煤矿机械范文10篇

一、机械自动化的现状

目前来说，虽然我国在很多领域都应用上了自动化技术，但我们应该看到的是，由于我国相关产业起步较晚，虽然自动化技术正在逐渐应用在各个领域，但是相对来说范围还是太过狭窄。这与某些西方发达国家相比，就显得有很大的差距。比如说，早在前几年，西方一些发达国家就已经在机械自动化领域取得了极大的突破。比如，有些国家已经完成了集成化、自动化等先进的技术。这些技术的应用范围极其广泛，可以应用在柔性制造系统中，也可以应用在数控机床的系统中，并且应用效果极好。而反观我国的相关技术方面，还只停留在一些最基础的方面，比如刚性自动化技术等。而像上文提到的那些先进技术，我国使用的少之又少。根据现如今的发展情况来看，机械自动化技术在生产的过程中，起到了很大的作用。已经普遍实现了控制与信息的自动化。这就使得人工失误在实践的操作中出现的频率大大降低。使错误能够得到改正，使失误能够得到控制。而再出现问题之后，也能够及时地找出问题所在，并及时采取措施进行解决。

二、在煤矿机械制造中机械自动化的应用

(一)自动化煤矿采掘机械。众所周知，我国近些年来经济飞速发展的前提和基础是能源。如果没有能源，那我国很难继续保持如今这种发展速率。而能源的来源其实就是煤炭。因此可以说，煤炭其实是我国经济发展的基础。所以，我们现在应该思考的一个问题就是如何能够提高我国煤炭的生产与采掘效率。而若想完成这个任务，我们就必须要大力推广机械自动化的技术。这样不仅可以提高工作效率，还能够使人工失误的可能性降到最低。综上所述，如何使机械自动化的技术在煤矿采掘中广泛应用，是目前的主要问题，对于我国国民的生计来说是至关重要的。在发达国家的相关产业发展与应用中，自动化技术的使用都取得了很好的效果。这不仅能让机械设备的可靠性上升，更能够提高操作的精度。与以往相比，这种工作的手段是有很大优势的。而近些年来，我国在这方面也有了长足的进步，并研发出一批优质的煤矿生产机械。这使得外国在该方面的垄断权已然消失。这也标志着我国在机械自动化的研究方面上升到了新的高度，并促进了整个煤炭企业的进步。(二)煤炭输送的机械自动化。对于煤炭的相关产业来说，生产与运输是一体的。这是两个不可分割的部分。关键在于，就算生产效率提高了上来，如果运输效率低下，那也是毫无意义的，就与没挖是没有区别的。因此，在研究机械自动化在煤矿机械制造中的应用时，我们也应该着力于研究煤矿运输机械的自动化技术。煤矿输出速度一定要大于等于煤矿挖掘速度，才有可能真正使煤矿的产量提升上来。才能使煤炭企业的效益提升。在当前的煤炭生产运输环境里，有很多煤矿的运输方式都是胶带运输。而这种较为传统的运输方式在如今已经和PLC技术相结合，这实际上也是一种自动化运输的系统。这种自动化运输系统安全可靠，更为高效，也不需要人力进行干预与维护。这也会让胶带运输方式变得更加精确、敏捷。同时，也使得在工作过程中应用了电力，使因为人力而产生的安全事故减少，并避免其发生。这也是间接地使煤炭企业的效益得到最大的保障。(三)自动化的煤矿安全监控系统。对于任何产业来说，安全永远都是第一前提。近些年来，煤矿的安全事故频发，不禁使人们对于煤矿的安全性产生了担忧。人们也在反思，如何才能提高在煤矿工作的安全性。而事实证明，将自动化技术应用在煤矿生产的过程中，能够有效地提高煤矿工作的安全性，也能有效防止各类事故。这就使得相关危险操作对于人们的人身安全的威胁性降到最低。我们必须要及时对数据进行监控、预报，才能有效地防止事故的发生。而若想做到这一点，我们首先就应当实现自动化煤矿安全系统，将事故扼杀在萌芽状态之中。相信我国在以后的发展中，必定能在这方面有所突破。

