機(jī)電一體化技術(shù)在現(xiàn)代工程機(jī)械中的應(yīng)用與發(fā)展

摘要：隨著科學(xué)技術(shù)以及新興科技突飛猛進(jìn)的發(fā)展，極大地促進(jìn)了學(xué)科之間的相互滲透、融合，同時(shí)也促進(jìn)了工程建設(shè)領(lǐng)域的革新與創(chuàng)造。文章結(jié)合多年的相關(guān)工作經(jīng)驗(yàn)，詳細(xì)論述了機(jī)電一體化技術(shù)在現(xiàn)代工程機(jī)械中的應(yīng)用與發(fā)展。

關(guān)鍵詞：工程機(jī)械；機(jī)電一體化；電子控制系統(tǒng)；故障自診

中圖分類號(hào)：TH122 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-2374（2013）11-0061-02

截止到現(xiàn)在來說，機(jī)電一體化已形成了一種獨(dú)立的新型科學(xué)體系，隨著技術(shù)的不斷創(chuàng)新，其內(nèi)容也會(huì)不斷更新發(fā)展。簡單來說，機(jī)電一體化就是綜合地運(yùn)用機(jī)械、計(jì)算機(jī)、微電子、電力電子、光學(xué)、接口等技術(shù)，對(duì)各個(gè)功能進(jìn)行合理的配置，從而實(shí)現(xiàn)了高質(zhì)量、多功能、低能耗的價(jià)值和功能。

1 工程機(jī)械發(fā)展的概況分析

現(xiàn)階段，我國的工程機(jī)械正處于“機(jī)電一體化”發(fā)展的新時(shí)期，通過積極地采用機(jī)電一體化，將機(jī)械、電子技術(shù)和液壓技術(shù)進(jìn)行了有效的結(jié)合，大大地提高了機(jī)械的多種功能。比如說，動(dòng)力性能提升，燃油的經(jīng)濟(jì)效益提高，安全性和可靠性大增，操作的精準(zhǔn)度和舒適度都大幅度提高，機(jī)械的使用壽命也隨之延長。計(jì)算機(jī)微處理技術(shù)以及檢測傳感技術(shù)和信息處理技術(shù)的全面發(fā)展以及在機(jī)械工程方面的應(yīng)用，比如說，平地機(jī)和攤鋪機(jī)的“自動(dòng)找平”功能、攤鋪機(jī)的“自動(dòng)供料”功能、自動(dòng)稱重設(shè)備、柴油機(jī)的自動(dòng)控制功能、鏟運(yùn)機(jī)和裝載機(jī)的自動(dòng)控制功能、電子調(diào)速系統(tǒng)等等，使整個(gè)工程機(jī)械進(jìn)入了全面監(jiān)控的時(shí)期。

2 在工程機(jī)械中機(jī)電一體化的應(yīng)用分析

20世紀(jì)70年代以來，在國外的機(jī)械工程上機(jī)電一體化開始應(yīng)用。自從高新技術(shù)的革新和發(fā)展之后，全面帶動(dòng)了機(jī)械工程業(yè)的發(fā)展壯大。尤其是計(jì)算機(jī)微處理技術(shù)以及檢測傳感技術(shù)和信息處理技術(shù)的全面發(fā)展以及在機(jī)械工程方面的應(yīng)用，徹底地改變了傳統(tǒng)的工程機(jī)械的狀況，促進(jìn)了產(chǎn)品性能極大的提高和發(fā)展，工程機(jī)械可以說進(jìn)入了一個(gè)全面發(fā)展的新時(shí)期。目前來說，不管是在國內(nèi)還是國外，電子控制系統(tǒng)（以微處理器或微機(jī)為核心）已經(jīng)成為了工程機(jī)械中密不可分的重要組成部分。隨著社會(huì)的不斷發(fā)展、科技的不斷進(jìn)步以及對(duì)產(chǎn)品性能的高品質(zhì)要求，在整個(gè)工程機(jī)械中電子控制的比例會(huì)越來越重，功能也會(huì)逐漸提高，應(yīng)用范圍也會(huì)大幅度提高，相應(yīng)的復(fù)雜程度也會(huì)更加提高，對(duì)維修和使用人員提出了新的標(biāo)準(zhǔn)和要求。

充分地利用機(jī)械工程的機(jī)電一體化以及智能化，能有效地提高生產(chǎn)效率，降低能量的損耗，從而節(jié)約能源資源。而且，自動(dòng)化的程度越高，精度就越高，施工質(zhì)量也就越好。工作安全、可靠、性能比較穩(wěn)定，使用壽命比較長。經(jīng)濟(jì)性能比較好，勞動(dòng)強(qiáng)度也比較低，操作起來輕便、簡單。操作員有比較好的工作條件，能夠有效地監(jiān)視運(yùn)行狀態(tài)，同時(shí)，還能夠進(jìn)行故障的自我診斷和及時(shí)的報(bào)警操作。準(zhǔn)確、及時(shí)地找出相應(yīng)故障的位置，可以降低停機(jī)維修花費(fèi)的時(shí)間。具體來說，電子控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了以下主要功能：

