第二章采煤機(jī)及其智能化技術(shù)目錄CONTENTS2.1概述2.2

基本結(jié)構(gòu)與原理2.3

采煤機(jī)自動化技術(shù)2.4

采煤機(jī)智能化技術(shù)2.5

采煤機(jī)自主導(dǎo)航截割技術(shù)戰(zhàn)略性新興領(lǐng)域教材建設(shè)團(tuán)隊-重型高端裝備制造3第二章采煤機(jī)及其智能化技術(shù)2.1概述

采煤機(jī)定位定姿技術(shù)與采煤機(jī)記憶截割技術(shù)屬于自動化技術(shù)中的核心部分，兩類技術(shù)的研究成果多屬于采煤機(jī)早期的自動化階段；當(dāng)前階段處于采煤機(jī)智能化階段，研究方向主要包括采煤機(jī)煤巖識別技術(shù)、環(huán)境感知技術(shù)及遠(yuǎn)程控制技術(shù)，而記憶截割技術(shù)是采煤機(jī)自動化的高級實現(xiàn)形式；在智能化技術(shù)基礎(chǔ)上發(fā)展而來的采煤機(jī)自主導(dǎo)航截割技術(shù)是未來高級智能化道路上的前沿與探索性技術(shù)，其中主要涉及煤層導(dǎo)航地圖構(gòu)建與更新技術(shù)和智能導(dǎo)航截割控制技術(shù)。THANKS第二章采煤機(jī)及其智能化技術(shù)戰(zhàn)略性新興領(lǐng)域教材建設(shè)團(tuán)隊-重型高端裝備制造目錄CONTENTS2.1概述2.2基本結(jié)構(gòu)與原理2.2.1工作原理與整體排布2.2.2截割部2.2.3牽引部2.2.4附屬裝置2.2.5電控系統(tǒng)2.2.6選型、使用與維護(hù)2.3

采煤機(jī)自動化技術(shù)2.4

采煤機(jī)智能化技術(shù)2.5

采煤機(jī)自主導(dǎo)航截割技術(shù)第2章采煤機(jī)及其智能化技術(shù)2.2.1基本結(jié)構(gòu)與原理戰(zhàn)略性新興領(lǐng)域教材建設(shè)團(tuán)隊-重型高端裝備制造2滾筒采煤機(jī)的總體結(jié)構(gòu)采煤機(jī)的類型很多，但基本上以雙滾筒采煤機(jī)為主，其基本組成部分也大體相同。各種類型的采煤機(jī)一般都由下列部分組成：截割部、牽引部、調(diào)高系統(tǒng)、附屬裝置、電控系統(tǒng)等部分組成。第2章采煤機(jī)及其智能化技術(shù)2.2.1

總體結(jié)構(gòu)戰(zhàn)略性新興領(lǐng)域教材建設(shè)團(tuán)隊-重型高端裝備制造2滾筒采煤機(jī)的總體結(jié)構(gòu)電動機(jī)1是采煤機(jī)的動力部分，它通過兩端出軸驅(qū)動滾筒和牽引部。牽引部2通過其主動鏈輪與固定在工作面兩端的牽引鏈相合，使采煤機(jī)沿工作面移動。左、右截割部減速箱5將電動機(jī)的動力經(jīng)齒輪減速傳到搖臂3的齒輪，以驅(qū)動滾筒4。滾筒4是采煤機(jī)直接進(jìn)行落煤和裝煤的機(jī)構(gòu)，稱為采煤機(jī)的工作機(jī)構(gòu)。底托架6用來固定整個采煤機(jī)，并經(jīng)其下部的4個滑靴7使采煤機(jī)騎在刮板輸送機(jī)的槽幫上。調(diào)高油缸8用來使采煤機(jī)的搖臂在規(guī)定范圍內(nèi)上下擺動，以適應(yīng)煤層變化和截割負(fù)載的變化。第2章采煤機(jī)及其智能化技術(shù)2.2.2

