淺析自動控制掘進機采用的防碰撞結構

楊凱強

（開灤能源化工股份有限公司范各莊礦業分公司，河北 唐山 063000）

引言：常規掘進操作方式下，駕駛員坐在機身座位上進行現場掘進控制。由于巷道開挖作業環境惡劣，天然氣、地下水滲漏等環境問題的存在，安全事故頻繁發生，對駕駛員的生命安全構成嚴重威脅；另一方面，采掘體振動大，現場塵土飛揚，給駕駛員的作業帶來很大困難，不僅增加了勞動強度，而且不能保證作業效率。為此，對掘進機自動防撞控制結構進行了分析。

一、系統概述

在掘進機自動控制領域，本發明涉及一種防止截割臂與鏟板碰撞的防撞結構。橫軸式自動截割機是一種全新概念的掘進機。相對于傳統掘進機，作業人員的安全和切割速度都發生了根本的變化。控制法也很復雜。這一新技術的出現，解決了普通掘進機截割速度慢，需要人工作業，作業人員危險等問題。以往我國普通掘進機的切削加工，各技術基本相同，均采用手工控制，不需進行自動修改。因此，道路形狀不規則，效率低下，且行駛緩慢。在此思路上，采用新的控制技術，提高掘進效率和掘進性能參數，實現巷道安全高效掘進。所以研制一種新型自動修剪掘進機勢在必行，防止截割臂與鏟板之間的碰撞是自動控制中的一個重要課題[1]

二、原理概述

其工作原理和操作方法是：開關柜由地下變壓器供電，開關柜中的控制變壓器變為相應的電壓等級，電源電壓主要是交流220 V，直流24 V 驅動電壓。位移傳感器在全機自動切割控制下，檢測切割臂和鏟板的工作位置，將位置信號以模擬量的形式反饋給主控制器。主控制計算機通過比例放大器計算驅動電磁閥，并控制液壓缸和剪刀臂的伸縮。新型防撞橫軸掘進機與現有技術相比，具有電氣自動化的控制的功能，能很好的實時監測液壓缸所處的位置，形成一種閉環式的控制系統，防止截割臂在施工作業的過程中與鏟板相互碰撞，同時還可以通過比例電磁閥調整液壓缸的動作的速度，進一步提高了機械設備的整體工作性能，充分的提高了掘進作業的工作精度和切割煤巖的效率。截面切割成型后，自動控制鏟板與切割臂的動作，即切割臂自動上升，鏟板自動上升。按照切削工藝要求，進刀、放下鏟板，調整切削臂位置。鏟板與切割臂反向運動時，主控器根據實時監測的位置信號來控制比例電磁閥，以防止鏟板與切割臂碰撞，該方法在掘進機電氣控制中具有廣泛的應用[2]

（1）該防撞器由控制變壓器、24 伏直流電源、24 伏直流電源、主控機、隔離護欄、位移傳感器、比例放大板、比例電磁閥等硬件構成。該方法的特點是位移傳感器安裝在油缸內，位移傳感器信號與隔離安全柵聯接，并與本安電源連接，滿足了本安要求。

（2）要求一橫軸線式掘進機防撞結構，其特點是：工作原理和操作方法為：截割臂在截面上的行走軌跡為“s”，鏟刀的行走軌跡為往復運動，切割臂的提升液壓缸行程為760 mm，鏟刀的提升液壓缸行程為150 mm，均由液壓缸驅動，按主控算法進行拉伸運動，防止切割臂與鏟刀碰撞。

（3）本發明涉及一種橫軸式掘進機防撞結構，其特點是：所述結構的控制系統算法為聯鎖控制，切割臂或鏟板在移動之前，應對另一機構的相應位置進行監測；兩機構間的夾角應在運動過程中進行監測，其中一機構應向下下降，當角度小于10 度時，機構的速度，如鏟板向上移動時，應降低鏟板的速度，而向下移動時，應降低切割臂的速度，當兩機構反向運動時，應同時降低速度[3]

三、系統結構及目的

針對掘進機自動控制過程中的防撞結構，研究自動工況下截割器與鏟板之間的碰撞問題。這種防撞結構提高了掘進作業的效率和操作者的安全，避免了切割臂誤操作引起鏟板與鏟板的碰撞，節省了維修費用和延誤時間，延長了整機壽命。本發明的目標是：開關柜由井下變壓器供電，將開關柜中的控制變壓器轉換為相應的電壓等級，主要由220 V 交流電源電壓和24 V 直流驅動電壓組成。在全機自動切割控制下，位移傳感器檢測切割臂和鏟板的工作位置，將位置信號以模擬量的形式反饋給主控制器。主控機通過比例放大器計算驅動電磁閥，控制切割臂液壓缸與鏟板的伸縮，防止切割臂與鏟板碰撞的閉環控制系統[4]

結語

綜上所述，本發明有很多優點主要表現于結構簡單，效果顯著，成本低廉，工作穩定、可靠。應用在煤礦自動控制掘進機上可提高操作的安全性、截割的效率。可以為未來礦用掘進機設計發展提供借鑒,具有一定的現實意義。