發布時間：2023-03-21 17:09:06
序言：寫作是分享個人見解和探索未知領域的橋梁，我們為您精選了8篇的煤礦機械論文樣本，期待這些樣本能夠為您提供豐富的參考和啟發，請盡情閱讀。
綠色設計是全面、系統地衡量煤礦機械產品的設計初期、加工階段、應用過程等整個生命周期的環境特性與資源效率的一種新興設計理論和手段。煤礦機械的綠色設計系統地考慮到煤礦機械產品的研發、制造及使用對生態環境的影響，在實現煤礦機械產品使用功能的基礎上，最大程度上降低對環境造成的破壞和影響。綠色設計與制造同現有設計與制造模式有很大不同，它是在現有模式基礎上，融合了環境保護學、人機工程學、環境行為學和消費心理學等領域知識的理念和方法，旨在將其滲透到機械產品設計、制造與應用整個生命周期中，實現經濟、社會的可持續發展。煤礦機械綠色設計與制造，是一種綜合考慮了產品設計、制造、使用以及回收等整個生命周期環境特性、資源效率的先進設計理論、方法；新穎之處在于系統考慮了產品設計、制造及其應用活動對環境產生的影響，最大限度降低機械生命周期內對環境產生的負面影響。煤礦機械的綠色設計的主要內容有設計建模、材料選擇、可拆卸性、可回收性、成本設計、數據庫和知識庫設計、安全保護設計。
2煤礦機械綠色設計的材料選擇
綠色設計一直以來所奉行的設計理念是節約資源，保護環境。首先在材料擇取方面，應當重點選擇環保性能高、可再生利用并且具有回收價值的產品材料。其次，構建環境負擔數據庫及專家系統，即全面整合研究當前擁有的材料，對其所產生的環境協調性表現給予一定的信息支撐，從而做出與之相對應的評價。另外，構建研究產品材料生命周期的評價手段。研究材料生命周期評價是指，對原材料產品到成品、成品到廢品過程中的資源、環保、成本問題進行分析，研究出材料的綠色性評價方法。
3煤礦機械綠色設計的內容
3.1可拆卸性設計
可拆卸性設計是使完成產品得以有效回收的一項極為重要的策略，同樣，也只有拆卸才可以真正意義上實現全部的材料的回收再利用。根據大量實踐得知，是否具備可拆性設計，是直接決定機械設備應用生命周期長短的重要因素。可拆卸性設計是在煤礦機械產品的設計初始階段就必須考慮的問題，只有這樣，才能實現煤礦產品的高效回收。煤礦機械產品相較于其他產品，體積更大，加工工藝更復雜，所需要的原材料更多，因此在對其進行綠色設計時，一定要考慮可拆卸設計。可拆卸設計主要包括拆卸產品設計、拆卸工藝設計和拆卸系統設計，其設計原則為:易于拆卸，易于分離，減少拆卸工作量，減少零部件的多樣性以及可預測產品的結構。
3.2可回收性設計
煤礦機械綠色設計中的可回收設計是在產品設計過程中，最大化權衡機械產品零部件及產品材料的回收性、回收價值、回收手段以及回收處理結構工藝性等一系列問題，從而實現產品零部件及產品材料資源的高效再利用，最大化減少對生態環境的污染。可回收性設計涵蓋的內容有：產品結構工藝性與經濟性分析。可回收性設計在整體綠色設計的周期工程中扮演著極其重要的角色，科學合理地實現回收再生利用，能夠使產品本身最大化地發揮出提高經濟效益的作用。
3.3安全保護設計
由于煤礦機械設備絕大多數都在井下工作，因此，機械設計必須要全面考慮保護設計。根據統計顯示，近些年來，我國發生的大部分礦井事故都是由機械設備的故障導致的，而且一旦出現事故，就極有可能產生人員傷亡。煤礦機械綠色設計應以“以人為本”為設計理念，保證機械產品的安全性。
4基于煤礦機械綠色設計的加工途徑
4.1網絡化機械加工
通過企業內部的局域網將處于分散狀態的加工中心、數控設備等串聯起來，從而使機械加工控制中心有效地對全部加工進程實施全面監督控制。與此同時，還可以和煤礦企業中的工程設計及管理信息系統等集成，以實施最佳的優化決策。
4.2信息化機械加工
綠色機械信息化加工的目的是在不影響加工質量的基礎上，完成整體的最優化加工。從系統的視角出發，全方位衡量煤礦企業與整個社會的綜合成本，綜合研究不同的材料、零部件、設備等對加工的影響。信息化加工途徑是實施綠色機械加工的重要技術手段。為了使整體設計達到最優化加工，必然要構建加工設備、切削刀具、切削液等相關資料的數據庫，利用有限元法、神經網絡、人工智能等先進技術對方法進行驗證。
5結語
