機電液一體技術及其工業(yè)應用

王洋洋

（山東農(nóng)業(yè)大學 機電學院，山東 泰安 271018）

機電液一體技術及其工業(yè)應用

王洋洋

（山東農(nóng)業(yè)大學 機電學院，山東 泰安 271018）

機電液一體化技術的應用對于提高工業(yè)機械的工作性能，降低能源消耗，提高生產(chǎn)效率都有著顯著作用。介紹了機電液一體化技術的發(fā)展由來，在工業(yè)上的應用情況，主要研究了在汽車、工業(yè)機器人在工程機械上的應用，并提出了問題和建議。

機電液一體化技術；汽車；工業(yè)機器人；工程機械

機械技術、微電子技術和液壓技術的有機結合形成了我們現(xiàn)在所了解的機電液一體化技術，它是在融合了機械、計算機、傳感器、液壓、自動控制等多門科學技術的基礎之上所發(fā)展起來的一門新興科學。把機電液一體化技術應用在現(xiàn)代機械的控制中，可以提高機械的自動化程度和生產(chǎn)效率，使機械的使用壽命得以延長，保證生產(chǎn)的安全性和穩(wěn)定性，具有較高的經(jīng)濟效益。

1 機電液一體化技術的發(fā)展概述

在研究發(fā)展微電子技術的過程中，超大規(guī)模集成電路，隨之應運而生的便是機電液一體化技術的發(fā)展，這使得機械生產(chǎn)得以向著新技術時代邁進。液壓傳動系統(tǒng)在機械產(chǎn)品中占據(jù)著比較大的比例，所以在工業(yè)機械中所采用的也就是機械、電子器件，還有液壓融合為一體的科技產(chǎn)物，這就是我們所認識的機電液一體化系統(tǒng)。伴隨著電子信息技術不斷發(fā)展所創(chuàng)新出的機電液一體化技術，在實際應用中能夠提高作業(yè)質量與作業(yè)效率，并且能有效減少資源的使用量，與傳統(tǒng)技術相比能夠節(jié)省下能源用量達到兩成到三成，并且能實現(xiàn)無人操縱或者遠距離操縱，節(jié)省了人工勞動力，還能自動診斷系統(tǒng)故障，并能實時監(jiān)測運行狀態(tài)，具有較強的發(fā)展?jié)摿εc優(yōu)良的發(fā)展前景。機電液一體化技術主要包含四個技術內容，首先是整機的電子控制，微機器是現(xiàn)在很多控制系統(tǒng)的核心，這項應用簡化了繁雜的整機結構，使其更加簡單，操作更容易，還提高了可靠性。再者是發(fā)動機的電子控制，發(fā)動機是工業(yè)機械的整個動力源，現(xiàn)背景下對環(huán)保標準有著更高要求和標準，所以比較廣得應用環(huán)保型電噴發(fā)動機，這樣即能實現(xiàn)能源的節(jié)省，也能實現(xiàn)對發(fā)動機柔性控制，完全可以達到環(huán)保標準。第三個則是行走系統(tǒng)電子控制，對于這項技術的應用得以將工業(yè)機械的行走靈活性大大提高，也提高了工程機械的實際工作效率。最后則是工作裝置的電子控制，此項控制系統(tǒng)主要是對攤鋪機自動找平的控制，還有對拌和站自動稱量等的控制作業(yè)，讓其發(fā)揮性能，并使其利用價值得以提高。

