工程機(jī)械機(jī)電一體化技術(shù)的應(yīng)用與發(fā)展

楊秦冬 郭軍平

【摘 要】隨著科學(xué)技術(shù)與現(xiàn)代化生產(chǎn)的不斷推進(jìn)，傳統(tǒng)技術(shù)的低效率、低產(chǎn)量已經(jīng)難以滿足現(xiàn)代化生產(chǎn)的要求，因此就需要不斷提高技術(shù)以提高產(chǎn)品性能與生產(chǎn)效率。將機(jī)電一體化技術(shù)運(yùn)用到機(jī)械生產(chǎn)與制造中，是機(jī)械工程與先進(jìn)科學(xué)技術(shù)的完美結(jié)合，更加符合現(xiàn)代化建設(shè)要求。未來技術(shù)將面向微型、更高性能的方向發(fā)展。

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

機(jī)電一體化也叫機(jī)械電子學(xué)，它是機(jī)械技術(shù)、微電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)及信息技術(shù)相互影響、滲透與結(jié)合而形成的一門新興的邊緣學(xué)科。機(jī)電一體化是在機(jī)械主功能、動(dòng)力功能、信息功能和控制功能上引進(jìn)微電子技術(shù)，并將機(jī)械裝置與電子裝置用相關(guān)軟件有機(jī)結(jié)合而構(gòu)成系統(tǒng)的總稱。機(jī)電一體化技術(shù)首先在汽車上應(yīng)用，70年代中期開始人們將機(jī)電一體化技術(shù)推廣到工程機(jī)械上，從根本上改變了工程機(jī)械的面貌，實(shí)現(xiàn)省能化、自動(dòng)化、智能化。據(jù)調(diào)查，現(xiàn)階段國內(nèi)外許多高性能工程機(jī)械普遍應(yīng)用電子控制系統(tǒng)，該系統(tǒng)以微機(jī)或微處理器為核心并且已經(jīng)成為必不可少的一部分，現(xiàn)在衡量某種工程機(jī)械性能的高低是看其機(jī)電一體化水平的應(yīng)用程度。

一、工程機(jī)械機(jī)電一體化技術(shù)的應(yīng)用

機(jī)電一體化技術(shù)具有廣闊的發(fā)展前景和極高的應(yīng)用價(jià)值，尤其是在工程機(jī)械中的應(yīng)用更具廣泛性和有效性，機(jī)電一體化技術(shù)在工程機(jī)械中的應(yīng)用主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：

1、機(jī)電一體化技術(shù)的在工程機(jī)械提高生產(chǎn)效率、節(jié)能降耗方面的應(yīng)用

在傳統(tǒng)的工程機(jī)械中，能量的充分利用率和使用率比較低。比如說，液壓挖掘機(jī)其燃料的充分利用率僅僅占了30%，剩下的70%左右的能量都被浪費(fèi)了。在能源資源高度緊張的今天，迫使機(jī)械工程的發(fā)展必須向著“節(jié)能降耗”的方向發(fā)展。比如說，小松公司生產(chǎn)的挖掘機(jī)能夠很好地達(dá)到節(jié)能降耗的目的，大約可以節(jié)省23%的燃料，最主要的原因就是新型的控制節(jié)能器的采用。日立公司生產(chǎn)的挖掘機(jī)，采用了“卡特電子效率”節(jié)能控制體系，通過對(duì)泵以及發(fā)動(dòng)機(jī)的綜合、全面控制，大大提高了利用率，其能量利用率能夠達(dá)到98%左右，生產(chǎn)率也相應(yīng)地得到了大幅度的提升。所以說工程機(jī)械中電子節(jié)能控制器的運(yùn)用，大幅度提高挖掘機(jī)等大型工程機(jī)械設(shè)備的能量利用率，一定程度上發(fā)揮到了節(jié)能的作用。電子節(jié)能控制器操作比較簡單，對(duì)機(jī)械的磨損也相對(duì)減少，從而提高了工作的效率。

