機(jī)電一體化在工程機(jī)械上的應(yīng)用與發(fā)展

范曙遠(yuǎn)

摘 要：隨著科學(xué)技術(shù)的不斷創(chuàng)新以及工業(yè)生產(chǎn)的迫切需要，機(jī)電一體化開(kāi)始廣泛應(yīng)用于工程機(jī)械設(shè)計(jì)制造領(lǐng)域。本文簡(jiǎn)單分析了機(jī)電一體化在工程機(jī)械上的應(yīng)用情況，并對(duì)其未來(lái)的發(fā)展趨勢(shì)進(jìn)行了展望。

關(guān)鍵詞：機(jī)電一體化；工程機(jī)械；應(yīng)用；發(fā)展

隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展和創(chuàng)新，機(jī)械設(shè)備開(kāi)始大面積地運(yùn)用于生產(chǎn)生活之中，為了減輕人工勞動(dòng)強(qiáng)度，提升工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)效率，“機(jī)電一體化”理論開(kāi)始應(yīng)用于機(jī)械制造領(lǐng)域，并取得了不錯(cuò)成績(jī)。這項(xiàng)技術(shù)在工程機(jī)械中融入了先進(jìn)的電子、傳感和計(jì)算機(jī)技術(shù)，讓電子芯片來(lái)智能化控制，從而使得機(jī)械能夠自動(dòng)化地進(jìn)行作業(yè)。近些年來(lái)，這一技術(shù)大面積地應(yīng)用于汽車(chē)制造方面，后來(lái)開(kāi)始推廣至工程機(jī)械領(lǐng)域，旨在提高作業(yè)進(jìn)度、保證作業(yè)安全以及將低能源消耗。

1 機(jī)電一體化在工程機(jī)械上的應(yīng)用情況

隨著電子傳感技術(shù)日新月異地發(fā)展，機(jī)電一體化開(kāi)始廣泛應(yīng)用于工程機(jī)械領(lǐng)域，主要集中于提高機(jī)械精密化程度、降低能源損耗以及增強(qiáng)機(jī)械作業(yè)安全性能這三個(gè)方面：

1.1 提高精密化程度

傳統(tǒng)的工程機(jī)械都是大功率粗獷型設(shè)備，在作業(yè)過(guò)程中無(wú)法進(jìn)行精密的操作，這完全不能滿足工程建設(shè)的基本需求，因此在工程機(jī)械中植入電子控制系統(tǒng)，不僅能夠地確保機(jī)械操作的準(zhǔn)確度，而且還可以降低人工勞動(dòng)強(qiáng)度。例如傳統(tǒng)拌和機(jī)只有攪拌和勻的功能，原料的配比需要人工進(jìn)行計(jì)算稱(chēng)量，往往存在較大誤差并且勞動(dòng)強(qiáng)度大，然而將電子控制系統(tǒng)引入至瀝青、混凝土拌合機(jī)等工程機(jī)械中之后，這些工程機(jī)械擁有自動(dòng)計(jì)量的功能，并有較高精度，同時(shí)在很大程度上降低了工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，因此這項(xiàng)技術(shù)廣泛應(yīng)用于提升機(jī)械精密度方面。

1.2 降低能源損耗

目前各國(guó)開(kāi)始積極推進(jìn)能源可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略，如何提高工程機(jī)械的能源利用率成為了各國(guó)所關(guān)心的課題之一。傳統(tǒng)工程機(jī)械的能源利用率較低，從而致使大量的能源燃料被浪費(fèi)，例如大型挖掘機(jī)的能源利用率還不到30%，顯然大部分的能源并未轉(zhuǎn)化為動(dòng)力而被直接消耗，這完全不符合可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略。在工程機(jī)械上引入先進(jìn)的節(jié)能控制系統(tǒng)，能夠有效地降低能源消耗，提高能源利用效率。例如在發(fā)動(dòng)機(jī)中裝上電子節(jié)能液壓泵能夠根據(jù)溫度控制冷風(fēng)扇的轉(zhuǎn)速，同時(shí)還可以根據(jù)機(jī)械的負(fù)荷來(lái)自動(dòng)調(diào)節(jié)柴油閥門(mén)的開(kāi)度，從而達(dá)到自動(dòng)變速的效果，進(jìn)而降低能源損耗。

1.3 增強(qiáng)作業(yè)安全性

工程機(jī)械多為大型設(shè)備，一旦發(fā)生危險(xiǎn)就特別容易造成重大安全事故，因此目前許多工程機(jī)械上已經(jīng)開(kāi)始采用傳感器控制技術(shù)來(lái)降低事故發(fā)生的概率。通過(guò)電子技術(shù)控制的傳感器能夠靈敏地感應(yīng)到機(jī)械各部位的實(shí)際情況，并且通過(guò)電子技術(shù)來(lái)進(jìn)行分析處理，如果工程機(jī)械存在危險(xiǎn)性，那么系統(tǒng)就會(huì)自動(dòng)熄火。例如大型起重機(jī)在進(jìn)行重物吊運(yùn)作業(yè)過(guò)程中，一旦重物負(fù)荷超過(guò)臂矩力，那么傳感器就會(huì)立刻報(bào)警，從而防止起重機(jī)傾翻或斷臂。因此在工程機(jī)械設(shè)計(jì)制造之中融入電子傳感控制技術(shù)，能夠在很大程度上增強(qiáng)機(jī)械作業(yè)的安全性，減少傷亡事故的發(fā)生。

