急倾斜综采工作面机械化开采技术的应用

《装备维修技术》2020年第18期
—293—
本文以CK7815型数控车床为例，对主轴箱结构部件的主要噪声源进行分析。

如图1所示，为CK7815型数控车床主轴部件结构示意图。

按照图中的编号，各组件分别为：1-同步带轮；2-带轮；3、7、8、10、11-螺母、4-主轴脉冲发生器；5-螺钉；6-支架；9-主轴；12-角接触球轴承；13-前端盖；14-前支承套；15-圆柱滚子轴承。

基于运行原理，主轴箱内部几乎所有构件均会产生噪声，按照大小进行排布，轴承、同步带轮与同步带、齿轮等相对
严重。

图1 CK7815型数控车床主轴部件结构图
1.1轴承的噪声源分析
数控加工中心主轴箱的可变速齿轮与电机直连传动系统可采取多种布置方式，以下列两种较为常见：①前端设有两列高速角接触球轴承，后方同样如此，整体结构布局为DB 型；②前端设有两列高速圆柱滚子轴承，采取双向排布，额外添加高速推力角接触球轴承（同样为两列），后端在高速推力角接触轴承和高速圆柱滚子轴承中任选一种，采取两列排布[1]。

直连电机直接驱动传动系统的布置方式为：①前端采用高速角接触球轴承，采取两列排布；②中间部分选用高速角接触球轴承，前段布置为DB 结构，在定子转子后方布置一个支撑用的轴承。

按照上述布置，主轴轴承自身、同步带、电机系统等具备并可同时投入使用的轴承数量最小为4个，最大可达7个；如果选用可变速齿轮滚动传动模式，则纳入的轴承数量需要进一步增加（原因在于：必须为输出轴、中间轴的轴向和径向载荷提供足够的支撑，滚动轴承的最大数量往往达到或超过10个）。

当数控加工中心处于运转状态时，轴径、支撑孔的公差等级、圆柱度、同轴度、轴承支撑孔端面均会在同一时间发生“持续性跳动”，进而产生噪声。

此外，主轴的强度、刚度、螺母的托尽力、法兰盘的压紧力、润滑程度等，会对轴承噪声的大小造成影响。

1.2同步带轮与同步带的噪声源分析
同步带是以钢丝绳或玻璃纤维作为强力层，在外表覆盖聚氨酯或者氯丁橡胶，形成环形带。

其内周往往被制成锯齿状，目的在于与齿形的带轮相啮合。

在传动过程中，尽管其传动比较为精准，对轴的作用力较小，且具备结构紧凑、耐油、耐磨、抗老化等优点，但在主电机和主轴传送段，同步带轮与同步带也会产生较大的噪声。

1.3齿轮的噪声源分析
齿轮的噪声源主要分为以下三种：
（1）齿轮在啮合的过程中，由于齿与齿的连续性相互接触，会持续不断地产生冲击噪声；
（2）在装配数控加工中心主轴箱时，由于装配过程存在疏漏，导致齿轮、传动轴、轴承的间隙过大，精度发生偏离，价值连接松紧度等未达到标
准要求，均会导致转动过程无法维持平稳，故而产生非必要的振动，生成噪声；
（3）齿轮齿形的设置不甚合理，导致不同的齿面在接触期间，必然因自激振动而引发摩擦噪声。

2.改进数控加工中心主轴箱，减小噪声危害的有效方式
2.1轴承噪声的有效控制方式
（1）围绕轴承相配的轴径、支撑孔公差等级、圆柱度、同轴度等参数进行全面梳理，基于数控加工中心的工况要求、工件生产的具体需求，选择合适的轴承组合。

（2）配置精密轴承、主轴、主轴套筒时，务必对径向游隙进行精确控制。

如果处于“过松”状态，则间隙内的空气会不断受到压缩而产生噪声；此外，保持架与滚动体之间会发生“冲击”，产生噪声；若处于“过紧”状态，则各部件之间频繁接触、摩擦之下，不仅会产生极大的噪声，还会使加剧构件磨损程度，导致加工工件质量下降。

