毕业设计（论文）机电一体化技术在煤矿生产中的应用

1、郑州工业安全职业学院毕业论文（设计）题 目：机电一体化技术在煤矿生产中的应用姓 名 系 部 机电工程系 专 业 机电一体化 班 级 08机电4班 指导教师 2011年 5月 29日毕业论文（设计）成绩评定表学 生姓 名学生所在系机电工程系专业班级08级机电一体化4班毕业论文（设计）课题名称机电一体化技术在煤矿生产中的应用指导教师评语（应包括选题是否恰当、是否理论联系实际、论点是否正确、论证是否充分、语言是否通顺、结构是否合理、行文是否规范）：成 绩：指导教师签名： 年 月 日系学术委员会意见（同意给优、良、及格、不及格等次）签名： 年 月 日目 录摘 要1引 言2第一章 机电一体化技术的含义及重要意义3第二章 机电一体化的发展4第一节 发展方向4第二节 发展政策5第三章 机电一体化技术在煤矿生产中的应用7第一节 机电一体化技术在采煤机中的应用7第二节 机电一体化技术在矿井提升机中的应用8第三节 机电一体化技术在掘进机中的应用8第四节 机电一体化技术在带式输送机中的应用9第五节 机电一体化技术在支护设备中的应用9第六节 机电一体化技术在矿井安全生产监控系统中的应用10第四章 我国煤炭机电

2、一体化技术的水平11第五章 机电一体化技术的研究在煤矿生产中的重要意义12第六章 机电一体化技术的前景展望13结 束 语14致 谢15参考文献16摘 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:机电一体化 煤矿 意义 应用 引 言机电一体化技术的概述“ 机电一体化”(Mechatronics)是集机械、电子、计算机和信息技术等多种技术有机结合的一门交叉综合技术。机电一体化是在机械的主功能、动力功能和控制功能上引进计算机和电子技术,将机械装置和电子设备以及软件等紧密结合起来,相互渗透,相互融合而形成的一门新兴的综合技术。它的本质不仅是单纯地利用电子技术来简化或替代机械,更重要的是将机械系统、微电子和计算机技术、信息技术组成了最佳系统。煤炭是我国重要的资源，煤矿工业的大力发展，为我国的国民经济建设做出了巨大贡献。但是，煤炭开采也是一份辛苦而且充满危险的工作。近年来，我国煤矿安全事故频繁发生，给国家造成的经济损失和人员损伤也是不能不引起重视的。对于广大煤

3、矿企业来说，要想从根本上预防矿难事故的发生，除了规范管理外，煤炭企业也应该提高煤矿的整体自动化水平，加大机电一体化产品的应用力度；此外，我国煤炭行业在利用机电一体化技术改造旧设备和开发新产品方面取得了一定的成效，这让人们清楚地认识到，煤矿机电一体化技术在采、掘、运、装等方面的应用和推广，可以大力推动我国煤矿综合生产能力，同时，为实现安全、高效、洁净、结构优化的现代化、高科技煤炭工业生产打下坚实的基础。因此，近年来各级煤矿企业领导都十分重视机电一体化技术在煤炭生产中的应用推广。机电一体化技术具有下述优势:提高使用的安全性和可靠性、改善使用性能。机电一体化产品均具有自动监视、报警、诊断等功能,大大简化了操作步骤并且简单、方便;适用面广、生产能力强、工作质量高。机电一体化产品的各种自动功能适用于不同的场合和领域,应变能力强,很大程度提高了控制和检测的灵敏度和精度;具有复合功能、调整和维护方便。机电一体化产品具有复合技术和复合功能,它的它的自动化检验和自动监视功能可对工作过程中出现的故障自动采取措施,使工作恢复正常。第一章 机电一体化技术的含义及重要意义机电一体化技术是微电子技术向传统机械工程

4、渗透而形成的融合机械工程、电气工程、计算机技术、信息技术等为一体的新兴综合技术。我国在20世纪80年代成立机电一体化领导小组并将该技术列为“863”计划。机电一体化产品的应用极大地改变了落后的生产方式，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，极大地提高了劳动效率；同时，采用一体化设备进行煤炭的采掘、运输、提升等，矿工基本上不用到潮湿、充满煤尘的环境中高负荷地工作，这样，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。21世纪，机电一体化正朝着智能化、网络化、微型化、柔软性化、系统化发展，它的发展会对煤炭系统产生很大的冲击，机电一体化产品将大大改善煤矿生产的劳动强度、工作环境及安全系数，同时在降低能耗、保证安全生产方面也实现了特定的价值。 第二章 机电一体化的发展 机电一体化技术的发展历程和趋势总体说来,机电一体化技术经历了四个发展阶段:准备阶段,计算机的出现标准着机电一体化技术的产生。上个世纪六十年代,日本首先提出这个名词,但是限于当时的技术水平,该技术无法得到广泛的推广和

