機(jī)電一體化在工程機(jī)械中的應(yīng)用研究

張占福，于建立

（石家莊鐵道大學(xué)四方學(xué)院，河北　石家莊　051132）

工程技術(shù)

機(jī)電一體化在工程機(jī)械中的應(yīng)用研究

張占福，于建立

（石家莊鐵道大學(xué)四方學(xué)院，河北石家莊051132）

就機(jī)電一體化在工程機(jī)械中的應(yīng)用及其未來發(fā)展趨勢(shì)進(jìn)行了詳細(xì)的闡述。同時(shí)機(jī)電一體化故障自診

工程機(jī)械；機(jī)電一體化；應(yīng)用；發(fā)展趨勢(shì)

引言

當(dāng)前，工程機(jī)械行業(yè)發(fā)展迅速，企業(yè)對(duì)機(jī)械設(shè)備的需求與日俱增，對(duì)機(jī)械設(shè)備運(yùn)行效率、自動(dòng)化水平、運(yùn)行安全可靠性要求越來越高，傳統(tǒng)的機(jī)械自動(dòng)化技術(shù)已無法滿足社會(huì)生產(chǎn)要求。若繼續(xù)采用傳統(tǒng)機(jī)電自動(dòng)化，無疑會(huì)限制社會(huì)生產(chǎn)力的向前發(fā)展，且不符合節(jié)能生產(chǎn)要求，不滿足工程施工精度控制要求。因而必須采用自動(dòng)化水平高的機(jī)電一體化技術(shù)。

1　機(jī)電一體化在工程機(jī)械中的應(yīng)用

1.1工程機(jī)械節(jié)能施工中的機(jī)電一體化

傳統(tǒng)工程機(jī)械工作時(shí)機(jī)械運(yùn)行效率低，往往需要消耗大量的能源，且能源利用率低，非常不符合經(jīng)濟(jì)性原則。主要是因?yàn)閭鹘y(tǒng)機(jī)械經(jīng)常處于超載運(yùn)行狀態(tài)之下，而沒有嚴(yán)格按照機(jī)械的額定功率來使用，導(dǎo)致工程機(jī)械做出大量無用功，能源過渡消耗［1］。而工程機(jī)械引入機(jī)電一體化之后，這一狀況就得到了很好的改善。在機(jī)電一體化的運(yùn)行下，首先工程機(jī)械運(yùn)行被很好的控制在額定功率范圍內(nèi)，這就大大提高了機(jī)械做出的有用功；其次，根據(jù)工程機(jī)械實(shí)際工作情況與施工需要，還可以對(duì)機(jī)械功率進(jìn)行靈活的調(diào)節(jié)，降低機(jī)械運(yùn)轉(zhuǎn)對(duì)能源的消耗。因此，工程機(jī)械應(yīng)用機(jī)電一體化有利于能源的節(jié)約。

1.2工程機(jī)械監(jiān)控方面的機(jī)電一體化

機(jī)電一體化在工程機(jī)械中的應(yīng)用，為其提供了故障自診技術(shù)、電子監(jiān)控技術(shù)和自動(dòng)報(bào)警技術(shù)。運(yùn)用這些技術(shù)對(duì)工程機(jī)械運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行在線實(shí)時(shí)監(jiān)控，傳動(dòng)系統(tǒng)、制動(dòng)系統(tǒng)、液壓系統(tǒng)和人機(jī)界面操作系統(tǒng)等所有系統(tǒng)都將處于有效的監(jiān)控范圍之內(nèi)［2］。當(dāng)某一系統(tǒng)發(fā)生故障或異常時(shí)，在電子監(jiān)控系統(tǒng)的有效監(jiān)控下，自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)會(huì)在第一時(shí)間內(nèi)發(fā)出警報(bào)，同時(shí)故障自診技術(shù)對(duì)故障進(jìn)行定位、診斷與分析，找出故障發(fā)生的具體位置與故障發(fā)生的原因，并作出故障處理決策，將故障隔絕起來，從而避免故障對(duì)系統(tǒng)繼續(xù)造成影響，保障系統(tǒng)持續(xù)正常運(yùn)行?？梢?，機(jī)電一體化在工程機(jī)械中的應(yīng)用有利于提高工程機(jī)械系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性，提高機(jī)械設(shè)備工作效率，改善人員工作環(huán)境。