三、机械自动化技术的发展前景研究

(一)机械自动化发展前景广阔。从我国近些年的经济飞速发展中可以看出机械自动化技术在我国机械制造中起着极为重要的作用，可以预见的，它在将来社会对资源的开发利用中将起着越来越重要的作用。但是我国机械自动化的发展还只是停留在初级阶段，与西方发达国家比有着很大的差距。煤炭作为提供能源的主要动力，在将来很长一段时间内仍将对经济的发展起着不可替代的支撑作用。因此，机械自动化的发展前景广阔。(二)解决资源浪费问题。我国机械自动化还存在着许多不足之处，其中对资源的浪费问题便是极为重要的一项。为了使资源的利用率达到最高，国家政府必须重视起来，投入资金支持技术研究，以便为研究如何提高机械自动化对资源的利用率提供坚实的支撑。在对煤矿院校的改革方面，应该加强对建设理念的研究，将理念教育与实际相结合，这样有利于进行具体的优化。在设备的改造方面，不仅应该致力于发明出更加节能的机器，而且在对已有的机械利用效率方面也该有所改进。对机械设备不同的安装与拆除方法对一个机械设备的利用率有着极为重要的影响。因此，工作人员也应该重视对机械设备的安装拆除技术。(三)注意理论与实践结合。随着我国对机械自动化的重视，机械自动化的技术层面逐渐升高，但仍然有很大的发展空间。我国的机械自动化技术依然有待提升。在进行改进的同时，要注意将技术理论与实践相结合，使技术理论的提出有实践意义上的支撑。在发展过程中，应该格外重视机械自动化发展中的缺陷并加以改正，为煤矿制造业的发展打下坚实的基础。坚持可持续发展观念，并将观念带入到实际工作操作中来。

1石墨的物理-力学性能

摩擦时，石墨微晶也会黏附金属材质，因而对磨时金属因为黏着作用会将石墨微粒牢牢地吸附到金属氧化物中，实质上也是在对磨表面形成1种特殊的养护薄膜，从而有效减轻试样的磨损。需要注意的是，石墨润滑材料中含有大量固体润滑剂，如果这种润滑剂能够持续得以补充，使得固体润滑膜具有较好的连续性以及完整性，那么就会获得较好的润滑以及自我修复。在铸铁环境下，除了上述因素外，石墨润滑能力所受的的影响还来自于金属基体，如果选择的金属基体本身就具有较高的硬度，那么摩擦面亚表面金属塑性变形区就会迅速减小，从而石墨的挤出功能受到阻碍，进一步造成石墨成膜能力的降低。因而在煤矿机械的实际生产中，选择金属基体时应尽量选用硬度比较低的，非常典型的是较软的铁素体基体，该金属基体在多种行业中应用都较为广泛。

2煤矿机械生产中石墨/铁基耐磨复合材料的应用

（1）石墨/铁基耐磨复合材料的制备方法

粉末烧结是一种较为常见的石墨/铁基耐磨复合材料制备方法，主要涵盖了混合、粉末轧制、烧结，对基体的热处理以及加工等几个步骤。铸铁熔点和石墨相比要低很多，通常较为适宜的烧结工艺应为液相烧结，具体装置可以分为几种：①中频感应加热，这种烧结方式在感应加热时温度会在短时期内获得大幅度快速提高，但需要注意的是此时受热并不均匀，会出现外部铁屑熔合时，心部仍然不能熔化。若继续加热，由于石墨比重较小，在铁屑熔化成液态时就会上浮，从而导致石墨的不均匀，效果不理想。②高温炉中加热和真空炉加热是较为有效的2种方法，前者机构简单、体积紧凑、炉温均匀，和中频感应相比温度更容易精确控制，热效率也较高，并能够实现压块的1175℃烧结和保温。真空炉加热将真空作为制备过程中的保护器，避免工件处于高温下导致的氧化脱碳反应，最大限度地提高工件热处理表面的质量，确保工件质量的合格。

（2）试样材料成分

摘要：分析了煤矿机械齿轮断裂的主要原因，提出了提高煤矿机械故障维修技术水平的可行性措施，比如运用先进的润滑技术、尽可能地使用新型材料、提高技术人员的专业水平，探讨了煤矿机械故障诊断技术的实际应用。

关键词：煤矿机械；齿轮；轴承；故障诊断

在中国经济的发展历程中，煤炭资源占到了非常重要的一部分。然而，如何才能保证煤炭品质却是一个严峻的问题，这就需要深度思考煤矿机械的性能问题。由于机械设备的运行时间一般都很长，而且煤矿机械在很恶劣的环境中工作，使得企业对煤矿机械的保养及维护有一定的难度。在这种情况下，要保证机械的稳定运行更是难上加难。相关资料显示，机械设备中70%的故障是因机械振动引起的，而机械振动又主要是因齿轮问题引发的。机械设备中齿轮起着承受和传递载荷的作用，它们的运行状况会直接影响到设备的整体性能，因此需要对煤矿机械的故障诊断技术进行进一步的优化及运用。

