國內巖巷施工仍以鉆爆法為主,重型懸臂式掘進機用于大斷面巖巷的掘進在我國處于試驗階段,但國內煤炭生產逐步朝向高產、、安全方向發展,煤礦技術設備正在向重型化、大型化、強力化、大功率和機電一體化發展,先后引進了德國WAV300、奧地利AHM105、英國MK3型重型懸臂式掘進機。全巖巷重型懸臂式掘進機代表了巖巷掘進技術今后的發展方向。
國產重型掘進機與國外設備的差距除總體性能參數偏低外,在基礎研究方面也比較薄弱,適合我國煤礦地質條件的截割、裝運及行走部載荷譜沒有建立,沒有完整的設計理論依據,計算機動態仿真等方面還處于空白;在元部件可靠性、控制技術、在截割方式、除塵系統等核心技術方面有較大差距。
挖掘機(excavator),又稱挖土機,是一種用鏟斗挖掘或低于承機面的物料,并裝入運輸車輛或卸至堆料場的土方機械。挖掘機由動力裝置、工作裝置、回轉機構、操縱機構、傳動機構、行走機構等結構組成,多用于土壤、煤、泥沙等物料的挖掘。其重要的三個參數為操作重量、發動機功率和鏟斗斗容。
從外觀上看,挖掘機由工作裝置,上部轉臺,行走機構三部分組成。 根據其構造和用途可以區分為:履帶式、輪胎式、步履式、全液壓、半液壓、全回轉、非全回轉、通用型、型、鉸接式、伸縮臂式等多種類型。
抓鏟挖土機也叫抓斗挖土機。其挖土特點是:“直上直下,自重切土”。宜用于開挖停機面以下的Ⅰ、Ⅱ類土,在軟土地區常用于開挖基坑、沉井等。尤其適用于挖深而窄的基坑,疏通舊有渠道以及挖取水中淤泥等,或用于裝載碎石、礦渣等松散料等。開挖方式有溝側開挖和定位開挖兩種。如將抓斗做成柵條狀,還可用于儲木場裝載礦石塊、木片、木材等。
中、小型液壓挖掘機的液壓系統有向變量系統轉變的明顯趨勢。因為變量系統在油泵工作過程中,壓力減小時用增大流量來補償,使液壓泵功率保持恒定,亦即裝有變量泵的液壓挖掘機可經常性地充分利用油泵的大功率。當外阻力增大時則減少流量(降低速度),使挖掘力成倍增加;采用三回路液壓系統。產生三個互不影響的立工作運動。實現與回轉機構的功率匹配。將第三泵在其他工作運動上接通,成為開式回路第二個立的快速運動。此外,液壓技術在挖掘機上普遍使用,為電子技術、自動控制技術在挖掘機的應用與推廣創造了條件。
負荷傳感控制從20世紀70年代開始興起,各工程機械液壓件生產廠商紛紛推出了一系列有關產品。這種系統具有良好的節能性和操縱性,即使不熟練的司機也能很快適應。比例流量分配閥的出現進一步推動了負荷傳感技術在挖掘機上的應用,使挖掘機操縱性進一步提高,解決了西方國家由于熟練司機的缺乏而帶來的問題。因此,負荷傳感控制挖掘機在發達國家的需求將會進一步上升。
為使挖掘機更好地適應各種工況下的負載要求,動力系統內部一些控制元件的設定參數將不再是固定值,而是能隨著挖掘機具體工作狀況而改變。例如,在日立建機生產的EX系列挖掘機上,負荷傳感閥上的壓力補償器設定壓差就能隨工作狀況而改變,增強了挖掘機工作時的適應性。可以預測,在將來的挖掘機動力系統中,將會有更多的控制參數可以調節,從而使挖掘機工作效率更高、操縱更容易。
隨著液壓挖掘機“智能化”程度的提高,各種傳感器、控制器將遍布挖掘機各處,這將導致挖掘機內部充斥各種導線、接頭,使控制系統變得復雜、可靠性降低。解決這一問題的方法是采用現場總線,用一條串行線將所有的傳感器、控制器和執行器連接起來,在系統具有強大功能的同時,具有簡單的結構和高可靠性。