机电一体化技术在煤矿生产中的应用

山西煤炭管理干部学院山西煤炭管理干部学院 毕业设计论文毕业设计论文 级 站 专业 层次 题目 煤矿机电一体化 学生姓名 王 杰 指导教师 2012 年 5 月 25 日 机电一体化技术在煤矿生产中的应用机电一体化技术在煤矿生产中的应用 2 毕业设计 论文 任务书 学生姓名王杰专业矿山机电班级 1 设计 论文 题目机电一体化技术在煤矿生产中的应用 任务从 2012 年 4 月 20 日开始至 2012 年 6 月 10 日结束 批准日期 年 月 日答辩委员会主任 签名 接受任务日期2012年 4 月 20 日完成任务日期2012年 5 月 25 日 指导教师 签名 指导教师单位 设设 计计 内内 容容 目目 标标 对机电一体化技术进行了概述 简要介绍了机电一体化技术的发展历程和趋势 论述了机 电一体化技术的研究在煤矿生产中的重要意义 重点介绍了机电一体化技术在煤矿生产中 的应用 设设 计计 要要 求求 1 观点正确 对学术的探讨符合科学性和逻辑性 2 在论文所涉及的主要问题表明对所学专业的基础理论 基本知识和基本技能掌握 3 论文收集里了较充分的资料 论证严谨 结论明确 4 论证方法 实验步骤 操作方法基本正确 资料完整 参参 考考 资资 料料 1 李建勇 机电一体化技术 M 北京 科学出版社 2004 2 李运华 机电控制 M 北京航空航天大学出版社 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 4 王中杰 余章雄 柴天佑 智能控制综述 J 基础自动化 2006 6 机电一体化技术在煤矿生产中的应用机电一体化技术在煤矿生产中的应用 3 山西煤炭管理干部学院 毕业设计 论文 评定意见书 设计 论文 题目 机电一体化在煤矿生产中的应用 设 计 者 姓名 王杰 专业 矿山机电 班级 设计时间 2012 年 4 月 20 日 2012 年 5 月 25 日 指导教师 姓名 职称 单位 评 阅 人 姓名 职称 单位 评定意见 评定成绩 指导教师 签名 年 月 日 评阅人 签名 年 月 日 答辩委员会主任 签名 年 月 日 机电一体化技术在煤矿生产中的应用机电一体化技术在煤矿生产中的应用 4 目目 录录 摘要摘要 机电一体化的技术涵义机电一体化的技术涵义 1 1 机电一体化技术的概念 6 1 2 机电一体化系统的五大组成要素 6 1 3 构成机电一体化系统的四大原则 7 机电一体化的三个发展阶段机电一体化的三个发展阶段 2 1 初级阶段 7 2 1 蓬勃发展阶段 7 2 1 智能话阶段 7 机电一体化的研究在煤矿生产中的重要意义机电一体化的研究在煤矿生产中的重要意义 3 1 提高劳动效率 8 3 2 提高劳动安全保障 8 3 3 增加经济效益与矿工劳动收入 8 机电一体化技术在煤矿生产中的应用 4 1 机电一体化技术在采煤机中的应用 9 4 2 机电一体化技术在煤矿提升机中的应用 9 4 3 机电一体化技术在煤矿带式输送机中的应用 9 4 4 机电一体化技术在煤矿中的发展方向 10 机电一体化技术在煤矿生产中的应用机电一体化技术在煤矿生产中的应用 5 摘摘 要要 本文对机电一体化技术进行了概述 简要介绍了机电一体化技术的发展历程和趋 势 论述了机电一体化技术的研究在煤矿生产中的重要意义 重点介绍了机电一体化 技术在煤矿生产中的应用 关键词 煤矿 机电一体化 发展过程 意义 应用 一 机电一体化的技术涵义一 机电一体化的技术涵义 1 1 机电一体化技术的概念 机电一体化技术定义机电一体化又称机械电子学 英语称为 Mechatronics 它是 由英文机械学 Mechanics 的前半部分与电子学 Electronics 的后半部分组合而成 机 电一体化技术是将机械技术 电工电子技术 微电子技术 信息技术 传感器技术 接口技术 信号变换技术等多种技术进行有机地结合 并综合应用到实际中去的综合 技术 是现代化的自动生产设备几乎可以说都是机电一体化的设备 机电一体化最早 出现在 1971 年日本杂志 机械设计 的副刊上 随着机电一体化技术的快速发展 机 电一体化的概念被我们广泛接受和普遍应用 随着计算机技术的迅猛发展和广泛应用 机电一体化技术获得前所未有的发展 现在的机电一体化技术 是机械和微电子技术 紧密集合的一门技术 他的发展使冷冰冰的机器有了人性化 智能化 1 2 机电一体化系统的五大组成要素 