自從20世紀80年代以來，我們國家煤礦企業的開采量一直都是保持比較好的勢頭。至于運輸井下厚煤方面，那些大型的煤礦企業用的方法都是膠帶運輸。在膠帶運輸的過程中，對于工況監控系統的研制總的來說取得的成果是可喜可賀的，并且對于它的應用已經進入了一個快速的發展階段。現今，不管是計算機技術還是PLC技術，在實際生活中得到越來越多的應用，以前那些比較單一的保護現在也變得系統化、綜合化。這里要提到的就是DCS結構，它實現了地面監控的目標。電氣自動化技術目前來看，它發展得很不錯，變頻器的技術變得越來越成熟，這樣也就使得調速系統發展得越來越好。一部分比較先進的國家，在采煤方面有很大的突破，它們對于提升機電控方面的研究比較深入，現在他們開始把PLC作為中心控制器，這樣一來就實現了提升工藝控制，同路行程控制跟安全回路監控的全微機監控，從而改善了提升機安全運行方面的問題。現今社會，高科技文化發展的越來越好，對于煤礦機械設備而言，信息化設計它占據著重要的地位，總的來說，它是一個非常必要的環節[2]。現在，我們國家的煤礦事業并不發達，比那些先進國家的相差很多，所以，我們國家一定要制定切實可行的政策，并且還要給予足夠的技術扶持，這樣一來才可以發展壯大我們國家的信息化建設事業。目前，我們國家的煤礦工業發展非常迅速，國家對煤礦開采的安全性以及煤礦機械設備的信息化建設提出了更高的要求，除此之外，煤礦企業本身為了得到更好的發展，不得不進行信息技術改革，這樣一來就使得信息化設計在煤礦設備中占據的地位越來越高。
2.煤礦安全，監控控制系統
我們國家的很多煤礦企業，已經開始使用安全監控系統，這些監測裝置非常的多，涵蓋遙測儀、斷電儀、紅外線自動噴霧等裝置，這些對于我們國家的煤礦生產的安全要求來說是完全足夠的，但是遺憾的是，我們國家的相配的傳感器種類非常的少，同時使用的壽命不是很長，除此之外，它的工作穩定性相對而言也比較差，這樣一來就使得維護的工作量變得很大，以上的問題使得監控系統的工作缺乏安全性以及可靠性，在實際操作中沒有得到充分的利用[3]。對煤礦機械設備進行信息化設計對于提高工作效率是非常有幫助的，主要就是信息化設計可以改變落后的生產方式，同時改變了煤礦的作業模式。因此，研究信息化設計在煤礦機械設備中的應用具有深遠的意義。
3.結論
現如今，我國雖然在煤礦機械制造技術上的發展十分顯著，然而設備外觀上遠遠不能達到相關質量標準要求，幾乎都存在著標牌粘貼位置和方向不標準、涂漆不均、手柄方向有所偏差等。工裝設計的主要任務是完善工藝標準中的一種工具或設備，使其可以對工件的相關操作發揮出應有的作用。科學的設計能改善產品質量，提高零件設計標準，降低工作人員勞動強度，最重要的是可以減少生產成本，增加企業生產效益。尤其工作人員整天圍繞操作機器，疲勞程度可想而知，在操作設備過程中出現思想混亂，是引發事故的直接因素。有的煤礦機械制造引進的是國外先進設備，其比例和尺寸和中國人體尺度都存在偏差，過矮或過低都會使操作人員抬腿或彎腰。而工裝設計的作用就在于以定位和夾持的方式控制機械加工中的工件，使其成為符合工藝要求的工具和設備，其設計需遵循以下原則：1）使用專用工具：生產線中的所用工裝設備要符合工人具體條件和產品要求，這是提高生產效率的因素之一。2）用夾具固定產品及工具：此設計原則目的主要是為了釋放操作設備人員雙手，采用固定用臺鉗或夾持具固定產品及工具，大幅度提高工作效率。3）將兩種工裝合并成一種：此原則是為了減少轉拉的工時消耗和工具的更換麻煩，比如學習工具中的鉛筆和橡皮就合并為了一體。4）機械操作動作流程化：一般機械操作的相對集中性質可以在免于人員監控的前提下實現自動化，能自動完成自檢等工作，使產品在安全和有效中進行。由于目前工裝設計的分類是依據產品類型，因而就沒有詳細界定工裝的具體性質和特征，導致在工裝設計中不能及時找到該類型的工裝原始設計圖。此外，工裝設計人員在完成設計任務時以單獨的方式進行，缺乏對現有工裝資料的了解。據相關研究統計，有3／4以上的零件在不同產品中都較相似，再加上工裝服務于產品，幾乎每套工具的組成都需要定位、導向、夾緊及基體等部分，相似或相同的零部件出現工裝的幾率非常大。
2煤礦機械制造中工裝設計發展
煤礦生產過程中，企業的生產、供電及通風與機械的工作效率、能耗情況及自動化水平息息相關。所以，研發出一套高效低能且自動化水平較高的刨煤設備對后續采煤工作起著積極的促進作用。薄煤層在我國的煤層總儲量中占五分之一，作業空間嚴重不足，環境惡劣，使薄煤層的開采工作受到嚴重影響。剖煤機具備淺截深的特點，不僅能改善上述環境和空間問題，還能實現多次循環，有助于提高薄煤層的開采效率。在進行工裝設計中，應首先分析其客觀條件，利用電子計算機制定大概設計方向，因為在煤礦機械的組成中電子控制系統占據著重要的比重，機械、液壓技術難以達到其性能要求。然而一些機械的各種性能可能因電子控制的應用有所改善，目前，機械產品的生產都是以小批量進行的，導致工裝利用程度較低，一些工裝設計部件會重復進行。在科技化和信息化突飛猛進的時代，應及時了解零件加工時所具備的位置、基準、精度等指標，保證零件加工和制作的準確性。依照零件的定位方式、加工面參數及指標等建立相對全面的系統，以系統為基準建立信息庫，對提高工裝設計水平起著積極的促進作用。
3煤礦機械制造中工裝設計的完善
