工程機(jī)械中的機(jī)電液一體化技術(shù)

盧易楓 馮春麗

摘 要：在我國基礎(chǔ)建設(shè)快速發(fā)展的嚴(yán)峻形勢(shì)下，機(jī)電一體化技術(shù)在工程機(jī)械中得到廣泛應(yīng)用。然而隨著電子技術(shù)的發(fā)展，如今機(jī)電一體化技術(shù)已經(jīng)上升到一個(gè)新的階段。本文主要介紹機(jī)電液一體化技術(shù)以及其在工程機(jī)械中的發(fā)展。

關(guān)鍵詞：工程機(jī)械；機(jī)電一體化；機(jī)電液一體化

工程機(jī)械主要用于建筑、電力、港口等領(lǐng)域的工程建設(shè)中，具有很多種類。隨著社會(huì)科技的發(fā)展以及施工的需要，單一的工程機(jī)械早已被機(jī)電一體化技術(shù)取代。由于許多大型機(jī)械中具有液壓傳動(dòng)系統(tǒng)，因此，當(dāng)今普遍采用的工程機(jī)械是機(jī)電液一體化系統(tǒng)。

1 工程機(jī)械中機(jī)電液一體化技術(shù)發(fā)展

最早的液壓傳動(dòng)系統(tǒng)應(yīng)用于軍事，其隨著石油工業(yè)的崛起，逐漸發(fā)展起來，后來被廣泛用于工業(yè)機(jī)床之上。工程機(jī)械的應(yīng)用領(lǐng)域甚廣，需要實(shí)現(xiàn)的工序各式各樣，因此工程機(jī)械本身工作裝置具有多種類型，工作形式也多式多樣。其中液壓傳動(dòng)裝置操作簡單，方便使用，結(jié)構(gòu)緊湊，能夠適應(yīng)各種運(yùn)動(dòng)形式的轉(zhuǎn)換特點(diǎn)，大力推動(dòng)了工程機(jī)械的發(fā)展。

電子技術(shù)是一項(xiàng)用于解決生活實(shí)際問題的科學(xué)技術(shù)，其主要依據(jù)電子學(xué)原理，采用電子元器件設(shè)計(jì)，根據(jù)使用需要制造具有某種特定功能的電路。電子技術(shù)不僅具有控制發(fā)動(dòng)機(jī)與傳動(dòng)系統(tǒng)的功能，還能依據(jù)工程的實(shí)際情況合理分配用電功率，確保系統(tǒng)在最佳狀態(tài)下工作。它采用半自動(dòng)或全自動(dòng)控制，實(shí)現(xiàn)了高效完成高技能作業(yè)。此外，電子技術(shù)實(shí)現(xiàn)全過程安全監(jiān)控，并具有系統(tǒng)障礙自動(dòng)報(bào)警裝置；能在惡劣的環(huán)境下，代替人工監(jiān)控，有效減少勞動(dòng)力。

操縱與控制為工程機(jī)械技術(shù)的核心，單純依靠機(jī)械與液壓技術(shù)難以實(shí)現(xiàn)工程機(jī)械的巨大變革，電子技術(shù)的應(yīng)用等同給予兩者助力，使工程機(jī)械發(fā)展歷程更上一個(gè)層次。

2 工程機(jī)械發(fā)展趨勢(shì)

工程機(jī)械主要朝綠色、超大型、超微型以及智能化的方向發(fā)展。

2.1 綠色型發(fā)展

在機(jī)電液一體化技術(shù)逐漸得到完善的情況下，電子技術(shù)因控制性能與信息處理性能極佳的特點(diǎn)，成為實(shí)現(xiàn)輸出功率和能耗最佳匹配的重要工具。在該項(xiàng)應(yīng)用中的典型設(shè)備如深井勘探器、挖掘機(jī)上安裝電子監(jiān)控系統(tǒng)等。在延長了機(jī)器的使用年限的同時(shí)，大大降低了油耗。

2.2 超大、超微型發(fā)展

隨著機(jī)電液一體化技術(shù)的崛起，我國工程機(jī)械由中型產(chǎn)品向小型或大型發(fā)展方向遞進(jìn)，大有趨于兩極發(fā)展之勢(shì)。

工程機(jī)械面向超大型發(fā)展，有利于進(jìn)一步提高工作效率，尤其是在大型化十分明顯的能源開采領(lǐng)域，具有重大意義。其中最為顯著的是履帶起重機(jī)的發(fā)展。

此外，挖掘機(jī)、裝載機(jī)等產(chǎn)品均開始朝超微型方向發(fā)展。目前，我國才剛剛起步發(fā)展小型工程機(jī)械。隨著機(jī)電液一體化技術(shù)地不斷完善，我國機(jī)電液技術(shù)專業(yè)人才也會(huì)日益增加， 工程機(jī)械產(chǎn)品超微型發(fā)展也將越演越烈。

