淺析機(jī)電一體化技術(shù)在工程機(jī)械中的應(yīng)用

農(nóng)根

摘 要：科學(xué)技術(shù)的日漸成熟，讓集電子學(xué)、信息學(xué)、機(jī)械學(xué)為一體的機(jī)電一體化技術(shù)得到了快速的發(fā)展，并且被廣泛應(yīng)用在工程機(jī)械當(dāng)中，其技術(shù)工藝的高低直接關(guān)乎到工程機(jī)械的質(zhì)量、安全、經(jīng)濟(jì)、生產(chǎn)效率及使用壽命等，突顯出重要的作用價(jià)值，所以針對機(jī)電一體化技術(shù)在工程機(jī)械中應(yīng)用的研究顯得十分關(guān)鍵。本文通過對機(jī)電一體化技術(shù)應(yīng)用的可行性分析，提出了機(jī)電一體化技術(shù)在工程機(jī)械中的應(yīng)用對策，并對未來機(jī)電一體化的應(yīng)用發(fā)展做出了預(yù)測，從而推動整個(gè)工程機(jī)械行業(yè)的不斷前進(jìn)。

關(guān)鍵詞：機(jī)電一體化；工程機(jī)械；應(yīng)用研究

自改革開放以來，我國的經(jīng)濟(jì)水平持續(xù)增長，科學(xué)技術(shù)不斷提高，給工程機(jī)械的發(fā)展提供了良好的機(jī)遇，尤其在計(jì)算機(jī)微型處理技術(shù)、電子信息技術(shù)、傳感檢測技術(shù)的興起及廣泛應(yīng)用之后，對工程機(jī)械的影響意義十分巨大，通過引入機(jī)電一體化技術(shù)，使得工程機(jī)械生產(chǎn)效率得到了明顯提升，產(chǎn)品性能獲得進(jìn)一步提高，實(shí)現(xiàn)了質(zhì)量和經(jīng)濟(jì)的雙贏，因此，不斷深入對機(jī)電一體化技術(shù)在工程機(jī)械中的應(yīng)用探究很有必要，勢必促使機(jī)械工程的發(fā)展迎來新的篇章，具有一定的現(xiàn)實(shí)意義。

1.機(jī)電一體化技術(shù)應(yīng)用的可行性分析

機(jī)電一體化技術(shù)可謂一種跨學(xué)科的綜合性技術(shù)，涵蓋了計(jì)算機(jī)及微電子技術(shù)、電子信息技術(shù)、機(jī)械技術(shù)、自動控制技術(shù)、液壓技術(shù)等，事實(shí)上，早在上個(gè)世紀(jì)70年代，該技術(shù)便已經(jīng)被大量應(yīng)用到工程機(jī)械的生產(chǎn)運(yùn)行當(dāng)中，同時(shí)，其自身技術(shù)的應(yīng)用特點(diǎn)，為該技術(shù)在工程機(jī)械中的應(yīng)用提供了可行性依據(jù)，主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：

第一，增強(qiáng)產(chǎn)品性能

機(jī)電一體化技術(shù)的應(yīng)用，對提高工程機(jī)械產(chǎn)品的性能提供了很大幫助，充分利用數(shù)字顯示及控制技術(shù)，只需對產(chǎn)品生產(chǎn)制作的控制面上按鈕按照規(guī)定要求操作，就能達(dá)到提高產(chǎn)品生產(chǎn)效率、便捷高效的良好效果，而且還能減少操作的數(shù)量，節(jié)省了人力資源和人為性的失誤，為工程機(jī)械生產(chǎn)運(yùn)作借助電子系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)自動化、智能化的操作奠定了基礎(chǔ)。

第二，提升機(jī)械設(shè)備的安全性

機(jī)電一體化本身擁有諸如監(jiān)控、自動修復(fù)、自動報(bào)警等功能，有效提升了工程機(jī)械設(shè)備在使用過程中的安全性，相比較以往的傳統(tǒng)機(jī)械設(shè)備，這項(xiàng)技術(shù)可謂更具實(shí)用性，即使工程機(jī)械設(shè)備出現(xiàn)了故障，仍可以借助自身設(shè)備來做好防范。