1煤矿机械齿轮断裂的主要原因

煤矿机械齿轮断裂的原因主要有：a)轴承的内外圈滚道出现损伤，接触面不够光滑，引发齿轮断裂；b)在工作中轴承受力不均匀，导致断裂；c)齿轮本身质量不佳，导致抗拉强度不足，严重影响齿轮的使用寿命，导致齿轮运行中断裂；d)齿轮无法承受较强的静载荷，较薄的位置会受到影响，导致断裂；e)齿轮运行时间超过寿命周期，导致因过度使用而使得齿轮断裂；f)齿轮所承受的静载荷超过自身极限，从而因载荷过大而导致断裂。由以上断裂原因可以看出，要延长齿轮的使用寿命，就需要从以下几个方面做起。a)设计方面。由于矿井使用条件的限制，如何保证在齿轮外形尺寸一致的情况下提高每一个齿轮的强度，延长其使用寿命是一个很重要的问题。在一些特定的情况下，齿轮所承受的冲击载荷要求齿轮弯曲极限应力达到1200MPa，接触耐久性极限强度增加到1600MPa[1]。要达到这样的标准，就需要准确计算载荷、修正强度计算公式、选择合适的材料、运用良好的加工和处理工艺，进一步优化齿轮的设计参数，主要包括表面光洁度、硬度、啮合参数、装配要求等，并进一步提高标准。b)制造过程方面。煤矿机械使用的齿轮大多数是低速重载齿轮，对强度的要求比较高，因此在制造齿轮的过程中，应该少用铸钢制作，多用锻钢；对于一些大齿轮，使用锻钢制作有较大的难度，此时可以利用铸钢齿轮的轮芯镶嵌钢齿圈组合件，而且要注意锻钢的锻造过程中锻造比要大于3[2]。另外，不管是锻件还是铸件，都要对其品质进行严格的把控，并且要对其进行超声波探伤，确保产品质量达到既定标准要求。c)注重改善齿轮的热处理技术。齿轮表面硬度和剪切强度决定了煤矿机械的承载能力。对于齿轮硬化处理，可以采用深层渗碳淬火的方法，利用深层渗碳淬火，得到性价比相对较高的齿轮芯部硬度。齿轮齿面的含碳量必须控制在0.8%～1%。渗碳齿轮经过淬火和回火后，要求表面硬度为HRC62，消除齿轮的残余内应力，可以将碳的渗入深度控制在0.2mm以内，这样不仅能保证齿轮表层得以硬化，还能产生压应力。采用这种工艺时，单单渗碳齿轮的强度极限应力就可以提高13%以上。热处理过后，还要进行人工时效处理，消除热处理过程中产生的内应力。对齿轮表面进行热处理后，还应该对齿轮齿面和齿根做喷丸强化处理。喷丸强化处理的过程要严格按照其要求工艺进行操作。因为喷丸强化处理不仅可以使齿根的弯曲疲劳强度变得更高，还可以有效阻止裂纹出现，使齿轮的载荷小于外加载荷，这样既可以有效减少破坏，又可以极大地提升耐久性。除此之外，齿轮喷丸强化处理还可以有效消除加工过程中出现的一些刀痕和磨削导致的缺陷。根据经验判断，经过喷丸强化处理后的齿轮与没有经过喷丸强化处理的齿轮相比，寿命显著延长，大量的统计资料表明，寿命可以延长6倍以上[3]。d)齿轮的安装和使用过程。在使用过程中必须注意相关的操作规范和技术要求，尤其是在安装、更换、检修齿轮时，要注意齿轮轴心的中心距、平面度和水平度等重要参数，一定要保证这些参数满足标准要求。在检修过程中，如果齿轮的磨损较大，或者已经损坏，要尽可能地按照原有的安装方法合理地调整齿轮的安装位置，确保齿轮正常啮合。齿轮不可以单换，要对相应的齿轮进行成对更换。在使用过程中，要注意齿轮的润滑。在齿轮相关结构的设计过程中，应充分考虑齿轮的润滑情况，但同时也不能忽视齿轮的维护过程。在煤矿机械传动中，使用的基本都是低速重载齿轮，这种齿轮要求有更高的接触应力，因此一定要保证其接触表面不能有局部的弹性形变。轮齿在共轭啮合过程中，除了切点附近的部位以外，其余都是滚动和滑动运行，这样更加符合弹性流体动力润滑理论。目前，中国煤矿机械设备的事故率仍较高，煤炭生产和运输过程中仍存在较多问题。在煤矿机械的运行过程中，故障出现最多的原因就是机械齿轮失效。因此，对各种齿轮的失效形式及原因进行相应的分析和讨论，对于改善煤矿机械设备事故率高的状况有非常重要的现实意义。