2 機電液一體化技術在工業(yè)上的應用

2.1 機電液一體化技術在汽車上的應用

目前，汽車電子化、智能化水平已經(jīng)是我們評價汽車現(xiàn)代化、安全性和綜和性能的重要標志。因此，像美國日本德國等工業(yè)水平相對比較發(fā)達國家，都已經(jīng)有計劃的形成了屬于自己本國的相對獨立的汽車電子產(chǎn)品。因為汽車行駛路況的多樣性和復雜性，所以汽車發(fā)動機的運行常常面臨多種多樣的工況，據(jù)此我們通過利用電腦強有力的綜合處理功能和提高汽車電子控制的靈活性，能夠實現(xiàn)汽車發(fā)動機在各種運行工況下運行性能優(yōu)化，以此來逐步提高發(fā)動機的綜合性能。目前，汽車發(fā)動機上的傳統(tǒng)的化油器式的燃料供給系統(tǒng)已經(jīng)被電控燃油噴射系統(tǒng)所取代。較大程度地降低了汽車發(fā)動機進氣系統(tǒng)中的進氣阻力，同時還采用了發(fā)動機進氣控制系統(tǒng)，有力地提升了發(fā)動機充氣效率。不止于此，發(fā)動機電控技術還有效地提高了進入發(fā)動機汽缸的空氣燃燒效率，大力地增強了汽車發(fā)動機的動力性。電子控制單元所擁有的高速處理能力使汽車控制系統(tǒng)能快速做出響應，讓汽車在加速或減速的過渡工況下實現(xiàn)更靈敏地反應?，F(xiàn)在汽車上普遍都采用的是電控液力自動變速器。其結構主要是由自動變速器和液力變矩器兩大部分組成。電控液力自動變速器可以根據(jù)車速和油門開度的變化，自行換檔。電控液力自動變速器與無級變速器相比，最大特點是其構成為行星齒輪變速系統(tǒng)。所以，其比傳統(tǒng)自動變速器具有更簡單的結構，更小的體積。此外，它還可以改變傳動比，當然是在一定的范圍內，通過全程無級變速的實現(xiàn)，以使汽車的車速能夠平穩(wěn)變化，消除傳統(tǒng)變速器換檔時產(chǎn)生的“頓”的感覺，使整車駕駛性能更好，安全性能更高，降低廢氣排放和使發(fā)動機傳動系統(tǒng)的使用壽命延長。

2.2 機電液一體化在工業(yè)機器人上的應用

目前，工業(yè)機器人已經(jīng)在工業(yè)物流自動化裝置中占據(jù)了重要地位，也是新技術革命中的一個重要標志。工業(yè)機器人最初只是為了核技術的實際發(fā)展于20世紀的40年代開發(fā)出的機械手，此后的幾年中，美國提出了通用重復操作機器人這一方案，花了5年的時間制造出第一代工業(yè)機器人，但是礙于諸多歷史原因和技術上的不成熟，致使工業(yè)機器人發(fā)展速度十分緩慢。20世紀70年代，噴漆機器人和焊接機器人被研制出來，并在工業(yè)生產(chǎn)中得以應用，這時候人工智能技術以及計算機技術都得到了發(fā)展，工業(yè)機器人也因此配備視覺和觸覺，到20世紀80年代的時候，工業(yè)上應用機器人的情況已經(jīng)十分普遍，從統(tǒng)計數(shù)據(jù)來看1980年的時候大概有2萬臺機器人被應用在全世界的工業(yè)生產(chǎn)中，到了1985年的時候就已經(jīng)擁有1000萬臺機器人，直到現(xiàn)在，各國都比較重視工業(yè)機器人研究和應用。