5、应用;起步阶段,信息技术,微电子技术的发展成熟和第四代电子产品的商品化是机电一体化这一设想变成了现实,在这一时期,机电一体化的影响不断扩大,并取得了较大发展；发展时期,进入八十年代,机电一体化技术已为全世界学者所嘱目,机电一体化技术和产品已像雨后春笋般出现;蓬勃发展时期,九十年代至今,各种新技术出现并取得突破性的发展,日新月异的变化使机电一体化技术和产品扩展到人们生活的各个领域。第一节 发展方向2.1.1 光机电一体化一般的机电一体化系统是由传感系统、能源系统、信息处理系统、机械结构等部件组成的。因此,引进光学技术,实现光学技术的先天优点是能有效地改进机电一体化系统的传感系统、能源(动力)系统和信息处理系统。光机电一体化是机电产品发展的重要趋势。2.1.2 自律分配系统化柔性化未来的机电一体化产品,控制和执行系统有足够的“冗余度”，有较强的“柔性”，能较好地应付突发事件，被设计成“自律分配系统”。在自律分配系统中，各个子系统是相互独立工作的，子系统为总系统服务，同时具有本身的“自律性”，可根据不同的环境条件作出不同反应。其特点是子系统可产生本身的信息并附加所给信息，在总的前提下，具体“

6、行动”是可以改变的。这样，既明显地增加了系统的适应能力(柔性)，又不因某一子系统的故障而影响整个系统。2.1.3 全息系统化智能化今后的机电一体化产品“全息”特征越来越明显，智能化水平越来越高。这主要收益于模糊技术、信息技术(尤其是软件及芯片技术)的发展。除此之外，其系统的层次结构，也变简单的“从上到下”的形势而为复杂的、有较多冗余度的双向联系。2.1.4 “生物一软件”化仿生物系统化今后的机电一体化装置对信息的依赖性很大，并且往往在结构上是处于“静态”时不稳定，但在动态(工作)时却是稳定的。这有点类似于活的生物：当控制系统(大脑)停止工作时，生物便“死亡”，而当控制系统(大脑)工作时，生物就很有活力。仿生学研究领域中已发现的一些生物体优良的机构可为机电一体化产品提供新型机体，但如何使这些新型机体具有活的“生命”还有待于深入研究。这一研究领域称为“生物软件”或“生物系统”，而生物的特点是硬件(肌体)软件(大脑)一体，不可分割。看来，机电一体化产品虽然有向生物系统化发展趋，但有一段漫长的道路要走。2.1.5 微型机电化微型化目前，利用半导体器件制造过程中的蚀刻技术，在实验室中已制造出亚微

7、米级的机械元件。当将这一成果用于实际产品时，就没有必要区分机械部分和控制器了。届时机械和电子完全可以“融合”，机体、执行机构、传感器、CPU等可集成在一起，体积很小，并组成一种自律元件。这种微型机械学是机电一体化的重要发展方向。第二节 发展政策2.2.1 加强统筹安排，协调发展计划建议各主管部门责成有关单位在进行深入调查研究、科学分析的基础上，制定出统管全局的“机电一体化”研究、开发、生产计划和规划，避免开发上重复，生产上 撞车。2.2.2优化发展环境、增大支持力度优化发展环境指通过宣传群众，造成一种社会上下、企业内外都重视、支持“机电一体化”发展的氛围，如尽快为外商到我国投资发展“机电一体化”产业提供方便；尽可能为兴办开发、生产机电一体化产品的高新技术企业开绿灯；尽力为开发、生产机电一体化产品调配好资源要素等。增大支持力度，在技术政策上，要严格限制耗电、耗水、耗材高的传统产品的发展，对未采用机电一体化技术落后产品限制强制淘汰；大力提倡用机电一体化技术对传统产业进行改造，对有关机电一体化技术对传统产业乾地改造，对有关技术开发、应用项目优先立项、优先支持，对在技术开发、应用中做出贡献的单

8、位领导、科技人员进行表彰奖励等。2.2.3 突出发展重点，兼顾“两个层次”第一个层次是“面上”的工作，即用电子信息技术对传统产业进行改造，在传统的机电设备上植入或嫁接上微电子(计算机)装置，使“机械”和“电子”技术在浅层次上结合。 第二个层次是“提高”工作，即在新产品设计之初，就把“机械”与“电子”统一起来进行考虑，使“机械”与“电子”密不可分，深度结合，生产出来的新产品起码正做到机电一体化。第三章 机电一体化技术在煤矿生产中的应用煤矿机电一体化产品已经应用到许多煤矿。国产的以计算机为核心的电牵引采煤机、全数字直流提升机已占领国内市场，我国已经能生产用计算机监控的掘进机、胶带运输机、矿井供电设备等。另外，煤矿安全生产监控系统、胶带机集中控制系统、矿井生产过程自动控制和信息化管理、图像监视讲下关键设备和主要工作地点、调度室的装备实现数字化、计算机网络管理系统在生产调度、财务、人力资源、设备、销售及办公自动化都得到了普遍的应用。第一节 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。与液压牵引采煤机相比，电牵引采煤机具有以下特点：（一）良好的牵引特性。电牵引采煤机可以在采煤机前进时提供牵引力，使其客服阻力移动，也可以在采煤机下滑时进行发电制动，向电网反馈电能。（二）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，因为它的设计，制动力矩为电动机额定转矩的1.6-2.0倍，所以以电牵引采煤机可用在40-50倾角的煤层，而不需要其它防滑装置。（三）运行可靠，使用寿命长。电牵引和液牵引不同，前者除电动机的电刷和整流子有磨损外，其它元件均无磨损，因此工作可靠，故障少，寿命长，维修工作量小。（四）反应灵敏，动态特性好。电控系统能及时调整各种参数，防止采煤机超载运行。（五）结

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