2提高煤矿机械故障维修技术水平的可行性措施

1机械自动化现状分析

我国各种工业的起步较为落后，虽然现在有些行业已经达到了世界领先水平，但是在机械自动化技术的应用方面还远不及发达国家，因此应该清醒地意识到与发达国家的差距，采取各种措施来缩小与发达国家之间的生产力的差别。在前几年，西方发达国家就已经实现了机械自动化中的柔性自动化、智能化以及集成化等方面的技术。这些方面的自动化技术主要运用于数控机床与柔性制造系统当中，并且应用效果优良。现状之下，对于机械自动化技术，我国还只停留在单机自动化和刚性自动化阶段，而像柔性制造单元及柔性制造系统，其数量却尤为之少。虽然我国各行各业都已经体会到了机械自动化的好处，并且能够利用机械自动化来提高产品的质量，同时降低安全事故发生的几率，但是对于机械自动化的应用还处在初级阶段，想要进一步提高生产力，增强企业的实力，需要加强对于西方发达国家的学习，努力促进机械自动化技术在煤矿企业生产中的应用。不难看出我国煤炭的产量每年都在增加，因为经济的增长需要能源作为支撑，特别是电力能源，而我国的电力能源主要来源于火力发电，也是依赖于煤炭的供给。而纵观我国煤炭的生产，很多煤矿使用的都是多年以前的技术和机械，这些技术和机械上的落后限制了煤矿的产量，同时也容易对生产人员的生命财产安全造成威胁，因此更新煤矿生产的技术，对机械进行更新换代，是提高煤炭产量，保证安全生产的重要措施。将机械自动化应用在煤矿机械制造中，能够提高煤矿机械制造的精度，同时创造出更高效率的煤矿机械，能够为我国的煤炭产量的增长作出贡献，因此具有重要的现实意义。

2自动化技术组成分析

作为一门综合学科，自动化包含的技术种类很多，可以将自动化技术粗略的分为以下几个组成部分：程序单元、作用单元、传感单元、制定单元以及控制单元。（1）程序单元。程序单元是控制单元的核心，由工程师提前编制的程序在控制单元中运转，以维持整个系统的运行。（2）作用单元。所谓的作用单元是受程序单元所控制的，负责整个系统运转的单元，是命令的执行者。（3）传感单元。负责收集各种数据，并将这些数据及时的传递给控制单元，由控制单元进行计算和处理，再反馈给其他的单元，以此来保证整个系统的良好运转。（4）制定单元。制定单元的作用是对整个系统的其他部分命令，调控其他部分的行为。（5）控制单元。控制单元是整个机械自动化控制系统工程的保障性单元部分，其主要用于解决单元制定和动作调节。

3机械自动化在煤矿机械制造中的应用探究

依据不同的功能，可以将煤矿机械分为三个系统：挖掘系统、输送系统、安全监控系统，而在煤矿机械制造过程中，就应该实现煤矿采掘机械的自动化、煤炭输送的机械自动化、煤矿安全监控系统的自动化。

摘要：本文主要讨论了机电技术在煤矿机械当中的应用以及对其应用进行分析。煤矿机械在使用机电技术的过程当中，会产生一些问题，会对使用机电设备产生影响。通过对机电技术的应用分析，以期促进机电设备提高煤矿开采的效率，增加煤矿生产过程当中的安全性。

关键词：机电技术；煤矿开采；提高效率

1.前言

随着社会的不断进步，科技也在不断的发展。一些国外的国家对机电技术开始了应用，技术也正在发展和更新，从而促进了机械制造技术的飞速发展。机电技术在煤矿机械当中也有很大的应用，可以将煤矿生产的生产效率进行提高，简便煤矿生产的操作步骤，提高煤矿生产的效率，促进了煤矿生产的进步。

2.煤矿机械当中使用机电技术的问题

(1)传统的生产观念中国有很多地区具有丰富的矿产资源，于是就产生了很多的煤矿企业。但是不同的煤矿企业有不同的生产模式和生产规模，所以企业管理人员的自身素质也存在很多方面的差异，这种情况主要是因为企业的管理人员生产观念比较传统造成的。有很多煤矿企业的管理人员在机电设备管理工作这方面没有很重视，在生产过程当中过于重视产量，对设备管理这方面不是很重视。在生产的过程当中，企业的管理人员更加注重生产效能的提升，不注重对煤矿设备的管理和维修，这样煤矿企业对机电设备的管理工作就会产生一些遗漏。导致煤矿企业进行煤矿生产的过程当中，机器设备出现问题，发生一系列的安全事故。这样就会降低企业的生产效率，影响企业的正常生产运行和对企业的声誉造成影响，且不利于企业的进一步发展以及经济效益的提升。(2)管理人员监管力度不足在煤矿生产的过程当中，机电技术发挥着巨大的作用，对煤矿企业的设备管理以及生产工作也产生了很大的影响。在煤矿进行生产的过程当中，企业需要安排一些专业的管理人员，对机电设备进行定期的检查和修护，这样才能保证煤矿在进行生产的过程当中，能够安全生产。现阶段，很多煤矿企业中的机电设备运行时间相对来说较长，企业安排的机电设备管理人员也比较少，监管力度比较弱，所以没有办法对全部范围的机电设备进行管理。在煤矿生产的过程当中使用机电设备，还会产生危险。如果煤矿企业不能定时的对机电设备进行管理和维护，那么就无法保证煤矿生产过程当中的安全，很有可能会产生安全事故。这样会造成煤矿生产当中的机电设备监管工作变得形式化，也无法及时的发现机电设备会造成的风险，这样很有可能会导致安全事故的发生，对煤矿生产的工作人员的人身安全产生影响，这也会影响企业的正常运行，导致企业的声誉下降。(3)机电技术水平需要提高中国的煤矿资源比较丰富，但是煤矿的开采环境相对来说较差，而且很多煤矿企业并不是很重视机电技术的工作人员，而且机电技术的工作人员和普通的工作人员薪资待遇几乎一样，这样会将机电技术人员的工作积极性降低，也会造成机电技术方面的人才流失。由于煤矿的工作人员无法熟练和准确的对机电设备进行使用，设备如果产生故障，煤矿的工作人员也无法及时对其发现和处理，在技术处理方面也比较薄弱，所以要对煤矿开采人员的素质进行培养，从而提高煤矿工作人员的全面素质。如果员工无法及时处理机电设备当中的问题，那么就会导致机电设备产生故障，影响煤矿生产的正常运行，降低煤矿的生产效率，影响煤矿的生产工作。

