芻議機電液一體化在工程機械中的應用

魯鑫康

摘 要：在各種高新技術的推動下，機電液一體化迅速興起并得到了廣泛使用。首先對機電液一體化的定義，以及在國內外的應用現(xiàn)狀進行了分析，然后預測了該技術在國內的未來發(fā)展趨勢。

關鍵詞：機電液一體化 工程機械 高壓化 節(jié)能

中圖分類號：TP271 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2014）08（c）-0086-01

機械在人類生產活動中的應用，使得勞動量大大減少，同時提高了生產效率。隨著機械設備的更新及相關技術的進步，機械在各項工程中的作用日益突出。現(xiàn)代化工程較為復雜，對機械性能提出了新的要求，如質量合格、安全穩(wěn)定、環(huán)保經濟、實現(xiàn)自動化能夠自動監(jiān)測故障并加以診斷等。為滿足新形勢要求，工程機械必須積極引進機電液一體化技術。

1 機電液一體化及其應用現(xiàn)狀

1.1 定義特點

機械除了主功能，多數(shù)還具備控制功能、液壓功能以及信息功能、動力功能等，將微電子技術應用到這些功能中去，使得電子裝置和機械裝置有機結合，進而形成的系統(tǒng)即為機電液一體化。包括傳動、導向和執(zhí)行三大機構，具有智能化、網絡化、人性化、微型化、模塊化以及綠色化等優(yōu)勢，所以要求機械的制造精度要高、穩(wěn)定性要好，且還應具備較好的動態(tài)響應特性。典型的機電液一體化系統(tǒng)由機械本體、控制模塊、信息處理模塊、驅動模塊及檢測模塊等構成。

1.2 國外應用現(xiàn)狀

從國外現(xiàn)狀來看，機電液一體化在工程機械中的應用主要體現(xiàn)在以下幾個方面：（1）變量泵控制。在機械作業(yè)較為復雜時，需對排量進行有效調節(jié)。如借助壓力感應控制使發(fā)動機的功率得到充分利用。若變量泵僅有排量一個被控對象，而控制方式有多種，則變量泵具有不同的輸出特性；（2）電液比例控制。液壓參數(shù)依靠電信號傳遞，系統(tǒng)響應速度加快，且機械動力系統(tǒng)控制更具靈活性，使用更為方便。在當前技術的推動下，電液比例控制將朝著智能化方向邁進，屆時可通過計算機對液壓系統(tǒng)以及其他參數(shù)進行自動檢測，在此基礎上有效控制機械的動力系統(tǒng)；（3）發(fā)動機轉速控制。如柴油機使用電噴控制技術，使得循環(huán)供油量及噴油前角不再受轉速限制，可始終處于保持在最佳作業(yè)狀態(tài)；（4）自動診斷故障控制。隨著現(xiàn)代化工程的發(fā)展，機電液一體化的應用逐漸增多，如德國寶馬公司研制的自動滑轉控制系統(tǒng)，安裝有該系統(tǒng)的壓路機可爬行68%的陡坡，利用提示燈等元件可減少錯誤操作的發(fā)生率。此外，通過座椅上的開關還能夠實現(xiàn)牽引及行駛液壓回路之間的轉換。

1.3 國內的應用現(xiàn)狀

同樣以壓路機為例，國內在此方面也取得了一定的成就，如完成了對關鍵參數(shù)的有效監(jiān)控，而且形成了自己的控制體系；安裝維護較為簡單，抗干擾能力較強。然而與國外相比，顯然還有很大差距，且其自身尚存在很多不足。如線束過多，各個功能單元要想實現(xiàn)復合控制具有一定的難度，傳感器資源利用率較低；監(jiān)控信息逐漸多量化，警報燈和儀表等難以布置，以至于其他自動控制功能也未能夠進一步擴充。

在這些問題中，人為因素占了很大比例。有關調查結果顯示，壓路機機械技術當前的難點集中在對操縱和控制系統(tǒng)的改進上。所以引進的電子技術、電液傳感技術等必須具備較強的信息處理能力和較高的控制性能。在傳統(tǒng)的負荷傳感和極限功率調節(jié)系統(tǒng)中引進電子傳感元件和執(zhí)行回路，使液壓系統(tǒng)的調節(jié)品質和功能具有明顯的改進。

2 國內工程機械機電液一體化的發(fā)展趨勢

2.1 朝高壓化方向邁進

就液態(tài)系統(tǒng)來說，大型及特大型的工程機械在近些年迅速發(fā)展，尤其是礦山機械的應用，使得液態(tài)系統(tǒng)的力矩和功率大幅增加。因此，液態(tài)系統(tǒng)應在現(xiàn)代化社會應朝著高壓化方向邁進。從現(xiàn)狀來看，人機安全、元件壽命等諸多因素都對此有所阻礙。如隨著系統(tǒng)壓力的增加，人機安全風險也會有所增大；壓力越大，泄漏越大，進而使工作面積有所減小；在高壓環(huán)境下，系統(tǒng)內的腐蝕物質會出現(xiàn)嚴重磨損的狀況。

2.2 節(jié)能型方向

當前社會對節(jié)能非常重視，可持續(xù)發(fā)展是時代的主體，機電液一體化必然要遵循這一大的方向。為達到節(jié)能效果，可利用電噴發(fā)動機對燃油和功率進行自動控制。通常來說，節(jié)能增效應同時實現(xiàn)，所以還應積極研制新型材料，不斷提高零部件的裝配工藝，以實現(xiàn)增效的目的。

2.3 高速微處理器、敏感元件及傳感器的應用

對一些通用機械而言，按照施工要求也應實現(xiàn)多功能化和智能化，所以對其數(shù)據(jù)處理能力有著嚴格要求。為實現(xiàn)這一要求，可引進高速微處理器、敏感元件及傳感器等設備，同時還能提高整機的動態(tài)性能，加快響應速度，使得通用機械在突發(fā)事故中也能及時做出正確反應。

2.4 電流變流體技術

電流變流體在自由狀態(tài)下是可以自由流動的混懸液體，若處于電場作用下，很快便會固定化，且固化度與電場強度成正比。這一特性促使得其在液壓系統(tǒng)中可發(fā)揮重大作用，因對電信號影響較為快速，在1ms內可實現(xiàn)狀態(tài)變化，且還采用PWM控制，有利于降低能量消耗，簡化設計，延長其使用壽命。該技術代表著液態(tài)技術發(fā)展的未來。

3 結語

機械在各類工程中的作用不言而喻，隨著工程生產或建設復雜性的增加，對機械及其相關技術提出了更高的要求。機電液一體化技術的應用是時代的要求，對工程機械的安全、可靠、經濟、環(huán)保諸多方面具有重大影響，是工程機械未來發(fā)展的主要方向。

參考文獻

[1] 楊方方.芻議機電一體化在工程機械中的應用[J].房地產導刊，2013，20（3）：154-156.

[2] 呂秋碩，程聯(lián)社.機電液一體化技術在工程機械中的應用及發(fā)展[J].科技視界，2012，26（19）：109-110.

[3] 許瀚文，王仲嫻，呼哲勇.淺談機電液一體化技術的發(fā)展趨勢[J].科技致富向導，2012，23（9）：176-178.endprint