2 機(jī)電一體化未來(lái)的發(fā)展趨勢(shì)展望

機(jī)電一體化融合了電子、傳感和計(jì)算機(jī)控制等綜合技術(shù)，并將這些技術(shù)植入到工程機(jī)械之中，在很大程度上提升了機(jī)械性能。隨著科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展和人們需求地日益提高，這項(xiàng)技術(shù)將要朝向智能化、網(wǎng)絡(luò)化和便捷化的方向發(fā)展。

2.1 智能化

隨著數(shù)字信息化時(shí)代的到來(lái)，智能化應(yīng)用已經(jīng)深入人心，智能手機(jī)、智能電腦和智能機(jī)器人等并逐漸被人們所接受，可以說(shuō)，智能化設(shè)計(jì)是未來(lái)時(shí)代發(fā)展的主題之一。工程機(jī)械在未來(lái)的發(fā)展過(guò)程中也應(yīng)當(dāng)符合時(shí)代潮流，逐步將機(jī)電一體化和人工智能技術(shù)合二為一，讓工程機(jī)械不僅具有自動(dòng)化的操作模式，而且還擁有人工智能的分析處理模式，進(jìn)一步提升機(jī)械控制能力。目前許多工程機(jī)械都處于智能化無(wú)人操控的研發(fā)階段，在危險(xiǎn)度大或者污染嚴(yán)重的區(qū)域施工作業(yè)時(shí)，智能化地?zé)o人機(jī)械就可以安裝程序自動(dòng)完成，因此智能化將會(huì)成為未來(lái)工程機(jī)械一個(gè)的重要發(fā)展趨勢(shì)。

2.2 網(wǎng)絡(luò)化

當(dāng)前時(shí)代是網(wǎng)絡(luò)信息化時(shí)代，這意味著機(jī)電一體化技術(shù)要朝著網(wǎng)絡(luò)化的方向趨勢(shì)發(fā)展，目前很多工程機(jī)械已經(jīng)能夠通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)手段來(lái)進(jìn)行遠(yuǎn)程網(wǎng)絡(luò)控制。網(wǎng)絡(luò)信息系統(tǒng)具有強(qiáng)大的數(shù)據(jù)運(yùn)算處理及儲(chǔ)存功能，能夠在遠(yuǎn)程端下達(dá)機(jī)械作業(yè)的指令，從而起到操控工程機(jī)械產(chǎn)生相應(yīng)動(dòng)作。機(jī)械網(wǎng)絡(luò)化不僅保留了機(jī)電一體化的控制先進(jìn)性，而且還可以利用強(qiáng)大的數(shù)據(jù)處理功能來(lái)對(duì)機(jī)械各個(gè)部位的狀態(tài)進(jìn)行分析整理，從而及時(shí)地發(fā)現(xiàn)機(jī)械運(yùn)行過(guò)程中的隱患，這對(duì)于工程機(jī)械的發(fā)展起著十分關(guān)鍵的作用。

2.3 微型化

微型化是機(jī)電一體化技術(shù)未來(lái)的發(fā)展趨勢(shì)，其當(dāng)前科研工作的主攻方向是將機(jī)電一體化產(chǎn)品向體積小、耗能小、操作靈活的方向發(fā)展，許多科研單位已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了機(jī)電一體化產(chǎn)品的體積控制在1cm3之內(nèi)，相信在未來(lái)，這一產(chǎn)品將會(huì)實(shí)現(xiàn)微米、納米級(jí)的體積標(biāo)準(zhǔn)。這種微型控制系統(tǒng)卻具備強(qiáng)大的數(shù)據(jù)儲(chǔ)存分析功能，能夠快捷地分析出工程機(jī)械運(yùn)轉(zhuǎn)中的缺陷，提高工程機(jī)械的運(yùn)行效率和安全指數(shù)。

總而言之，隨著計(jì)算機(jī)電子技術(shù)日新月異地發(fā)展，機(jī)電一體化開(kāi)始廣泛應(yīng)用于工程機(jī)械領(lǐng)域，并能夠有效地提高作業(yè)進(jìn)度、保證作業(yè)安全以及將低能源消耗，同時(shí)該技術(shù)未來(lái)將朝向智能化、網(wǎng)絡(luò)化和微型化的方向發(fā)展。

參考文獻(xiàn)

[1] 張?chǎng)?基于機(jī)電一體化背景下的工程機(jī)械中應(yīng)用[J] 黑龍江科技信息，2011（07）

[2] 趙慶偉 機(jī)電一體化在工程機(jī)械的應(yīng)用與發(fā)展[J] 工業(yè)技術(shù)，2015（12）