機(jī)電一體化技術(shù)在工程機(jī)械中的應(yīng)用探討

徐 明

(中鐵十八局集團(tuán)第六工程有限公司，天津 300222)

機(jī)電一體化技術(shù)在工程機(jī)械中的應(yīng)用探討

徐 明

(中鐵十八局集團(tuán)第六工程有限公司，天津 300222)

現(xiàn)代建筑的高度越來越高，結(jié)構(gòu)越來越龐大，施工過程也就相應(yīng)的變得復(fù)雜起來，同時加上節(jié)約人力成本、保證施工安全的需要，各種建筑工程機(jī)械已經(jīng)成為了建筑施工的“主力成員”。如今，機(jī)電一體化技術(shù)在建筑工程機(jī)械當(dāng)中的應(yīng)用，進(jìn)一步提高了建筑工程施工的效率、質(zhì)量及安全性。本文基于作者自身的實際工作經(jīng)驗，首先簡單分析了機(jī)電一體化技術(shù)在建筑工程機(jī)械領(lǐng)域應(yīng)用的必要性，然后對機(jī)電一體化技術(shù)在建筑工程機(jī)械中的應(yīng)用現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢進(jìn)行了探討，以期進(jìn)一步推動機(jī)電一體化技術(shù)在工程機(jī)械中的普及應(yīng)用。

機(jī)電一體化;工程機(jī)械;必要性;現(xiàn)狀;發(fā)展趨勢

一、機(jī)電一體化技術(shù)在建筑工程機(jī)械領(lǐng)域應(yīng)用的必要性

“機(jī)電一體化技術(shù)”從本質(zhì)上來講是多項現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的綜合體，例如信息技術(shù)、計算機(jī)技術(shù)、電子技術(shù)以及機(jī)械技術(shù)。國外的機(jī)電一體化技術(shù)起步較早，而我國由于早些年社會環(huán)境、經(jīng)濟(jì)實力較為落后，所以到了20世紀(jì)70年代機(jī)電一體化技術(shù)才正式進(jìn)入我國。不過，近十多年來機(jī)電一體化技術(shù)在我國的研究發(fā)展與普及應(yīng)用速度非常之快，尤其是機(jī)電一體化技術(shù)在建筑工程機(jī)械當(dāng)中的應(yīng)用，使得我國的建筑施工得到了飛躍式的發(fā)展。

之所以要在建筑工程機(jī)械領(lǐng)域中應(yīng)用機(jī)電一體化技術(shù)，是因為現(xiàn)代的建筑工程施工主要依靠于機(jī)械設(shè)備，這些工程機(jī)械設(shè)備的性能，將直接對施工效率、施工質(zhì)量甚至是施工的安全性造成影響，而機(jī)電一體化技術(shù)以其自身的各種優(yōu)勢，能夠?qū)ㄖこ虣C(jī)械設(shè)備進(jìn)行高靈敏度的控制，使龐大、復(fù)雜的工程機(jī)械設(shè)備操作變得簡單、安全、迅速，并實現(xiàn)其他各種輔助性的功能作用，使建筑施工效率、施工質(zhì)量以及安全性得到保障。所以，在建筑工程機(jī)械領(lǐng)域中應(yīng)用機(jī)電一體化技術(shù)是相當(dāng)必要的，這能夠促進(jìn)我國建筑施工事業(yè)整體發(fā)展。

二、機(jī)電一體化技術(shù)在建筑工程機(jī)械中的應(yīng)用現(xiàn)狀

在建筑工程機(jī)械設(shè)備中引進(jìn)、應(yīng)用機(jī)電一體化技術(shù)，能夠使機(jī)械設(shè)備的性能得到非常明顯的提升，而建筑工程機(jī)械設(shè)備的性能提升，又會進(jìn)一步促進(jìn)機(jī)電一體化技術(shù)的應(yīng)用與發(fā)展，這就形成了一個相互促進(jìn)、相互提升的良性循環(huán)，當(dāng)前機(jī)電一體化技術(shù)在建筑工程機(jī)械中的應(yīng)用主要存在于以下幾個方面。