组成要素一个机电一体化系统中一般由结构组成要素 动力组成要素 运动组成 要素 感知组成要素 职能组成要素五大组成要素有机结合而成 机械本体 结构组 成要素 是系统的所有功能要素的机械支持结构 一般包括有机身 框架 支撑 联 接等 动力驱动部分 动力组成要素 依 机电一体化技术在煤矿生产中的应用机电一体化技术在煤矿生产中的应用 6 据系统控制要求 为系统提供能量和动力以使系统正常运行 测试传感部分 感知组 成要素 对系统的运行所需要的本身和外部环境的各种参数和状态进行检测 并变成 可识别的信号 传输给信息处理单元 经过分析 处理后产生相应的控制信息 控制及信息处理部分 职能组成要素 将来之测试传感部分的信息及外部直接输 入的指令进行集中 存储 分析 加工处理后 按照信息处理结果和规定的程序与节 奏发出相应的指令 控制整个系统有目的的运行 执行机构 运动组成要素 根据控制及信息处理部分发出的指令 完成规定的动 作和功能 1 3 构成机电一体化系统的四大原则 原则构成机电一体化系统的五大组成要素其内部及相互之间都必须遵循结构耦合 运动传递 信息控制与能量转换四大原则 1 接口耦合两个需要进行信息交换和传递的环节之间 由于信息模式不同 数字 量与模拟量 串行码与并行码 连续脉冲与序列脉冲等 无法直接传递和交换 必须 通过接口耦合来实现 而两个信号强弱相差悬殊的环节之间 也必须通过接口耦合后 才能匹配 变换放大后的信号要在两个环节之间可靠 快速 准确的交换 传递 必 须遵循一致的时序 信号格式和逻辑规范才行 因此接口耦合时就必须具有保证信息 的逻辑控制功能 使信息按规定的模式进行交换与传递 2 运动传递使构成机电一体化系统各组成要素之间 不同类型运动的变换与传输 以及以运动控制为目的的优化 3 能量转换两个需要进行传输和交换的环节之间 由于模式不同而无法直接进行 能量的转换和交流 必须进行能量的转换 能量的转换包括执行器 驱动器和他们的 不同类型能量的最优转换方法及原理 4 信息控制在系统中 所谓智能组成要素的系统控制单元 在软 硬件的保证下 完成信息的采集 传输 储存 分析 运算 判断 决策 以达到信息控制的目的 对于智能化程度高的信息控制系统还包含了知识获得 推理机制以及自学习功能等知 识驱动功能 机电一体化技术在煤矿生产中的应用机电一体化技术在煤矿生产中的应用 7 二 机电一体化的三个发展阶段二 机电一体化的三个发展阶段 2 1 初级阶段 初级阶段 20 世纪 60 年代以前为初级阶段 在这一时期 人们自觉不自觉地利用 电子技术的初步成果来完善机械产品的性能 那时 研制和开发从总体上看还处于自 发状态 由于当时电子技术的发展尚未达到一定水平 机械技术与电子技术的结合还 不可能广泛和深入发展 已经开发的产品也无法大量推广 2 2 蓬勃发展阶段 蓬勃发展阶段 20 世纪 70 80 年代为蓬勃发展阶段 这一时期 计算机技术 控 制技术 通信技术的发展 为机电一体化的发展奠定了技术基础 大规模 超大规模 集成电路和微型计算机的出现 为机电一体化的发展提供了充分的物质基础 这个时 期的特点是 mechatronics 一词首先在日本被普遍接受 大约到 20 世纪 80 年代末 期在世界范围内得到比较广泛的承认 机电一体化技术和产品得到了极大发展 各国 均开始对机电一体化技术和产品给予很大的关注和支持 2 3 智能化阶段 智能化阶段 20 世纪 90 年代后期 开始了机电一体化技术向智能化方向迈进的新 阶段 机电一体化进入深入发展时期 一方面 光学 通信技术等进入机电一体化 微细加工技术也在机电一体化中崭露头脚 出现了光机电一体化和微机电一体化等新 分支 另一方面 对机电一体化系统的建模设计 分析和集成方法 机电一体化的学科 体系和发展趋势都进行了深入研究 同时 人工智能技术 神经网络技术及光纤技术 等领域取得的巨大进步 为机电一体化技术开辟了发展的广阔天地 这些研究 使机 电一体化进一步建立了坚实的基础 并且逐渐形成完整的学科体系 机电一体化技术在煤矿生产中的应用机电一体化技术在煤矿生产中的应用 8 三 三 机电一体化技术的研究在煤矿生产中的重要意义机电一体化技术的研究在煤矿生产中的重要意义 3 1 提高劳动效率 提高劳动效率机电一体化产品的应用使过去落后的生产方式得到极大的改变 大 量新型自动化电子设备的使用彻底转变了煤矿的作业模式 明显降低了工人的劳动强度 大 