（3）选择合适的轴承润滑油。

主轴轴承润滑油的理想状态在于：颗粒杂质必须控制在20微米以下。

否则，过多的杂质集中在辊道、滚动体之间，受轴承的挤压而逐渐形成碎屑，经过一段时间后，会在滚道面、转动面上生成很多压痕，导致噪声分贝进一步提高。

2.2同步带轮与同步带的噪声源控制
（1）当主轴处于高速运转的状态时，必须保证瞬间啮合，目的在于防止齿间截流的空气溢出。

（2）上述方式能够掐断噪声源的作用机理在于：①同步带轮与同步带产生的噪声大小取决于啮合的长度；②为了进一步提高噪声抑制强度，可在设计同步带式，将带背的内表面切开一个工艺凹槽，或将之直接设置于带轮之上，从而减少齿间截留的空气总量，完成对噪声的抑制。

（3）同步带回转系统随着刚性的提升，其能够产生的噪声分贝便会越低。

基于此，在设计带轮的具体位置时，应该尽量使其接近主轴侧后方的轴承处。

按照此种设置模式，回转系统的刚性即可提升，从而达到抑制噪声的目的。

2.3减小齿轮噪声的有效方式
（1）在数控加工中心试运行期间，对齿轮的齿形进行充分修正，防止啮合冲击。

原理在于校正齿的弯曲变形现象，对齿轮的运行误差进行补偿，减小噪声。

（2）对啮合齿轮的中心距进行适当调整。

实践显示，中心距较大，则不会对噪声的产生造成明显影响；中心距较小，会加剧噪声产生，故中心距不可过小[2]。

结语：数控加工中心主轴箱产生噪声的根本原因为：内部的各个传动部件处于运转状态时，因相互摩擦、冲击、振动等影响，发出较大的声音，经由多种渠道向外传播的过程中，受整体振动的二次影响，主轴箱也会随之振动，进而降低加工精度。

故改进主轴箱体设计、布置合理结构、装配隔离盖板等，可有效控制噪声。

参考文献：
[1]汤海锋,任正法.数控加工中心主轴箱噪声原因分析及改进措施[J].设备管理与维修,2019(12):127-128.
[2]徐青山.大型数控落地镗铣加工中心动态特性分析及主轴箱优化[D].苏州大学,2013.
作者简介：
杨青松，1981年10月，男，四川资阳人，大学，中级工程师，石油工具加工与设备管理方向
急倾斜综采工作面机械化开采技术的应用
姚 磊
（陕西中能煤田有限公司，陕西 榆林 719000）
引言：急倾斜煤层是煤系地层在经历剧烈构造运动后形成，其煤层构造与产状与普通煤层差异较大，开采时，环境条件尤为复杂，技术难度较高，常规开采技术完全无法满足需求，必须进行改良与革新。

在信息技术和自动化技术高速发展的如今，将机械设备引入工业已成为时代的必然需求，本文联系生产实践经验，对急倾斜综采工作面机械化开采技术的应用进行深入分析，指出各方面注意事项，希望能够提供借鉴。

1 急倾斜综采工作面特性
急倾斜综采工作面的地质结构相对而言较为复杂，且稳定性极低。

历经长期的地质变动后，煤层由水平变为倾斜状态，其地质结构与普通煤层完全不同，且稳定性差，常出现矸石和煤滑落问题，开采人员在工作面行走或者进行诸如运料等各项作业难度提升，操作机械设备时相对而言也不方便；还有，在急倾斜综采工作面使用的顶板，由于倾角问题，在斜面方向上重力的分力较大，因此不够稳定，并会引发一系列相关问题，导致底板岩层和支架稳定性受到影响，顶板和底板都容易发生滑动，且顶板有一定概率垮落。

在此类工作面上实现机械化采煤难度较高，设备本身也有一定概率发生滑动，引发安全事故。

2 急倾斜综采工作面作业时常见问题
2.1输送机滑动问题 急倾斜综采工作面常使用输送机辅助开采，其属于大型、重型机械设备，本身自重和体积较大，由于工作面倾角较大，动摩擦因数不高，无法为输送机提供足够的摩擦阻力，因此，输送机在重力作用下，很容易出现滑动，若在工作过程中发生滑动，可能会导致其与转载机连接断开，严重影响生产过程。

