淺談機電一體化在工程機械上的應用

陳飛凰

（梧州市東能電力安裝有限公司，廣西 梧州 543002）

1 概述

從我國的發(fā)展趨勢來看，現(xiàn)代工程機械目前正處于機電一體化的快速發(fā)展時代。把機電一體化技術引入工程機械領域，使電子控制技術、液壓技術與機械完美地結合，能夠提高生產(chǎn)效率和機械性能。如機電一體化提高了機械的操作舒適性、燃油經(jīng)濟性、作業(yè)效率、作業(yè)精度以及使用壽命等。

目前，電子控制技術已被工程機械眾多領域廣泛采用。隨著經(jīng)濟水平的提高和科學技術的進步，生產(chǎn)過程中對工程機械的性能要求有所提高，這就使以微處理器為核心的電子控制裝置在工程機械領域的運用越來越普遍，結構也越來越復雜。而隨著進口和國產(chǎn)的高精度機械生產(chǎn)設備使用數(shù)量的不斷增加，管理好它們并使之發(fā)揮更大的功效就成為擺在許多工程施工企業(yè)面前的重大難題。為了能夠幫助施工企業(yè)以及工程機械操作人員更好地了解相關電氣與電子控制裝置的功效、性能、類別等，現(xiàn)就相關問題進行簡要闡述。

2 機電一體化在工程機械領域的應用現(xiàn)狀

2.1 機電一體化和工程機械的關系

在工程機械領域引入機電一體化技術大大提高了機械性能，而工程機械性能的不斷提高也使機電一體化應用更加廣泛，兩者相互影響，共同促進形成了一個良性發(fā)展的循環(huán)系統(tǒng)。

2.2 機電一體化對工程機械功效的改進

現(xiàn)代工程施工通常要求工程機械具有較高的性能：①機械功效高且能耗??；②自動化程度及精度越高越好；③操作安全、簡單，使用壽命長；④較高的技術性價比；⑤較低的使用成本；⑥具備運行狀態(tài)的監(jiān)視功能、自動報警及故障自診功能，以降低停機維修頻率，提高工作效率。以下對工程機械的電子控制系統(tǒng)功效進行具體說明：

2.2.1 及時發(fā)現(xiàn)故障，提高設備利用率

監(jiān)視功能、自動報警及故障自診功能即針對工程機械的傳動系統(tǒng)、制動系統(tǒng)、工作裝置、液壓系統(tǒng)及發(fā)動機的運行狀態(tài)實施電子監(jiān)視，一旦工程機械在運行過程中出現(xiàn)異常情況，能夠發(fā)出自動警報，同時準確地對故障部位進行定位，因此，能夠最大限度地提高操作人員的工作安全性及工程機械的使用效率，使機械設備的維修工作難度降低，縮短停機維修時間，降低維修作業(yè)頻率，延長設備使用壽命，最終提高機械設備的利用效率，降低生產(chǎn)成本。

2.2.2 降低能耗，提高生產(chǎn)效率

與傳統(tǒng)工程機械相比，現(xiàn)代工程機械的能源利用率高出很多，目前國家正在倡導節(jié)能減排，這就要求對能源利用率低的傳統(tǒng)機械設備進行節(jié)能改造。

2.2.3 提高作業(yè)精度和作業(yè)效率

現(xiàn)代工程施工中的水泥混凝土攪拌設備應用了先進的微機控制電子稱量系統(tǒng)，使稱量過程最終實現(xiàn)了現(xiàn)代化，成品料的作業(yè)精度和作用效率得以保證。瀝青混凝土攤鋪機設備采用了自動找平系統(tǒng)，使工程施工質(zhì)量得到了很大程度的提高；同時，供料系統(tǒng)中引入的超聲波技術也提高了瀝青混凝土攤鋪機的攤鋪質(zhì)量。而電子控制系統(tǒng)應用于鏟運機鏟斗刀刃、平地機刮刀以及推土機鏟刀中，不僅可以使作業(yè)精度和作業(yè)效率得到提高，還能使操作人員的勞動強度降低。

2.2.4 降低勞動強度，提高勞動生產(chǎn)率

在工程機械領域實現(xiàn)自動化或半自動化控制，可以大大降低操作人員的勞動強度，提高設備的工作效率和勞動生產(chǎn)率，還能降低由于操作人員缺乏經(jīng)驗造成的對作業(yè)精度的影響程度。如日本小松公司生產(chǎn)的挖掘機配備軌跡控制系統(tǒng)，它能夠根據(jù)操作者所操控的鏟斗運動軌跡，自動感應不同角度的傳感信號，控制斗桿和鏟刀的運動，自動進行斜面精確挖掘、斷面溝槽等動作，大大提高了機械設備的利用效率，進而提高了勞動生產(chǎn)率。