工裝設計中需分析目前發展，利用現代的計算機促進發展，也是煤礦機械制造發展的必然前提，將電子控制系統運用至煤礦機械中的比例越來越重，如果依舊依靠當前機械和液壓技術已經不能跟上經濟時展的腳步，也無法提高煤礦機械的性能。煤礦機械的必要選擇之一就是電子控制技術，除了引入煤礦機械中，也會給煤礦機械帶來不同的技術變化。一般煤礦機械產品大部分以單件小批量生產，致使其服務于工裝的利用率較低，工裝中的元部件可能會因上述方式導致重復設計。
3．1加強材料管理工作工裝設計中不可獲缺的就是材料，一般在設計全新的工裝時需要設計人員根據實際所需制定設計方案，把設計工裝或對部件的構思都轉化為分離代碼，之后按照代碼檢索所屬工裝或零部件的設計圖紙和資料，將一些可以直接運用的零部件圖和工裝選擇出來，以初始設計圖為基準，只有不能利用現存設計圖時，才需要重新設計新的零部件或工裝。
3．2成組技術滿足多種零件加工要求成組技術是將形狀相似或相近的零件劃分成組，然后根據這一組的共同特性來安排生產．因此只要零件的形狀相同或相似，在需要設計工裝時，均可按成組理論進行設計。如液壓支架立柱千斤頂的接長桿鉆胎的設計。液壓支架的重要零件則是液壓支架立柱千斤頂的接長桿。對液壓支架生產廠家而言，是一種較為常用，批量適中的零件，不僅尺寸較大，生產批量也較大，若采用傳統組合夾具，不僅會存在使組合夾具過于龐大，不利于生產的連續進行的缺陷，還會長期占用大量的組合夾具的元件。對此可運用成組技術的理論和其相關技術將鉆胎設計為成組鉆胎，實現效率和經濟雙贏。液壓支架上所用的接長桿直徑有Φ144和Φ179兩種，采用V形鐵定位可以較好地解決長桿上的對中問題。可以將鉆套板設計成浮動結構，沿著接長桿的軸線方向拖動鉆套板，就可以完成鉆孔工作。為提高工作效率，減少工件裝夾的輔助工作時間。該鉆胎設計成對稱結構，可以一次完成工件的吊裝。如果采用個鉆套板一次調整完成，就不用來回拖動鉆套板，這樣就更加便捷。該鉆胎實用性強，能解決液壓支架生產中所遇到的所有接長桿的鉆孔問題。最后，還可在一定基礎上建立各種設計信息資料庫，是完善工裝設計的關鍵因素，其中信息資料庫中的編碼系統融合了所要加工零件的加工面、加工機床種類、形狀及定位方式等步驟，最終形成獨立性較強的工裝圖紙資料信息庫。建立資料信息庫系統的目的是方便設計人員查找資料，使工裝的設計更加方便快捷。該系統涉及許多檢索子系統，如標準件圖紙及資料檢索，元部件圖紙及資料檢索，工裝設計計算及工裝現狀和管理、工裝圖紙和資料檢索等子系統。煤礦機械制造工作人員為了便于對上述子系統熟悉運用，特制作出資料檢索子系統和工裝圖紙詳細流程圖。
4結語
1．1設備檢修不及時煤礦企業要不斷地更新設備，采用先進的技術，但是如果不按照生產規范進行操作，往往會導致安全事故的發生。這些都要求工作人員要及時檢修設備，對沒有按規范操作的工作人員要給予必須地懲罰措施，維護企業的安全生產。但是，我國很多企業檢修工人普遍素質不高，沒有及時準確的檢修，日常保養也不能按標準執行。導致很多設備的使用期限縮短，給煤礦企業的安全生產帶來一定的風險。調查顯示，在我國大多數的煤礦機械事故都是檢修不及時或操作失誤導致的。
1．2一些工作人員思想麻痹在煤礦企業的安全生產中，機械故障是主要原因，但歸根結底還是工作人員思想麻痹導致的。一些人為因素是導致煤礦機械事故產和的直接原因分析。因為有些企業對工人的安全生產要求不夠高，導致很多工人安全意識不強，也沒有自我保護意識，導致安全事故的發生。另外，企業在安全生產培訓方面做得不夠好，很多機械操作人員不能熟練的應用設備或根本不能按操作規范來進行操作。這樣一方面會導致煤礦機械故障的發生，另一方面給企業的安全生產帶一定的隱患。
2．防范煤礦機械事故的措施
2．1及時更新設備煤礦企業要成立專門的部門，成立專業的設備引入和檢修團隊，對企業的設備更新，障礙分析提供專業的指導。另外，企業要劃撥一定的資金用于新設備的購置，在新設備的購置方面要適應于企業的實際情況，有針對性的提高引入設備的效率。在設備引入之后，要組織工人對設備研究與學習，爭取早日熟練地掌握應用新設備的方法，為企業的安全生產打下基礎。另外，要規范企業的安全生產規范，必須按安全生產規范處理問題，不能圖省事，忽略全生產規范，對不按生產規范生產的工作人員要加大懲罰力度。
2．2加強安全工作培訓企業對煤礦安全生產的工作人員要求要高，要建立上崗證制度，沒有上崗資格的人員一律不準上崗。要建立起內部競爭機制，經常性地開展教育工作和安全生產培訓，定期對相關員工進行安全知識的考核，對不合格的員工要取消上崗資格進行再培訓。另外，企業還要制度一系列的管理制度，強化對員工的安全管理力度，讓每名工作人員都要拉緊安全生產這根弦，在任何時候都不能忘記安全生產。煤礦機械操作主要是人，一定要讓工作人員從思想上對安全問題高度重視，杜絕僥幸心理。可以經常性地開展思想教育，找安全管理部門做事故教學法，找到相關人員做現身報告，強化說服教育的效果，從思想上打牢安全生產的防線。