第三，便于工程機(jī)械的養(yǎng)護(hù)、檢測

在工程機(jī)械中，機(jī)電一體化會以操作程序的形式，在不更換任何機(jī)械配件的前提下，根據(jù)工程機(jī)械的實(shí)際情況做出調(diào)整與改進(jìn)，而且依靠事先在工程機(jī)械設(shè)備中安裝不同的操作體系，便可以實(shí)現(xiàn)對生產(chǎn)工作的自動化處理和控制，同時(shí)利用自帶的修復(fù)、檢測功能可以有效地實(shí)施養(yǎng)護(hù)和檢測，以便機(jī)電一體化的設(shè)備盡快能夠恢復(fù)正常運(yùn)行。

2機(jī)電一體化技術(shù)在工程機(jī)械中的應(yīng)用對策

2.1 機(jī)電一體化技術(shù)在機(jī)床的應(yīng)用

我國數(shù)控機(jī)床一般使用 Z80-CPU 軟件實(shí)現(xiàn)機(jī)電一體化，這是因?yàn)?Z80-CPU 系統(tǒng)開發(fā)較為簡單，且配套的芯片具有普遍性和廉價(jià)性，因此在機(jī)電一體化技術(shù)上具有額可靠性和通用性。由于我國的數(shù)控機(jī)床是按照坐標(biāo)軸進(jìn)行工作臺運(yùn)動的，因此一般需要采用插補(bǔ)功能實(shí)現(xiàn)連續(xù)控制的目的。 其中滾珠絲杠具有摩擦損失小、傳動效率高的優(yōu)勢可以有效消除低速爬行的現(xiàn)象，因此在數(shù)控機(jī)床的執(zhí)行機(jī)構(gòu)傳動方式可以使用該種傳動方式。

2.2 監(jiān)控系統(tǒng)的應(yīng)用

機(jī)電一體化技術(shù)在工程機(jī)械加裝電子監(jiān)控和故障診治以及自動報(bào)警系統(tǒng)可以對工程機(jī)械的各種裝置如傳動系統(tǒng)、液壓系統(tǒng)、發(fā)動機(jī)以及制動系統(tǒng)等進(jìn)行綜合的全方位的監(jiān)控。監(jiān)控系統(tǒng)在工程機(jī)械運(yùn)行過程中如果發(fā)現(xiàn)異常，能夠自動找出機(jī)械出現(xiàn)故障的部位，并發(fā)出警報(bào)，提醒工作人員注意。 因此機(jī)電一體化技術(shù)的應(yīng)用不僅提高了工程機(jī)械的工作效率，而且改善了操作人員的工作環(huán)境，降低了工程機(jī)械故障維修的費(fèi)用，縮減了停機(jī)維修的時(shí)間，對延長機(jī)械使用壽命和提高機(jī)械經(jīng)濟(jì)效益具有重要的作用。

2.3 對柴機(jī)的控制

借助機(jī)電一體化技術(shù)的電子油門控制系統(tǒng)，對柴油機(jī)安裝電子調(diào)速器和升溫控制自動系統(tǒng)可以提高對柴油機(jī)控制的便捷性。

2.4 降低工程機(jī)械功耗，促進(jìn)生產(chǎn)效率的提高

沒有使用機(jī)電一體化的工程機(jī)械存在功耗較高、生產(chǎn)率較低的現(xiàn)象，如液壓挖掘機(jī)其能量利用率只有 20%左右，且生產(chǎn)率較低，應(yīng)用機(jī)電一體化技術(shù)后，給液壓挖掘機(jī)安裝電子控制系統(tǒng)，如卡特電子系統(tǒng)。安裝科特電子系統(tǒng)的液壓挖掘機(jī)其功耗明顯降低，且生產(chǎn)率在不斷提高。 或者如給柴油機(jī)安裝電子調(diào)速器，可以根據(jù)不同的工況選用的不同的柴油機(jī)工作模式，降低柴油機(jī)的功耗，這有利于提高柴油機(jī)的工作效率。

2.5 提高產(chǎn)品質(zhì)量

機(jī)電一體化技術(shù)應(yīng)用于工程機(jī)械中，借助電子系統(tǒng)的精密控制系統(tǒng)，可以提高工程機(jī)械工作的精密程度，提高產(chǎn)品質(zhì)量，促進(jìn)良品率的提高。一般的機(jī)床在加工產(chǎn)品時(shí)是操作人員依據(jù)自身的操作經(jīng)驗(yàn)和技術(shù)進(jìn)行操作的，這造成的機(jī)床生產(chǎn)的良品較低。 實(shí)現(xiàn)機(jī)電一體化的機(jī)床在進(jìn)行產(chǎn)品加工時(shí)依賴于電子系統(tǒng)的控制，因此精確度較高，同時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)可以及時(shí)對機(jī)床操作進(jìn)行調(diào)整，確保良品率的提高。 我國較為先進(jìn)的數(shù)控金切機(jī)床已經(jīng)可以進(jìn)行精度為 0.001 毫米的作業(yè)加工，這是單純的依靠人工操作的機(jī)床難以做到的。