2.2 采煤机滑动问题 采煤机与输送机类似，自身质量大、体积大，在急倾斜综采工作面中可能会出现滑动，若其沿工作面缓慢下滑，不仅会直接影响开采过程，导致作
业中断，还可能造成安全事故，后果不堪设想。

2.3 液压支架滑动问题 液压支架并非大型机械设备，但本身也具有较高质量，当其发生滑动时，很容易出现倾倒现象，当端头液压支架缺乏稳定牵拉装置时，倾倒概率成倍提高，可能会为工作面开采过程带来安全隐患。

2.4 顶板垮落问题 在急倾斜综采工作面中，地质结构复杂，稳定性较差，若工作面顶板条件差，可能会发生垮落，使得支架无法充分发挥支撑作用，其承受的作用力发生大幅改变，最终产生形变甚至倾倒，影响生产安全性。

2.5 矸石溅射问题
在急倾斜综采工作面上作业时，频繁发生矸石溅射、飞出，致使工作人员受伤的问题，为工作面带来安全隐患，严重影响安全生产。

3 急倾斜综采工作面机械化开采技术应用 3.1 输送机防滑措施
技术改造
—294—
首先，应在支架上按一定间隔设置防滑千斤顶，具体距离的把控可根据施工现场实际情况决定，以10节为宜，千斤顶两端分别与支架底座和推拉杆、运输机顺槽连接口相连，在移动输送机或输送机工作时，应将千斤顶设置为收紧状态，将其作为支架与输送机连接的媒介，避免输送机滑动。

其次，应适当调整工作面的移架和推溜顺序。

在实际开采工作中，输送机受重力作用会自行下滑，但液压支架下移量与输送机不匹配，使支架推拉杆和输送机间出现偏移，加快输送机下滑速率，形成恶性循环。

为防止连续下滑，应统筹全局，充分考虑实际生产需求，对移架顺序和推溜顺序进行调整，如有必要，可在工作面上采取分段停机方法，两次停机间隔一定时间。

最后，在开采过程中应时刻注意并保持输送机机头位置，确保其位于运输巷煤壁的端头，机头不能放置于倾斜角度较大的斜面，而是应位于坚硬且粗糙的底板，利用底板施加的摩擦力固定运输机，避免其发生下滑。

实践经验表明，采用此类方式可有效控制和规避输送机下滑问题，减少安全事故的发生。

3.2 采煤机防滑 对于采煤机，应定期安排专业人士对其进行检修维护，记录防滑液压闸的运转情况，判断其是否能够正常使用并发挥作用，若出现损坏，应及时维修或更换；还有，应结合急倾斜综采工作面的实际生产条件增设防滑装置，如专用的防滑销，在非工作期间，使用防滑销控制采煤机齿轨，避免停机时防滑液压闸停用导致的下滑问题；还有，在采煤机即将停机时，应下拉机身前的液压支架，起到支护防滑作用。

3.3 液压支架防滑
应在液压支架上增设防倒装置，顶端使用侧护千斤顶，机头和顶梁使用防倒千斤顶，尾部则使用防滑千斤顶。

还有，移架时应注意所用方法和工艺，严格按照国家相关安全标准和煤矿开采技术规范进行，杜绝诸如支架掩护梁悬空、连接错位、超高支护等危险现象，并在移架时注意调整支架底座位置和高度，确保其与煤层顶板和底板垂直。

3.4 顶板控制技术
急倾斜综采工作面倾角相对较大且地质结构复杂，因此，其顶板的稳定性相对较差，容易发生垮落，使得支架与顶板不能紧密连接，发生倾倒。

可
采用超前移动支架的方式进行规避，确保支架移动时与顶板垂直，并紧密连接，使端面距离始终处于最小状态；还可采用带压擦顶移架，减少相对滑动；若工作面倾角过大，无法同时完成割煤和移架，应将两者分步进行，先完成采煤机割煤，之后移动液压支架，并分阶段停机，及时进行支护。

3.5 矸石控制技术
为避免矸石飞溅或滑落伤害工作人员，应在急倾斜综采工作面内安装一定尺寸的捡矸皮带，其上下两端分别固定在支架护帮板顶梁内侧和溜槽，当采煤机通过时分别通过此二者收起和回放皮带。