2.1 電子監(jiān)控、故障自診以及自動(dòng)報(bào)警

電子監(jiān)控、故障自診以及自動(dòng)報(bào)警，也就是說對(duì)于工程機(jī)械的工作裝置，傳動(dòng)系統(tǒng)、發(fā)動(dòng)機(jī)、液壓系統(tǒng)以及制動(dòng)系統(tǒng)進(jìn)行全面的監(jiān)控，一旦在運(yùn)行的過程中發(fā)生異常情況，就會(huì)自動(dòng)地找出故障的位置并自動(dòng)進(jìn)行報(bào)警提示。機(jī)電一體化的發(fā)展和應(yīng)用，大大地改善了操作人員的現(xiàn)實(shí)工作條件，全面提高了機(jī)械設(shè)備的工作效率。與此同時(shí)，簡化了機(jī)械設(shè)備檢查和維護(hù)的工作，相應(yīng)地減少了維修費(fèi)用，大大降低了維修停機(jī)的時(shí)間，對(duì)于提高機(jī)械設(shè)備的使用壽命有很大的作用和意義。

2.2 提高生產(chǎn)效率的同時(shí)達(dá)到節(jié)能降耗的目的

在傳統(tǒng)的工程機(jī)械中，能量的充分利用率和使用率比較低。比如說，液壓挖掘機(jī)其燃料的充分利用率僅僅占了30%，剩下的70%左右的能量都被浪費(fèi)了。在能源資源高度緊張的今天，迫使機(jī)械工程的發(fā)展必須向著“節(jié)能降耗”的方向發(fā)展。比如說，小松公司生產(chǎn)的挖掘機(jī)能夠很好地達(dá)到節(jié)能降耗的目的，大約可以節(jié)省23%的燃料，最主要的原因就是新型的控制節(jié)能器的采用。日立公司生產(chǎn)的挖掘機(jī)，采用了“卡特電子效率”節(jié)能控制體系，通過對(duì)泵以及發(fā)動(dòng)機(jī)的綜合、全面控制，大大提高了利用率，其能量利用率能夠達(dá)到98%左右，生產(chǎn)率也相應(yīng)地得到了大幅度的提升。

2.3 柴油機(jī)控制

通過采用電子油門控制體系、電子調(diào)速器、自動(dòng)控制升溫系統(tǒng)以及自動(dòng)停機(jī)系統(tǒng)，對(duì)柴油機(jī)的使用更加控制自如。

2.4 作業(yè)精度的提高

為了提高成品的作業(yè)精度，現(xiàn)階段，瀝青和水泥混凝土裝備都廣泛地應(yīng)用微機(jī)系統(tǒng)對(duì)電子稱量系統(tǒng)進(jìn)行控制，從而有效地完成了稱量過程的自動(dòng)化水平。自動(dòng)找平裝置的應(yīng)用，大大提高了混凝土瀝青攤鋪機(jī)的工作效率和施工質(zhì)量。自動(dòng)供料系統(tǒng)（超聲波技術(shù)）的應(yīng)用，完美地完成了混凝土瀝青攤鋪機(jī)對(duì)于供料的自動(dòng)調(diào)節(jié)，全面提升了攤鋪的效果和質(zhì)量。與此同時(shí)，鏟運(yùn)機(jī)鏟斗刀、平地機(jī)刮刀以及推土機(jī)鏟刀的電子化操作控制，一方面可以降低施工人員的工作強(qiáng)度，另一方面大大提升了作業(yè)效率和作業(yè)精準(zhǔn)度。

2.5 自動(dòng)化以及半自動(dòng)化的作業(yè)全過程

工程機(jī)械全面地實(shí)現(xiàn)作業(yè)自動(dòng)化以及半自動(dòng)化水平，可以有效地降低操作人員的勞動(dòng)強(qiáng)度，有效地提高生產(chǎn)效率，大大減少了因?yàn)椴僮魅藛T的經(jīng)驗(yàn)不足或技術(shù)不到位對(duì)于操作精度的影響。比如說，三菱公司設(shè)計(jì)生產(chǎn)的挖掘機(jī)，有控制挖掘機(jī)軌跡系統(tǒng)的功能，相關(guān)的操作人員在控制板上將鏟斗的運(yùn)動(dòng)形狀和運(yùn)動(dòng)軌跡設(shè)定好之后，相應(yīng)的微機(jī)操作系統(tǒng)就會(huì)根據(jù)不同角度的傳感器發(fā)出的信號(hào)，對(duì)動(dòng)臂、鏟刀和斗桿的運(yùn)動(dòng)進(jìn)行自動(dòng)的控制，從而實(shí)現(xiàn)多種特定斷面溝槽、開口和斜坡的精準(zhǔn)挖掘，有效地實(shí)現(xiàn)了挖掘操作的自動(dòng)化水平。

3 結(jié)語

綜上所述，本文圍繞著現(xiàn)代機(jī)械工程中機(jī)電一體化應(yīng)用的重要性和意義開始入手分析，簡單介紹了機(jī)電一體化發(fā)展的概況，從五個(gè)大的方面：電子監(jiān)控、故障自診以及自動(dòng)報(bào)警；提高生產(chǎn)效率的同時(shí)達(dá)到節(jié)能降耗的目的；柴油機(jī)控制；作業(yè)精度的提高；自動(dòng)化以及半自動(dòng)化的作業(yè)全過程，詳細(xì)論述了在工程機(jī)械中機(jī)電一體化技術(shù)的應(yīng)用與發(fā)展。

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作者簡介：丁芙蓉（1971—），女（回族），河北滄州人，研究方向：工程機(jī)械施工與管理。

（責(zé)任編輯：吳 濤）