2．3加強制度管理煤礦行業技術要求比較強，每個崗位上都有自己的安全生產規范，都有著一定的技術要求。這要求企業要加強制度管理，對不能夠勝任的工作人員要加強培訓或給予清退，對臨時工作人員要更要加強教育，要經常性的進行技術考核，對考核不合格的堅決進行清退，避免在用工緊張時放松用工制度。在正常的工作過程中，要保證每個工作人員各司其職，持證上崗，不得隨意調班。在人員調動上要遵守用工規范，不能隨意調動，杜絕不良用工情況的發生，從要本上避免安全生產中的違章現象。
2．4加強煤礦機械設備的創新及改造為了實現我國煤礦企業的生產效率，為了煤礦企業的安全生產，保障人民群眾生命財產的安全，必須加強煤礦機械設備的技術和創新，實現煤礦設備智能化和現代化，保證煤礦企業的安全生產。首先，要實現煤礦機械設備功能的綜合化。也就是一臺設備要有多種用途，有利于減少企業的投入，增加工作人員的工作效率。其次，要實現煤礦設備的智能化。現階段，各個行業都實現了智能化，煤礦機械也要適應時展的趨勢，盡快實現煤礦設備的智能化，提高工人的工作效率，提高設備的可靠性，為企業的安全生產打下基礎。再次，要實現煤礦設備的靈活化。要加強煤礦設備的適應性，要適應于不同地質條件的生產活動，這樣可以提高企業的生產能力，減少事故發生的概率。
3.結語
在18世紀出現了液壓傳動技術，隨后得到快速的發展。在煤礦生產作業的過程中，涉及到的采煤機、掘進機、液壓支架等都使用了相應的液壓傳動系統。由于組成液壓系統的零件較多，裝配要求嚴格，在使用或更換過程中難免出問題。對于液壓傳動設備而言，由于其抗污染能力比較低，進而使其變得脆弱。根據相關資料顯示，由液壓系統污染引發的故障在液壓故障中占70%～80%。通過采取措施確保系統的清潔性，進一步保證液壓系統正常性，以及運行的可靠性。對于煤礦機械設備液壓系統來說，為了確保其清潔性，所以在日常維護、使用過程中，如何對液壓系統進行正確的使用與維護成為一項重要工作。
2系統污染的危害與原因
污物侵入液壓系統，首先可能影響液壓油的油質，縮短系統服務年限，并且系統內部各零部件可能會加速磨損、燒傷，嚴重時會造成控制閥動作失靈。除此之外，液壓件的節流孔、節流縫隙可能被侵入的污物堵塞，系統運行狀態失穩，甚至部分元件動作失靈，進而引發事故等。在液壓缸內部，灰（煤、巖）塵顆粒會加速損壞密封件，拉傷缸筒內表面，損壞密封件增大泄漏，進而在一定程度上出現推力不足、爬行、速度緩慢等，伴有振動或異常聲響，并且液壓馬達扭矩不足、運行狀態不穩定。若污物堵塞現象嚴重，造成較大的阻力，則濾網可能被擊穿，無法持續過濾，并且形成惡性循環。系統被污染的原因需要從多個維度來分析。但從污染產生的機理來看，可將系統污染的原因歸結為兩點：一是污染物潛伏于制作、安裝或維修階段。二是系統運行時被污染。
3液壓系統制作、安裝、維修中的污染控制
液壓系統在制作和安裝時，若不注意保潔，就可能使系統內部混入灰塵、焊渣、銹片、毛刺、磨料、切屑、型砂、涂料等污染物。這些固體顆粒的混入會嚴重威脅系統的運行狀態。因此，應該重點強化該階段的運維工作，減少污染，保證液壓系統經安裝維修后能夠安全、穩定地運行。
3.1液壓零件加工的污染控制通常采用濕加工法加工液壓零件。在加工過程中，要求每一道工序必須滴加清洗液或液，保證表面的清潔度達標。煤礦液壓系統通常要加工接頭、泵體、馬達、閥組和缸體。
3.2液壓元件、零件的清洗安裝前對液壓件進行維修。徹底清洗被污染的舊液壓件后方可使用。清洗要求如下：①按照國家標準，在無塵室或凈化室內拆裝和清洗液壓件。若條件不允許，則必須隔離操作室，裝配液壓件的工作室不要和機械加工車間、鉗工車間共用，不宜選擇露天操作或在簡陋的棚子、倉庫、雜物間等隨意的場地內裝配液壓件。對液壓件進行拆裝時，為避免拆裝液壓件時，灰塵、毛發、纖維等固體物落入液壓系統造成認為污染，要求必須使用不易掉落纖維的布料制作工裝，不穿戴工作服的員工禁止進入操作室。另外，操作室禁止進食和吸煙。②在專用清洗臺上拆洗液壓件。如果是臨時工作臺，拆洗前必須將工作臺清理干凈。③選擇與液壓系統配套的液壓油來拆洗液壓件，也可以用汽油、煤油。④用干燥潔凈的壓縮空氣將液壓件吹干，切忌用皮老虎向零件鼓風，以免灰塵混入，造成二次污染。⑤不允許在鉗工臺、裝配臺、地板或地面上直接擱置拆洗后的液壓件，應該找注入液壓油的帶蓋子的容器放置。⑥拆洗后不用于裝配的液壓件必須擱置在防銹油中保存，以免零件銹蝕。
