掘进机电气控制系统设计开题报告

辽宁工程技术大学

本科毕业设计（论文）开题报告

题目 掘进机电气控制系统设计

指导教师田立 勇

院（系、部）机械工程学院

专业班级 矿电11-3

学号1107250326

姓名 张岩

日期 2015年04月10日

教务处印制

一、选题的目的、意义和研究现状

（一） 选题的目的和意义

我国煤矿掘进机电控系统设计是在对进口掘进机电控测绘基础上开展的。当时国内可供选用的低压电器产品和电子产品型号少、水平低、不适应煤矿环境。特别是当时的设计理念局限于全部国内设计生产，致使掘进机电气控制系统技术含里低、结构复杂、元器件质量差，无法适应煤矿井下电压波动范围大、整机振动剧烈、操作频繁、环境湿度大、重载启动等掘进机工况条件，成为煤矿掘进机故障发生率较高的环节。这一阶段掘进机电控设计处于初级水平，主要是实现基本的控制功能。它们的主要技术特征和表现出的主要问题是：

主回路为熔断器一接触器一热继电器结构，以继电器等分立元器件硬节点方式实现较复杂的逻辑控制。元器件多，电气结构和接线复杂，故障点多，维护困难。

电器元件如交流接触器和继电器等均采用通用电气元件，质量不稳定。对振动、冲击潮湿和频繁操作适应能力差，损坏严重。

接触器、继电器和保护装置等对电网电压波动适应能力差，严重影响掘进机的正常工作。

分立电子元器件组成的保护插件，数童多，设计水平低，元器件质量不稳定或工艺处理不理想等原因，拒动、误动和损坏现象较严重。只能对电控系统进行有限检测和保护，不具有故障诊断及整机工况检测功能。

（二） 研究现状

纵观国内和国外悬臂式掘进机的发展情况，各国都在技术方面进行创新，未来的发展趋向如下：

重型化、大功。随着采煤机械化程度的提高和巷道断面的不断扩大，掘进机面对

越来越硬和研磨性更强的岩石，单向抗压强度超过170Mp。因此，开发研制高功率、大质量的重型硬岩掘进机尤为迫切。目前，国外许多重型掘进机截割功率达到 200一

300KW，最高可达500KW。而我国重型掘进机尚处于发展阶段，截割功率目前己达200K。越来越高的截割功率虽然可提供给截割头巨大的截割力，但使机器的振动进一步加剧，对生产率、机器的寿命和日常保养都将产生不利影响。随之而来的是机器的重量将越来越大，以增加稳定性。

掘、钻、锚一体化。研制集掘、钻、锚为一体的采掘锚综合机组，以实现快速掘进的同时又能打眼安装锚杆，支护顶板、侧帮，实现掘进、支护平行作业，解决掘进机利用率低的问题。因此，掘、钻、锚一体化是实现巷道快速掘进，满足高产、高效工作面发展需要的重要技术途径。

喷雾降尘设备随机化。目前，掘进机大多设有内、外喷雾装置，但对呼吸性粉尘降尘效果差，喷嘴堵塞严重。因此，对现有机型设置机载降尘设备，强化外喷雾的使用效果，将会使掘进机在工作时的粉尘浓度大大降低。

智能化、自动化。配置激光导向系统、计算机断面控制系统和遥控系统。

二、研究方案及预期结果

1设计内容:

理清掘进机的整体机构，分类、型号，构成和各部分功能，对截割部、行走部的调速进行电气控制，绘制工况图。

选掘进机的型号进行分析原理和PLC控制，发挥优势，弥补不足。

重点解决问题：

机构组成，主要包括四个大部分：即操作箱、电控箱（断路器、变压器、继电器等）、

外围部件（各种传感器、电灯、电铃等）、选配部件

2设计步骤：

第一步：明确设计任务。

第二步:系统总体设计。根据任务进行方案选择和比较，确定系统总体设计方案。

第三步:首先是硬件的选型和电气原理图的设计，其次是PLC程序的设计，最后是上位机监控软件的设计。

第四步：整个系统的调试及性能测定。在尽可能的情况下进行软件调试。

3研究的可行和性创新之处：

如果把掘进机相比人体

机械部分 人体骨骼

液压部分 肌肉血液

电气部分 神经系统

三、研究进度

在整个的毕业设计期间，我对自己的设计做如下安排：

第1-2周：文献综述，查阅相关文献，对基于掘进机机的相关知识有所了解。

第3-4周：调研并搜集资料，熟悉研究方向，确定毕业设计论文题目，整体规划论文结构。

第5周：整理资料，完成开题报告。

第6周：确定整体设计方案，系统流程图；

第7-9周：进行各部分的研究，分析个部分的调速方法。

第10-13周：进行掘进机的检测和控制方案设计，对掘进机硬件进行设计，分析和研究确定的方案，以保证可靠性。

第14-15周：对掘进机进行软件设计：程序流程图，程序编制，书写论文。

第16周：总体分析，准备答辩。

四、主要参考文献

:1］王运敏.中国采矿手册［M］.北京：科学出版社，2007.

:2］李峰，范志毅.现代采掘机械［M］.北京：煤炭工业出版社，2007.

:3］陶驰东.采掘机械［M］.北京：煤炭工业出版社，2005.

:4］李贵轩，李晓豁.采煤机械设计［M］.沈阳：辽宁大学出版社，1994.

:5］谢锡纯，李晓豁.矿山机械与设备［M］.徐州：中国矿业大学出版社，2000.

:6］李昌熙，高荣.采煤机［M］.北京：煤炭工业出版社，1988.

:7］李晓豁.我国发展连续采煤机的前景［J］.矿山机械，2007,35.

:8］陶驰东.放顶煤综采设备选型［J］.煤矿机电。2007(5).

:9］王国法.高效综合机械化蔡美成套装备技术［M］.徐州：中国矿业大学出版社，2008.

:10］李晓豁.基于模块化系列化的掘进机的设计［J］.煤矿机电，2003

［11］ 华北大学矿井选型设计［J］2011.06

［12］ 沈浩矿山毕业设计［J］.2013.05

［13］ 李晓豁采煤机械设备［M］徐州：中国矿业大学出版社.2000

［14］ 刘国钧，大型矿山机械［M］.北京：高等教育出版社，1999

［15］ 何龄修.采煤维修［J］.煤炭机械研究，1998,(3):167-173.

［16］ 辛希孟.煤炭的发展论文集：A集［C］.北京：中国社会科学出版社2009.

［17］ 张筑生.机械的维护研究［D］.北京：北京大学数学系数学研究所