懸臂掘進機自動截割控制關鍵技術探討

張慧杰

摘要：隨著經(jīng)濟的快速發(fā)展，我國掘進機在煤巷中得到了廣泛的應用，促進我國煤礦業(yè)的持續(xù)發(fā)展，對于推動我國現(xiàn)代化建設和煤礦開采技術水平的提升具有重要現(xiàn)實意義。現(xiàn)代化建設中，我國懸臂掘進機截割控制技術正向著自動化、智能化和多功能化發(fā)展，大大提高了煤巷挖掘工作的安全性和可靠性。本文就目前我國懸臂掘進機的現(xiàn)狀進行分析，提出懸臂掘進機自動截割的控制技術，促進了我國煤礦企業(yè)經(jīng)濟效益的不斷提升和長遠發(fā)展。

近年來，隨著高科技信息技術的推廣和運用，我國煤礦業(yè)的開采規(guī)模越來越大，工作人員的安全問題成為了國家和政府關注的焦點。因此，煤礦企業(yè)引進了大量的先進機械設備，以保證煤礦采礦工作的安全，提高企業(yè)的煤礦挖掘技術水平，促進企業(yè)經(jīng)濟效益的最大化。

1.我國懸臂掘進機的現(xiàn)狀

隨著我國市場經(jīng)濟體制的不斷改革和完善，我國煤礦生產(chǎn)中，掘進機成為了不可缺少的主要機械設備，懸臂掘進機正向著自動化、智能化、信息化和現(xiàn)代化發(fā)展，推動了我國社會主義現(xiàn)代化建設。我國懸臂掘進機的現(xiàn)狀主要有以下幾個方面：一是，自動化控制技術應用越來越廣泛。在煤礦挖掘中，可以進行智能化監(jiān)測、前方監(jiān)控、記憶截割等。二是，多功能集成化發(fā)展。懸臂掘進機中具有機載臨時支護系統(tǒng)、機載錨鉆系統(tǒng)等，大大提高了煤巷挖掘的速度。三是，截割范圍不斷增大。在煤礦挖掘中，懸臂掘進機的截割硬度和斷面隨著煤礦的實際開采，范圍在逐漸的增大。四是，提高煤礦挖掘的安全可靠性。懸臂掘進機的自動控制技術，使掘進機成為了全面的綜合控制設備，控制技術水平得到有效的提高。

2.懸臂掘進機自動截割的控制技術

目前，我國掘進機的研究核心是：提高掘進機的監(jiān)測和控制有效性，重點研究懸臂掘進機的遠程監(jiān)控技術，實現(xiàn)我國煤巷懸臂掘進機截割控制技術的自動化，提高煤礦作業(yè)的安全性和可靠性。現(xiàn)代化建設中，我國懸臂掘進機的自動截割控制關鍵技術有以下四個方面：

（1）截割臂的控制技術

在煤礦的開采中，掘進機會根據(jù)煤巖分布的不同，自動調(diào)節(jié)截割臂的擺動速度，從而提高掘進機的截割效率。在使用懸臂掘進機對煤巷進行挖掘工作時，首先要進行挖掘對象的確定，對懸臂掘進機進行參數(shù)設置，確定煤巖的種類、厚度和鉆井的深度等，以有效的控制截割臂的擺動速度。

在實際應用中，懸臂掘進機的截割臂擺動速度的控制技術，是通過控制器對截割電機的電流來進行的，操作簡單、方便和快捷。一般情況下，懸臂掘進機截割調(diào)速系統(tǒng)的調(diào)速方法有變量泵負載反饋無級調(diào)速、節(jié)流調(diào)速等，大大提高了掘進機的工作效率，減少設備的功勞耗損，延長了懸臂掘進機的使用壽命，促進煤礦挖掘工作的順利完成。懸臂掘進機截割臂擺動速度的控制操作原理是：通過掘進機負載的變化，對截割電流的影響，將信號傳輸?shù)诫娏髯兯推鳎诳删幊炭刂破鞯牟僮飨拢蜷_電液比例閥的閥口，從而完成對水平和升降液壓缸的控制，實現(xiàn)對懸臂掘進機截割臂速度的控制。