2、在自動(dòng)化以及半自動(dòng)化的作業(yè)全過程中的應(yīng)用

工程機(jī)械全面地實(shí)現(xiàn)作業(yè)自動(dòng)化以及半自動(dòng)化水平，可以有效地降低操作人員的勞動(dòng)強(qiáng)度，有效地提高生產(chǎn)效率，大大減少了因?yàn)椴僮魅藛T的經(jīng)驗(yàn)不足或技術(shù)不到位對(duì)于操作精度的影響。比如說，三菱公司設(shè)計(jì)生產(chǎn)的挖掘機(jī)，有控制挖掘機(jī)軌跡系統(tǒng)的功能，相關(guān)的操作人員在控制板上將鏟斗的運(yùn)動(dòng)形狀和運(yùn)動(dòng)軌跡設(shè)定好之后，相應(yīng)的微機(jī)操作系統(tǒng)就會(huì)根據(jù)不同角度的傳感器發(fā)出的信號(hào)，對(duì)動(dòng)臂、鏟刀和斗桿的運(yùn)動(dòng)進(jìn)行自動(dòng)的控制，從而實(shí)現(xiàn)多種特定斷面溝槽、開口和斜坡的精準(zhǔn)挖掘，有效地實(shí)現(xiàn)了挖掘操作的自動(dòng)化水平。

3、在控制柴油機(jī)上的應(yīng)用

要想進(jìn)一步深入發(fā)展柴油機(jī)技術(shù)， 應(yīng)該要解決發(fā)動(dòng)機(jī)排放質(zhì)量與最低油耗間的矛盾。在電子技術(shù)發(fā)展十分迅速的今天，采用電子節(jié)能液壓泵系統(tǒng)能夠有效減小能耗， 還能自動(dòng)控制冷風(fēng)扇的轉(zhuǎn)速隨溫度的變化， 這樣的條件下， 電子控制自動(dòng)變速，還包括根據(jù)負(fù)荷條件自動(dòng)調(diào)節(jié)柴油機(jī)油門等內(nèi)容都能得以實(shí)現(xiàn)， 能夠使得在各種變工況下的柴油機(jī)， 在滿足經(jīng)濟(jì)指標(biāo)和排放指標(biāo)的最佳噴油時(shí)間的同時(shí)， 能夠?qū)崿F(xiàn)凈化排氣、節(jié)約能源、提高效率。

4、機(jī)械操作的自動(dòng)化能夠降低勞動(dòng)強(qiáng)度

在工程機(jī)械施工操作中引入機(jī)電一體化實(shí)現(xiàn)操作的自動(dòng)化或者半自動(dòng)化，這樣大大降低了勞動(dòng)強(qiáng)度，提高了工作效率，并且大大減少了因?yàn)椴僮髡吖ぷ鹘?jīng)驗(yàn)不足而造成的作業(yè)精度的影響。

5、在工程作業(yè)精確度方面的應(yīng)用

在工程機(jī)械設(shè)備中使用電子控制系統(tǒng)可以將稱量的過程自動(dòng)化，對(duì)稱量系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)微機(jī)控制，使得稱量更加精確。自動(dòng)找平裝置的應(yīng)用，大大提高了混凝土瀝青攤鋪機(jī)的工作效率和施工質(zhì)量。自動(dòng)供料系統(tǒng)（超聲波技術(shù)）的應(yīng)用，完美地完成了混凝土瀝青攤鋪機(jī)對(duì)于供料的自動(dòng)調(diào)節(jié)，全面提升了攤鋪的效果和質(zhì)量。與此同時(shí)，鏟運(yùn)機(jī)鏟斗刀、平地機(jī)刮刀以及推土機(jī)鏟刀的電子化操作控制，減少了誤差，提高了工作效率，同時(shí)還節(jié)約了人力，降低了施工人員的工作強(qiáng)度，高效、快捷，符合現(xiàn)代工程施工的要求。