在我国，煤炭行业及行业内企业的发展对于我国的国民经济来说具有重要意义，因此随着我国经济发展对能源需求的进一步增加，煤炭企业需要进行设备上的更新升级来适应不断发展的形势。在煤炭企业进行开采的过程中，常用到一些煤矿开采设备，比如液压系统、采煤机、刮板输送机、胶带输送机等等，但是传统的采煤设备的运行效率低下，并且经常发生运行故障，因此为了提高煤炭企业的开采效率，提高企业的经济效益，必须对煤矿开采的机械设备进行自动化升级。

1我国煤矿企业常用的机械设备

在我国煤矿的开采过程中，需要用到大量的机械设备来提高开采效率，同时利用机械设备进行开采作业可以有效提高煤矿开采的安全性，因此煤炭企业需要对煤矿开采过程中的机械设备进行自动化升级，以此来提高煤炭企业的经济效益。在煤矿开采的过程中常用的机械设备有液压支架、采煤机、刮板输送机、带式输送机等等。其中，液压支架是煤矿开采过程中最为重要的机械设备之一，液压支架主要通过液体的压力从而在煤矿井下产生支撑力，并且通过移动对矿井下的顶板进行支撑，液压支架属于液压系列设备中的一种，因此对井下采煤工作起着重要作用，但是液压支架是上世纪70年代从国外引进的，引进之后我国对液压支架进行不断的研究，从而在90年代中期完成了对液压设备的自主研发。采煤机是煤矿开采工作的主体，主要对煤层进行破碎，从而进行采煤作业，如果采煤机出现故障，将直接影响到采煤工作的效率，导致整个煤矿开采系统出现停工停产。通过对采煤机的自动化升级，可以有效降低井下工作人员的工作强度，同时提高采煤效率与安全性。随着我国采煤技术的不断发展，我国的煤矿企业在采煤工作中普遍应用了电牵引采煤机，并且随着对于采煤机的不断升级，采煤机的工作性能也有了巨大提升，并且可以对其进行高效控制，从而实现了安全生产、有效生产。刮板输送机与胶带输送机是煤矿开采过程中进行煤炭运输的重要设备。刮板输送机主要以刮板链为牵引，在刮板槽内输送煤炭，运用刮板输送机可以对煤炭进行水平方向和倾斜方向的输送，但是刮板输送机在进行倾斜输送的时候必须保证倾斜角度小于25°，如果倾斜角度大于25°，则需要在刮板输送机运行过程中安装相应的防滑措施。胶带输送机主要由机架、输送带以及滚筒构成，在煤炭行业迅速发展的背景下，需要对胶带输送机进行自动化升级，以此提供设备运行效率与运行安全性。

2煤矿机械设备自动化技术应用的重要性

虽然我国煤炭行业具有较快的发展速度，但是我国煤炭行业在发展过程中存在着严重的浪费问题，并且当前的煤矿机械设备普遍存在着较高的能耗问题，同时还有较高的故障概率，因此为了降低煤炭开采及运输的能耗，减少机械设备的故障发生率，需要对煤炭开采的机械设备进行自动化升级。通过对煤矿机械设备的自动化升级，可以有效提高机械设备的运行效率，同时降低机械设备的能耗问题，减少故障发生率，利用自动化技术可以对煤矿设备的运行状态进行实时监控，从而针对机械设备在运行过程中出现的突发故障实现高效掌控。此外，通过自动化技术的应用，在降低机械设备能耗的同时可以减少井下工人的工作量，在降低井下工人工作强度的同时对工人的人身安全形成保障。

3煤矿机械设备自动化技术的应用障碍及其解决方法

为认真贯彻落实上级有关会议和四部委《关于推进小型煤矿机械化的指导意见》文件精神，进一步提升我区煤矿机械化装备水平，结合煤矿2012年度机械化装备实施方案，经区局研究，制定如下实施意见：