(一)降低能源消耗，提高建筑施工產(chǎn)生效率

在機(jī)械設(shè)備投入到建筑施工的早期，雖然減少了人力勞動量，但是由于各方面的技術(shù)限制，導(dǎo)致這些建筑工程機(jī)械的利用率低下，特別是在能源消耗方面非常高，成本投入相當(dāng)之高，產(chǎn)出價值與成本投入之間的懸殊，導(dǎo)致了很多工程機(jī)械能得到全面的效能發(fā)揮。就拿尚未應(yīng)用機(jī)電一體化技術(shù)的老師液壓挖掘機(jī)來說，它在建筑工程施工過程當(dāng)中，有超過70%的燃料是被無價值消耗的，僅有30%的燃料消耗真正應(yīng)用到了建筑施工上。而在機(jī)電一體化技術(shù)被應(yīng)用后，建筑工程機(jī)械的能源消耗大幅度降低，效率明顯提升，例如“卡特電子效率節(jié)能控制系統(tǒng)”，這套系統(tǒng)具有對發(fā)動機(jī)、泵進(jìn)行綜合性協(xié)調(diào)控制的能力，在降低燃料消耗的同時，使液壓挖掘機(jī)的效能、效率得到更加全面的發(fā)揮。

(二)運行狀態(tài)及故障監(jiān)控

現(xiàn)代的建筑工程機(jī)械設(shè)備的構(gòu)成非常復(fù)雜，主要的構(gòu)成部分包括液壓系統(tǒng)、制動系統(tǒng)、工作裝置、傳動系統(tǒng)以及發(fā)動機(jī)等等，這些各個組成部分必須協(xié)同配合，才能保證機(jī)械設(shè)備的有效運轉(zhuǎn)。但是由于這些組成部分非常龐大、精密而復(fù)雜，所以想要人為的監(jiān)視其運行狀態(tài)，或是在發(fā)生故障的時候進(jìn)行診斷判定故障部位、故障原因，都是相當(dāng)困難的。而在機(jī)電一體化技術(shù)的支持下，在運行過程當(dāng)中的建筑工程機(jī)械能夠?qū)ψ陨淼倪\行狀態(tài)進(jìn)行實時的全面監(jiān)控，并做出自我診斷，在發(fā)現(xiàn)有故障或故障危險因素的時候，自動發(fā)出警報，提醒工作人員注意。工作人員能夠直接通過顯示器或是指示燈，對機(jī)械設(shè)備整個以及各個組成部分的運行狀態(tài)進(jìn)行時刻的監(jiān)控，清楚掌握工程機(jī)械情況，在其發(fā)生故障的時候，也能夠通過機(jī)電一體化裝置對工程機(jī)械進(jìn)行準(zhǔn)確、快速的診斷，從而保證機(jī)械設(shè)備運行的安全性。

(三)優(yōu)化柴油機(jī)控制

提高柴油機(jī)的經(jīng)濟(jì)性和動力性，降低其排放污染是當(dāng)前柴油機(jī)行業(yè)的一項重要戰(zhàn)略目標(biāo)。發(fā)動機(jī)排放質(zhì)量與最低油耗間的矛盾，給柴油機(jī)技術(shù)的深入發(fā)展和研究帶來了很大困難，因此必須對這兩種參變量進(jìn)行合理的調(diào)整平衡。過去，僅將立足點放在燃油耗率的優(yōu)化上。而從排放物的總體來看，雖有所改善，但為了把發(fā)動機(jī)燃油耗率調(diào)整到最佳點，將導(dǎo)致排放污染物的濃度等級上升。所以，我們應(yīng)強(qiáng)調(diào)發(fā)動機(jī)必須在燃油耗率優(yōu)化的同時達(dá)到最低的排放等級。傳統(tǒng)的供油角度基本固定不變的方法已很難滿足上述目標(biāo)。隨著電子技術(shù)的發(fā)展，采用電子調(diào)速器、電子油門控制裝置、自動停機(jī)裝置、自動升溫控制裝置等，使柴油機(jī)在各種變工況下自動選擇能同時滿足經(jīng)濟(jì)指標(biāo)和排放指標(biāo)的最佳噴油定時。