6、電子監(jiān)控、故障自診以及自動(dòng)報(bào)警的應(yīng)用

電子監(jiān)控、故障自診以及自動(dòng)報(bào)警，也就是說對(duì)于工程機(jī)械的工作裝置，傳動(dòng)系統(tǒng)、發(fā)動(dòng)機(jī)、液壓系統(tǒng)以及制動(dòng)系統(tǒng)進(jìn)行全面的監(jiān)控，一旦在運(yùn)行的過程中發(fā)生異常情況，就會(huì)自動(dòng)地找出故障的位置并自動(dòng)進(jìn)行報(bào)警提示。機(jī)電一體化的發(fā)展和應(yīng)用，大大地改善了操作人員的現(xiàn)實(shí)工作條件，全面提高了機(jī)械設(shè)備的工作效率。與此同時(shí)，簡化了機(jī)械設(shè)備檢查和維護(hù)的工作，相應(yīng)地減少了維修費(fèi)用，大大降低了維修停機(jī)的時(shí)間，對(duì)于提高機(jī)械設(shè)備的使用壽命有很大的作用和意義。

二、機(jī)電一體化技術(shù)在工程機(jī)械上的發(fā)展前景

從人類爆發(fā)第一次世界革命以來，社會(huì)在不斷的發(fā)展和變化，歷經(jīng)這么多年代的發(fā)展，相關(guān)技術(shù)也越來越成熟，在人類發(fā)展和社會(huì)進(jìn)步方面發(fā)揮著越來越重要的作用。在歷史的推進(jìn)過程中，這項(xiàng)技術(shù)的價(jià)值和意義還將不斷的突出，顛覆整個(gè)行業(yè)的發(fā)展。

1、智能化。人類對(duì)人工智能的研究從未停止過。今年，由谷歌研發(fā)的機(jī)器人公司Alpha Dog擊敗了世界圍棋冠軍李世石，科學(xué)家們進(jìn)一步研究了機(jī)械智能的發(fā)展。今天，智能設(shè)備無處不在，極大地便利了我們的日常生活。因此，在未來的建筑機(jī)械中，機(jī)電一體化技術(shù)的發(fā)展也將伴隨著智能參與。在設(shè)備的未來，你可以使用人工智能、心理學(xué)、算法和其他想法，使建筑機(jī)械有一定的計(jì)算能力和判斷能力。

2、模塊化。機(jī)電一體化技術(shù)產(chǎn)品具有種類繁多、生產(chǎn)廠家標(biāo)準(zhǔn)不統(tǒng)一的特點(diǎn)，因而研制和開發(fā)具有統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)的接口，對(duì)產(chǎn)品單元模塊化非常有必要，這也是未來機(jī)電一體化技術(shù)發(fā)展的重要目標(biāo)。比如在研究具有減速、變頻調(diào)速電機(jī)的一體化動(dòng)力驅(qū)動(dòng)單元，具有圖像處理、視覺識(shí)別和距離測試等功能電機(jī)一體化控制單元等。在進(jìn)行產(chǎn)品設(shè)計(jì)時(shí)，利用模塊化標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行生產(chǎn)，可以使產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)化，避免資源的浪費(fèi)和閑置。

3、環(huán)?；??？沙掷m(xù)發(fā)展一直是我國發(fā)展環(huán)境保護(hù)的理念。這也是一個(gè)要求企業(yè)在發(fā)展過程中遵循的原則。在未來，建筑機(jī)械的高度發(fā)展可能會(huì)造成環(huán)境破壞和污染。這與中國想要實(shí)現(xiàn)綠色產(chǎn)品理念的愿望背道而馳。因此，這就要求機(jī)電一體化技術(shù)可以避免環(huán)境造成的污染，以及在應(yīng)用過程中可以回收利用能源的程度。

三、結(jié)束語

綜上所述，機(jī)電一體化在工程機(jī)械中的應(yīng)用發(fā)展是當(dāng)前機(jī)械工業(yè)發(fā)展必然的趨勢，也是振興和發(fā)展機(jī)械工業(yè)的必經(jīng)之路。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，工程機(jī)械機(jī)電一體化還會(huì)有著更多的創(chuàng)新與發(fā)展，未來工程機(jī)械機(jī)電一體化技術(shù)的應(yīng)用將會(huì)融合機(jī)、電、光以及磁的綜合性能，更好地促進(jìn)工程機(jī)械的發(fā)展。

【參考文獻(xiàn)】

[1] 楊樂新.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[J].山東工業(yè)技術(shù)，2015（22）：169.

[2] 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（01）：77-78，89.