3.未來機(jī)電一體化應(yīng)用發(fā)展的預(yù)測

機(jī)電一體化是集機(jī)械、電子、光學(xué)、控制、計(jì)算機(jī)、信息等多種學(xué)科的交叉綜合，它的發(fā)展和進(jìn)步依賴并促進(jìn)相關(guān)技術(shù)的發(fā)展。機(jī)電一體化的主要發(fā)展方向大致有以下幾個(gè)方面。

3.1智能化發(fā)展

智能化是21世紀(jì)機(jī)電一體化技術(shù)的一工個(gè)重要發(fā)展方向。人工智能在機(jī)電一體化的研究中日益得到重視，機(jī)器人與數(shù)控機(jī)床的智能化就是重要應(yīng)用之一。這里所說的“智能化”是對機(jī)器行為的描述，是在控制理論的基礎(chǔ)上，吸收人工智能、運(yùn)籌學(xué)、計(jì)算機(jī)科學(xué)、模糊數(shù)學(xué)、心理學(xué)、生理學(xué)等新思想、新方法，使它具有判斷推理、邏輯思維及自主決策等能力，以求得到更高的控制目標(biāo)。誠然，使機(jī)電一體化產(chǎn)品具有與人完全相同的智能是不可能的，也是不必要的。但是，高性能、高速的微處理使機(jī)電一體化產(chǎn)品賦有低級智能或者人的部分智能，則是完全可能而且必要的。

3.2模塊化發(fā)展

模塊化是一項(xiàng)重要而艱巨的工程。由于機(jī)電一體化產(chǎn)品種類和生產(chǎn)廠家繁多，研制和開發(fā)具有標(biāo)準(zhǔn)機(jī)械接口、電氣接口、動力接口和環(huán)境接口等的機(jī)電一體化產(chǎn)品單元，是一項(xiàng)十分復(fù)雜但又非常重要的事情。如研制集減速，智能調(diào)速、電機(jī)于一體的動力單元，具有視覺，圖像處理、識別和測距等功能的控制單元，以及各種能完成操作的機(jī)械裝置等。有了這些標(biāo)準(zhǔn)單元就口丁迅速開發(fā)新產(chǎn)品，同時(shí)也可以擴(kuò)大生產(chǎn)規(guī)模。

3.3網(wǎng)絡(luò)化發(fā)展

機(jī)電一體化新產(chǎn)品一旦研制出來，只要其功能獨(dú)到，質(zhì)量可靠，很快就會暢銷全球，由于網(wǎng)絡(luò)的普及，基于網(wǎng)絡(luò)的各種遠(yuǎn)程控制和監(jiān)視技術(shù)方興未艾，而遠(yuǎn)程控制的終端設(shè)備本身就是機(jī)電一體化產(chǎn)品，現(xiàn)場總線和局域網(wǎng)技術(shù)的應(yīng)用使家用電器網(wǎng)絡(luò)化已形成優(yōu)勢，利用家庭網(wǎng)絡(luò)將各種家用電器連接成以計(jì)算機(jī)為中心的計(jì)算機(jī)集成家電系統(tǒng)，能使人們待在家里就町分享各種高技術(shù)帶來的便利與快樂。因此，機(jī)電一體化產(chǎn)品無疑將朝著網(wǎng)絡(luò)化方向發(fā)展。

總結(jié)

總之，工程機(jī)械的發(fā)展需要機(jī)電一體化技術(shù)的有利支撐，通過合理運(yùn)用該技術(shù)，使得工程機(jī)械的管理和運(yùn)行能力均得到很大提高，不僅改善了產(chǎn)品的性能，增強(qiáng)了安全性，提升了生產(chǎn)效率，而且有助于實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)效益的不斷增長，為此，加強(qiáng)機(jī)電一體化技術(shù)在工程機(jī)械領(lǐng)域中的應(yīng)用研究至關(guān)重要，只有如此，才能進(jìn)一步擴(kuò)大機(jī)電一體化的應(yīng)用范圍，掌握核心技術(shù)操作，更好地為工程機(jī)械生產(chǎn)服務(wù)。

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