截割部戰(zhàn)略性新興領(lǐng)域教材建設(shè)團(tuán)隊-重型高端裝備制造2采煤機(jī)的截割部是采煤機(jī)的關(guān)鍵部件之一，主要用于切割煤炭或巖石。采煤機(jī)的截割部主要由工作機(jī)構(gòu)及傳動裝置兩部分組成。工作機(jī)構(gòu)指螺旋滾筒及安裝在滾筒葉片上的截齒，其功能是截煤和裝煤。第2章采煤機(jī)及其智能化技術(shù)2.2.2截割部戰(zhàn)略性新興領(lǐng)域教材建設(shè)團(tuán)隊-重型高端裝備制造2截割部扭矩軸安裝示意圖1固定軸套2離合器3軸套4扭矩軸5三相交流電動機(jī)某型號采煤機(jī)截割部扭矩軸第2章采煤機(jī)及其智能化技術(shù)2.2.2截割部戰(zhàn)略性新興領(lǐng)域教材建設(shè)團(tuán)隊-重型高端裝備制造2惰輪組件行星輪傳動裝置指的是截割部固定減速器、搖臂齒輪箱以及滾筒內(nèi)的傳動齒輪，其功能是將采煤機(jī)電動機(jī)的動力傳遞到工作機(jī)構(gòu)上，以滿足工作機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)速及扭矩的需要，同時還要滿足調(diào)高的要求，使工作機(jī)構(gòu)保持在合適的位置工作。第2章采煤機(jī)及其智能化技術(shù)2.2.2截割部戰(zhàn)略性新興領(lǐng)域教材建設(shè)團(tuán)隊-重型高端裝備制造21-螺旋葉片；2-端盤；3-齒座；4-噴嘴；5-筒轂；6-截齒截齒配置圖截齒在滾筒上的分布情況通常用截齒配置圖來表示，圖中l(wèi)表示截距，l’表示端盤部分平均截距，γ表示葉片包角，B表示滾筒邊緣到端盤最外側(cè)截齒齒尖的距離，也就是采煤機(jī)的截深、Bγ表示端盤上截齒截出的寬度、Bt表示螺旋葉片寬度。截齒配置的一般原則是：截齒應(yīng)均勻布在滾筒上，使同時截煤的齒數(shù)基本上保持不變，以保證采煤機(jī)負(fù)荷比較均勻。第2章采煤機(jī)及其智能化技術(shù)2.2.3牽引部戰(zhàn)略性新興領(lǐng)域教材建設(shè)團(tuán)隊-重型高端裝備制造2齒輪-銷軌式無鏈牽引機(jī)構(gòu)采煤機(jī)的牽引部是采煤機(jī)的重要組成部分之一，主要用于提供牽引力和推動采煤機(jī)在煤礦工作面上前進(jìn)。牽引部主要由牽引機(jī)構(gòu)和牽引部傳動裝置兩部分組成。傳動裝置的重要功能是進(jìn)行能量傳遞和轉(zhuǎn)換，即將電動機(jī)的電能轉(zhuǎn)換成機(jī)械能并傳遞給主鏈輪或驅(qū)動輪。牽引機(jī)構(gòu)則是直接驅(qū)動采煤機(jī)沿工作面行走的裝置。第2章采煤機(jī)及其智能化技術(shù)2.2.3牽引部戰(zhàn)略性新興領(lǐng)域教材建設(shè)團(tuán)隊-重型高端裝備制造2內(nèi)牽引部傳動機(jī)構(gòu)圖采煤機(jī)外牽引部傳動結(jié)構(gòu)圖第2章采煤機(jī)及其智能化技術(shù)2.2.3牽引部戰(zhàn)略性新興領(lǐng)域教材建設(shè)團(tuán)隊-重型高端裝備制造2MG300/720-AWD型采煤機(jī)右牽引箱1-圓柄；2-牽引電動機(jī)；3-I軸組件；4-罩蓋；5-惰輪組件；6、8-后蓋板；7-三軸組件；9-端蓋；10-雙級行星齒輪機(jī)構(gòu)；11-滑靴組件；12-調(diào)高液壓系統(tǒng)組件；13-液壓電機(jī)；14-箱體；15-銷軸采煤機(jī)牽引部傳動裝置的功能是將電動機(jī)的動力傳到主動鏈輪或驅(qū)動輪并實現(xiàn)調(diào)速。根據(jù)調(diào)速原理的不同，采煤機(jī)牽引部傳動裝置可分為機(jī)械傳動、液壓傳動和電傳動三種形式，分別對應(yīng)機(jī)械牽引、液壓牽引及電牽引三種牽引方式。第2章采煤機(jī)及其智能化技術(shù)2.2.3牽引部戰(zhàn)略性新興領(lǐng)域教材建設(shè)團(tuán)隊-重型高端裝備制造2編碼器編碼器的安裝位置在不同采煤機(jī)中可能有所不同，有的安裝在電機(jī)軸上，有的則安裝在外牽引部。