(四)提高建筑工程機(jī)械精準(zhǔn)度

建筑工程機(jī)械的精準(zhǔn)度是影響工程施工質(zhì)量的一點重要因素，在機(jī)電一體化技術(shù)的幫助下，建筑工程機(jī)械能夠?qū)崿F(xiàn)半自動甚至是全自動控制，這一方面能夠進(jìn)一步降低人力成本投入;另一方面還能夠提高作業(yè)精準(zhǔn)度。比如建筑施工過程當(dāng)中的混凝土拌合，如果由人來進(jìn)行控制，就非常容易出現(xiàn)配合比不準(zhǔn)確的情況，導(dǎo)致混凝土質(zhì)量達(dá)不到設(shè)計要求標(biāo)準(zhǔn)，而通過機(jī)電一體化自動控制，則能夠?qū)ε浜媳冗M(jìn)行非常精準(zhǔn)的稱量與控制，使混凝土達(dá)到設(shè)計要求，保證施工整體質(zhì)量。

(五)其他方面的應(yīng)用

目前，還有許多的建筑工程機(jī)械都采用了電子控制的自動變速器，例如鏟運機(jī)、推土機(jī)以及裝載機(jī)，它能夠根據(jù)外界負(fù)荷的變化情況，自動改變傳動系統(tǒng)的傳動比。這一方面能夠進(jìn)一步提高機(jī)械設(shè)備能源燃料的利用效率，使發(fā)動機(jī)的功率得到充分發(fā)揮，使工作人員的操作得到簡化，降低人力勞動強(qiáng)度;另一方面還能夠防止翻車、斷臂等機(jī)械設(shè)備事故出現(xiàn)，使機(jī)械設(shè)備在運轉(zhuǎn)過程當(dāng)中的安全性得到提升。另外，由于一些建筑施工的環(huán)境條件過于惡劣、危險，現(xiàn)代的很多工程機(jī)械利用機(jī)電一體化技術(shù)都實現(xiàn)了無人操控，這樣一來就可以避免工作人員暴露在惡劣的環(huán)境條件中。建筑工程機(jī)械的工作環(huán)境為露天，而且綜合條件較為復(fù)雜，不論是日常的天氣變化，還是地質(zhì)環(huán)境，都會影響到工程機(jī)械的正常運轉(zhuǎn)，不過，當(dāng)前的機(jī)電一體化技術(shù)已經(jīng)較為發(fā)達(dá)，應(yīng)用到工程機(jī)械中的電子控制系統(tǒng)都能夠在零下40攝氏度到80攝氏度的溫度區(qū)間內(nèi)正常、穩(wěn)定的工作，而且抗老化能力強(qiáng)，對各種環(huán)境條件的適應(yīng)力好，能夠在環(huán)境復(fù)雜、條件惡劣的環(huán)境中穩(wěn)定、安全的運行。

三、機(jī)電一體化技術(shù)在建筑工程機(jī)械中的應(yīng)用發(fā)展趨勢

當(dāng)前，不論是建筑工程機(jī)械本身，還是機(jī)電一體化技術(shù)，都在不斷的發(fā)展，在未來機(jī)電一體化技術(shù)在建筑工程機(jī)械當(dāng)中的應(yīng)用會更加深入、更加廣泛。就當(dāng)前的實際情況來看，機(jī)電一體化技術(shù)在建筑工程機(jī)械中的應(yīng)用發(fā)展趨勢主要有三個方面，一個是智能化，一個是模塊化，還有一個是綠色化，照著這個發(fā)展趨勢發(fā)展，未來的建筑施工機(jī)械將進(jìn)一步降低人力勞動成本，效率更高，適用范圍更廣，且更加節(jié)約能源消耗。

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