具有非常多的优点，主要表现在以下几个方面:①具有良好的牵引力，在实际工作中通常用电来牵引采煤机，在前进时电牵引采煤机可以提供一定的牵引力，在下滑时，也可以进行发电制动;②适用于大倾角煤层中，为了防止机器下滑，可以在牵引电动机的轴端安装停机，不需要安装其他的防滑装置，而且还能增加机器的使用寿命;③机器的动态性较好，反应灵敏，而且结构简单轻便，其转换的效率能够达到99%，另外机电一体化与液压牵引装置相比，虽然会磨损整流子和电刷，但是不会磨损到其他元件，大大减小维修量，增加机器的使用寿命。
2．2在提升机的应用分析
在煤矿生产过程中，全数字化直流式提升机正在不断提升自动化水平与一体化水平，特别是内装式提升机，还简化了机械的结构构成，将滚筒和高驱动融合在一起，体现出计算机技术、电力技术以及自动控制机三者的综合。在实际工作中，全数字化提升机具有高度的可靠性，硬件设施也比较简单，而且兼容性较好，收稿日期:作者简介:刘强，毕业于内蒙古科技大学机电一体及自动化，助理工程师，现任神东煤炭集团柳塔煤矿连采三队机电副队长。我国成功研制的全数字化提升机，完全具有自主知识产权，核心部分就是双CPU系统，操纵比较简单，获取信息也比较可靠。
2．3在带式输送机的应用分析
带式输送机是我国煤矿生产井下输送系统的重要组成部分，具有运行可靠、输送量大、效率高以及自动化等特点，并且带式输送机还可以实现长距离连续输送。因此，机电一体化技术在带式输送机的应用应是我们研究的重点，在实际工作中，为了实现金属矿石或煤炭的长距离运输，设置专门的驱动装置，这种启动装置通常用机电液一体化CST可控软件来控制，并利用一台或几台CST的驱动机来带动一条皮带运输机。虽然，带式输送机中具有很多优点，但是也有一些问题需要解决，如动态分析、启动延迟以及线监控技术等问题，同时由于我国带式传输机是三点驱动，因此在一定程度上限制了输送机的运量和单机长度。
2．4其他煤矿机电一体化设备的应用
目前，液压支架正在逐步实现电液控制，计算机技术以及液压控制技术在液压支架中的应用越来越广泛，煤矿机电系统中开始使用双向的定压邻架和自动移架，有效减少了顶板和支架受到的冲击负荷。另外在煤矿行业的生产作业中，对供电的要求较高，需要电能来满足大功率机械设备的持续运转，因此应该尽可能使用节能型产品，例如在高压开关柜中采用真空开关，此类开关具有维护量小、寿命长等特点。再如，对于高低开关柜，可以采用微机保护，通过现代化网络技术，对设备实施远程遥控、遥信、遥测、遥调。
3机电一体化技术在煤矿生产中的发展趋势
笔者认为，在未来的发展过程中，煤矿机电一体化技术还会不断进步，世界各国都将大力研究机器人技术，机器人技术在煤矿机电一体化中的运用，将会降低煤矿开采所需要的人力，同时能够避免工作人处于危险作业环境中，还可以大大提高工作效率。另一方面，随着社会发展水平的持续提高，人们生产、生活中对能源的需求量还会大幅提升，尽管世界很多国家都在积极研发新型绿色能源，但是在很长时间内，煤炭能源仍然会是无可取代的资源，在这种情况下，煤矿开采的力度的也会呈现增加趋势，随着开采力度的加大，煤炭资源的数量将会持续减少，想要获取煤炭资源，未来将会主要依靠于深矿井开采，由此可见，未来深矿井开采活动将会越来越多，对此必须要认识到，深矿井开采的难度很高，开采活动需要面对地温高、瓦斯含量高、地压大等问题，在作业过程中很容易发生安全事故，因此在未来的煤矿开采作业中，机器人技术的应用前景十分广阔，目前我国在机器人技术以及相关技术方面，与发达国家相比还存在差距，在以后的发展中，我国还要加大研发力度。除此之外，通信功能在煤矿开采工作中具有重要作用，因此在未来，煤矿开采设备的通信功能将会成为一个研究焦点，煤矿开采设备的通信功能也会向着自动化的方向发展，通过完善的通信系统，地面控制端可以及时了解井下的情况，并且对井下的机器人以及其他设备进行控制。煤矿开采是高危险行业，即使以后采用了机器人技术以及自动化技术，由于先进设备的使用，开采作业的成本投入很大，因此一旦发生事故，仍然会造成巨大的财产损失，同时会导致能源浪费。由此可见，对矿井健康工况的检测显得格外重要，以后我们应该充分运用微机处理器等技术，对矿井健康工况进行检测，及时发现可能引发安全事故的因素，避免事故的发生。