圖中所示的就是安裝在外牽引部上，通過計算安裝軸轉(zhuǎn)動的圈數(shù)和相對應(yīng)的傳動比，能夠準(zhǔn)確計算出行走輪實際轉(zhuǎn)過的圈數(shù)。由于行走輪與刮板輸送機(jī)的銷排之間是通過類似于齒輪齒條的傳動方式進(jìn)行運作的，最終，我們能夠利用編碼器所提供的數(shù)據(jù)，精確計算出采煤機(jī)在刮板機(jī)上的行進(jìn)距離，以及它跨越的刮板機(jī)節(jié)距數(shù)量。因此，行走部的編碼器提供了一種高效且精準(zhǔn)的定位方式，有助于整體系統(tǒng)的協(xié)調(diào)運作。第2章采煤機(jī)及其智能化技術(shù)2.2.4附屬裝置戰(zhàn)略性新興領(lǐng)域教材建設(shè)團(tuán)隊-重型高端裝備制造3圖1雙滾筒采煤機(jī)1-電動機(jī)；2-牽引部；3-牽引鏈；4-截割部減速箱；5-搖臂；6-滾筒；7-弧形擋煤板；8-底托架；9-電氣控制箱；10-搖臂調(diào)高油缸；11-機(jī)身調(diào)斜油缸；12-滑靴；13-拖纜裝置第2章采煤機(jī)及其智能化技術(shù)2.2.4附屬裝置戰(zhàn)略性新興領(lǐng)域教材建設(shè)團(tuán)隊-重型高端裝備制造4底托架拖纜裝置6MG200-W型采煤機(jī)冷卻噴霧系統(tǒng)擋煤板裝置第2章采煤機(jī)及其智能化技術(shù)2.2.5電控系統(tǒng)戰(zhàn)略性新興領(lǐng)域教材建設(shè)團(tuán)隊-重型高端裝備制造5根據(jù)預(yù)設(shè)的程序，控制采煤機(jī)的運行，如提高或降低速度、調(diào)整轉(zhuǎn)向等；監(jiān)測運行狀態(tài)和環(huán)境參數(shù)；實時采集和處理數(shù)據(jù)，保證采煤機(jī)的安全和穩(wěn)定運行；控制采煤機(jī)啟動、停止和轉(zhuǎn)向等操作；提供故障診斷和報警功能，及時發(fā)現(xiàn)和處理故障，保證采煤機(jī)的正常運行。03020104第2章采煤機(jī)及其智能化技術(shù)電控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)戰(zhàn)略性新興領(lǐng)域教材建設(shè)團(tuán)隊-重型高端裝備制造6以三菱PLC作為控制核心的控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)原理圖采煤機(jī)分布式控制系統(tǒng)基于16位工業(yè)PLC集成系統(tǒng)——由單一PLC經(jīng)與模擬量模塊連接擴(kuò)展，構(gòu)成集控中心，置于采煤機(jī)防爆控制箱內(nèi)，作為整機(jī)監(jiān)測保護(hù)及配電控制的核心部分。該系統(tǒng)功能簡單、開發(fā)平臺低等優(yōu)點，同時也具有抗震性差、監(jiān)測點少、擴(kuò)展性差、通信速率慢、數(shù)據(jù)計算和處理能力弱等缺陷，不足以支撐采煤機(jī)高性能、高可靠性的技術(shù)要求。第2章采煤機(jī)及其智能化技術(shù)2.2.5電控系統(tǒng)戰(zhàn)略性新興領(lǐng)域教材建設(shè)團(tuán)隊-重型高端裝備制造7截割部控制系統(tǒng)牽引部控制系統(tǒng)采煤機(jī)狀態(tài)監(jiān)測第2章采煤機(jī)及其智能化技術(shù)2.2.6選型、使用與維護(hù)戰(zhàn)略性新興領(lǐng)域教材建設(shè)團(tuán)隊-重型高端裝備制造8采煤機(jī)械的選型對采煤機(jī)械的基本要求采煤機(jī)選用考慮的主要因素開機(jī)前的檢查內(nèi)容；開機(jī)順序；停機(jī)順序；緊急停機(jī)情況；采煤機(jī)的維護(hù)與檢修。采煤機(jī)的使用與維護(hù) THANKS第二章采煤機(jī)及其智能化技術(shù)戰(zhàn)略性新興領(lǐng)域教材建設(shè)團(tuán)隊-重型高端裝備制造目錄CONTENTS2.1概述2.2

