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矿山机械机电液一体化发展趋势
矿山机械机电液一体化发展趋势【1】
【摘 要】近年来随着超大规模集成电路、微型电子计算机、电液控制技术的迅速发展，矿山机械的机电液一体化技术也得到了显著发展。
机电液一体化技术不仅能提升矿山机械的开采效率，还能提高矿山的安全性和经济性。
本文着重介绍了矿山机械机电一体化技术的特点、发展历程，并从液压系统效率提高、使用高速微处理器、节能增效、软件控制、智能化协同作业、交流变流技术六方面介绍了矿山机械机电液一体化的发展趋势。
【关键词】矿山机械 机电液 发展趋势
机电液一体化技术显示了其强大的生命力并且顺应了时代的发展方向，实践表明机电液一体化技术在工业领域得到了广泛应用，尤其是矿山机械行业，不仅可以提高矿山机械的输出功率，还可以实现自动控制和安全保护等功能。
1 矿山机电液一体化系统简介
1.1 机电液系统简介
机电液一体化系统，绝非仅为机械、液压与电子电器的简单组合。
否则，包括有这三个部分的矿山机械都可称已实现机电液一体化了。
机电液一体化为矿山机械：装上了感觉器官――传感器，布上了神经系统――传输线路，添上了信号处理单元――单片机或微机，这三部分组成的机电液一体化系统，使矿山机械的性能发生了巨大的变化。
1.2 机电液系统发展
我国在这方面研究同样比较早，天津工程机械研究所与上世界70年代采用全液压机无线控制技术研发了线电遥控水陆两用推土机。
由于我国矿山机械大部分采用吸收引进加自主创新的发展方式，但受限于国外关键技术的封锁和创新能力的滞后，我国矿山机械机电液一体化技术与国外发达国家仍有一部分差距。
2 矿山机械液压系统发展趋势
2.1 液压系统效率提高
液压系统具有体积小、重量轻、传递功率大的优点;容易实现无极调速;容易实现往复运动更适合矿山机械的使用特点;控制简单，易于实现自动化控制;液压系统中的元器件易于实现标准化、系列化、通用化，便于推广和维护。
新型矿山机械液压系统具有以下特点：
(1)合理匹配液压泵和负载运动特性，合理布局液压元件的数量和位置，减小液压元件之间的能量损失，提高液压传动的效率。
(2)选用合适的液压元件和密封措施，保证矿山机械在作业工作时不会因为外界的振动和冲击导致液压油泄漏。
(3)液压系统设计时应具有防振降噪措施，除了在液压泵、液压阀和油箱的安装面上设置防振脚垫外，还应尽量液压集成模块来代替液压油管。
可以采用蓄能器吸收低频噪声，采用增大管径和使用软管的方式吸收高频噪声。
2.2 使用高速微处理器、敏感元件和传感器
根据现代矿山机械开采的实际需要，矿山机械逐渐具有更多功能，并且更加智能化。
因此矿山机械不仅应具有可靠的硬件，更应就有强大的数据处理能力和敏感的感测能力，能够实时检测该矿山机械的状态。
使用先进的微处理器、高性能的敏感元件和传感器，可以提高整机的响应时间，提高使用效率和敏捷性，使矿山机械面对复杂环境时能够快速做出反应。
同时引入更加先进的激光传感器、超声波传感器、语音传感器等高精度传感器可提高机器的机器人化程度，便于整机的柔性控制。
