基于矿山机电一体化的创新及发展分析

基于矿山机电一体化的创新及发展分析

张岩 刘建春

山东泰安市新汶矿业集团有限责任公司生产服务分公司 山东省泰安市 271413

摘要：机电一体化是一门新兴的工程学科，它集计算机、机械、电子和电气工程于一体。它在矿山开发领域的应用非常重要，但在实际应用阶段还存在一些问题。需要探索机电一体化的具体应用思路，解决技术瓶颈，通过机电一体化的创新应用，为矿山开采提供更多的技术和装备支持。

关键词：矿山机电一体化；创新；发展

引言

目前，矿山浪费主要集中在2个方面，即开采过程和运输过程。因此，有必要从开采上提高其有效利用率。近年来，随着技术的不断进步，矿山的利用率有了很大的提高。其中机电一体化技术是具有代表性的一种。本文论述了矿山机电一体化的创新与发展。

1概述矿山机电一体化技术

机电一体化技术的概念起源于20世纪60年代，最早由日本提出。直到20世纪80年代才逐渐被人们所认识和应用。在机电一体化技术中，对基础机械技术、信息技术、计算机技术以及电子技术等多种类型的技术进行了有机的融合，在学科上具有一定的综合性。在机电一体化技术发展的过程中，逐渐向着系统化、智能化的方向发展，在各个生产领域内都取得了广泛地应用，在矿山行业中也不例外。矿山企业运用机电一体化技术来进行生产，如运输环节和监控环节等都应用了机电一体化技术，这能够有效地提高矿山生产的产能，增强矿山企业生产工作的安全性。

2矿山机电一体化的创新应用

2.1在矿山掘进机控制系统中的应用

根据目前矿山作业的分析，机械设备的使用是普遍的，而矿用掘进机是必不可少的。这种机械设备采用PLC技术控制，电路、元件、油泵都纳入监控范围，可以使保护效果更加理想。根据对其电气系统的分析，组成部分包括照明灯、操作箱、开关箱等，而且这些元器件的安全性能是较高的。整个电气控制系统采用的设计理念是较为先进的，结构也更加合理，安装工作也是非常简单的。矿山掘进机采用的控制系统是非常先进的，故障记忆功能也已具备，这样就可保证主控制器能够得到有效管控，而且保护效果更为理想。掘进机处于工作状态时，工作电压、运行数据能够在显示仪表、液晶屏中清晰呈现，故障信息同样可以显示，这样就可保证相关人员及时予以解决，之所以这个目的能够顺利实现，是因为动力载波技术得到了合理应用。

2.2在矿山挖掘机控制系统中的应用

在采矿业中，挖掘机的使用频率很高，种类也很多。在露天开采或挖泥过程中，通常选用斗式挖掘机，通过机械旋转链条将物料从移动平面下方取出，适用于坑底不稳定的矿区。有斗轮(BWE)挖掘机，此类挖掘机能够满足大型矿山的露天开采作业，机械组成部分包括铲斗、大型砂轮等，在砂轮转向过程当中能够完成材料全取。该类型挖掘机上部组成结构有一个，结构上可以安装不同部件机械斗轮呈巨大圆形，能在动臂处固定，还能配置旋转勺。在切割轮进行材料拾取过程当中，通常会沿吊杆回转。在卸料臂位置，可运用上部结构，直接从切割壁位置完成物料接收，利用机器运走，向外部输送机进行输送。在机械上方配置动臂能够实现切割臂的平衡，并在机械的上方或下方进行悬挂。如果是大型的BWE设备，顶部位置能够容纳三个吊杆穿入，并且利用塔架支撑电缆。此类机械的上下层存在运动系统，新型设备还设置爬行器，在一体化技术运用之下，让机械履带能够灵活运动。结构能够沿着垂直轴进行旋转，辅助其完成运输任务。机械切割臂也可以上下升降，上升速度30m/min，下降速度5m/min。采用缆索系统作为升降驱动装置，大齿轮作为旋转驱动轮。由于机械尺度的不同，在不同的采矿工程领域有不同的应用。目前紧凑型机械装置的圆臂长6m，50t在重量上；大型机械圆臂长80m，重13000t，可根据采矿要求灵活选择。

2.3在皮带输送机中的应用

输送机是采矿作业过程中不可缺少的机械设备。从目前矿山作业的情况来看，带式输送机的应用较为普遍，在运输能力、工作效率和可持续性方面具有明显的优势，因此得到了广泛的应用。从矿山企业的角度来看，要想满足生产和运输的实际需要，就必须充分发挥带式输送机的作用，将机电一体化技术予以应用可以使机械设备具有的性能大幅提高，而且其运行能够保持稳定状态，效率也会有明显提升。进行矿山开采作业时，机电一体化皮带输送机的应用效果是更为理想的，通过CST可控软件能够使其驱动装置得到良好控制，运行自然就更加的平稳，而且矿山的长距离运输也能够真正实现。机电一体化皮带输送机已经得到普遍应用，然而有些技术问题暂未得到解决，这就使输送能力和输送距离受到限制，而且在对该设备进行启动、监控时出现的问题较多，当然，在机电一体化技术更为成熟后，这些问题自然就得到顺利解决。

3矿山机电一体化的发展

3.1自动化

在机电一体化发展的过程中，矿业也在向自动化发展。采矿自动化包括软件自动化和过程自动化，自动化技术也可以应用于采矿设备和车辆。为了保证机电设备的合理控制，可以选择自动化开采软件。在各种设备的支持下，不仅可以支持采矿过程的远程控制，还可以辅助司机操作采矿机械。例如，如果选择具有遥控功能的采矿设备，相关人员可以使用遥控器来控制矿区内的车辆，无论是挖掘机还是挖掘机，还是推土机都能通过此方法控制。操作人员只需要在遥控器的使用范围之内操作，即可让车辆功能顺利发挥。但是，因为采矿环境可见度可能受到粉尘方面的影响，能见度低的情况下，不利于人员操作，所以可能影响车辆的生产力。而在矿山地形不稳的区域，或者在下落碎片较多的区域，采矿操作危险性较高，此时可利用远程控制这项技术辅助采矿设备进行自动化运行，具有良好的经济性。采矿车辆还可与传感器、定位软件和相机等装置进行融合应用，为操作人员远程控制提供便利。同时，还可使用定位软件，自动化完成车辆定位。车辆的操纵杆、手持装置控制功能良好，操作人员利用远程软件，能够自动获取遥控车辆定位信息。

3.2微型化

在未来的发展中，小型化将是机械自动化技术研发的重要领域。在半导体技术飞速发展的今天，新技术、新材料不断问世，推动了所有设备部件向小型化、轻量化方向发展。机械自动化技术通过组装所有部件来扩展系统功能，实现对相应设备、软件和硬件的精确控制。此外，当前已经在机电一体化技术中引入纳米技术，通过各种新型技术减小设备的体积，降低设备能耗，避免出现资源浪费与环境污染的情况。当机械设备投入使用后，会表现出便携性与环保性的优势，甚至可以显示再次回收利用，满足国家的可持续发展理念。

结束语

综上所述，机电一体化技术目前已经在我国很多行业得到了广泛的应用，在提高生产效率、生产质量和安全水平方面具有积极的意义。对于对国家和社会发展至关重要的矿业来说，需要利用机电一体化技术进一步提升技术，避免传统生产模式下效率低、风险大、环境破坏大的问题。通过分析可以发现，机电一体化技术在矿山机械中的应用，可以实现矿山巷道掘进、运输等环节的高度自动化生产，不仅可以提高企业效益，充分保障生产安全，而且对生态环境保护具有重要意义。

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