基本結(jié)構(gòu)與原理2.3采煤機(jī)自動化技術(shù)2.3.1采煤機(jī)定位定姿技術(shù)2.3.2采煤機(jī)記憶截割技術(shù)2.4

采煤機(jī)智能化技術(shù)2.5

采煤機(jī)自主導(dǎo)航截割技術(shù)第2章采煤機(jī)及其智能化技術(shù)2.3采煤機(jī)自動化技術(shù)戰(zhàn)略性新興領(lǐng)域教材建設(shè)團(tuán)隊-重型高端裝備制造9采煤機(jī)自動化技術(shù)隨著智能化和自動化技術(shù)的不斷發(fā)展，采煤機(jī)作為現(xiàn)代化礦山設(shè)備的重要組成部分，正經(jīng)歷著從傳統(tǒng)機(jī)械化向自動化、智能化的巨大轉(zhuǎn)變。接下來老師將帶領(lǐng)您深入探索采煤機(jī)自動化技術(shù)的最新發(fā)展，全面了解自動化采煤技術(shù)在提升生產(chǎn)效率、安全性以及環(huán)境保護(hù)方面的巨大潛力。第2章采煤機(jī)及其智能化技術(shù)2.3.1采煤機(jī)定位定姿技術(shù)戰(zhàn)略性新興領(lǐng)域教材建設(shè)團(tuán)隊-重型高端裝備制造10采煤機(jī)機(jī)身姿態(tài)角采煤機(jī)的姿態(tài)主要是靠俯仰角、橫滾角和偏航角表示，采煤機(jī)的位置和姿態(tài)能直接反映出液壓支架與刮板輸送機(jī)的工作狀態(tài)，可以為三機(jī)聯(lián)動提供數(shù)據(jù)基礎(chǔ)，因此采煤機(jī)的實時位姿監(jiān)測是實現(xiàn)自動化生產(chǎn)的關(guān)鍵技術(shù)，是實現(xiàn)綜采工作面自動化、少人化生產(chǎn)的基礎(chǔ)。第2章采煤機(jī)及其智能化技術(shù)2.3.1采煤機(jī)定位定姿技術(shù)戰(zhàn)略性新興領(lǐng)域教材建設(shè)團(tuán)隊-重型高端裝備制造11（1）基于紅外的采煤機(jī)定位技術(shù)（2）基于激光雷達(dá)的采煤機(jī)定位技術(shù)這種方法的缺點是定位精度不高，容易受到粉塵等遮擋物影響導(dǎo)致信號無法接收，并且因為液壓支架在實際生產(chǎn)中頻繁移動，不能實時對采煤機(jī)位置進(jìn)行準(zhǔn)確監(jiān)測。激光雷達(dá)測距原理為激光雷達(dá)以設(shè)定的角度分辨率和角速度在某一區(qū)域內(nèi)進(jìn)行掃描，當(dāng)光線碰到障礙物時返回，此時根據(jù)光速和時間差可計算出物體表面與激光雷達(dá)原點的相對距離。第2章采煤機(jī)及其智能化技術(shù)2.3.1采煤機(jī)定位定姿技術(shù)戰(zhàn)略性新興領(lǐng)域教材建設(shè)團(tuán)隊-重型高端裝備制造11（3）基于軌道里程的采煤機(jī)定位技術(shù)

