機電一體化數(shù)控技術煤礦機械中的應用探討.doc

機電一體化數(shù)控技術煤礦機械中的應用探討 機電一體化技術就是對多種學科進行融合與交叉的一種現(xiàn)代化技術，以下是搜集的一篇相關論文范文，歡迎閱讀參考。 摘要煤礦機械產(chǎn)品的數(shù)控加工對于加工精度、加工效率與生產(chǎn)效益有著高要求，與其他自動編程軟件相比，機電一體化的應用能夠顯著降低工作量、提升加工效率與精度，更好的為煤礦機械數(shù)控加工服務。本文煤礦機械產(chǎn)品生產(chǎn)中數(shù)控加工和機電一體化應用進行了介紹，并通過機電一體化在煤礦機械產(chǎn)品加工中的應用對其進行了簡單探究。對煤礦機械設備性能的要求也逐漸提升。煤礦生產(chǎn)過程中，較為廣泛的應用了各種電子裝置，導致出現(xiàn)更為復雜的煤礦機械結構，同時也在很大程度上提高了煤礦生產(chǎn)專業(yè)化程度。 關鍵詞機電一體化;數(shù)控技術;煤礦機械 機電一體化技術應用于煤礦機械中后，大大提高了煤礦機械化程度，為現(xiàn)代化煤礦機械生產(chǎn)提供了安全保障。在我國，由于傳統(tǒng)煤礦生產(chǎn)環(huán)境對煤礦工作者人身安全和采煤生產(chǎn)工作效率有著直接影響，而在煤礦機械中投入使用機電一體化技術后，有效降低了煤礦事故發(fā)生概率，保證了采煤工人人身安全，而且也為采煤作業(yè)提供了一個平穩(wěn)、安全、和諧的工作環(huán)境。 一、煤礦機械機電一體化數(shù)控技術解析 從整體來看，機電一體化雖然屬于電子機械工程學的內容，而且在多方面學科內容中都有所涉及，像自動控制系統(tǒng)以及機械技術等，由此可見，所謂機電一體化技術，就是對多種學科進行融合與交叉的一種現(xiàn)代化技術。21世紀以來，新型計算機技術得到飛速進步與發(fā)展，在煤礦機械中被更多的應用現(xiàn)代化新技術，實現(xiàn)了煤礦機械生產(chǎn)高速進步與發(fā)展，現(xiàn)階段的煤礦機械生產(chǎn)中，現(xiàn)代化微處理系統(tǒng)被非常廣泛的應用于煤礦機械中，這種系統(tǒng)對各個方面的內容都有所涉及。基于我國在近些年很多能源資源都變得異常緊張。但是，作為一種傳統(tǒng)能源，煤炭資源被我國相關部門進行格外監(jiān)督與控制。由此可以看出，經(jīng)濟高速發(fā)展，社會不斷進步的我國，能源發(fā)揮著極為重要的作用。就目前情況而言，對我國煤礦進行有效、合理性開采與生產(chǎn)，已經(jīng)是產(chǎn)業(yè)界研究與探討的關鍵性問題。而且由于煤礦機械中機電一體化技術的廣泛應用，從根本上提高了煤礦機械生產(chǎn)效率。 二、機電一體化在煤礦機械中的具體應用 1、煤礦開采機械中機電技術的改造應用 普通電動機的設計一般是按照恒頻恒壓來設計的，在工業(yè)生產(chǎn)中會嚴重影響系統(tǒng)的換流性能，會嚴重限制了電動機的過載能力，滿足不了變頻調速的要求，因此有必要對電動機進行一些改裝，本文采用變頻調速技術隊電動機進行改裝，改裝的關鍵性技術主要包括以下幾方面。電磁負荷的選擇。如圖1所示，變頻電動機在工作時，啟動電流與啟動轉矩無關，只隨頻率降低而降低，如圖2所示，最大轉矩線隨頻率降低而發(fā)生平移，因此需要提高電壓。若是頻率在550Hz之內，就要采取恒轉矩運行，若是頻率在50100Hz之間，就要采用恒功率運行。若是電動機容量須取得比較小，就需要定轉子電子之比較大，若是電動機容量比較大，就需要選取調子較小的定轉子。