機(jī)電一體化技術(shù)在工程機(jī)械中的應(yīng)用

諸暨市職業(yè)教育中心　劉智勇

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機(jī)電一體化技術(shù)在工程機(jī)械中的應(yīng)用

諸暨市職業(yè)教育中心劉智勇

【摘要】經(jīng)濟(jì)正在迅猛發(fā)展，機(jī)電一體化將成為工程機(jī)械在未來的主流的發(fā)展方向。截止到目前，在工程機(jī)械中，機(jī)電一體化的應(yīng)用已經(jīng)越來越多，不僅如此，在工程機(jī)械領(lǐng)域已經(jīng)有了一定的成就與貢獻(xiàn)。工程機(jī)械一體化的實(shí)現(xiàn)，在很大程度上提高了工程機(jī)械的效率，同時(shí)也節(jié)省了大量的人力、物力。本文主要結(jié)合機(jī)電一體化的特征，機(jī)電一體化與工程機(jī)械的不同，論述了機(jī)械一體化在工程機(jī)械中的應(yīng)用。

【關(guān)鍵詞】工程機(jī)械；機(jī)電一體化；基本特征；應(yīng)用技術(shù)

1　機(jī)電一體化技術(shù)的基本特征

機(jī)電一體化技術(shù)之所以被廣泛應(yīng)用，不僅僅因?yàn)槠鋺?yīng)用廣泛，也因?yàn)槠溆兄陨淼奶攸c(diǎn)，經(jīng)過查閱相關(guān)資料和實(shí)際調(diào)查，本文作者總結(jié)出了機(jī)電一體化技術(shù)的幾個(gè)特點(diǎn)，具體如下說明：

1.1應(yīng)用廣泛

機(jī)電一體化技術(shù)是多門學(xué)科的綜合，涉及的技術(shù)較多，是一門綜合性的交叉技術(shù)，正是因?yàn)槠渚C合性較強(qiáng)，才使得機(jī)電一體化技術(shù)得以廣泛應(yīng)用，而不只是限于工程機(jī)械領(lǐng)域。固然，本文對于機(jī)電一體化的研究主要側(cè)重于機(jī)電一體化技術(shù)在機(jī)械工程上的應(yīng)用及發(fā)展趨勢。

1.2邏輯性很強(qiáng)

機(jī)電一體化的核心思想就是把各個(gè)學(xué)科加以合理融合，形成一門獨(dú)特的綜合性技術(shù)應(yīng)用到機(jī)械領(lǐng)域中，把系統(tǒng)的機(jī)械機(jī)構(gòu)和上位機(jī)軟件控制合為一體，形成一個(gè)統(tǒng)一的整體，從這個(gè)角度來講，機(jī)電一體化技術(shù)具有很強(qiáng)的邏輯性，也可以說是具有很強(qiáng)的系統(tǒng)性。

1.3具有很強(qiáng)的最優(yōu)化建模理論

機(jī)電一體化技術(shù)經(jīng)過多年的發(fā)展，已經(jīng)形成完整的最優(yōu)化理論體系，相關(guān)算法可以參閱相關(guān)文獻(xiàn)，限于論文篇幅，在這里不再累述。

2　機(jī)電一體化和工程機(jī)械的不同

機(jī)電一體化與工程機(jī)械有很大的差異，側(cè)重點(diǎn)不一樣，應(yīng)用范圍也不同。具體差異如下：

關(guān)于側(cè)重點(diǎn)：機(jī)電一體化的側(cè)重點(diǎn)是機(jī)電控制，工程機(jī)械側(cè)重于內(nèi)燃機(jī)、液壓和液力傳動、底盤與關(guān)鍵工程機(jī)械構(gòu)造和設(shè)計(jì)；工程機(jī)械詳細(xì)到行業(yè)關(guān)鍵包含柴油機(jī)、變矩器、油泵、液壓件等的設(shè)計(jì)和制造。

關(guān)于行業(yè)關(guān)鍵指：機(jī)電一體有化數(shù)控機(jī)床、PLC技術(shù)、接口技術(shù)、ECU控制單元、單片機(jī)運(yùn)用等，在這個(gè)專業(yè)里需求對電的控制高于機(jī)械本身。