軌道里程法利用傳感器采集采煤機(jī)行走齒輪的轉(zhuǎn)動圈數(shù)信息，通過轉(zhuǎn)動圈數(shù)乘以齒輪分度圓周長計算出采煤機(jī)在管板輸送機(jī)軌道上的行走距離，與液壓支架的架間距進(jìn)行對比，確定采煤機(jī)的實際位置。該方法在定位過程中受到齒輪計數(shù)誤差影響不能夠精確定位采煤機(jī)。（4）基于慣性導(dǎo)航的采煤機(jī)定位技術(shù)慣性導(dǎo)航技術(shù)是一種自主式導(dǎo)航技術(shù)，通過安裝在采煤機(jī)上的陀螺儀及加速度計，測量采煤機(jī)的實時角加速度和線性加速度，解算出采煤機(jī)的運動狀態(tài)信息，再經(jīng)過坐標(biāo)變換得到采煤機(jī)的實時位置。（5）基于反射波的采煤機(jī)定位技術(shù)使用反射波測距傳感器定位采煤機(jī)的工作位置，原理與使用紅外傳感器的采煤機(jī)定位技術(shù)基本一致，其優(yōu)勢在于反射波可以穿透粉塵，鏡頭不需要清洗。但是超聲波定位的精度也不高，只能作為輔助定位，使用具有局限性。第2章采煤機(jī)及其智能化技術(shù)2.3.2采煤機(jī)記憶截割技術(shù)戰(zhàn)略性新興領(lǐng)域教材建設(shè)團(tuán)隊-重型高端裝備制造12“記憶截割”技術(shù)來源于機(jī)器人控制中的“示教跟蹤”策略，采煤機(jī)記憶截割技術(shù)屬于采煤機(jī)自動化技術(shù)中的一部分，具體是指采煤機(jī)控制器將人工截割過程中的操作記錄下來，在后續(xù)的截割過程中自動效仿完成煤壁截割，此過程中可以進(jìn)行人工干預(yù)糾正。采煤機(jī)記憶截割原理THANKS第二章采煤機(jī)及其智能化技術(shù)戰(zhàn)略性新興領(lǐng)域教材建設(shè)團(tuán)隊-重型高端裝備制造目錄CONTENTS2.1概述2.2

基本結(jié)構(gòu)與原理2.3

采煤機(jī)自動化技術(shù)2.4采煤機(jī)智能化技術(shù)2.4.1煤巖識別技術(shù)2.4.2環(huán)境感知技術(shù)2.4.3采煤機(jī)遠(yuǎn)程控制技術(shù)2.5

采煤機(jī)自主導(dǎo)航截割技術(shù)第2章采煤機(jī)及其智能化技術(shù)