另外，在矿山机械与控制系统之间通信传输将广泛采用汽车行业中的CAN-BUS通讯技术，可以有效降低控制信号在传输中的衰减和失真，提高控制精度。
2.3 更注重节能增效
21世纪全球正面临着能源危机，全球正在进行节能减排活动，因此在矿山机械的设计之初就应该考虑降低能耗的设计。
动力方面可以使用电喷式发动机，可以有效提高燃油效率，并能进行自动控制;液压驱动方面，努力提高液压传动的效率，减少油液的泄露和损失，避免油液泄露污染环境;材料方面，可以采用新型金属材料，不仅可以调高矿山机械的强度，还可以减轻整机重量，从而节省了驱动过程中的能耗。
2.4 软件发挥更大作用
在具有先进的微处理器、传感器、控制元件之后，必须开发与之相适应的功能强大、可靠性高、适应性强的软件，用于实现机电液一体化智能显示控制。
随着现代各种汇编语言和高级语言的发展，不断的有新的编程平台出现，为矿山机械的控制软件开发提供了便利条件。
同时，软件开发中的控制算法也日趋重要，可用专家系统建立合理的控制算法，PID和模糊控制等各种控制算法的综合控制算法将会得到更完美的应用。
另外，软件开发中应留有二次开发的位置，为差异化、个性化的矿山机械实现各项功能。
2.5 智能化机群的协同作业
随着矿山对大规模作业，多巷道同时施工，开采进度要求的提高，智能化的多台不同种类矿山机械协同作业是未来发展的趋势。
机群的协同作业是智能化的单机、现代化的通讯设备、GPS、遥控设备和合理的施工工艺相结合的产物。
这一领域也为机电液一体化在矿山机械上的应用提供了广阔的发展空间。
诚然这是未来矿山机械的发展方向，甚至未来可以实现无人开采，但目前基于矿山机械智能化发展进程，我们应该循序渐进，一步一步实现技术突破。
2.6 电流变流体技术
为了防止信号传输、传感器使用、电机使用过程，外界及其自身造成的电磁干扰，未来应广泛采用电流变流体技术。
电流变流体(ER流体)在自由状态下为可自由流动的混悬液体，一旦处在电场作用下，它会迅速固化，根据电场强弱程度分别显现粘稠、胶凝和坚硬的状态，且固化度与场强成正比。
这种特性使它能理想地运用于液压系统和机械系统的阀、阻尼器及动力传输装置等。
他对电信号响应极快，实在不到1ms的时间内实现状态变化。
它采用PWM控制，可降低能耗，简化设计，延长寿命。
3 结语
矿山机械是现代矿山开采的重要工具，而机电一体化技术推动着矿山机械的不断发展。
本文从矿山机械的机电液一体化系统的组成介绍了其特点和发展历程，并分别从液压效率提高、微机处理器性能提高、软件性能提高、智能协同工作等方面介绍了矿山机械机电液一体化的未来发展趋势，为我们以后深入研究矿山机械机电液一体化技术奠定了基础。
参考文献：
[1]查森林，王东生.浅谈我国矿山机械再制造现状[J].矿山机械，2012，40(3)：1-6.
[2]戚天明.从世界矿山机械发展趋势谈我国矿山机械的发展策略[J].矿山机械，2007(10)：7-18.
[3]史志远，朱真才，韩振铎.矿山机械发展探讨[J].矿冶，2006，15(1)：86-88.
