機(jī)電一體化技術(shù)在工程機(jī)械上的應(yīng)用

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摘要：在制造業(yè)中，機(jī)電一體化技術(shù)是一項(xiàng)十分先進(jìn)的工程機(jī)械技術(shù)，其在工程機(jī)械中的應(yīng)用得到了普遍的重視，其應(yīng)用效果也得到了普遍的認(rèn)可，極大提高了產(chǎn)品的制造水平，將原本人工或傳統(tǒng)機(jī)械的勞動(dòng)用自動(dòng)化來(lái)代替，因此使產(chǎn)品的質(zhì)量、性能和可靠性等均得到大幅提升。本文就對(duì)機(jī)電一體化技術(shù)在工程機(jī)械上的應(yīng)用做了簡(jiǎn)要的論述。

關(guān)鍵詞：機(jī)電一體化；工程機(jī)械；趨勢(shì)

前言

機(jī)電一體化在工程機(jī)械中已經(jīng)應(yīng)用了很長(zhǎng)一段時(shí)間，大大的提升了機(jī)械的自動(dòng)化水平和整體運(yùn)行效率。并且在新科技的推動(dòng)下，機(jī)電一體化的發(fā)展逐漸朝著微電子的方向不斷發(fā)展，其核心電子裝置逐漸開(kāi)始以微處理器為主，這標(biāo)志著機(jī)電一體化在工程機(jī)械中的應(yīng)用水平又有了新的提升。尤其是在工程建設(shè)中發(fā)揮主要作用的施工機(jī)械，更是對(duì)機(jī)電一體化提出了更高的要求。為了能夠更好的認(rèn)識(shí)和了解機(jī)電一體化在施工機(jī)械中的應(yīng)用，以下本文就對(duì)其相關(guān)問(wèn)題進(jìn)行探討分析。

一、機(jī)電一體化相關(guān)問(wèn)題概述

機(jī)電一體化是科技不斷發(fā)展的產(chǎn)物，也是未來(lái)工程器械行業(yè)發(fā)展的必然趨勢(shì)，機(jī)電一體化體系是將機(jī)械運(yùn)行與電子技術(shù)結(jié)合在一起，其可以實(shí)現(xiàn)機(jī)械運(yùn)行的自動(dòng)化，提高了機(jī)械運(yùn)行的效率，也節(jié)約了工程的人力成本，給企業(yè)帶來(lái)了一定的經(jīng)濟(jì)效益。隨著時(shí)代科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，還將添加新的內(nèi)容，它的基本特點(diǎn)可以說(shuō)是：機(jī)電一體化是從整體的觀念影響，運(yùn)用機(jī)械傳動(dòng)技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)、電子信息技術(shù)、傳感技術(shù)、電力技術(shù)、通信技術(shù)以及計(jì)算機(jī)編程技術(shù)等多種技術(shù)，根據(jù)優(yōu)化組織目標(biāo)指導(dǎo)系統(tǒng)功能目標(biāo)的原則，合理布局各個(gè)單元，使各個(gè)單元功能化、有效化、簡(jiǎn)單化以及成熟化，從而使整個(gè)系統(tǒng)達(dá)到最好的效果由此而產(chǎn)生的整個(gè)功能系統(tǒng)，就成為機(jī)電一體化的產(chǎn)品或機(jī)電一體化的系統(tǒng)、

作為目前最為先進(jìn)的技術(shù)，機(jī)電一體化技術(shù)是我國(guó)科技發(fā)展最為典型的代表。機(jī)電一體化，大多數(shù)的人也將其稱之為機(jī)械電子學(xué)，該技術(shù)的應(yīng)用可以提高機(jī)械運(yùn)行的效率以及質(zhì)量，其研發(fā)的意義十分巨大。機(jī)電一體化技術(shù)并不是簡(jiǎn)單的一項(xiàng)的技術(shù)，其涵蓋了多項(xiàng)技術(shù)，涉及的專業(yè)非常廣，也正是因?yàn)槿绱?，機(jī)電一體化技術(shù)具有一定的復(fù)雜性，同時(shí)也能夠反映出其先進(jìn)性。機(jī)電一體化主要是將電子與機(jī)械有機(jī)融合，進(jìn)而提高機(jī)械的運(yùn)行效率。目前，我國(guó)大多數(shù)機(jī)械制造等企業(yè)都大規(guī)模的應(yīng)用了機(jī)電一體化，其應(yīng)用效果十分明顯。因?yàn)楝F(xiàn)階段，我國(guó)企業(yè)能夠完全應(yīng)用機(jī)電一體化只是少數(shù)，因此機(jī)電一體化在我國(guó)的工程機(jī)械中的應(yīng)用范圍還有待進(jìn)一步擴(kuò)大。