3.3液壓件裝配中的污染控制①通過“干裝配”法裝配零件。“干裝配”就是液壓件拆洗后，待其表面干燥后再裝配，以免零件表面殘留清洗液影響裝配效果。②裝配過程中切忌用鐵器敲打零件。可借助銅棒、木錘或橡皮錘進行打擊。③禁止帶手套進行零件裝配工作。手套等纖維制品容易對系統造成二次污染。④暫不組裝的液壓元件、組件應該用塑料塞塞住油口妥善存放。
3.4液壓件運輸中的污染控制運輸中的液壓元件、組件不宜沾水沾塵。液壓件如需向井下運輸，應提前打好塑料包裝或用防雨紙包裹零件，以免運輸過程中零件沾水或混入塵土。裝箱前和開箱時，重點查看液壓件的油口是否被塞子賽牢，及時對受污染的零件進行清污，如污染嚴重，應該進行二次拆洗。
3.5液壓系統總裝的污染控制①用壓縮空氣吹走軟管內水分，安裝軟管。②安裝接頭體之前先清洗吹干。有的接頭體要纏生料帶密封。生料帶必須沿著螺紋方向纏繞，且生料帶要低于螺紋端部，以免擰緊時螺紋切斷超出部分對系統造成二次污染。③液壓管道安裝的污染控制。液壓系統中有一個現場作業項目———安裝液壓油管。在裝配現場，液壓油管的裝配重點在于防塵、防泥水或砂土的污染。要看液壓系統的保潔效果怎么樣，首先要看液壓管路污染控制效果如何。清理完油管頭部蓋帽后進行裝配。裝配期間，嚴禁破布、石塊等污物污染管路。裝配時，如果中途須停頓一段時間，必須將管口封堵嚴密。另外，應該用氬弧焊等氣體保護焊接法施焊，以免系統內混入焊渣、氧化鐵皮等雜物。
3.6油箱加油油箱注油前檢查內部清潔度；加入油液前檢驗清潔度；注油時過濾，切忌直接注油。
4系統運行階段污染物控制
4．1缸體防塵在液壓系統中，液壓缸體（千斤頂）是比較關鍵的元件。系統運行階段，缸體防塵是必須考慮的一個問題。若現場條件允許，給活塞桿增設可防止桿體與渣石碰撞的防護裝置，壞掉的防塵環及時換新，以免煤（巖）塵侵入缸體。
4．2更換元件按照液壓系統保潔要求配備新元件。舊元件換新時，兼顧液壓系統污染物控制要求，以免因新元件保潔度不達標影響防塵效果。
4．3換油液在使用階段，若液壓油損耗或達到換油期限，須按照保潔標準對液壓油進行補充或換新，以確保油品運輸及換新過程少污染。建議用原始潔凈容器通過潔凈手搖油泵抽入油箱進行更換，盡量避免中間環節的污染。另外，在換油過程中，應該徹底清理原油箱，以確保新換的油品清潔度達標。
4．4保證油液溫度在液壓系統運行時重點關注油液溫度的控制。油液溫度過高或過低都會影響系統運行狀態。油液溫度超溫可能造成液壓系統密封件加速老化甚至損壞，使得污染物侵入油箱，污染系統的運行環境。
4．5檢查系統壓力系統壓力是液壓系統運行階段需要重點關注的另一個部分。系統運行時，若壓力突然降低，應快速反應，查明緣由。系統壓力下降多半由污染物侵入引起，出現此類狀況后油液須立即換新，或者盡快清污，以免影響系統的穩定性。
5總結
近幾年，我國煤礦機械研究和開發技術日益提高，并取得了一定的成果，但是由于較國外研究起步晚，造成研究和開發過程中急于求成，不可避免的導致我國對于煤礦機械的研究和開發技術缺乏精細化、系統化。伴隨著煤礦大型化、集約化發展趨勢，其對煤礦機械提出了更高要求，造成我國自行研制的煤礦機械存在的問題凸顯出來，主要表現為[2]：首先，較國外煤礦機械，我國煤礦機械存在著設備體積笨重、結構復雜、系統繁瑣等缺點。煤礦機械設備體積過大，不但不利于機械設備搬運，而且嚴重影響了設備使用過程中的管理和維護保養工作。尤其是在更換煤礦機械過程中，過于笨重的機械設備和復雜繁瑣的結構既增加了設備故障因素，又加重了企業運行負擔。其次，長期以來我國煤礦機械處于粗放式發展模式，偏重于煤礦機械設備和煤礦開采總量方面，而忽略了煤礦機械現代化、智能化以及數字化的發展。造成當前我國絕大多數煤礦機械仍以機械控制或動力控制為主，而在煤礦機械設備現代化、數字化和智能化控制水平落后于世界發達國家。這不但有利于煤礦企業生產效率和質量的提高，而且嚴重制約了煤礦機械自身的發展。第三，我國煤礦資源豐富，但是同時其地理位置復雜多變，煤礦機械缺乏必要的適應性特點，造成在部分煤礦無法有效的應用煤礦機械，從而使得我國煤礦開采機械化水平偏低。煤礦機械質量相對偏低，造成其使用壽命相對較短，更新換代頻率偏大，增加了煤礦企業生產成本。
2推進煤礦機械發展建議
煤礦機械在煤礦開采中的有效應用，不但能有效的提高煤礦企業生產效率，而且對于煤礦開采安全穩定性有積極的促進作用。因此，推進煤礦機械發展勢在必行，可采取以下幾方面措施[3]：首先，在國家層面上，應該重視對煤礦機械的發展，不但在煤礦機械生產制造企業給予政策和資金方面的扶持，而且針對煤礦機械發展中關鍵技術難點應通過納入國家重點攻關項目的形式給予幫助和解決。其次，在社會層面上，強化與煤礦機械相關各單位間溝通聯系，在借鑒國外先進煤礦機械研究技術的同時，結合我國實際現狀，加大對煤礦機械基礎理論方面的探索和研究，從而為煤礦機械的全面發展奠定堅實的理論基礎。第三，在企業自身層面上，應改變陳舊傳統的管理和發展理念，將煤礦機械粗放型發展模式逐漸向著信息化、智能化以及自動化方向發展。這就要求企業自身不但在煤礦機械技術研發方面敢于創新，而且在企業整體管理方面解放思想，走出一條具有獨具特色的現代化企業發展道路，從而實現煤礦機械制造生產企業社會和經濟效益共同發展。
