浅析自动控制掘进机采用的防碰撞结构

杨凯强

（开滦能源化工股份有限公司范各庄矿业分公司，河北 唐山 063000）

引言：常规掘进操作方式下，驾驶员坐在机身座位上进行现场掘进控制。由于巷道开挖作业环境恶劣，天然气、地下水渗漏等环境问题的存在，安全事故频繁发生，对驾驶员的生命安全构成严重威胁；另一方面，采掘体振动大，现场尘土飞扬，给驾驶员的作业带来很大困难，不仅增加了劳动强度，而且不能保证作业效率。为此，对掘进机自动防撞控制结构进行了分析。

一、系统概述

在掘进机自动控制领域，本发明涉及一种防止截割臂与铲板碰撞的防撞结构。横轴式自动截割机是一种全新概念的掘进机。相对于传统掘进机，作业人员的安全和切割速度都发生了根本的变化。控制法也很复杂。这一新技术的出现，解决了普通掘进机截割速度慢，需要人工作业，作业人员危险等问题。以往我国普通掘进机的切削加工，各技术基本相同，均采用手工控制，不需进行自动修改。因此，道路形状不规则，效率低下，且行驶缓慢。在此思路上，采用新的控制技术，提高掘进效率和掘进性能参数，实现巷道安全高效掘进。所以研制一种新型自动修剪掘进机势在必行，防止截割臂与铲板之间的碰撞是自动控制中的一个重要课题[1]

二、原理概述

其工作原理和操作方法是：开关柜由地下变压器供电，开关柜中的控制变压器变为相应的电压等级，电源电压主要是交流220 V，直流24 V 驱动电压。位移传感器在全机自动切割控制下，检测切割臂和铲板的工作位置，将位置信号以模拟量的形式反馈给主控制器。主控制计算机通过比例放大器计算驱动电磁阀，并控制液压缸和剪刀臂的伸缩。新型防撞横轴掘进机与现有技术相比，具有电气自动化的控制的功能，能很好的实时监测液压缸所处的位置，形成一种闭环式的控制系统，防止截割臂在施工作业的过程中与铲板相互碰撞，同时还可以通过比例电磁阀调整液压缸的动作的速度，进一步提高了机械设备的整体工作性能，充分的提高了掘进作业的工作精度和切割煤岩的效率。截面切割成型后，自动控制铲板与切割臂的动作，即切割臂自动上升，铲板自动上升。按照切削工艺要求，进刀、放下铲板，调整切削臂位置。铲板与切割臂反向运动时，主控器根据实时监测的位置信号来控制比例电磁阀，以防止铲板与切割臂碰撞，该方法在掘进机电气控制中具有广泛的应用[2]

（1）该防撞器由控制变压器、24 伏直流电源、24 伏直流电源、主控机、隔离护栏、位移传感器、比例放大板、比例电磁阀等硬件构成。该方法的特点是位移传感器安装在油缸内，位移传感器信号与隔离安全栅联接，并与本安电源连接，满足了本安要求。

（2）要求一横轴线式掘进机防撞结构，其特点是：工作原理和操作方法为：截割臂在截面上的行走轨迹为“s”，铲刀的行走轨迹为往复运动，切割臂的提升液压缸行程为760 mm，铲刀的提升液压缸行程为150 mm，均由液压缸驱动，按主控算法进行拉伸运动，防止切割臂与铲刀碰撞。

（3）本发明涉及一种横轴式掘进机防撞结构，其特点是：所述结构的控制系统算法为联锁控制，切割臂或铲板在移动之前，应对另一机构的相应位置进行监测；两机构间的夹角应在运动过程中进行监测，其中一机构应向下下降，当角度小于10 度时，机构的速度，如铲板向上移动时，应降低铲板的速度，而向下移动时，应降低切割臂的速度，当两机构反向运动时，应同时降低速度[3]

三、系统结构及目的

针对掘进机自动控制过程中的防撞结构，研究自动工况下截割器与铲板之间的碰撞问题。这种防撞结构提高了掘进作业的效率和操作者的安全，避免了切割臂误操作引起铲板与铲板的碰撞，节省了维修费用和延误时间，延长了整机寿命。本发明的目标是：开关柜由井下变压器供电，将开关柜中的控制变压器转换为相应的电压等级，主要由220 V 交流电源电压和24 V 直流驱动电压组成。在全机自动切割控制下，位移传感器检测切割臂和铲板的工作位置，将位置信号以模拟量的形式反馈给主控制器。主控机通过比例放大器计算驱动电磁阀，控制切割臂液压缸与铲板的伸缩，防止切割臂与铲板碰撞的闭环控制系统[4]

结语

综上所述，本发明有很多优点主要表现于结构简单，效果显著，成本低廉，工作稳定、可靠。应用在煤矿自动控制掘进机上可提高操作的安全性、截割的效率。可以为未来矿用掘进机设计发展提供借鉴,具有一定的现实意义。