1.3工程機(jī)械施工精度控制中的機(jī)電一體化

工程機(jī)械應(yīng)用機(jī)電一體化所產(chǎn)生的有利改變不僅是實(shí)時(shí)監(jiān)控和能源節(jié)約，還有工程施工精度的控制。機(jī)電一體化中的電子控制系統(tǒng)可以有效提高工程機(jī)械稱量過程的自動(dòng)化水平，提高稱量的精度，減小由人工測(cè)量所帶來的誤差給工程施工造成的負(fù)面影響，從而可以很好的保證機(jī)械加工出成品的精度，提高工程機(jī)械制造產(chǎn)品合格率［3］。另外，電子自動(dòng)測(cè)量技術(shù)在工程機(jī)械施工中的運(yùn)用，也可以大大提高工程施工精度，降低產(chǎn)品加工誤差，而且該技術(shù)還可以在很大程度上減輕工作人員勞動(dòng)強(qiáng)度，節(jié)省人力資源，提高工程機(jī)械自動(dòng)化、現(xiàn)代化運(yùn)作水平。

2　機(jī)電一體化未來發(fā)展趨勢(shì)

就機(jī)電一體化當(dāng)前發(fā)展?fàn)顟B(tài)與在工程機(jī)械等領(lǐng)域應(yīng)用情況來看，其不但應(yīng)用前景廣闊，而且發(fā)展態(tài)勢(shì)良好，且在當(dāng)前取得成果基礎(chǔ)上未來還會(huì)向著更大的目標(biāo)前進(jìn)。整體而言，微型化、智能化和信息化是機(jī)電一體化未來發(fā)展的三個(gè)主要方向。

2.1微型化

不管是互聯(lián)網(wǎng)行業(yè)，科研領(lǐng)域、醫(yī)學(xué)領(lǐng)域還是機(jī)械制造行業(yè)，都在向著微型化方向發(fā)展。就機(jī)電一體化產(chǎn)品制造行業(yè)而言，其產(chǎn)品設(shè)計(jì)、加工與生產(chǎn)也在逐漸趨于微型化，許多機(jī)電制造商正積極致力于研發(fā)出微型機(jī)電一體化設(shè)備，在不影響各項(xiàng)功能正常使用的前提下實(shí)現(xiàn)設(shè)備體積與重量的減小［4］。在機(jī)電一體化微型化發(fā)展進(jìn)程中，國外已研發(fā)出了一套電子機(jī)械系統(tǒng)設(shè)備，該設(shè)備尺寸大多不超過1cm3，處于國際領(lǐng)先水平，且逐漸向著納米級(jí)進(jìn)攻。體積小、低能耗的微型機(jī)電一體化產(chǎn)品不僅適用于諸多領(lǐng)域，而且在各個(gè)領(lǐng)域中均占據(jù)明顯優(yōu)勢(shì)地位，對(duì)推動(dòng)全球機(jī)械行業(yè)快速發(fā)展具有重要意義。

2.2信息化

所謂機(jī)電一體化就是指在綜合運(yùn)用多種技術(shù)下所設(shè)計(jì)出的一種設(shè)備。所以綜合性、多功能性是機(jī)電一體化設(shè)備擁有的最突出、最基本特點(diǎn)。伴隨網(wǎng)絡(luò)信息技術(shù)在機(jī)電一體化中應(yīng)用地不斷深入與成熟，信息化將成為機(jī)電一體化未來發(fā)展的一大主流趨勢(shì)。網(wǎng)絡(luò)信息技術(shù)中的遠(yuǎn)程控制技術(shù)、監(jiān)控技術(shù)、大數(shù)據(jù)處理技術(shù)等各種技術(shù)在機(jī)電一體化中的應(yīng)用都有可能使機(jī)電一體化誕生出新的產(chǎn)品，設(shè)計(jì)出質(zhì)量更可靠、設(shè)備性能更穩(wěn)定、功能更強(qiáng)大的機(jī)電一體化產(chǎn)品［5］。實(shí)際上，遠(yuǎn)程控制終端就屬于一種機(jī)電一體化設(shè)備。伴隨網(wǎng)絡(luò)在世界范圍內(nèi)的越來越普及以及信息技術(shù)發(fā)展的越來越成熟，機(jī)電一體化與網(wǎng)絡(luò)信息技術(shù)之間的融合也將會(huì)越來越密切。