煤炭资源在人们生活、生产中具有重要作用，很多领域都离不开煤炭资源的支持，由此可见，煤矿行业在社会发展中的地位十分重要。在煤矿行业的生产活动中，开采工艺对生产效率、生产安全、生产效益都具有关键性的影响，煤矿行业想要与时俱进，就必须要运用现代化先进技术，就目前来看，机电一体化技术在煤矿行业中的应用日益广泛，大大促进了煤矿行业的进步。
作者:刘强 单位:神东煤炭集团
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机电一体化技术及其应用
　　摘要：机电一体化的发展趋势机电一体化是机械、微电子、控制、计算机、信息处理等多学科的交叉融合，其发展进步有赖下相关技术的进步发展，其主要发展方向主要有智能化、模块化、网络化、微型化、绿色化、人性化。要求机电产品有一定的智能，使它具有类似人的逻辑思考、判断推理、自主决策等能力。 中国论文网 /1/view-5944897.htm　　关键词：机电一体化技术；CISM应用；应用领域 　　机电一体化技术是20世纪60年代以来，在传统的机械技术基础上，随电子技术、计算机技术特别是微电子技术、信息技术的迅猛发展而发展起来的一门新技术。它是以机械技术和电子技术为主体，多门技术学科相互渗透、相互结合的产物，是正在发展和逐渐完善的一门新兴的边缘学科。美国Ⅸ技术评论》认为，有10种新兴技术在不远的将来会产生巨大影响。这些技术是全新的，很快就可以改变计算、医疗、制造、运输和能源基础设施，这l0种技术就包含机电一体化技术。 　　机电一体化的发展趋势机电一体化是机械、微电子、控制、计算机、信息处理等多学科的交叉融合，其发展进步有赖下相关技术的进步发展，其主要发展方向主要有智能化、模块化、网络化、微型化、绿色化、人性化。 　　l、智能化是2l世纪机电一体化技术发展的主要方向。要求机电产品有一定的智能，使它具有类似人的逻辑思考、判断推理、自主决策等能力。如在CNC数控机床上增加人机对话功能，设置智能I/O接口和智能工艺数据库，会给使用、操作和维护带来极人方便。随着模糊控制、神经网络、灰色理论、小波理论、混沌与分岔等人1=智能技术的进步与发展，为机电一体化技术发展开辟了广阔天地。 　　2、模块化由于机电体化产品种类和生产厂家繁多，研制和开发具有标准机械接口，动力接口、环境接口、电气接口的机电1体化产品单元是一项十分复杂但义很重要的事。利用标准单元迅速开发出新的产品，扩大生产规模，将给机电一体化企业带来美好前景。如研制具有集减速、变频调速电机一体的动力驱动单元；具有视觉、图像处理、识别和测距等功能的电机一体控制单元等。这样，在产品开发设计时，可以利用这些标准模块化单元迅速开发出新的产品。 　　3、网络化，20世纪90年代，计算机技术的突出成就是网络技术。因网络的普及，基于网络的各种远程控制和监视技术方兴未艾。 　　而远程控制的终端设备本身就是机电一体化产品，现场总线和局域网技术使家用电，器网络化成为可能，利用家庭网络把各种家用电器连接成以计算机为中心的计算机集成家用电器系统，使人们在家里可充分享受各种高技术带来的好处，因此，机电一体化产品无疑应朝网络化方向发展。 　　4、微型化微型化是指机电一体化向微型化和微观领域发展的趋势。微型化是精细加工技术发展的必然，也是提高效率的需要。自I1986年美国斯坦福大学研制出第～一个医用微探针，1988年美国加州大学Berkeley分校研制出第一个微电机以来，国内外在jMEMs工艺、材料以及微观机理研究方面取得了很大进展，开发出各种MEMs器件和系统，如各种微型传感器（压力传感器、微加速度计、微触觉传感器），各种微构件（微膜、微粱、微探针、微连{杆、微齿轮、微弹簧以及微机器人等）。 　　5、绿色化2l世纪的主题是环境保护，绿色化是时代的趋势。绿色产品在其设计、制造使用和销毁的生命过程中，要符合特定的环境保护和人类健康的耍求，对生态环境无害或危害极少，资源利用率最高。 　　6、人性化未来的机电一体化更注重产品与人的：关系，机电一体化产品的最终使用对象是人如何给机电体化产品赋予人的智能、I情感和人性显得愈来愈重要，机电一体化产品除了完善的性能外，还要求在色彩、造型等方面与环境相协调，使用这些产品，对人来说还是一种艺术享受，如家用机器人最高境界就是人机一体化。 　　