3我國煤礦機械未來發展趨勢
煤炭資源行業作為我國國民經濟發展的支柱性產業，對保持我國經濟持續、健康、穩定的發展具有重要作用。當前，我國正處于經濟體制改革的關鍵時期，這就要求以煤炭資源為代表能源行業發展也應作出相應調整，煤礦機械的發展對煤炭開采和利用具有重要影響，為適應未來社會、經濟、環境發展要求，其應向著更加智能化、一體化以及安全穩定性方向發展，具體表現為[4]：（1）隨著科技水平不斷進步，計算機技術和信息技術的快速發展，煤礦機械設備智能化發展勢在必行。智能化技術不但可以有效的改善煤礦機械設備粗放型發展格局，而且對于煤礦機械運行過程中精確性和安全穩定性具有重要的保障作用。（2）傳統煤礦開采和運輸系統具有相對的獨立性特點，造成了企業資源的浪費。隨著國家提出優化產業結構政策的實施，煤礦企業應通過改善煤礦機械能力，將煤礦開采和運輸向著一體化方向發展，提高煤礦企業現代化生產水平，增強企業市場競爭力。（3）機械運行關鍵指標就是機械的穩定性，特別是對于大型煤礦機械設備。煤礦機械設備能否安全穩定運行關系著煤礦企業開采煤礦的順利進行。在實際煤炭開采過程中，煤炭機械設備不可避免的出現諸多問題，通過引進預防性維護技術可有效的實現對煤礦機械設備運行的實時監控，并針對出現的故障問題進行及時維修，從而確保煤礦機械設備運行的安全穩定性。
4小結
ScadACS技術基與ScadACS技術的ScadACS監控系統是ACS開發，目的是提供給不同的監控應用領域一個快速而彈性的開發平臺，能迅速而穩定的建立客戶需求的監控系統，并且兼顧到維護性、擴充性、與市面上流行產品的整合性。ScadACS的優勢在于提供一個易于擴充和建置的軟硬件架構，且在軟件開發過程中提供盡可能自動化的環境，使開發人員以最少的Coding就能建好目標系統[6]。ScadACS因為采用了市面上占有率極高的MicrosoftWindows操作系統與市面上認同的接口標準ActiveX/DCOM/OPC等技術，所以和外界的應用軟件能有極高之整合性，此外還保有因不同系統的特殊需求，而需另外建置的軟件子系統，可與各共通子系統的銜接。系統功能多用途模塊結構重放評估模塊：在操作過程中記錄操作信息和事件，真實重現已經被執行的仿真過程，有利于操作規程實時更新。控制系統連接模塊：提供連接過程控制系統以連接本系統的功能，使得培訓可以在真實的現場操作界面上進行。也可以用來檢驗過程控制系統的控制邏輯。高精度及快速仿真模型的建立基于嚴格的煤炭工業機理，計算在嚴格的壓力流量約束下進行，工廠級別的大型過程亦可被仿真。此外，可選擇實時或加速的仿真過程。開放的界面提供建立在OLE和COM技術基礎上的OPC接口功能，使得本系統可以在外面數據連接上，和其他的OPC兼容系統連接交換，而得到有效的應用。
基于ScadACS自動監控技術的煤炭工業乙烯裝置故障監控與處理
以基于乙烯操作手冊分離崗位操作規程的分離崗位事故處理預案，分析了系統監控與處理過程。乙烯裝置的常見運動故障。然后以DA301塔壓差過大為例，首先改變DA301塔的進料流量，回流流量和塔釜熱載體流量，可以增加塔的壓差。另外，增大回流量、增大熱載體流量也是增加DA301塔壓的方法，在操作時可以任意選擇應用，也可以幾種方法結合應用。在該系統中，塔壓出現過高或過低異常現象時，系統會彈出操作指導。操作員可以按照操作指導的提示進行操作，直至接觸操作異常，達到操作指導要求的正常操作狀態。在具體顯示中，應用SimACS開發工具，設定異常現象改變點的數值，通過Bridge將數據傳輸給OraegaLand，OmegaLand作為底層模型，通過運算，引起系統變化，然后再將數據傳給Bridge，通過Bridge傳給DCS界面，這樣，由講師通過觸發SimACS操作界面上產生的異常現象，異常現象可以在DCS界面顯示。引起異常現象是通過改變控制器的設定點、控制方式和控制閥門的開度來實現的具體引起異常現象的明顯程度，可自行設定。
基于ScadACS自動監控技術的煤炭工業系統的應用管理
