淺析工程機械機電一體化技術(shù)的應(yīng)用

楊飛彪　于永卿

摘要：機電一體化技術(shù)在工程機械當(dāng)中的應(yīng)用，進一步提高了工程施工的效率、質(zhì)量及安全性。筆者結(jié)合自身實際工作經(jīng)驗，首先簡單分析了機電一體化技術(shù)的概況，然后對機電一體化技術(shù)在工程機械中的應(yīng)用進行了探討，以期進一步推動機電一體化技術(shù)在工程機械中的普及應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：機電一體化；工程機械；概況

一、工程機械中機電一體化的概況

機電一體化是指在機構(gòu)主功能、動力功能、信息處理功能和控制功能上引進電子技術(shù)，將機械裝置與電子化設(shè)計及軟件結(jié)合起來所構(gòu)成的系統(tǒng)的總稱。

機電一體化發(fā)展至今也已成為一門有著自身體系的新型學(xué)科，隨著科學(xué)技術(shù)的不但發(fā)展，還將被賦予新的內(nèi)容。但其基本特征可概括為：機電一體化是從系統(tǒng)的觀點出發(fā)，綜合運用機械技術(shù)、微電子技術(shù)、自動控制技術(shù)、計算機技術(shù)、信息技術(shù)、傳感測控技術(shù)、電力電子技術(shù)、接口技術(shù)、信息變換技術(shù)以及軟件編程技術(shù)等群體技術(shù)，根據(jù)系統(tǒng)功能目標(biāo)和優(yōu)化組織目標(biāo)，合理配置與布局各功能單元，在多功能、高質(zhì)量、高可靠性、低能耗的意義上實現(xiàn)特定功能價值，并使整個系統(tǒng)最優(yōu)化的系統(tǒng)工程技術(shù)。由此而產(chǎn)生的功能系統(tǒng)，則成為一個機電一體化系統(tǒng)或機電一體化產(chǎn)品。

因此，“機電一體化”涵蓋“技術(shù)”和“產(chǎn)品”兩個方面。只是，機電一體化技術(shù)是基于上述群體技術(shù)有機融合的一種綜合技術(shù)。而不是機械技術(shù)、微電子技術(shù)以及其它新技術(shù)的簡單組合、拼湊。這是機電一體化與機械加電氣所形成的機械電氣化在概念上的根本區(qū)別。機械工程技術(shù)有純技術(shù)發(fā)展到機械電氣化，仍屬傳統(tǒng)機械，其主要功能依然是代替和放大的體力。但是發(fā)展到機電一體化后，其中的微電子裝置除可取代某些機械部件的原有功能外，還能賦予許多新的功能，如自動檢測、自動處理信息、自動顯示記錄、自動調(diào)節(jié)與控制自動診斷與保護等。即機電一體化產(chǎn)品不僅是人的手與肢體的延伸，還是人的感官與頭腦的眼神，具有智能化的特征是機電一體化與機械電氣化在功能上的本質(zhì)區(qū)別。

二、機電一體化在工程機械中的應(yīng)用

1、機電一體化技術(shù)在機床的應(yīng)用

我國數(shù)控機床一般使用Z80-CPU軟件實現(xiàn)機電一體化，這是因為Z80-CPU系統(tǒng)開發(fā)較為簡單，且配套的芯片具有普遍性和廉價性，因此在機電一體化技術(shù)上具有額可靠性和通用性。由于我國的數(shù)控機床是按照坐標(biāo)軸進行工作臺運動的，因此一般需要采用插補功能實現(xiàn)連續(xù)控制的目的。其中滾珠絲杠具有摩擦損失小、傳動效率高的優(yōu)勢可以有效消除低速爬行的現(xiàn)象，因此在數(shù)控機床的執(zhí)行機構(gòu)傳動方式可以使用該種傳動方式。

2、監(jiān)控系統(tǒng)的應(yīng)用

機電一體化技術(shù)在工程機械加裝電子監(jiān)控和故障診治以及自動報警系統(tǒng)可以對工程機械的各種裝置如傳動系統(tǒng)、液壓系統(tǒng)、發(fā)動機以及制動系統(tǒng)等進行綜合的全方位的監(jiān)控。監(jiān)控系統(tǒng)在工程機械運行過程中如果發(fā)現(xiàn)異常，能夠自動找出機械出現(xiàn)故障的部位，并發(fā)出警報，提醒工作人員注意。因此機電一體化技術(shù)的應(yīng)用不僅提高了工程機械的工作效率，而且改善了操作人員的工作環(huán)境，降低了工程機械故障維修的費用，縮減了停機維修的時間，對延長機械使用壽命和提高機械經(jīng)濟效益具有重要的作用。