2.3 機電液一體化技術在工程機械上的應用

從機電液一體化技術在國外的應用現(xiàn)狀來看，其在工程機械中的體現(xiàn)主要在以下幾個方面：（1）首先是變量泵控制。當機械作業(yè)遭遇較為復雜的工況時，就需進行有效的排量調節(jié)。（2）再者就是電液比例控制。液壓參數(shù)通過電信號來傳遞，機械動力系統(tǒng)控制靈活性更強，且系統(tǒng)響應速度更快，使用也更為方便。在當前科學技術的推動下，先進的電液比例控制的發(fā)展方向將朝著智能化邁進，到時可通過計算機自動檢測液壓系統(tǒng)以及其他參數(shù)，在這種基礎上對機械的動力系統(tǒng)實現(xiàn)有效控制。（3）第三是發(fā)動機轉速控制。比如柴油機電噴控制技術的使用，使得噴油前角及循環(huán)供油量不再受轉速限制，便可始終處于最佳作業(yè)狀態(tài)。（4）最后則是自動診斷故障控制。伴隨著現(xiàn)代化工程的發(fā)展，對于機電液一體化的應用也逐漸增多，比如自動滑轉控制系統(tǒng)，此系統(tǒng)為德國寶馬公司研制，安裝有自動滑轉控制系統(tǒng)的壓路機可以爬行68%的陡坡，可通過利用提示燈等元件降低錯誤操作的發(fā)生率。另外，還能夠通過座椅上的開關實現(xiàn)行駛液壓回路及牽引之間的轉換。同樣以壓路機作為例子，國內在機電液一體化方面也取得了一些成績，比如實現(xiàn)了有效監(jiān)控關鍵參數(shù)，并且形成了自己獨立的控制體系，較為簡單的安裝維護，較強抗干擾能力。然而自身尚存在許多不足。比如線束過多，要想實現(xiàn)各個功能單元復合控制具有一定的難度，對于傳感器資源利用率較低，而且監(jiān)控信息逐漸多量化，儀表和警報燈等難以布置，以至于也未能夠進一步擴充其他自動控制功能。人為因素在這些問題中占了很大比例。據(jù)有關調查結果顯示，當前壓路機機械技術的難點集中在對控制和操縱系統(tǒng)的改進上。所以引進的電液傳感技術、電子技術等必須具備較強的控制性能和較高的信息處理能力。在傳統(tǒng)的極限功率調節(jié)系統(tǒng)和負荷傳感中引進執(zhí)行回路和電子傳感元件，使液壓系統(tǒng)的功能和調節(jié)品質都具有明顯的改進。

3 我國在機電液一體化技術應用中的一些重要問題

目前看來我國的機電液一體化技術已取得了顯著的發(fā)展，并在一些領域上得到了應用。不過在具體的應用過程中仍存在著一些問題，比如處理機械故障不夠及時有效、技術不到位、企業(yè)之間惡意的競爭等等。解決了這些問題，才能真正地促進這一技術有效地應用在我國現(xiàn)代工業(yè)中。而要解決這些問題，就需要讓企業(yè)管理人員在思想上重視與其相關的技術，引入國外的先進技術，并要做好后期維修工作。而作為工作人員要定期檢測修理機械設備，使設備的使用時間延長。與此同時，設計人員也要使相關技術適當簡化，將這項技術應用于現(xiàn)代工業(yè)中，增加設備可操作性，并簡化操作系統(tǒng)。在我們對機電液一體化技術應用的過程中，關鍵是要引進或研究新故障處理技術，雖然機電液一體化系統(tǒng)可以自動地檢測出第一種及第二種故障，并且通過指示燈也可以為工作人員指示出第三種、第四種故障所在的大概位置，然而卻不能實現(xiàn)其自我修復。在工作人員找到故障位置后，還得掌握修復故障的方法，才可保證機械設備得以正常運行，不然，引入這一技術不但不能起到提高生產(chǎn)效率、延長設備使用時間的作用，反而會影響生產(chǎn)工作的進行，并可能造成資源嚴重浪費。所以，積極引進新技術，或自主研發(fā)新技術，才可以使機電液一體化技術在我國得以長遠發(fā)展，促進這項技術在我國現(xiàn)代工業(yè)中的廣泛應用。要將機電液一體化技術應用在現(xiàn)代工業(yè)中，還需要把握工業(yè)機械的發(fā)展趨勢。機電液一體化技術的最大優(yōu)勢在于電子信息處理能力，現(xiàn)代工業(yè)機械的發(fā)展趨勢正是智能化、綠色環(huán)保、微型化。只要把握這三個發(fā)展趨勢，并且合理地運用這些技術，不斷提升自己產(chǎn)品在激烈市場競爭中的競爭優(yōu)勢，促進機電液一體化技術的合理運用，就可以不斷推動自身產(chǎn)品的發(fā)展。

[1]王丹丹,朱鏡瑾.機電液一體化在汽車上的應用[J].現(xiàn)代商貿工業(yè)2015(11):276-277.

[2]王田苗.工業(yè)機器人發(fā)展思考[J].機器人技術與應用，2004．

TP242.2

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1671-0711（2017）03（上）-0139-02