同時為減少電動機的體積，電磁負荷量要高，定、轉子漏也要比一般的大些，為減少磁場脈振所引起的附加消耗和高次諧波磁場引起的漏磁可以選擇稍大的氣隙，雖然氣隙小能夠改善電動機的低頻特性，但是會使得耗損增加，降低電動機的工作效率，所以在綜合考慮下，最好采用較大的變頻電機氣隙，通常是普通電動機氣隙的1.5倍2倍即可，在電動機設計參數(shù)是，要注意磁化電流標注值小于0.2。下圖1為不同功率下的T-n曲線圖。 為提高電動機繞組抑制高次諧波，可以選擇多槽和短距繞組，多操的高度在設計時也要適當?shù)姆糯?，為增加定子漏感，可以選擇適當大小的深窄槽型。是對繞組的設計。在采用變頻技術時，會造成大量的高次諧波，增加銅耗和線號，同時也是哦的震動和噪音一定程度的增大，為了減少變頻拘束所引起的損失，可以在符合工藝設計的條件下，采用Y混和連接、提高槽滿率或是采用普通的鋁鑄籠型轉子都可以，提高繞組系數(shù)，降低附加損耗。在對電動機進行變頻設計時，為降低電動機定子電阻，減少銅耗，需要適當增大導線的截面積或是減少串聯(lián)的導線數(shù)。定子電阻的降低能很大程度的改善電動機在低頻運行時的恒轉矩性能，避免了諧波電流切割轉子導條引起的轉子損耗。為了達到設計的要求，要采用容量較大的變頻電機籠型轉子，轉子選用銅鑄材料，為避免轉子電阻再次增大，槽型設計為上寬下窄，轉子最好采用斜槽設計。下圖2為變頻電動機T-n啟動轉矩曲線圖。 普通電動機與變頻電動機在相同的工作條件下，由于變頻電動機供電時會產(chǎn)生諧波，諧波的存在會造成電動機工作室的溫度要比普通電動機工作時的溫度高510，這是普遍存在的現(xiàn)象，因此在設計時，一定要考慮到這一點，可以設計一個溫升裕度，變頻電動機的冷卻方式除了采用水冷卻等特殊方法之外，還可采用常見的子通風冷卻和強排風冷卻，若是電動的調速大于3就可以采用強排風冷卻方式。 2、煤礦輸送機機電一體化技術應用 皮帶機已被礦業(yè)生產(chǎn)所廣泛運用。鑒于時下經(jīng)濟的飛越性與市場競爭的白熱化，公司企業(yè)若要持久發(fā)展，就必須從自身改善上另辟蹊徑。特別是皮帶機電控系統(tǒng)的改造，實施變頻技術的應用，不僅物資運輸過程的強度與速度得到有效的提升，而且還提高了物資運輸?shù)墓ぷ餍省楣酒髽I(yè)物資運輸環(huán)節(jié)奠定安全可靠性的保障基礎。改造系統(tǒng)電控，雖則一次性投資較大，但改造后卻能換取降低故障、穩(wěn)定運行、減輕人員勞力以及降低維修成本等“物超所值”的高效益。 首先是電控系統(tǒng)的控制原理，在設備的主控部分。高性能的主控臺和FX2N型可編程控制器為系統(tǒng)的主控核心，另配壓力傳感器、位置傳感器等檢測裝置，以及驅動滾筒和清掃器等驅動組件。三臺機電機器以高性能矢量控制型的三臺變頻器分別控制，繼而完成皮帶機運行過程中堆料、散料、軟啟動、軟停止以及調速等各種常見的技術問題。確保安全保護和工作正常狀態(tài)的顯示，皮帶機運行之后，閉鎖控制、加速電流控制、速度閉環(huán)控制等操作過程，可配以狀態(tài)顯示器，實施檢測控制。壓力傳感器可安裝在皮帶的每一節(jié)下面，一旦有煤物資超過承載的限定值，PLC便會在短時間內接受到壓力開關閉合所提供的信號。通過程序分析顯示出具體超載哪一臺機器，并及時處理堆料。針對皮帶機跑偏現(xiàn)象，可在皮帶左右兩邊安裝位置開關，當位置開關被觸發(fā)而閉合時，經(jīng)PLC分析后，驅動滾筒的矯正裝置便可自動完成矯正工作。