皮带尺寸可根据实际需求进行调整，其位置应靠近工作面的煤壁方向，避免矸石滚落或飞溅进入巷道，为工作人员带来安全隐患。

此外，为杜绝机道内的矸石落入人行道砸伤工作人员，应于液压支架顶梁和刮板输送机间增设防飞矸网，并安排专员定期对其进行检修维护，对破损的网进行更换。

安装时，为充分发挥防飞矸网的作用、有效控制飞矸，应调整其松紧度，并在其中增设支架链条和皮带等，增强防护效果。

4 结束语
急倾斜综采工作面具有很高的特殊性，其开采难度较大，容易发生诸如设备和支架滑动等问题，具有诸多安全隐患，严重阻碍了煤矿开采行业发展，且现有开采技术仍存在一定不足。

想要成为世界工业强国，我国必须克服技术问题，在现有基础上改良所用开采方法，促进开采工作的机械化和自动化，提高效率，为工业发展提供足量资源。

参考文献：
[1]高红波,李涛.急倾斜煤层竖向机械化开采技术可行性研究[J].煤炭技术,2020,39(06):15-18.
[2]刘勇. 急倾斜薄煤层俯伪斜综采技术及设备稳定性研究[D].重庆大学,2018.
[3]艾勇,彭英豪.急倾斜煤层综采技术与装备应用分析[J].煤炭科学技术,2015,43(03):87-91.
[4]李俊斌,单付丰,何海荣,张坤.淮南矿区急倾斜厚煤层综合机械化开采技术[J].煤炭科学技术,2013,41(11):39-42+46.
关于机电自动化在现代工程机械制造中的应用研究
于海平
（河北宣化鑫龙运输有限责任公司，河北 张家口 075100）
引言：
有关机械化设备的设计研发与制造创新一直以来都是作为整个机械领域的核心而存在，其设计研发的核心思想主要是依据实际情况及主要作用来设计出实用性高、能尽可能满足一个企业、一个工程需求的设备。

如果能够在这些机械设备上作出改进，无论是在设计还是制造上都可以极大地推动我国机械制造行业的发展，通过增大产量、提高效率和质量等来实现购买者的需求，从而带动我国消费增长，进而促进我国整体经济的发展。

1机械自动化的发展历程
机械制造行业开始兴起，在经历工业革命之后，机械制造行业在工业生产行业的辅助下取得了良好的发展。

20世纪60年代的时候，市场经济开始兴起，从而推动了各个领域的发展壮大，将机械自动化切实的引用到机械制造行业之中，对于整个行业的健康发展起到了积极的影响作用。

因为那个时期科学技术还没有达到成熟的状态，在整个机械自动化生产中，还在继续沿用老旧的制造系统。

在20世纪70、80年代的时候，全球经济和生产力还处在较低的状态，所以企业在运营过程中往往会遇到诸多的困难，再加上技术水平的限制，所以我国机械自动化技术的发展停滞不前。

2自动化技术应用于机械制造的重要性
机械制造技术的飞速发展，离不开自动化技术的成功应用。

一方面，自动化技术的引入，充分响应了国家的号召，在一定程度上推进了制造业的可持续发展，打破了传统制造业高耗能的局面，为减少环境污染奠定了基础，同时也为制造企业的健康发展提供了新思路，切实提高了现代机械制造技术水平。

另一方面，从机械制造行业发展角度来看，自动化技术的应用，创新了制造企业生产控制模式，突出了现代机械制造业的集成制优势，为制造业的智能化发展拓宽了渠道，自动化技术与机械制造技术的有机融合，进一步提高了制造企业生产效率，让机械逐渐取代人工，在降低生产制造失误率的同时，有效避免了制造企业生产安全事故发生。

另外，机械制造中自动化技术的应用，在一定程度上提高了制造企业经济效益，自动化技术有效推进了制造业机械化、智能化发展，工人生产的模式逐渐被机械制造取代，间接地达到了控制成本的目的，加之自动化技术具有自动规划生产的功能，这一优势有效减少了企业生产时间、原材料的浪费，既提高了生产效率，又保证了产品质量，切实提高了制造企业生产经营效益。