關(guān)于其各自的優(yōu)點(diǎn)方面：機(jī)電一體化的優(yōu)點(diǎn)在于機(jī)電控制將是將來機(jī)械行業(yè)發(fā)展的趨勢之一，但它只是為機(jī)械行業(yè)服務(wù)，重點(diǎn)工作裝置還一定要由機(jī)械完成，就業(yè)面比較來說相對寬泛；工程機(jī)械的優(yōu)點(diǎn)在于工程機(jī)械行業(yè)是國家核心發(fā)展的行業(yè)，行業(yè)內(nèi)大型企業(yè)很多。

3 機(jī)電一體化在工程機(jī)械中的應(yīng)用

3.1數(shù)控機(jī)床

機(jī)電一體化技術(shù)的應(yīng)用當(dāng)中，數(shù)控機(jī)床可謂最成功的典型。隨著機(jī)電一體化的發(fā)展，數(shù)控機(jī)床技術(shù)也有了質(zhì)的提高：結(jié)構(gòu)更合理、功能更廣、操作更方便、控制精度更高。數(shù)控機(jī)床結(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，開放性的設(shè)計(jì)逼近可以在很大程度上提高系統(tǒng)的兼容性和層次性，以便用戶的編程和對設(shè)備進(jìn)行改裝和升級。一般情況下，可以在系統(tǒng)中引入在線診斷、模糊控制等技術(shù)，這些技術(shù)可以提高數(shù)控機(jī)床的智能化水平。其中，在線診斷功能可以將機(jī)床中出現(xiàn)的刀具破損等一系列故障或潛在性的故障反饋給操作人員，以便可以根據(jù)故障的情況，迅速采取控制手段；模塊化的設(shè)計(jì)，可以豐富系統(tǒng)功能，使得機(jī)床控制操作都更加簡便，一般情況下，都是通過一臺機(jī)床控制多臺機(jī)床，使它們同時(shí)、獨(dú)立的完成各自的任務(wù)，實(shí)現(xiàn)多過程、多通道的控制。

3.2控制柴油機(jī)

柴油機(jī)行業(yè)最重要的戰(zhàn)略目標(biāo)，就是緩解外排氣污染，然而，要想一邊解決解決外排污染，另一邊又想降低柴油機(jī)的油耗，這是非常困難的。因此，將這兩種參變量調(diào)整到一個(gè)平衡點(diǎn)。在傳統(tǒng)的做法中，大家都只是考慮燃油率，外排污染物雖然有所減少，排放濃度卻有了很大的提升，對于控制污染物方面并沒有本質(zhì)上的改觀。然而，隨著電子技術(shù)的高速發(fā)展，柴油機(jī)可以借助電子調(diào)速器，電子油門控制裝置，自動停機(jī)裝置等裝置，不僅使柴油機(jī)能夠滿足經(jīng)濟(jì)指標(biāo)，還能使夠?qū)ψ罴褔娪瓦M(jìn)行定時(shí)。

3.3實(shí)時(shí)監(jiān)控

實(shí)時(shí)監(jiān)控的功能是機(jī)電一體化系統(tǒng)在機(jī)械工程中的另一個(gè)具體應(yīng)用。與現(xiàn)有的技術(shù)相比，傳統(tǒng)的機(jī)械工程比較落后，不能對操作過程進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控。在這種該情況下，機(jī)械工程的整體質(zhì)量無法得到控制，操作人員的人身安全也無法得到保證。機(jī)電一體化在機(jī)械工程中的的應(yīng)用，這些問題就都可以很好地得到解決，機(jī)電一體化在機(jī)械工程中的應(yīng)用，主要是通過對某一具體工程的制動、傳動、執(zhí)行等一系列環(huán)節(jié)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控。一旦在生產(chǎn)過程中出現(xiàn)問題或者故障，機(jī)電一體化系統(tǒng)就會立即發(fā)出預(yù)警，并且對故障就行定位，然后進(jìn)一步分析問題，只有這樣故障人員才能根據(jù)具體的故障做出應(yīng)對辦法。也只有這樣，機(jī)械工程的安全性才能得到保證，機(jī)械工程的整體的工作效率愛能得到提高，機(jī)械工程的整體質(zhì)量才能得到控制，還可以節(jié)約很多的人力物力，為機(jī)械工程企業(yè)帶來經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。