采煤機(jī)智能化技術(shù)戰(zhàn)略性新興領(lǐng)域教材建設(shè)團(tuán)隊-重型高端裝備制造3煤巖識別技術(shù)采煤機(jī)遠(yuǎn)程控制技術(shù)煤巖識別技術(shù)第2章采煤機(jī)及其智能化技術(shù)2.4.1煤巖識別技術(shù)戰(zhàn)略性新興領(lǐng)域教材建設(shè)團(tuán)隊-重型高端裝備制造4什么是煤巖識別技術(shù)？利用各種傳感器和分析方法來區(qū)分煤礦中的煤炭和巖石的技術(shù)。煤巖識別技術(shù)的概念涉及多種識別方法，這些方法利用煤炭和巖石在物理性質(zhì)上的差異來實現(xiàn)識別。發(fā)展煤巖識別技術(shù)什么意義？實現(xiàn)煤礦智能無人化開采的關(guān)鍵技術(shù)之一，通過為采煤機(jī)提供自動調(diào)高的依據(jù)，優(yōu)化采煤機(jī)的運行路徑，減少無效截割，提高生產(chǎn)效率。第2章采煤機(jī)及其智能化技術(shù)煤巖識別主要技術(shù)戰(zhàn)略性新興領(lǐng)域教材建設(shè)團(tuán)隊-重型高端裝備制造5放射性測量技術(shù)通過對煤巖混合物中自然γ射線強(qiáng)度的測量可以得到煤混合物中巖石的含量，如圖所示，達(dá)到實時自動識別的目的，進(jìn)而指導(dǎo)電液控系統(tǒng)進(jìn)行開關(guān)窗動作，為綜放開采自動放頂煤技術(shù)提供核心技術(shù)。第2章采煤機(jī)及其智能化技術(shù)煤巖識別主要技術(shù)戰(zhàn)略性新興領(lǐng)域教材建設(shè)團(tuán)隊-重型高端裝備制造6（1）電磁測試技術(shù)地質(zhì)雷達(dá)組成（2）電子自旋共振技術(shù)接收到的反射信號第2章采煤機(jī)及其智能化技術(shù)煤巖識別主要技術(shù)戰(zhàn)略性新興領(lǐng)域教材建設(shè)團(tuán)隊-重型高端裝備制造7紅外熱像測量技術(shù)截齒附近煤巖體的溫度由高靈敏度的紅外測溫儀定向測量，截齒切割時由于煤巖物理特性不同產(chǎn)生的溫度不同，根據(jù)此特征來判斷滾筒切割到的是煤還是矸，以此達(dá)到煤巖界面識別的目的。第2章采煤機(jī)及其智能化技術(shù)煤巖識別主要技術(shù)戰(zhàn)略性新興領(lǐng)域教材建設(shè)團(tuán)隊-重型高端裝備制造8圖像識別技術(shù)圖像識別技術(shù)包括傳統(tǒng)圖像處理識別技術(shù)和基于深度學(xué)習(xí)的圖像處理識別技術(shù)?？梢栽诠饩€較差的采煤工作面，或是在粉塵、電磁干擾等密布的惡劣環(huán)境下進(jìn)行圖像采集，能夠獲得較好的煤巖圖像。第2章采煤機(jī)及其智能化技術(shù)2.4.2環(huán)境感知技術(shù)戰(zhàn)略性新興領(lǐng)域教材建設(shè)團(tuán)隊-重型高端裝備制造9利用激光雷達(dá)、毫米波雷達(dá)、攝像頭等設(shè)備來實時準(zhǔn)確地感知礦井環(huán)境第2章采煤機(jī)及其智能化技術(shù)2.4.2環(huán)境感知技術(shù)戰(zhàn)略性新興領(lǐng)域教材建設(shè)團(tuán)隊-重型高端裝備制造100102瓦斯?jié)舛雀兄夹g(shù)是一種用于實時監(jiān)測礦井中瓦斯（甲烷）濃度的技術(shù)，它在煤礦安全生產(chǎn)中扮演著至關(guān)重要的角色，它能夠?qū)崟r監(jiān)測和預(yù)警瓦斯?jié)舛人剑瑥亩行ьA(yù)防礦難事故的發(fā)生。采煤中空間障礙感知與避障技術(shù)是指利用機(jī)器視覺感知技術(shù)來識別和避免采煤機(jī)在運行過程中可能遇到的障礙物，確保其安全高效運行的技術(shù)。0102瓦斯?jié)舛雀兄夹g(shù)空間障礙感知與避障技術(shù)第2章采煤機(jī)及其智能化技術(shù)2.4.3采煤機(jī)遠(yuǎn)程控制技術(shù)戰(zhàn)略性新興領(lǐng)域教材建設(shè)團(tuán)隊-重型高端裝備制造12（1）采煤機(jī)遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)該系統(tǒng)通常由傳感器、數(shù)據(jù)傳輸設(shè)備、控制中心、監(jiān)控軟件、視頻監(jiān)控系統(tǒng)、通信網(wǎng)絡(luò)、用戶終端等部分構(gòu)成。第2章采煤機(jī)及其智能化技術(shù)2.4.3采煤機(jī)遠(yuǎn)程控制技術(shù)