（2）掘進斷面的控制技術

在煤礦的挖掘中，懸臂掘進機的截割斷面是由掘進機截割頭的空間行走軌跡來決定的，因此，挖掘巷截割斷面的控制技術，是懸臂掘進機自動截割控制關鍵技術的重要組成部分。一般情況下，懸臂掘進機的掘進斷面有梯形、矩形和半圓形三種，根據(jù)煤礦挖掘的實際情況，來確定掘進斷面的形狀。懸臂掘進機的掘進斷面是由截割臂的水平擺動、垂直擺動和截割頭的伸縮來完成的，雖然掘進形狀具有多樣性，但是截割臂的截割工藝具有很大的相似性。在實踐過程中，只需要對懸臂掘進機截割的參數(shù)進行不同設置，就可以完成不同形狀的掘進斷面的自動控制操作，具有簡單、易操作性。

在懸臂掘進機中，截割臂的水平擺動是通過掘進機的水平回轉工作臺完成，整個掘進機的機架保持水平狀態(tài)，由水平回轉油缸推動水平回轉臺來實現(xiàn)自動控制。在掘進機的結構組成中，活塞桿和回轉臺相連接，機架和缸筒相連接，在實際挖掘工作中，通過油缸的伸縮，可以推動回轉臺來帶動截割臂，從而完成截割臂的水平擺動；截割臂的垂直擺動是由一對同步升降的油缸來完成自動控制。油缸與懸臂掘進機的機架和截割臂相連接，形成對稱的狀態(tài)，當油缸運行時，截割臂會圍繞著與機架連接的地方，在垂直平面內(nèi)上下擺動，實現(xiàn)截割臂的垂直控制。

（3）掘進機位的控制技術

在煤礦的挖掘中，掘進機截割時經(jīng)常會出現(xiàn)機位偏離煤巷指定位置，出現(xiàn)機位左右搖擺、前后移動等位姿偏差情況，給懸臂掘進機的挖掘工作帶來極大影響，大大降低掘進機的工作效率。一般情況下，掘進機位的確定需要建立大地坐標系、回轉臺坐標系、機身坐標系和截割臂坐標系，以提高掘進機運行位姿的準確性。目前，我國煤礦開采中，掘進機位姿的檢測方法有逆結算和正解算兩種。其中，逆解算是通過獲取機身感應標靶的坐標、感應標靶和機身的有關聯(lián)系和其他位姿信息，經(jīng)過一系列的推算，從而得到掘進機位的確切位姿；正解算是通過相關儀器設備對掘進機進行直接的檢測，獲取掘進機的位姿參數(shù)，以確定掘進機的位姿，提高掘進機的掘進效率。

（4）掘進機定向控制技術

在對掘進機進行定向的時候，要首先進行煤巷截割斷面、掘進機走向和掘進機位的確定，經(jīng)過仔細研究和分析后，確定掘進機的運行軌跡，從而實現(xiàn)掘進機的定向控制。在實際工作中，掘進機的定向具有間歇性，需要根據(jù)煤礦開采的情況來確定。懸臂掘進機的定向控制，主要是通過截割臂和行走結構來完成，對電液比例閥和行走履帶進行控制，調(diào)整懸臂掘進機掘進的機身位姿，從而實現(xiàn)掘進機的定向控制。

3.結束語

綜上所述，我國煤礦業(yè)的發(fā)展中，懸臂掘進機自動截割控制技術的廣泛應用，大大提高了掘進機的工作效率，促進煤礦企業(yè)經(jīng)濟效益的不斷提升，給煤礦工作人員的人身安全提供了可靠保障。市場經(jīng)濟體制下，懸臂掘進機自動截割控制關鍵技術的研究，對于促進我國掘進機的自動化、智能化和信息化發(fā)展具有重大的現(xiàn)實意義，推動我國社會主義現(xiàn)代化建設，大大提高了我國煤礦開采的安全性和高效性。

參考文獻

[1]田劫.懸臂掘進機掘進自動截割成形控制系統(tǒng)研究[D].中國礦業(yè)大學（北京），2010.