針對容易散料的區(qū)域，可安裝一定高度的煤位檢測裝置，當煤屑散落堆積超出了裝置界面，高度位置開關便自動閉合，這時清掃器便會在PLC的驅動下清理煤位。 設備的直流調速部分。設備上的操作面板設置，具有運行參數(shù)的實時顯示及運行故障調查和參數(shù)設定功能。對直流電機電樞供電時，6RA70的直流調速裝置為最佳良選。不僅可有效地控制電機啟動，而且調速等過程也將得到準確無誤地掌握;其次，運行參數(shù)設定和故障查詢也會實時在OP1S的面板的操作下顯示。系統(tǒng)的保護監(jiān)測部分。針對不完善的設備進行改造時，下煤位置、低速打滑、皮帶跑偏、高溫煙霧等一些列客觀故障多發(fā)點，新系統(tǒng)則另當增設功能保護的有效措施。不同狀態(tài)下皮帶機的運行工作，設置聲光監(jiān)測信號至關重要，既方便工作人員從接受到的不同信號中獲取設備運行時的準確情況，同時還保障了設備的安全性。 3、煤礦掘進機機電一體化應用 懸臂式掘進機行走機構中存在的動力源是根據(jù)驅動的實際形式來劃分的，主要包含兩種形式：電機驅動形式以及液壓馬達驅動形式。其中懸臂式掘進機行走機構當中的履帶板是根據(jù)結構形式區(qū)分的，主要包括整體式懸臂履帶板以及滾子式懸臂履帶板，其中的滾子式懸臂履帶板目前以及不再采用，原因是：這一履帶板結構相對比較復雜、同時被損壞的幾率十分的高，同時在維修過程中存在技術和規(guī)格上的雙重影響。鑄造的或者是鍛造的整體式懸臂履帶板在目前的煤礦機械中容易被采用。懸臂式掘進行走機構中的履帶鏈支承的主要方式為支重輪式和摩擦板式這兩種。相對來說支重輪式的行走結構比較復雜，并且其支重輪損壞的幾率非常高，但是在煤礦井下工作的時候傳動的效率有可比性高，同時能夠在不同的環(huán)境下被使用，其中的摩擦板式行走結構雖然相對簡單，也不易被損壞，但是其傳動效率低。因此在不同的煤礦環(huán)境下采用不同的履帶鏈支承。懸臂式掘進機行走機構中的履帶張緊裝置包括兩種形式的，一是機械式張緊裝置;二是液壓張緊裝置。在煤礦機械行走機構中履帶是負重最大的而且起著特別重要的作用，因此行走機構中的張緊裝置所有承受的壓力需要很大，對它的設計要求也是最高的。只有張緊裝置安全可靠，才能保證行走機構的正常使用。下圖4為履帶架受力簡圖和彎矩圖。 懸臂式掘進機單向履帶行走結構的輸入功率計算方式為：P1=T1v/(12)，其中v代表的是履帶行走結構的工作行走速度，單位為m/s;2我們取值為0.88，其為驅動裝置減速器的傳動效率;1在重輪時我們取值為0.71，其為履帶鏈傳動效率。在履帶對地面附著力進行核算的時候，其中單邊履帶行走結構的牽引力必須要其各阻力之和，但是同時也必須要確保其單邊履帶和地面間的附著力，也就是說T1G1，其中為履帶對地面的附著系數(shù)。張緊裝置預張力的計算公式為：T=qa2/(4h)，a為導向輪和驅動輪的間距，單位為mm;q為履帶鏈單位長度重力，單位為kN/mm;h代表懸垂度，mm。 結束語 中國煤礦井下的運輸工作隨著煤礦業(yè)發(fā)展的不斷創(chuàng)新，已逐漸被納入煤礦事業(yè)發(fā)展中最至關重要的一部分。近年來機電一體化在煤礦機械中的應用，不僅為煤礦事業(yè)的聲場環(huán)節(jié)解決了不少棘手的難題，且具備安全保障的同時，還提升了煤礦工作的產(chǎn)量與收益。 參考文獻 1武學營.機電一體化在煤礦生產(chǎn)中的應用J.中國科技博覽，xx(19)：165-166. 2方勇.淺談機電一體化在煤礦中的應用J.北京電力