機(jī)電一體化技術(shù)涵蓋了多方面的內(nèi)容，其中比較重要的有三方面，一是機(jī)械；二是電子技術(shù)；三是計(jì)算機(jī)。機(jī)電一體化可以說(shuō)是現(xiàn)代計(jì)算機(jī)技術(shù)發(fā)展的產(chǎn)物，其應(yīng)用推動(dòng)了工程機(jī)械向著現(xiàn)代化的方向發(fā)展，其是以機(jī)械設(shè)備自身所帶有的功能為基礎(chǔ)，融合現(xiàn)代高新科技技術(shù)，能夠滿足不同類型的工程機(jī)械企業(yè)的需求。機(jī)電一體化因其復(fù)雜性，因此在運(yùn)行時(shí)需要依據(jù)規(guī)范，確保每個(gè)應(yīng)用環(huán)節(jié)毫無(wú)差錯(cuò)。

二、機(jī)電一體化在工程機(jī)械中的應(yīng)用

（1）數(shù)控機(jī)床

數(shù)控機(jī)床是機(jī)電一體化技術(shù)應(yīng)用的成功典型，數(shù)控機(jī)床在經(jīng)過(guò)多年的發(fā)展后，其控制精度更高、功能更豐富、操作更為方便、結(jié)構(gòu)更合理，其結(jié)構(gòu)的發(fā)展逐步趨向總線式、模塊化、緊湊型，且采用多CPU、多主總線的體系。在數(shù)控機(jī)床中采用開(kāi)放性的設(shè)計(jì)可提高系統(tǒng)的層次性和兼容性，從而方便用戶的編程和設(shè)備的改裝、升級(jí)，為提高數(shù)控機(jī)床的智能化水平，通常會(huì)將在線診斷、模糊控制等技術(shù)引入到系統(tǒng)中，一旦機(jī)床出現(xiàn)刀具破損等故障或出現(xiàn)潛在性的故障時(shí)，即可通過(guò)在線診斷功能模塊反饋給操作人員，以便進(jìn)一步采取控制措施，同時(shí)由于模塊化的設(shè)計(jì)使得系統(tǒng)可通過(guò)模塊的組合具備豐富的功能，且使控制操作更為簡(jiǎn)便，一般通過(guò)一臺(tái)機(jī)床即可同時(shí)控制多臺(tái)機(jī)床，使其同時(shí)完成多個(gè)獨(dú)立的加工任務(wù)，實(shí)現(xiàn)多過(guò)程、多通道的控制。

（2）分布式控制系統(tǒng)

分布式控制系統(tǒng)是相對(duì)于集中式控制系統(tǒng)而言的，是通過(guò)一臺(tái)中央計(jì)算機(jī)對(duì)負(fù)責(zé)現(xiàn)場(chǎng)測(cè)控的多臺(tái)計(jì)算機(jī)進(jìn)行控制和指揮，由于其強(qiáng)大的功能和安全性，使其成為當(dāng)前大型機(jī)電一體化系統(tǒng)的主流技術(shù)。根據(jù)實(shí)際情況分布式控制系統(tǒng)的層級(jí)可分為兩級(jí)、三級(jí)或更多級(jí)，通過(guò)中央計(jì)算機(jī)完成對(duì)現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)過(guò)程的實(shí)時(shí)監(jiān)控、管理和操作控制等，同時(shí)，隨著測(cè)控技術(shù)的不斷發(fā)展與創(chuàng)新，分布式控制系統(tǒng)還可以對(duì)生產(chǎn)過(guò)程實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)調(diào)度、在線最優(yōu)化、生產(chǎn)計(jì)劃統(tǒng)計(jì)管理等功能，成為一種集測(cè)、控、管于一體的綜合系統(tǒng)，具有功能豐富、可靠性高、操作方便、低故障率、便于維護(hù)和可擴(kuò)展等優(yōu)點(diǎn)，因此使系統(tǒng)的可靠性大幅提高。

（3）工業(yè)機(jī)器人

機(jī)電一體化技術(shù)在工業(yè)機(jī)器人中的應(yīng)用算是應(yīng)用領(lǐng)域的一個(gè)新階段，也是我國(guó)工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域的高端科研項(xiàng)目。在第一代機(jī)器人應(yīng)用的過(guò)程中，還只是初步的嘗試，只能嘗試進(jìn)行簡(jiǎn)單的重復(fù)運(yùn)動(dòng)，對(duì)于周圍的環(huán)境和作業(yè)對(duì)象缺乏適應(yīng)性，并且靈活性欠佳。在改革到第二代機(jī)器人時(shí)，在技術(shù)上有所創(chuàng)新，利用了先進(jìn)的傳感元件，能夠?qū)τ谥車沫h(huán)境和操作對(duì)象進(jìn)行簡(jiǎn)單的判斷，并且能夠?qū)?dòng)作進(jìn)行信息反饋控制，已經(jīng)展現(xiàn)出了智能的跡象，并且開(kāi)始向?qū)嵱没D(zhuǎn)變。在第三代機(jī)器人研發(fā)時(shí)，機(jī)電一體化技術(shù)已經(jīng)達(dá)到了爐火純青的程度，又稱為智能機(jī)器人，在感知功能方面比較靈敏，并且可以進(jìn)行復(fù)雜的邏輯思維判斷和決策，在進(jìn)行作業(yè)時(shí)，能夠獨(dú)立完成，這象征著機(jī)電一體化技術(shù)的應(yīng)用邁入了新的臺(tái)階。