建立統一的監控管理體系隨著我國煤炭工業的迅速發展，新建和改造的一大批煤炭工業基地，技術水平比較高，多數采用國內先進的工業機械綜合自動化系統。但由于工業機械綜合自動化系統在國內應用得較晚，也一直沒有一個統一的監控、驗收標準以明確監控工作內容、監控方法、監控程序，監控人員通常只能參照對常規系統的運行要求來監控綜合自動化系統，不能有效保證監控工作的質量，也不能為工業機械的安全、穩定運行提供保障[7]。建議煤炭行業要編寫《工業機械綜合自動化系統監控導則》和《工業機械綜合自動化系統驗收導則》，開發統一的工業監控系統，促進工業監控系統的標準化與統一化。監控前的準備工作監控前的準備工作一般應首先對整個企業的自動化系統設備進行全面的了解。包括自動化系統自裝置的安裝方式、控制保護屏、公用屏、電度表屏和主要功能。了解一次主接線，各間隔實際位置及運行狀態；進行二次設備外觀檢查，主要有裝置外觀是否損壞、屏內元件是否完好、接線有無折斷、脫落等；檢查各屏電源接法是否準確無誤，無誤后對裝置逐一上電，注意觀察裝置反應是否正確，然后根據軟件組態查看，設置裝置地址；連好各設備之間通訊線，監控至所有裝置通訊正常，在后臺機可觀察裝置上送數據。其次是工作完成后必須認真填寫有關監控報告[8]。報告及記錄既是分析、判斷自動化裝置性能好壞、決定裝置能否投運的重要依據，也是裝置重要的原始資料。監控階段的工作（1）開展執行工業機械《工業監控在工業機械應用》制度，其制度運用能在工業機械設備巡視、監控、操作趨于立體化，保證監控質量。（2）積極加強對安全規程、調度方面的支持力度。在新建工業機械設計上提前考慮《工業監控在工業機械應用》制度的執行情況。（3）管理上再次細化分工，推出“大監控”、“大檢修”一攬子宏圖。如此減員增效才能有大的發展。（4）采用工作票遠方許可應用。這樣可使雙方在探頭看清工作票，遠方許可安全措施檢修人員開工[9]。
1液壓支架立柱應用存在的問題及對策
煤礦井下環境中往往存在大量的腐蝕介質，如CO2、SO2、H2S等，所用機械工程材料（板材）主要以低合金鋼為主，結構件大多采用16Mn低合金鋼板。液壓支架作為綜合機械化采煤工作面重要設備之一，在工作面開采過程中，需要長期承受載荷和不斷運動，并且礦井環境對鋼結構件有很強的腐蝕性，這些對支架材料的強度、耐磨性、耐腐蝕性和抗疲勞性能等均有較高的要求，圖1是立柱的腐蝕失效形貌。與國外同類產品相比，國產支架所用工程材料由于合金含量低（不添加Cr、Ni、V等合金元素）、表面不處理，因此抗磨、耐蝕性能較差，為延長使用壽命只有通過增加材料厚度來實現，某一型號的液壓支架質量比國外同類產品質量增加了1/3。提高國產支架立柱及其結構件工程材料的應用水平的措施包括以下幾方面：（1）材料設計著重于選擇具有Cr、Ni、V等合金元素含量的高強度低合金鋼為主，不僅保證機械工程材料具有較高的強度等力學性能，而且具有較好的耐腐蝕性能；（2）對機械工程材料表面進行必要的表面噴涂處理，使其表面具有較好的耐磨、耐腐蝕氧化層（如合金化合物、陶瓷等），提高材料的使用壽命；（3）通過提高材料力學性能和使用性能，減低國產支架及其結構件質量，減少煤炭生產設備材料成本和生產成本。
2刮板輸送機中部槽和刮板應用存在的問題及對策
在當前采煤工作面內，刮板輸送機的中部槽是刮板輸送機的機身部件，在工作過程中，刮板輸送機刮板鏈由機頭電機牽引與刮板一起帶著貨載在中部槽中移動，長期以來中部槽部件制作都選擇普通碳鋼或低合金鋼材料，在使用過程中存在以下問題：①重量大，安裝和搬運費時費力；②為了降低生產成本和減輕部件重量，中部槽一般是由8~16mm的鋼板制成，在受到較大的沖擊時易變形，修復困難；③長期受硬質煤塊摩擦磨損，磨損嚴重；④受工作環境溫度、空氣濕度影響，以及存在的CO2、SO2、H2S等腐蝕介質，產生腐蝕失效。針對刮板輸送機機身部位，需要結合其惡劣的工況條件，選擇耐磨性能優越、易彎曲、拉伸性能好、抗撕裂、耐沖擊、易施工和摩擦阻力小的耐磨材料。根據上述問題，國內部分煤炭生產企業使用了山東科技大學研制的采用超高分子量聚乙烯作為襯里的鋼塑復合方法，提高大型刮板輸送機的耐磨性，其主要原理是通過利用高彈性超高分子塑性材料吸收能量，減小磨損和降低摩擦系數，在使用初期產生了一定效果，但由于物料輸送時與高分子塑性材料摩擦過程中產生摩擦熱，致使高分子塑性材料逐漸老化發生快速磨損。中部槽和刮板等工程材料的使用失效實際上是材料的摩擦磨損失效為主，材料的腐蝕及其與磨損的交互作用加速了材料的失效。提高中部槽和刮板等工程材料的應用水平主要以提高材料的耐摩擦磨損性能為主。提高該類工程材料應用水平的主要措施：（1）中部槽、中板材料設計為8～10mm的碳鋼材料+（8～10）mm的高鉻合金耐磨耐蝕材料，在保證部件使用強度前提下，可以采用復合鑲鑄的材料制作方法提高材料的耐磨性，也可以將厚度8～10mm的高鉻合金制作成具有互換性的通用型耐磨耐蝕板件，這對于提高100萬t以上的過煤量的刮板輸送機中部槽的材料使用壽命，通過適當增加中板的高鉻合金層厚度更有意義；（2）在刮板表面堆焊一層耐磨陶瓷涂層（Ni基WC陶瓷，厚度8～10mm）是解決其耐磨難題的較好的工藝方法，但要求堆焊層鋪展均勻、通過退火消除堆焊層應力，防止耐磨堆焊層脫落。
