井下掘进机自动成形截割控制系统设计与应用

黄 强

（霍州煤电集团有限责任公司机电部， 山西 霍州 031400）

引言

井下掘进机具有破煤、装运、喷雾除尘等功能，相较于传统的炮采，具有掘进速度快、掘进效率高、劳动强度低等优点，现已成为井下煤炭开采的主要设备[1]。悬臂式掘进机作为井下掘进机的一种，随着煤炭行业的发展，其应用越来越广泛[2-3]。早在20 世纪30 年代西方发达国家就致力于掘进机的设计，实现了掘进工作的电动控制，后来PLC 的出现极大推动了掘进工作自动化的进程[4]。近年来国内已经逐步开展掘进机自动控制系统的研究，取得了一定的成绩，但依然需要更深入的研究，才能保证我国掘进机早日实现自动化、智能化[5-6]。因此以某型号悬臂式掘进机为研究对象，开展掘进机自动成形截割控制系统设计与应用研究具有重要的意义。

1 掘进机结构组成及其控制策略

悬臂式掘进机主要由截割机、装运机构、行走机构、主机架和后支撑等组成。截割机通过左右、上下移动及旋转的截割头实现煤炭巷道掘进过程中的破煤；装运机构将破落之后的煤炭拨到铲板中间的刮板输送机将其运出；行走机构通过两个液压马达驱动双侧履带实现行走运动；主机架由前架和后架组成，用于支撑截割机、装运机等各部件，使其能够正常运行；后支撑主要通过销轴铰接在后架，作用是增加掘进机的工作稳定性。

图1 截割路径

悬臂式掘进机进行煤炭巷道掘进多沿矩形轨迹完成，包括扫底、断面截割、刷帮等工序，具体工艺如图1 所示。……