2.3智能化

根據(jù)其他領(lǐng)域和國外發(fā)達(dá)國家研究成果所受啟發(fā)，目前已經(jīng)有研究學(xué)者嘗試將計(jì)算機(jī)科學(xué)、運(yùn)籌學(xué)、動(dòng)力學(xué)、人工智能等多種新理論方法與智能化技術(shù)融入到機(jī)電一體化當(dāng)中，以實(shí)現(xiàn)對(duì)機(jī)電一體化技術(shù)水平的進(jìn)一步增強(qiáng)和拓展，實(shí)現(xiàn)機(jī)電一體化的智能化運(yùn)作。人工智能、計(jì)算機(jī)科學(xué)、心理學(xué)等技術(shù)在機(jī)電一體化中的引用可以賦予機(jī)電一體化產(chǎn)品一定的判斷能力、自主決策能力與邏輯思維，從而促進(jìn)機(jī)電一體化產(chǎn)品功能的有效提升。而將擁有智能化功能的機(jī)電一體化應(yīng)用到工程機(jī)械當(dāng)中，對(duì)人類的智能進(jìn)行模擬，對(duì)機(jī)械設(shè)備行為進(jìn)行描述，無疑會(huì)使機(jī)電一體化在工程機(jī)械中占據(jù)更大優(yōu)勢(shì)，使工程機(jī)械對(duì)機(jī)電一體化產(chǎn)生更強(qiáng)的依賴性。

3　結(jié)語

機(jī)電一體化本身發(fā)展及其在工程機(jī)械中的應(yīng)用無疑具有重要的現(xiàn)實(shí)意義和價(jià)值。在現(xiàn)代化信息技術(shù)飛速發(fā)展的二十一世紀(jì)，我國應(yīng)加強(qiáng)與發(fā)達(dá)國家之間的合作，引進(jìn)國外先進(jìn)機(jī)電一體化設(shè)備與生產(chǎn)技術(shù)，并加大機(jī)電一體化研究力度與深度，不斷提高機(jī)電一體化水平，提高工程機(jī)械施工水平，努力使我國整體機(jī)械化水平、機(jī)電一體化水平提升到一個(gè)新的高度。

［1］陳偉洪.機(jī)電一體化技術(shù)在現(xiàn)代工程機(jī)械中的發(fā)展運(yùn)用分析［J］.裝備制造技術(shù)，2014（1）:77-78；89.

［2］趙耀輝.評(píng)析機(jī)電一體化技術(shù)在工程機(jī)械中的應(yīng)用［J］.門窗，2014 （8）:114.

［3］鄭媛.工程機(jī)械中機(jī)電一體化技術(shù)的應(yīng)用研究［J］.中國高新技術(shù)企業(yè)，2015，19:54-55.

［4］邱富永.淺談機(jī)電一體化技術(shù)在工程機(jī)械中的應(yīng)用［J］.科技致富向?qū)В?014，36:109.

［5］張彬.論機(jī)電一體化技術(shù)在現(xiàn)代工程機(jī)械中的應(yīng)用與發(fā)展［J］.現(xiàn)代商貿(mào)工業(yè)，2012（5）:180.

（編輯：苗運(yùn)平）

Application of Mechatronics Engineering Machinery

Zhang Zhanfu，Yu Jianli
（Shijiazhuang Railway Institute Quartet College，Shijiazhuang Hebei051132）

Electromechanical integration in the application of engineering machinery and its future development trend are detailed described.Fault self-diagnosis and mechanical and electrical integration technology to locate faultare analyzed to find out the location of the failure and the cause of the failure，and fault handling is indicated so as to avoid failure ofmechatronics system continue to affect and safeguard system continues to run normally.

mechatronics；application；trend of construction；machinery

TU60

A

2095-0748（2016）11-0038-02

10.16525/j.cnki.14-1362/n.2016.11.16

2016-04-25

張占福（1978—），男，天津人，本科，助理工程師，研究方向：機(jī)械工程及自動(dòng)化。

技術(shù)對(duì)故障進(jìn)行定位、診斷與分析，找出了故障發(fā)生的具體位置與故障發(fā)生的原因，并做出故障處理決策，從而避免故障機(jī)電一體化系統(tǒng)繼續(xù)造成影響，保障系統(tǒng)持續(xù)正常運(yùn)行。