矿山机械机电一体化技术的发展趋势【2】
摘要：近年来，世界经济发展速度飞快，伴随着经济的发展，世界各国对能源的需求量越来越大。
传统的煤矿系统无法满足现阶段市场经济对于煤炭资源的需求，因此，现阶段必须将先进的科学技术和设备等应用到矿山机械设备当中，提高矿山机械设备的高科技含量，提高其工作效率，来满足市场需求。
同时，伴随着信息技术的发展日新月异，在机电技术发展的过程中与信息技术的有效结合是其发展的必然趋势，这是对传统机电技术的以此重大改革，为机电一体化技术的发展提供的方向。
关键词：机电一体化技术;发展;特点;趋势
前言：作为自动化和机械工程的一个分支，机械电子工程是机电一体化的另一种说法，因此，可以说机电一体化是能够有效结合信息技术、传感器技术、微电子技术等先进技术的，而且，在近年来的实际操作中，使机械设备自动化生产得以实现。
在传统的矿山机械工作过程中，将这种高新技术有效的融入其中，促使矿山机械的工作效率得到了有效的提高，同时也是现代科学技术发展的必然结果。
1.机电一体化技术发展的特点
1.1数字化特点
机电一体化技术发展过程中，其数字化的特点最为明显，这是由于微电子在机电一体化技术当中的有效应用造成的。
近年来，信息技术的飞速发展，加快了矿山机械设备与信息技术的有效结合，将数字化有效的应用到了矿山机械设备当中。
例如，虚拟设计和计算机集成制造在矿山机械设备中的有效应用。
近年来，可靠性高、维护性好和高能力的自我诊断成为矿山机械机电一体化的显著特点，这都是由于机电一体化的数字化特点所带来的，与此同时，远程操控、识别和调整也因数字化的加入而变得更加的便捷[1]。
1.2网络化特点
早在十九世纪八十年代，网络技术就在我国专业人员的努力下被应用到了机电一体化设备当中，并获得了很大的成果。
这一成功经验使得网络化在今后的发展过程中更加容易被人们接受，人们将这一成功经验有效的应用到了其他产品的网络化发展过程当中，有效促进了网络化的广泛和深入应用。
伴随着信息技术的飞速发展，远程监控技术也被有效提出并受到了广泛的欢迎，这一技术的基础是网络技术，再将远程监控技术应用到矿山机电一体化产品当中的过程中，也就是将网络技术有效的应用到了矿山机电一体化技术当中，是对传统的矿山机电一体化技术的改革。
同时也说明网络化将成为未来机电一体化技术发展的重要基础，加强安全性和功能需求性是使用网络化的主要原因[2]。
1.3智能化特点
智能化是现阶段的矿山机械设备当中最主要的特点之一。
增强了矿山机械设备自主解决问题的能力，它具有和人类相似的思考和决定能力。
例如，将人机对话的功能添加到CNC数控机床当中，智能工艺数据库和I/O接口的有效设定等，这类智能技术有效提高了工作人员的工作效率，工作人员在日常的工作中能够更加方便的对其进行控制和维护工作。
现阶段，人们在研究智能技术的过程中，对于模糊控制、神经网络等技术领域的有效研究，将在未来的发展过程中对于矿山机械机电一体化技术产中重要的影响。
1.4微型化特点
现代科学技术在日常工作中的有效应用，注重科学技术是否能够给工作带来更高的效率，同时，在提高工作效率的问题上，精细加工技术是非常重要的组成部分，矿山机电一体化技术当中就包含了微型化的特点，这一特点是精细加工技术发展的未来方向。
智能化和大型的矿山机械与精细化是相辅相成的。
将微型的传感器、型号处理和接口等有效进行结合，再利用MEMS即微机电系统对这些工作进行集体制造和创作。
我国近年来在进行微机电一体化产品的研究过程中取得了很大的成就，现阶段所生产制作出来的产品都不足1立方厘米，伴随着科学技术的不断进步，微米和纳米将成为这一领域发展的趋势。
然而，值得重视的是现阶段较低的发展水平严重影响了我国的超精密技术和微机械技术的发展，一些技术方面的关键点还应该引起人们的注意，并及时进行研究和解决[3]。
2.矿山机械机电一体化技术的发展趋势
2.1SRD传动技术
开关磁阻电机调速系统即SRD传动技术，同以往的传动技术不同，它在传动过程中能够进行变速，构成SRD传动技术的是控制器sr和电动机sr，在当前世界所有的调速系统当中，SRD传动技术是性价比最高的一个。
较高的可靠性、机动性和集成性是矿山机械未来发展的要求，将SRD传动技术有效应用到矿山机械当中，能够有效实现这一目标。