机电一体化技术的应用随着机电一体化技术的不断发展，其应用渗透的领域越来越多。主要从以下几个方面来谈一谈它的应用情况： 　　（一）机电一体化技术在现代机械制造业中的应用传统机械制造业是建立在规模经济的基础上，靠企业规模、生产批量、产品结构和重复性来获得竞争优势的，它强调资源的有效利用，以低成本获得高质量和高效率，其生产盈利是靠机器取代人力，靠复杂的专业加工取代人的技能来获取的。世纪的机械制造业是以信息为主导，采用先进生产模式、先进制造系统、先进制造技术和先进组织管理形式的全新的机械制造业，其特征是全球化、网络化、虚拟化、智能化以及环保协调的绿色制造。 　　现代制造业集成了现代科学技术的发展，充分利用电了计算机技术，使制造技术提高到新的高度。近年来，制造工程领域的新技术相继诞生，如计算机数字控制，现代集成制造系统、柔性制造技术、敏捷制造、虚拟制造、并行工程等。数控系统装备的机床大大提高了加工精度、速度和效率。可以说，数控技术是实现制造过程自动化的基础，是自动化柔性系统的核心，数控技术是现代集成制造系统的重要组成部分。我国现代集成制造系统拓展了传统计算机集成制造系统的要点，细化了现代市场竞争的内容（P、T、Q、c、S、E）；提出了CISM的现代化特征是数字化、信息化、智能化、集成优化、绿色化；强调了系统的观点，拓展了系统集成优化的内容，包括信息集成、过程集成和企业间集成优化、企业活动中三要素和二三流的集成优化，以及CISM相关技术和各类人员的集成优化；突出了管理与技术的结合，以及人在系统中的重要作用；指出了CISM技术是基于传统制造技术、信息技术、管理技术、自动化技术、系统工程技术的综合性技术，其中，特别是突出了信息技术的主导作用；扩展了CISM应用范围，包括离散型制造业、流程及混合型制造业。此外，这种提法更具广义性、开放性和持久性。 　　由于交流传动的优越性，电气传动技术在不久的将来由交流传动全面取代直流传动，数字技术的发展，使复杂的矢量控制技术实用化得以实现，交流调速系统的调速性能已达到和超过直流调速水平。现在无论大容量电机或中小容量电机都可以使用同步电机或异步电机实现可逆平滑调速。交流传动系统在轧钢生产中一出现就受到用户的欢迎，应用不断扩大。 　　（三）机电一体化技术在饮料行业中的应用，德国的包装机械在设计、计量、制造及技术性能等方面都居领先地位，特别是啤酒、饮料灌装设备具有高速、成套、自动化程度高、可靠性好等特点。一些大公司生产的包装机械集机、电、仪表及微机控制于一体，采用光电感应，以光标控制，并配有防静电装置。其大型自动包装机不仅包装容积大，而且能使制袋、称重，充填、抽真空、封口等工序在一台单机上完成。德国包装机械业多年来始终处于稳定增长状态，出口比例占80%左右，是世界上最大的包装机械出口国。机电一体化技术的广泛应用使复杂的包装工艺检测过程、在线检测和控制、包装材料和成品的自动检测、工况参数的检测显示和控制、对多样化成品的包装、输送等自动控制和监测管理等都变得简单可靠。这给食品饮料包装机械在设计、制造和控制等方面都带来了深刻的变化，从根本上改变了包装机械的面貌。 　　实现机电一体化操作的设备可以根据预先设定的工艺参数自动运作。检测装置可以检测分级机构是否按照预设的参数对水果分级；状态检测诊断系统自动检测生产线是否在设定温度下完成榨汁、杀菌和包装以及监测过滤器被果渣堵塞的状况，判断清洗和更换过滤器的时间等等。不仅保证了合理的出汁率，还保证了果汁的良好品质。 　　机电一体化技术是当今发展最快、应用前景最为广泛的技术之一。机电一体化技术化食品、饮料包装机械的开发、设计和制造过程中的应用。不仅使单机的自动化程度大大提高，而且使整条包装生产线的自动化控制水平、生产能力得到很大提高，使其竞争能力远远超过传统的机械控制的同类设备。可以大大改善食品饮料包装生产设备产品的质量，提高其国内、国际竞争能力。 　　参考文献： 　　[1]袁中凡.机电一体化技术[M].北京：电子工业出版社.2006. 　　[2]殷际英.光机电一体化实用技术[M].北京：化学工业出版社.2003. 　　[3]芮延年.机电一体化系统设计[M].北京：机械工业出版社.2004.
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