3支架用推拉頭（聯接頭）材料應用存在的問題及對策
煤礦機械用推拉頭是聯接液壓支架和刮板輸送機重要的鏈接聯頭，作用是聯接液壓支架和刮板輸送機，即刮板輸送機向前推進，支架同時向前步進，推拉頭的使用性能要求是抗推拉、擠壓、扭轉強度高。進口支架隨機配匹的推拉頭（如DBT型號）具有較好的使用性能，但國產推拉頭使用壽命短（有的30d內斷裂，有的使用壽命不到1a），其失效形式主要是斷裂、裂紋、組織粗大，心部有氣孔、縮孔等缺陷等，如圖2、圖3所示。國產推拉頭的頻繁失效導致其更換量大、操作困難，給井下工作人員帶來極大不便，特別是該零件存在的安全隱患給井下工作人員和生產單位帶來人身安全和煤礦生產不安全的嚴重后果難以估量。圖2材料組織粗大，整體截面斷裂圖3鏈接部位斷裂推拉頭的化學成分設計、成形工藝、熱處理等技術要求對推拉頭的材料應用壽命的長短至關重要，隨著強度的提高，特別是當抗拉強度超過600MPa時，傳統合金材料受力后的延遲斷裂變得突出，這是推拉頭材料高強度化時遇到的一個主要問題和難題。根據上述用于采煤設備聯接用的合金鋼的推拉頭部件的失效分析，通過對材料的化學成分進行重新設計優化、探索部件的成形工藝、熱處理工藝，開展系列的材料組織、性能研究和優化，并進行新型推拉頭試制產品的生產現場工業試驗，可最終到達批量生產合格產品的要求。提高推拉頭部件工程材料的應用水平的措施為：采用先鑄錠成型，并確保材料內部無氣孔、縮孔等缺陷，后鍛造成型等工藝，確保材料組織細化，致密性高，從而制備具有一定含量的Cr、Mo、V等成分的高強度合金鋼材料，并通過研究推拉頭新型材料的系列淬火工藝、回火工藝，優化微觀組織，確保材料的力學性能。目前由西安交通大學聯合神華神東技術研究院研制的新型Cr-Mo-V高強度合金鋼推拉頭材料已經在神東煤礦開始工業運行試驗，其使用壽命可望達到或超過進口產品材料。
4溜槽、落煤沖擊板等材料應用存在的問題及對策
（1）溜槽、落煤沖擊板材料的磨損、腐蝕失效煤炭生產中的原煤中含煤干石10％～12％，煤干石中含高硬度的26％SiO2、10％Al2O3、15％Fe2O3、35％CaO（上述硬顆粒總量合計在86％左右），是造成輸送設備材料損耗的主要磨損源。流動的含煤介質主要是煤泥，對輸送設備（管道、落煤管、溜槽、導料槽裙板等）的沖擊磨損、磨粒磨損、摩擦磨損及腐蝕嚴重。由于高硬度的、耐磨性能好的合金材料都為高合金白口鑄鐵，焊接性能差，所以現在煤炭生產中選用的耐磨材料基本上都是低合金碳鋼材料，首先保證了安裝、檢修方便（焊接性能好），但硬度低，耐磨性差。保德等9個洗煤廠所有靠近地面的煤介質輸送溜槽斜擋板由于沖擊磨損嚴重，每隔90d就要焊補或增加一層耐磨板（16～25mm），所有溜槽斜擋板每年都要更換一次，耐磨材料的消耗量巨大，生產設備管理工作和工人檢修、更換的勞動強度巨大，是當前影響和削弱神東煤炭生產效率、生產成本高的主要原因之一。要保證噪聲、灰份污染問題解決的效果和可持續型，首先要解決所有相關設備用材料的抗磨損問題，其后才能通過防噪音處理解決噪音污染問題，也減少了運行設備中煤粉、灰份跑、冒、滴、漏現象。（2）抗沖擊磨損腐蝕材料設計與應用西安交通大學針對上述沖擊、磨損工況，進行了多次調研、分析和試驗，設計、研制了一種既抗沖擊、又耐磨損的高鉻合金鑄鐵/橡膠/碳鋼三維網格型雙金屬復合材料。該抗沖擊磨損腐蝕復合材料由3層及3種材料組成，底層為鋼鐵材料，中間層為高分子橡膠材料，上層為耐磨、耐腐蝕性能良好的高鉻合金鑄鐵材料。底層鋼鐵材料作為組裝和支撐高鉻合金層和橡膠中間層的基底，方便安裝焊接；中間層高分子橡膠墊硫化粘接于鋼鐵和高鉻合金鑄鐵材料之間，可以緩沖物料沖擊、降低噪音；上層高鉻合金鑄鐵材料設計成100mm×100mm網格型，而且整體拼接成橫截面為中間高兩邊低的弧形，防止了高沖擊致使高硬度耐磨合金碎裂問題，提高耐磨合金的抗沖擊性能，并充分發揮了高鉻合金耐磨鑄鐵的高耐磨性能（硬度HRC62～65），同時高鉻合金鑄鐵基體組織為奧氏體，也具有較好的抗沖擊性能。通過在2006年～2007年期間調研、試制，新型復合材料已經在神華神東公司保德洗煤廠安裝并使用，并且經90d的磨損量測試，其使用后使用壽命比原16Mn耐磨鋼材料提高9倍多（見表1），維修次數減少1/10，噪音由原95dB降至85dB。溜槽等部件材料同樣可以設計為8～10mm的碳鋼材料+（8～10）mm的高鉻合金耐磨耐蝕材料，在保證部件使用強度前提下，可以將厚度8～10mm的高鉻合金制作成具有互換性的通用型耐磨耐蝕板件，不僅提高了工程材料的耐磨、耐蝕性能，而且有利于耐磨板的更換，避免了整體結構件的更換。
5結語