3、柴機控制

借助機電一體化技術(shù)的電子油門控制系統(tǒng)，對柴油機安裝電子調(diào)速器和升溫控制自動系統(tǒng)可以提高對柴油機控制的便捷性。

4、降低工程機械功耗，促進生產(chǎn)效率的提高

沒有使用機電一體化的工程機械存在功耗較高、生產(chǎn)率較低的現(xiàn)象，如液壓挖掘機其能量利用率只有20%左右，且生產(chǎn)率較低，應(yīng)用機電一體化技術(shù)后，給液壓挖掘機安裝電子控制系統(tǒng)，如卡特電子系統(tǒng)。安裝科特電子系統(tǒng)的液壓挖掘機其功耗明顯降低，且生產(chǎn)率在不斷提高?；蛘呷缃o柴油機安裝電子調(diào)速器，可以根據(jù)不同的工況選用的不同的柴油機工作模式，降低柴油機的功耗，這有利于提高柴油機的工作效率。

5、提高產(chǎn)品質(zhì)量

機電一體化技術(shù)應(yīng)用于工程機械中，借助電子系統(tǒng)的精密控制系統(tǒng)，可以提高工程機械工作的精密程度，提高產(chǎn)品質(zhì)量，促進良品率的提高。一般的機床在加工產(chǎn)品時是操作人員依據(jù)自身的操作經(jīng)驗和技術(shù)進行操作的，這造成的機床生產(chǎn)的良品較低。實現(xiàn)機電一體化的機床在進行產(chǎn)品加工時依賴于電子系統(tǒng)的控制，因此精確度較高，同時監(jiān)控系統(tǒng)可以及時對機床操作進行調(diào)整，確保良品率的提高。我國較為先進的數(shù)控金切機床已經(jīng)可以進行精度為0.001毫米的作業(yè)加工，這是單純的依靠人工操作的機床難以做到的。

三、工程機械領(lǐng)域機電一體化的發(fā)展趨勢

1、智能化

智能化是機電一體化技術(shù)的必然發(fā)展趨勢，其應(yīng)用需求也越來越高。所謂智能化，即立足于相關(guān)控制理論，將心理學(xué)、生理學(xué)、計算機網(wǎng)絡(luò)、運籌學(xué)、人工智能等多學(xué)科知識運用到工程機械領(lǐng)域，使工程機械的操作可以逐漸取代人為操作，進一步降低工程預(yù)算成本，實現(xiàn)更精準(zhǔn)的控制，滿足工程施工的更高要求，因此工程機械的智能化仍是大勢所趨。

2、微型化

微型化這一概念源于上世紀(jì)80年代末期，是指機電一體化向微電子機械系統(tǒng)領(lǐng)域發(fā)展的趨勢。微型機電一體化產(chǎn)品是電子技術(shù)與機械技術(shù)在納米尺度上相融合的產(chǎn)物，它的特點主要是體積小、耗能低、運動靈活，在生物醫(yī)療、軍事、信息等領(lǐng)域有著不可超越的優(yōu)越性?，F(xiàn)階段微型機電一體化產(chǎn)品都朝著小于l立方厘米的體積發(fā)展，甚至是朝著微米、納米級別發(fā)展，其瓶頸為微機械技術(shù)。

3、網(wǎng)絡(luò)化

隨著計算機網(wǎng)絡(luò)的普及，基于網(wǎng)絡(luò)的各種遠程控制設(shè)備可以達到讓人們足不出戶即可控制多種設(shè)備的目標(biāo)，使工程機械的操作更加便捷，而遠程控制的終端設(shè)備本身就是機電一體化產(chǎn)品。工程機械領(lǐng)域中遠程控制盒監(jiān)控技術(shù)的快速發(fā)展使得機電一體化產(chǎn)品向著網(wǎng)絡(luò)化方向發(fā)展成為必然趨勢。

4、節(jié)能環(huán)?；?/p>

隨著工業(yè)化進程的持續(xù)推進，人類社會的經(jīng)濟化水平不斷提高，但與此同時人們賴以生存的環(huán)境也遭到了巨大的破壞。進入新世紀(jì)以來，社會公眾對環(huán)保的關(guān)注和呼聲越來越高，國家也出臺了一系列的相關(guān)政策來號召節(jié)能減排，為適應(yīng)節(jié)約型社會的發(fā)展，機電一體化產(chǎn)品在使用時不造成資源浪費和環(huán)境污染，報廢后可以回收利用，實現(xiàn)綠色化產(chǎn)品概念和綠色化設(shè)計制造更能適應(yīng)今后的市場需求。

四、結(jié)束語

綜上所述，工程機械領(lǐng)域中機電一體化技術(shù)的應(yīng)用日趨廣泛，發(fā)展前景可觀，工程機械為適應(yīng)機電一體化這一趨勢，盡可能的提高機械運作效率，需要其操作者或使用者順應(yīng)科學(xué)發(fā)展潮流，加大研究力度，全面掌握機電一體化技術(shù)，振興機械工業(yè)，更好的為我國建設(shè)事業(yè)服務(wù)。