三、機(jī)電一體化在工程機(jī)械中的應(yīng)用趨勢(shì)

目前一些推土機(jī)、裝載機(jī)、鏟運(yùn)機(jī)等采用了電子控制的自動(dòng)變速器，其能夠根據(jù)外負(fù)荷的變化情況自動(dòng)改變傳動(dòng)系統(tǒng)比，這不僅充分利用了發(fā)動(dòng)機(jī)功率，提高了燃油經(jīng)濟(jì)性，而且也簡(jiǎn)化了操作，降低了勞動(dòng)強(qiáng)度。為有效地防止翻車和斷臂事故提高作業(yè)的安全性，現(xiàn)代起重機(jī)上廣泛地采用了電子（微機(jī)）控制的力矩限制器。為實(shí)現(xiàn)無(wú)人駕駛，使工程機(jī)械能在危險(xiǎn)地帶或人無(wú)法接近的地點(diǎn)進(jìn)行作業(yè)，還有些工程機(jī)械上設(shè)置了無(wú)線遙控裝置。

電子系統(tǒng)的可靠性是現(xiàn)代工程機(jī)械非常重要的一項(xiàng)性能指標(biāo)。由于工程機(jī)械一般露天作業(yè)，其直接受到烈日的暴曬、雨霧、強(qiáng)風(fēng)、塵埃等的侵襲，此外還受到強(qiáng)烈的振動(dòng)和沖擊以及各種電、磁等的干擾，工作環(huán)境非常惡劣，因此電子控制系統(tǒng)應(yīng)滿足：能在-40℃～80℃的環(huán)境溫度下可靠、穩(wěn)定地工作；抗老化，具有較長(zhǎng)的使用壽命；密封性能好，能防止水分和污物的侵入；較好耐沖擊和抗振性能；較強(qiáng)的抗干擾能力，系統(tǒng)能在各種干擾下可靠地工作。

當(dāng)然，在實(shí)際的工程施工中，所使用到的工程機(jī)械種類有很多，并且每種機(jī)械設(shè)備的作用和功能也各不相同，其結(jié)構(gòu)組成也有很大不同。但其所使用的電器與控制裝置一般可以分為兩大類。第一類是車輛電器設(shè)備，基本上所有的自行式機(jī)械都會(huì)配備這種電器，其結(jié)構(gòu)包括電源、起動(dòng)機(jī)、點(diǎn)火系、照明及信號(hào)設(shè)備以及儀表等。第二類是電氣、電子控制裝置，其主要是為保證機(jī)械自動(dòng)控制功能的實(shí)現(xiàn)。

四、結(jié)束語(yǔ)

科學(xué)技術(shù)的發(fā)展給我們的生活和生產(chǎn)都帶來(lái)了極大的便利，同時(shí)機(jī)電一體化技術(shù)也獲得了更高層次的發(fā)展，這種發(fā)展不僅僅局限在其本身技術(shù)的更新和提高上，很大程度上還取決于其應(yīng)用范圍的擴(kuò)展上，當(dāng)前其在工程機(jī)械使用中的應(yīng)用就很好地說(shuō)明了這一點(diǎn)，本文就主要抓住機(jī)電一體化技術(shù)在工程機(jī)械上的應(yīng)用，首先介紹了當(dāng)前機(jī)電一體化在機(jī)械應(yīng)用中的現(xiàn)狀，然后重點(diǎn)分析了機(jī)電一體化技術(shù)在機(jī)械應(yīng)用中的實(shí)際應(yīng)用，最后有介紹了機(jī)電一體化在工程機(jī)械應(yīng)用中的前景。總之，當(dāng)前我國(guó)在機(jī)電一體化技術(shù)應(yīng)用到工程機(jī)械中已經(jīng)具備了一些經(jīng)驗(yàn)，也取得了很高的成就，但是其中還是存在著不少的問(wèn)題需要我們?nèi)ネ晟?，尤其是機(jī)電一體化的諸多發(fā)展前景也給我們的機(jī)電一體化工程機(jī)械應(yīng)用提供了很好的研究方向。

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