3自动化技术在机械制造中的应用
3.1应用柔性自动化技术 数控技术在柔性自动化技术处于核心位置，经与其他技术相结合，在于工程机械制造中合理应用，可于生产中进行良好控制，保证生产效果，避免在缸孔珩磨机床生产制造工作中有不良问题出现，确保生产质量，实现显著效果。

在开展传统工作时，均是由人工对工程机械制造进行控制和管理生产过程，导致人力资源被大量浪费，消耗成本，在人员因素影响下，生产过程中会有生产参数不准确、操作失误等各种各样的问题存在，对生产质量造成影响。

柔性自动化技术使用后，可实时监控整个生产过程，按照实际要求对各个环节的生产质量展开操作，保证准确生产，降低发生危险的概率。

与此同时，柔性自动化技术的应用，还能够实现自动管理和生产，防止浪费人力资源，确保企业经济效益。

柔性自动化技术在现今发展过程中已经得到了广泛应用，开始被工程机械制造产业注重应用，在之后发展机械制造时可起到关键性作用。

3.2模糊控制技术 模糊控制技术是科学技术发展的产物，这项技术也可以理解为是利用数学领域中的模糊概念所形成的新型技术，在整个控制系统中的作用是非常突出的，不仅能够有效的提升整个系统的运行效率，并且所使用的技术也是十
分的先进的，所以具有较强的优越性。

详细的来说，模糊技术就是在相关模糊理论的基础上，来对人体的思维模式进行模仿，针对机械设备的运行以及自动化生产工序进行设计。

在科学技术飞速发展的影响下，使得模糊控制技术得以不断的发展。

为了满足实际生产的需要，可以尝试将其与相关技术综合加以运用，创设完善的综合性自动化技术系统，保证整个系统的运行效率。

一般来说，这项技术可以与神经网络、遗传计算方法，系统控制技术进行融合使用，这样可以从多个角度来带动化工机械生产工作的效率。

其次，部分模糊控制技术自身具备较强的自动化特点，能够在参考机械设备运行状况之后，针对数据信息加以综合分析，并结合分析结果来对设备运行中涉及到的
各类重点参数进行恰当的调整，保证设备能够持续稳定的运转。

3.3集成自动化技术 计算机集成制造主要经历了三个发展阶段，即工程技术信息分系统、管理信息分系统以及制造自动化分系统等。

在工程技术信息分系统当中，主要采用计算机技术的优势，开展更为高效数据分析工作，开展机械制造辅助工作，实现机械制造工作质量提升。

管理信息分系统主要包括的内容为财务管理、经营管理与生产管理等，在以机械制造需求为基础，制定针对性的经营管理机制，为各项管理工作的开展提供可靠保障。

制造自动化分系统的构成，主要包括工业机器人、计算机数控以及其他数控技术等，在计算机的辅助监测下，能够开展完善的坐标分析工作，实现质量控制水平提升。

3.4人工神经网络技术 该技术简称为ANNs，这项技术的原理就是参考动物体内的神经系统的运行模式，将掌握的各类信息数据加以实践运用，构建完善的数字化模型，其中涉及到的信息数据量较为巨大，并且拥有良好的信息分析二号处理能力。

将这项技术在化工机械中加以实践运用能够获得良好的效果，所创建的
模型具有良好的运算性能，整个模型是由多个分支结构组合而成，并且是利用非线性的连接形式，在信息加工方面拥有较强的准确性和高效性。

4机械自动化技术的发展趋势 从现阶段的国民经济来看，机械制造行业已经成为了其中的重要支柱，在推动社会经济发展中的作用尤为明显。

而在机械自动化技术的不断完善下，能够在各个领域中得到广泛应用，特别是在环保理念不断增强的情况下，人们对于绿色环保的重视程度不断提升。

因此，在未来的机械自动化技术发展中，应该以绿色环保理念为基础，通过实现人与自然的和谐共处，将机械自动化技术的优势更好发挥出来。

除此之外，在信息技术的广泛应用下，应该充分融合先进的信息技术，实现机械自动化技术灵敏性与可靠性的提升。

5结语。