2.2.5 其他應用

國外在生產(chǎn)工程機械設備時采用了電子控制的自動變速器，使發(fā)動機的功率得到很大提升。如裝載機、推土機、鏟運機等可以依據(jù)外負荷的改變自動對傳動系統(tǒng)的傳動比進行相應調(diào)整，這就大大簡化了操作程序，降低了燃油消耗率，同時使勞動強度也大幅降低；為提高操作的安全性，防止作業(yè)過程中斷臂和翻車等危險事故的發(fā)生，現(xiàn)代起重設備中運用了電子控制的力矩限制器；為減少危險施工環(huán)境中的人為施工，實現(xiàn)無人操作，國外有些工程機械設備生產(chǎn)公司在生產(chǎn)機械設備時采用了無線遙控設備。

總之，電子控制系統(tǒng)在工程機械領域中的運用，使得工程施工的安全性大大增加，工作效率大幅提升。

3 機電一體化在工程機械領域應用的發(fā)展趨勢

機電一體化的發(fā)展依賴于電子、控制、光學、計算機信息等多種技術和學科的發(fā)展，其在工程機械領域的應用趨勢可概括為以下幾點：

3.1 智能化

作為21世紀機電一體化的重要發(fā)展方向，在工程機械領域，智能化的應用趨勢將更加明顯。從目前看來，人工智能方面的研究越來越多，數(shù)控機床與機器人的智能化應用就是其中的重要表現(xiàn)。我們通常所說的智能化是指在相關控制理論的基礎上，通過對運籌學、人工智能、模糊數(shù)學、計算機科學、心理學、生理學等新思想、新方法在工程機械上的分析和應用，使工程機械的行為能夠具有判斷推理、邏輯思維及自主決策等能力，以滿足機電一體化的更高要求。雖然使工程機械具有等同或接近人的智能是不可能的，但工程機械的智能化仍是時代發(fā)展的大勢所趨。

3.2 模塊化

隨著科技的進步和社會分工的不斷深入，機電一體化產(chǎn)品的種類和數(shù)量也越來越多，因此，機械產(chǎn)品的電氣接口、動力接口和機械接口等的生產(chǎn)一定要實現(xiàn)標準化，這雖然比較復雜卻至關重要，所以說，模塊化是工程機械機電一體化發(fā)展的一項長期而又艱巨的任務。模塊化有利于各部件或單元之間的匹配，例如研制集智能調(diào)速、減速于一體的動力單元，或具備圖像處理、視覺、識別等功能的控制單元等。唯有如此，才能促進社會的進一步分工，加快新產(chǎn)品的研發(fā)速度，擴大工程機械的生產(chǎn)規(guī)模。模塊化必將進一步促進機電一體化在工程機械中的應用。

3.3 信息化

計算機網(wǎng)絡技術的迅速發(fā)展也必將促進機電一體化在工程機械中的應用。新型的機電一體化產(chǎn)品只要質(zhì)量可靠、功能強大，具有很好的經(jīng)濟價值和社會價值，就會在最短的時間內(nèi)借助網(wǎng)絡迅速暢銷。此外，遠程控制技術和監(jiān)視技術將會在工程機械中得到越來越多的應用。總之，機電一體化將逐漸趨向網(wǎng)絡化和信息化。

3.4 環(huán)?；?/h3>

工業(yè)化進程的不斷深入雖然在很大程度上改善了人類的生活質(zhì)量，但也對我們的生存環(huán)境造成了嚴重的破壞，導致了自然資源的大量浪費。21世紀以來，社會對環(huán)保的關注和投入越來越多，公眾的環(huán)保意識也在不斷加強，綠色產(chǎn)品的概念和設計制造已成為新形勢下的必然趨勢。工程機械產(chǎn)品在其設計、制造、使用和銷毀的每個環(huán)節(jié)，都要適應環(huán)保的要求，滿足人類對健康的需求，提高資源的利用效率。所以，綠色機電一體化產(chǎn)品將會在工程機械中占據(jù)優(yōu)勢。

3.5 系統(tǒng)化

系統(tǒng)化的表現(xiàn)特征主要有以下兩點：①工程機械系統(tǒng)體系結構將進一步采用開放式和模式化的總體結構，系統(tǒng)可以靈活組態(tài)，進行任意剪裁和組合，同時尋求實現(xiàn)多子系統(tǒng)協(xié)調(diào)控制和綜合管理；②機械的通信功能將得到極大的提高。

4 結束語

綜上所述，基于機電一體化技術在工程機械領域占據(jù)的優(yōu)勢和應用的廣泛性，它必將得到愈來越多的重視，從而為工程機械領域作出更大的貢獻。作為工程機械的管理者和使用者，我們也必須順應科技發(fā)展的潮流，盡快地了解、學習和掌握機電一體化技術，只有這樣才能更好地參與到現(xiàn)代化的工程施工當中，為我國的建設事業(yè)作出更大的貢獻。