幅提升了劳动生产率 极大地提高了劳动效率 3 2 提高劳动安全保障 提高了劳动安全保障传统的煤矿工作环境非常恶劣 在潮湿 充满煤尘的环境中长 时间 高负荷地工作严重影响到矿工的身体健康和生活质量 某些情况下还会危及到他 们的人身安全 采用机电一体化设备进行煤炭的采掘 运输 提升等 不仅可以使矿工 从繁重的体力劳动中解脱出来 而且还能降低发生事故和危险的几率 防止工伤和职业 病的发生 保证了矿工的生命安全 3 3 增加经济效益与矿工劳动收入 增加了经济效益和矿工的劳动收入煤矿机电一体化技术的运用使得煤炭的产量大 幅提高 增加了企业的经济效益 同样使矿工的劳动收入有所提高 改善矿工的生活质量 煤矿企业的快速发展带动了其它相关行业的快速发展 对地方经济的快速发展起到积极 的推动作用 四 机电一体化技术在煤矿生产中的应用 机电一体化技术在煤矿生产中的应用机电一体化技术在煤矿生产中的应用 9 4 1 机电一体化技术在采煤机中的应用 机电一体化技术在采煤机中的应用机电一体化技术在采煤机的一个典型应用就 是电牵引采煤机 它具有许多液压牵引采煤机不具备的优势和特点 良好的牵引特性 在采煤机前进时它可以提供牵引力 在采煤机下滑时它还可以进行发电制动 可用于大 倾角煤层 牵引电动机轴端装有停机时防止机器下滑的制动器 可用在 40 50 倾角 的煤层 而不需要其它防滑装置 运行可靠 使用寿命长 与液压牵引不同是电牵引采煤 机除电动机的电刷和整流子有磨损外 其它元件没有磨损 因此运行可靠 使用寿命长 维修量小 反应灵敏 动态特性好 结构简单 效率高 电牵引采煤机机械传动结构轻便 简单 只做一次转换电能转换为机械能 转换效率可高达 99 而液压采煤机的电能转换 机械能的转换效率只有 65 70 左右 4 2 机电一体化技术在煤矿提升机中的应用 机电一体化技术在提升机中的应用目前煤矿机电一体化 自动化水平最高的设备 是矿井提升机 为全数字化交直流提升机 尤其是内装式提升机 在结构上将滚筒和驱 动合二为一 大大简化了机械结构 充分体现了机械 电力电子 计算机 自动控制的 综合体 而全数字化提升机高度可靠 采用总线方式 使电器安装大大简化 此外 硬件 配置简单 互相兼容 我国研制成功的具有自主知识产权的全数字化提升机 其核心部 分 ASCS 是由双 CPU 构成的计算机系统 其性能先进 操作简便 准确可靠 4 3 机电一体化技术在煤矿带式输送机中的应用 机电一体化技术在带式输送机中的应用带式输送机是我国煤矿井下输送系统的主 要运输设备 具有长距离连续输送 输送量大 运行可靠 效率高和易于实现自动化等 特点 因此 近几年来带式输送机已成为机电一体化技术的研究重点 目前主要采用机 电 液一体化的 CST 可控软启动装置 它是一种专门为煤炭或金属矿石的长距离皮带 运输机而设计的软驱动装置 一条皮带运输机可以由一台或几台 CST 驱动 由于尚未 解决动态分析和在线监控技术以及启动延迟技术 我国带式输送机一般为 3 点驱动 对 输送机的单机长度和运量存在一定的限制 而且 输送机的监控设备的功能 可靠性 灵敏度和寿命都与发达国家相比存在显着的差距 机电一体化技术在煤矿生产中的应用机电一体化技术在煤矿生产中的应用 10 4 4 机电一体化技术在煤矿中的发展方向 其他煤矿机电一体化设备液压支架则向电液控制方向发展 将计算机技术与液压控 制有机结合 实现定压双向邻架或成组自动移架 避免对顶板和支架产生冲击载荷 煤 矿供电要求是供电要可靠 质量要高 能满足大功率设备 因此应该推广节能型产品 高压开关柜采用维护量小 使用寿命长的真空开关 目前高 低开关柜普遍采用了 微 机保护 具备网络功能 可以实现远程遥控 遥测 遥信和遥调 机电一体化技术是企业信息化的重要支撑技术 目前已经成为矿山综合自动化的基 础 机电一体化技术在煤矿采 掘 运装备的应用和推广 极大地提升了我国煤矿生产 的综合实力 为实现高效 安全 洁净 结构优化的煤炭工业生产打下了扎实的基础 机电一体化技术在煤矿生产中的应用机电一体化技术在煤矿生产中的应用 11 致谢 我的成人大专生活在这个季节即将划上一个句号 而于我的人生却只是一个逗号 我将面对又一次征程的开始 四年的求学生涯在师长 亲友的大力支持下 走得辛苦 却也收获满囊 在论文即将付梓之际 思绪万千 心情久久不能平静 伟人 名人为 我所崇拜 可是我更急切地要把我的敬意和赞美献给曾经在课堂上教授我们知识的平 凡的人