一、提高认识，加大投入，积极推进煤矿机械化工作

推进煤矿机械化是贯彻落实科学发展观、促进煤炭工业转变发展方式的一项重要而紧迫的任务。是贯彻落实国务院23号文和省局162号文的重要体现。各煤矿企业要深刻领会和全面把握加快经济发展方式转变、调整产业结构和淘汰落后产能的重大意义，解放思想，转变观念，加大投入，大力实施“科技兴安”战略，以采煤、掘进、运输机械化为重点，积极采用先进适用的新技术、新工艺和新装备，大力推行机械化改造，坚决淘汰落后生产方式、工艺，提高技术装备水平，提升安全保障能力。

二、优化开拓布局，为煤矿机械化装备创造条件

煤矿要进一步做好矿井地质工作，查清煤层赋存状况，进一步优化矿井开拓布局，要根据煤层的赋存状况和拟采用的煤矿机械化装备，合理布置采区和井巷工程，为进一步提升煤矿机械化装备水平创造基础条件，煤矿新采区设计必须将煤矿机械化装备作为一项重要内容一并设计。

三、积极采用薄煤层机械化采煤工艺，进一步提升煤矿机械化开采水平

煤矿机械结构的设计方法

结构模块化设计结构模块化设计是在对产品的功能进行分析后，把产品分解成一个或几个模块化的结构，同时将这些基本结构进行选择和组合，从而形成不同的产品。这些基本结构是零件或部件，还可以是系统。一般而言，标准化的模块的结构应进行联接和配合，使其据有相容性和互换性［3］。智能化设计智能化设计就需要运用到智能化软件、虚拟现实技术和多媒体来开发和设计并表达出产品的构想和结构。系统化设计系统化设计就是把多个设计来组成一个系统，而且每个设计互相不干预，但是要素之间又存在有机性的联系，在把所有的设计要素联合在一起后，就可以完成所需要完成的任务。

煤矿机械设计的趋势

如今，煤矿机械设备技术已经从传统的制造技术转向先进制造技术。而先进的制造技术包括的范围十分广阔，它涉及的过程包括产品的市场调研、产品的开发和设计、产品生产的准备工作以及加工和售后服务，先进的制造技术要把这些过程有机的统一起来，尤其是随着机械信息技术、传感技术、自动化技术以及新材料技术和现代系统管理技术的不断进步，煤矿机械设备在产品的设计、制造和管理售后上，已经向着综合运用各种先进技术的方向发展。目前，煤矿机械设计方向已经朝着合作化、虚拟化和自动化发展。在合作化上，企业随着市场竞争的逐渐激烈，以及网络通讯技术的发展，选取了竞争与合作共存的发展方向。因此，在机械的设计、零件物料的选择和制造以及产品的销售上都采取了异地或跨国合作［4］。机械设备技术的另一个发展趋势是虚拟技术的运用。所谓虚拟技术，就需要运用计算机来实现真实系统的模拟，这样可以及时发现产品在设计工艺上的缺陷，并以此来对机械产品的质量进行测试，确保设备的质量和成本达到最佳比。此外，机械设备由于采用了集成技术、人机一体化和系统技术，其发展的趋势也朝自动化的方向发展。