世界技术先进国家英国在十九世纪八十年代就发明了一台30KW功率的开关磁阻电动机，伴随着科学技术的不断进步，现在的功率已经可以达到将近350KW，将其与1000V电网相连，可以直接省略掉其他的电源变压器[4]。
2.2机电集成驱动技术
在将传统的动力传动系统应用到矿山机械设备当中的过程中，其构成要素包括运动执行器、电动机和减速器。
这三个主体会耗费非常大的空间，同时每一个构成部件都包含了很多的环节，这种现象就会造成整个动力传动系统的可靠性降低，不仅发生故障的几率加大，同时当故障发生的过程中，对其进行有效的排查也是非常耗费人力和物力的工作。
然而，在未来的发展过程中，在矿山机械当中应用机电集成驱动技术能够有效提高动力传动系统的可靠性。
促进运动执行器、电动机和减速器三者的高密度集成是机电集成驱动技术的重要手段，有效应用这一方法，能够将动力装置进行传递。
有效在矿山机械当中应用机电集成驱动装置，能够将空间进行节省，这样一来可以有效将制作费用降到最低，在机械的运行过程中，能够促进其得到更大的运行空间，促进其运行过程中变得的更加灵活[5]。
2.3矿山机器人技术
2.3.1 作用
矿山作业，其工作环境潮湿而且灰尘较大，人们在日常工作的过程中对于环境的适应非常困难，导致矿山工作效率的低下，同时还对矿工的身心造成很大的伤害，尤其是当发生矿山危险的时候，矿工的生命常常受到严重的威胁。
在这种状况下，人们开始讲矿山工作的研究领域延伸到矿山机器人的研究。
将机器人有效应用到矿山作业当中，能够将强度较高的作业进行更好的执行，矿山机器人的应用能够有效解放劳动力;同时，超强的环境适应能力能够促进其在工作过程中提高工作效率，当发生危险时，能够有效降低人身伤亡[5]。
2.3.2组成
操作、驱动和控制系统是矿山机器人的重要构成部分。
矿山机器人在进行日常工作的过程中，其主要行动是受到操作系统来控制的，每一个矿山机器人都是由不同的操作系统构成的。
在矿山机器人当中，其传动装置是驱动系统，减速器、驱动器和传感器时期重要的组成部分，驱动系统会因为不同的驱动器而有不同的划分，例如，电机、液压和气动驱动系统。
矿山机器人的制作和应用核心为控制系统，它能够按顺序对操作机构进行支配，促使其运动按照相应的轨迹来进行，开环和闭环控制系统是现阶段矿山机器人的主要控制系统[6]。
输入和输出工作相互没有反馈回路的存在是开环控制系统的主要特点，系统的控制功能不会受到输出工作的影响而产生变化;相反的，输出和输入工作相互存在着反馈回路，以反馈的方法来将偏差降到最低是闭环控制系统的重要特点，这就说明要想将工作过程中的精度提到最高，就可以使用闭环控制系统。
然而，误差在日常的工作中是无法进行彻底避免的，系统会受到元件管径的支配而产生相应的振动，从而产生一定的误差。
因此，如果较高的要求出现在系统当中的时候，我们可以将开环和闭环系统进行交叉使用，以混合控制的方法提高工程精确度。
3.结论：伴随着世界经济的不断进步，经济的发展对于煤炭资源的需求量越来越高，因此，在科学技术不断进步的状态下，积极研发和运用新技术，将高新技术与矿山机械相结合，有效应用机电一体化技术，并在实践中不断对其进行完善和开发，对我国矿山作业具有重要的意义。
参考文献：
[1]何正忠. 矿山机械的重大变革――机械电子一体化[J]. 长沙矿山研究院季刊，1988，12(03)：51-55.
[2]柏红专. 关于发展我国工程机械机电一体化的探讨[J]. 凿岩机械气动工具，1996，11(02)：56-62.
[3]胡前明. 机电一体化技术的概念发展状况和发展趋势[J]. 广东建材，2009，11(04)：207-209.
[4]刘开源. 矿山机械中应用机电一体化技术的作用分析[J]. 科技传播，2013，11(03)：80-89.
[5]张丛耀. 光机电一体化设备的嵌入式控制技术研究及应用[D].四川大学，2006.
[6]李红星. 机电一体化技术的成长和未来的发展趋势[J]. 黑龙江交通科技，2008，11(03)：100-101.
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