2.3 智能化發(fā)展

工程機(jī)械智能化，如同給機(jī)械裝上大腦。雖然工程機(jī)械采用機(jī)電液一體化技術(shù)，降低了噪聲與燃料費(fèi)用，減少了工作人員操勞度，提高了生產(chǎn)率等，但是機(jī)器總會(huì)發(fā)生故障，何況工程機(jī)械還具有結(jié)構(gòu)復(fù)雜的特點(diǎn)，尤其是電氣與液壓傳動(dòng)系統(tǒng)越多，人工能夠檢查故障的程序也就越復(fù)雜、越困難。因此，一套具有自我診斷裝置的機(jī)電液一體化系統(tǒng)工程機(jī)械力求發(fā)展的方向。

除了以上三個(gè)大的發(fā)展方向以外，還有微處理器、敏感元件、傳感器的玉運(yùn)用，電流變流體技術(shù)與液壓系統(tǒng)向高壓化方向發(fā)展。

隨著工程智能化發(fā)展，工程機(jī)械對(duì)數(shù)據(jù)處理能力與感知能力要求也隨之增加。高速微處理器、敏感元件與傳感器的應(yīng)用不只順應(yīng)了工程機(jī)械多功能與智能化的發(fā)展需求，還有效提高了機(jī)械整體的動(dòng)態(tài)性與相應(yīng)速率，促使工程季節(jié)即使面對(duì)負(fù)載極具變化也能迅速做出反應(yīng)。領(lǐng)進(jìn)先進(jìn)的激光、超聲波、語音傳感器等，實(shí)現(xiàn)機(jī)械機(jī)器人化，有助于整機(jī)柔性控制，并保障電信號(hào)的完整與準(zhǔn)確，提高控制精度。

在自由狀態(tài)下，電流變流體呈混懸液體，在電場(chǎng)環(huán)境下，會(huì)快速固化。其固化程度與電場(chǎng)強(qiáng)度成正比，電場(chǎng)強(qiáng)時(shí)顯粘稠狀態(tài)，電場(chǎng)較強(qiáng)時(shí)顯膠凝狀態(tài)、電場(chǎng)弱時(shí)顯堅(jiān)硬狀態(tài)。在這種特性下，對(duì)液壓系統(tǒng)與機(jī)械系統(tǒng)的閥、阻尼器以及動(dòng)力傳輸裝置能進(jìn)行很好的控制。電流變流體接收電信號(hào)能力超強(qiáng)，不到1ms時(shí)間內(nèi)便可實(shí)現(xiàn)狀態(tài)變化。其采用pwm控制，具有能耗低、設(shè)計(jì)精簡、壽命長的特點(diǎn)。

工程機(jī)械液壓系統(tǒng)在高壓作用下可輸出較大力矩與功率，隨著大型與特大工程機(jī)械在工程機(jī)械領(lǐng)域中的地位日漸突出，液壓系統(tǒng)向高壓方向持續(xù)發(fā)展已成趨勢(shì)。然而，若考慮人機(jī)安全與系統(tǒng)原件壽命，液壓系統(tǒng)在增加壓力方面存在著許多制約因素。液壓系統(tǒng)壓力升高對(duì)工作人員與機(jī)械本身帶來了一定的安全風(fēng)險(xiǎn)；高壓情況下，機(jī)體內(nèi)的腐蝕物與顆粒物容易給系統(tǒng)造成更大程度的損害；由于壓力是泄漏導(dǎo)致的，因此壓力增加的同時(shí)意味著泄漏也在加大，降低了系統(tǒng)的容積效率；在高壓環(huán)境下，系統(tǒng)的零部件強(qiáng)度與壁厚增加，增大了元件機(jī)體的重量，減小了工作面積與排量，導(dǎo)致液壓機(jī)械共振頻率下降，從而增加了控制難度。

3 結(jié)束語

機(jī)電液一體化是結(jié)合機(jī)械、電子技術(shù)、液壓技術(shù)，融計(jì)算機(jī)、傳感器等學(xué)科的科學(xué)技術(shù)結(jié)晶，是社會(huì)生產(chǎn)力發(fā)展的必要趨勢(shì)與要求，是工程機(jī)械實(shí)現(xiàn)大變革的象征產(chǎn)物。機(jī)電液一體化的大力推廣與發(fā)展，標(biāo)志著機(jī)械產(chǎn)品的更新?lián)Q代、改革創(chuàng)新是振興工程機(jī)械的必經(jīng)之路。

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作者簡介：盧易楓（1977—），女，河南新鄉(xiāng)人，講師，碩士研究生，方向：電氣控制及自動(dòng)化。