现代设计在煤矿机械设备中的应用

可靠和稳健的机械设计煤矿生产的环境是一个非常严酷的环境，机械设备在这样的生产环境中进行生产会对机械的寿命产生影响。而这就需要一个稳健性的设计来保证机械的良好运行。而稳健性设计就是用系统的非线性，选择合理的可控因素，使得机械能够对环境变化、产品老化等达到最不敏感的状态，以此就可以提高机械的稳定性。在稳健性设计中，先通过系统性分析和试验，再以一定的变量表达所要的参数，然后根据其影响因素，并且以可控因素调节得到最佳参数。此外，运用有限元法设计也是不错的工程分析法。这种方法既可以分析边界不规则、厚度突变等受力对象，还能解决几何非线性等复杂问题，因此，成为一种不错的工程分析法。而在煤矿生产中，机械受力十分复杂，而采取这种方法则正好合适。例如，由于结构和受载的复杂性，电动挖掘机的动臂和斗杆采用了工程计算法，这种方法的缺点是它只能确定危险截面处的应力，因而确定不了动臂和斗杆中钢板的应力分布。但是，采用了有限元法在对其应力分析时，就可以得到每块钢板的应力分布。智能和虚拟设计职能设计，可以形成智能的结构系统，它能够在结构中将传感器、控制器及执行器进行整合集成，使其在适应环境和愈合损伤方面产生智能功能，从而使机械降低能耗，提高性能，并且增加结构的安全性。例如，采矿新技术就是采用职能采矿，在矿井安全生产中，红外技术和机器人技术已经得到应用，这些智能机械在煤矿生产中拥有不错的发展前景。因为煤矿机械设备所运行的环境比较复杂，加上大型机械本身的制作成本比较高，要在实际工作中来发现机械的不足，就需要通过反复的试验，而这样就会对人力和物理造成浪费和损耗，因此通过运用虚拟设计的方法可以减少浪费，降低损耗。所谓虚拟设计就是通过仿真技术来模拟机械在实际运行时的参数，使其运行环境的参数达到可视化，并通过对机械的动力学和运动学进行虚拟试验，就可以达到对机械的优化设计．此外，设计人员根据机械相互配合的情况，可以按照用户的需求来修改参数，使虚拟样机得到优化．工业造型和摩擦学设计一直以来，设计人员在机械的性能、稳定性等方面进行了很多研究，但是在机械的外观上却没有进行太多的改进和重视。在对煤矿事故的调查中，很多事故是由于机械的色彩设计不合理，导致视读不清楚，引发操作失误。还有很多出口产品遭到退货的原因就是因为机械的外观设计无法达到要求。在色彩的安排中，色瓷很鲜艳的话容易使人疲惫，如果是灰暗色，则令人感到压抑，如果能够充分利用色彩和人的视觉的关系，有助于提高设备的工作效率，能提供给作者舒适明快的感觉。由此可见，工业造型设计在煤矿设计中不仅仅是美观问题，也对工作效率的提高有很大提高。在煤矿工作中，机械的摩擦和磨损比其他行业要严重，在井下设备中，都会存在普遍的磨损。摩擦学是研究机械在相对运动中，运动表面在接触、滚动、磨损和润滑等方面的科学技术。随着煤矿机械水平的提高，机械设备的摩擦问题越来越得到人们的重视，其直接影响煤矿生产的高效性。网络动态和模拟化设计煤矿机械设备需要在恶劣的环境中运用，需要具备高技术和大投资，其研制和试验的周期也很长，如果只采用传统的设计方法，不仅会花费大量的研制费用，而且周期长，无法适应市场的要求，而这方面的失误都会带来巨大的损失。因此，运用网络化的设计，即将设计、制造和仿真、模拟集于一身的新型设计应用在煤矿机械生产中，这对我国煤矿机械进入全球化轨道和在国际分工中找到发展空间十分重要。机械产品的运作是一个动态的过程，其运用的环境包括正常信号和干扰信号。如果只是根据正常信号去进行设计，结果可能与实际状况相差很大，因此，在考虑机械产品的运作时应该对正常信号和干扰信号一起考虑，目前，我国在大型机器采掘机械动力的设计研究不是很够，因此需要加强对动态模拟设计的研究。因为煤矿机械在使用过程中，会因为环境因素给机械带来不利的影响，因此，设计人员需要全盘考虑能够带来机械问题的因素，要进行人－机－环境一体化分析，只要在全面均衡的情况下才能保证系统的整体性能达到最优化。在环境上，要注意环境协调设计，是使产品在使用中能够不污染环境，还可以起到节约资源的作用。

摘要：针对当前煤矿机械工程发展过程中存在的开采效率低，影响煤炭行业经济效益的问题，开展煤矿机械智能化的设计与研究分析。通过对煤矿机械智能挖掘设计、智能运输设计以及生产安全监控设计，实现煤矿机械的智能化生产。通过对比实验证明，智能化煤矿机械在开采时可有效提高煤矿开采量，并与传统煤矿机械相比经济效益得到大幅度提升，为煤矿机械在当前生产环境中的有效利用提供帮助。

关键词：煤矿；机械设备；智能化；开采效率

煤炭行业是当前国民经济发展的主要动力源，其发展水平直接影响整个国家经济的发展速度。当前煤炭行业的发展较为成熟，且规模逐渐扩大，但在发展过程中也存在煤矿机械设备结构复杂无法适应当前煤炭生产环境，造成设备利用率及生产率降低；科技水平低，数字化智能程度较差，使得人力、物力资源浪费严重，且在生产过程中更容易出现操作失误；设备材料可选种类较少，煤矿机械设备主要使用钢铁材料，但当前钢铁材料低端钢材生产量多，高端钢材生产量低，使得煤矿机械设备质量差；使用寿命较短，低质量煤矿机械设备在煤炭生产过程中更加无法适应开采环境，受到环境、气候等因素影响，使得煤矿机械常常出现故障等问题。煤矿机械是煤炭开采和挖掘过程中主要使用的机械设备，因此针对煤矿机械存在的问题若不进行及时改进，将会影响煤炭行业的可持续发展。对此，本文开展对煤矿机械智能化的设计与研究分析。