3.4確保精度

機(jī)電一體化系統(tǒng)在機(jī)械工程中應(yīng)用，對于工程質(zhì)量方面來說，最有意義的一點(diǎn)就是工程的精度的保證。傳統(tǒng)的機(jī)械工程，工藝比較簡單，大都是人工操作，在工程測量、數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)與計(jì)算等環(huán)節(jié)，誤差出現(xiàn)的頻率很高，使得機(jī)械工程的整體質(zhì)量得不到保證。在機(jī)械工程中，有了機(jī)電一體化系統(tǒng)的應(yīng)用，不僅可以提高機(jī)械工程數(shù)據(jù)測量的精準(zhǔn)度，還可以實(shí)現(xiàn)機(jī)械工程測量環(huán)節(jié)的

自動運(yùn)行，又可以在最大程度上避免傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)、計(jì)算所造成的誤差值，為機(jī)械施工的整體質(zhì)量與相關(guān)的精準(zhǔn)度提供了可靠地保證。在機(jī)械工程的精準(zhǔn)度有了保證的前提下，機(jī)械工程的效率大大增加，施工人員的勞動強(qiáng)度大大降低，還可以節(jié)不少的人力。綜上所述，機(jī)電一體化系統(tǒng)在機(jī)械工程中的應(yīng)用，在確保工程精準(zhǔn)度的同時(shí)，也加強(qiáng)了機(jī)械施工的現(xiàn)代性、高效性與快捷性，使機(jī)電一體化系統(tǒng)在未來的應(yīng)用前景變得更加廣闊。

3.5分布式控制系統(tǒng)

相對于集中式控制系統(tǒng)而言，分布式控制系統(tǒng)是通過一臺中央計(jì)算機(jī)對多臺計(jì)算機(jī)進(jìn)行控制和指揮，由于分布式控制系統(tǒng)強(qiáng)大的功能和可靠地安全性，使其成為機(jī)電一體化的主流技術(shù)。一般情況下，分布式控制系統(tǒng)根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行分級，可分為兩級、三級或更多級。其核心技術(shù)就是通過中央計(jì)算機(jī)完成對現(xiàn)場生產(chǎn)過程的實(shí)時(shí)控制等，另一方面，分布式控制系統(tǒng)隨著測控技術(shù)的不斷發(fā)展與創(chuàng)新，還可以實(shí)現(xiàn)對生產(chǎn)過程的實(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、控、管于一體的綜合系統(tǒng)，可靠性大幅提高。

3.6降低勞動強(qiáng)度

傳統(tǒng)的工程機(jī)械施工都是人工操作，而且對操作人員的個(gè)人素質(zhì)要求較高，主要是因?yàn)闄C(jī)械工程工作強(qiáng)度大，機(jī)電一體化技術(shù)的應(yīng)用，將工程機(jī)械帶入了自動化及半自動化的生產(chǎn)領(lǐng)域，傳統(tǒng)工藝中，很多必須人工操作的項(xiàng)目都可以由機(jī)電技術(shù)中的控制系統(tǒng)來代替，這樣一來，大大降低了來動人員的使用率，同時(shí)也降低了勞動強(qiáng)度、提高了機(jī)械工程的質(zhì)量，也提高了機(jī)械工程工作的準(zhǔn)確度。

3.7其他方面的應(yīng)用

現(xiàn)如今，一些由微機(jī)控制的自動化變速器開始廣泛使用，比如使用在裝載機(jī)，推土機(jī)等機(jī)械上，不僅可以根據(jù)實(shí)際的作業(yè)要求，對傳動系統(tǒng)的傳動性能進(jìn)行變更，大大提高了工作效率，也可以將復(fù)雜的人工操作簡單化，降低勞動使用率。

4　結(jié)語

自從機(jī)電一體化納入工程機(jī)械，其在很大程度上提升了機(jī)械的使用質(zhì)量、工作效益、人員使用率，同時(shí)也節(jié)約了大量的勞動力，為企業(yè)贏得了效益。但是對于機(jī)械工程來說，目前面臨的問題是，如何將機(jī)電一體化更好的納入其中，這也是機(jī)械工程未來的發(fā)展方向。除了加大機(jī)電一體化理論知識的探索和研究力度，更要積極引進(jìn)發(fā)達(dá)國家的先進(jìn)技術(shù)，另外，國家還應(yīng)該重視機(jī)電一體化人才的培養(yǎng)，為我國機(jī)電一體化技術(shù)的深入研究打下扎實(shí)的基礎(chǔ)。

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