一、煤矿机械智能化设计

(一)煤矿机械智能挖掘设计。针对煤矿机械中用于挖掘的部分进行智能化设计，本文采用在机械设备中添加电牵引驱动装置的方式，提高煤矿机械设备的智能挖掘效果。在煤矿机械设备挖掘过程中，依托计算机技术，采用传感器故障诊断识别装置，对发生的故障问题进行精准诊断。图1为基于电牵引驱动装置的煤矿机械智能挖掘设备组成。图1基于电牵引驱动装置煤矿机械智能挖掘设备组成本文将挖掘设备的电牵引驱动装置设置为以垂直齿轮传动的形式完成挖掘动作，将牵引电机的输出轴的转矩，通过转动齿轮当中的多个连杆销传动至对应的连杆空心轴上，再通过煤矿机械主车轮的多个连杆销传动到对应的车轮对上。具体电机转矩传递的路线为：煤矿机械主动齿轮—从动齿轮—连杆销—连杆—连杆销—橡胶关节——传动盘—连杆销—连杆—主动齿轮—车轮。同时，当高速运行的煤矿机械速度达到150km/h~220km/h时，为了降低转向架框架自身的质量，提高转向架蛇形稳定性，可通过将牵引电动机转移到煤矿机械本身的车体上，使其形成煤矿机械的电机悬挂装置。基于电牵引驱动装置煤矿机械智能挖掘设备还采用遥控和远程控制技术，通过操控遥感手柄实现煤炭开采人员的远程操作和驾驶机械设备。将单片机作为远程控制的核心部分，通过全球移动通信系统将接收到的挖掘命令信息，结合外部终端检测数据信息进行传输。再将当前被控制的煤矿机械挖掘设备的运行状态实时发挥到网络控制中心，通过发光二极管实现对挖掘设备的可视化控制。(二)煤矿机械智能运输设计。针对煤矿机械的运输智能化，首先通过集控平台将煤矿机械不同负载情况进行实时计算并将计算出的结果进行汇总，根据煤矿开采区域运输设备的不同组成，设置对应的最优启动方式以及启动顺序，启动方式主要包括顺槽皮带运输启动方式、主井皮带运输启动方式等。通过运输控制装置的各个监测节点，接收由集中控制平台发出的相应设备运行指令，控制变频调速装置，并实现对煤矿机械设备不同皮带机运输的运行方式。其次，由集中控制平台根据不同的生产情况，结合当地煤炭产运销计划方案，优化整个煤矿开采区的矿井产量，以此实现以销定产。最后再根据各个煤矿矿井质量指标的对比结构，自动提醒矿区内部各个矿井的开采人员该矿井最佳煤仓储装比例，并调节整个连采生产任务，并根据不同运输模式在原煤仓中的对应位置入料。同时结合电网峰谷用电情况，给出煤矿机械运输的最佳生产时间，并利用阶梯电压实现错峰用电，以此降低运输成本。(三)生产安全自动监控设计。针对煤炭行业的生产安全监控，本文将Ethernet、TCP/IP等计算机通信技术直接应用于对煤矿机械的控制当中，并在此基础上建立基于EPA的煤矿机械生产安全监控网络。图2为基于EPA的煤矿机械生产安全监控网络平台结构示意图。当煤矿机械运行时传感器的种类和数量逐渐增加，对于煤矿安全生产监控而言应当提出更高的要求，通过信息管理层、过程监控层以及现场设备层共同组成基于EPA的煤矿机械生产安全监控网络结构，可有效实现对现场生产安全的一体化监控，为煤矿机械设备的故障问题提供数据参考。根据煤矿机械的生产环境，在基于EPA的煤矿机械生产安全监控网络中建立针对生产环境及防爆要求的工业网络平台，对各个控制区域内进行实时通信，实现对安全生产的无扰动切换监控控制。一旦煤矿开采过程中设备出现故障或事故停产时，由煤矿机械生产安全监控网络中心平台及时根据具体生产情况及作业计划，动态调整整个矿井的安全生产工作，实现煤矿开采的均衡生产。

二、实验论证研究分析

我们要根据煤矿机械的实际情况，根据不同油门下的发动机扭矩以及转速的变化关系，选取一定油门开度之下的最大扭矩作为发动机的目标转速，从而据此确定煤矿机械接合量以及接合速度的控制量。

1离合器的最大接合速度

在煤矿机械起步的时候，由于用的时间并不长，而且速度比较低。为了简化计算过程，我们可以认为道路情况以及风速是基本保持不变的，因此其变化率可以取值为0。而汽车起步的冲击度j的大小则完全屈居于离合器的接合情况。

2运行中离合器接合速度控制规律

2.1根据油门的开度进行控制

在实际的运行过程中，驾驶员可以在操作同力重工公司生产的TL870宽体矿车的时候，将起步意图分成爬行起步、正常起步以及急起步几种模式[4]。β0是最小离合器的汽车油门，根据图2中的发动机目标扭矩输出情况，在β0<β<12%的油门开合度是爬行起步，这个过程要求起步的时候尽可能的平稳，而在12%<β<30%的时候为正常起步，这个时候不但要求起步过程尽可能的保持平稳，同时还要尽可能的减少滑磨功。而在β>30%的时候是急起步，其主要的作用是出现在煤矿机械的驾驶员遇到紧急情况或者需要冲击障碍的时候，这个时候应该允许一定的冲击发生。在不同的油门开度之下，离合器的接合速度能够通过最大接合速度差值获取，详情如下表所示。除此之外，为了将离合器的最小接合时间进行限制，就要求对最小结合速度进行规定，使得最小结合速度能够随着油门开度的变化而发生相应的变化[5]。