工程機(jī)械中機(jī)電一體化技術(shù)的應(yīng)用

劉偉

摘 要：隨著技術(shù)發(fā)展及其在工程機(jī)械上的應(yīng)用，從根本上改變了工程機(jī)械的面貌.極大促進(jìn)了產(chǎn)品性能的提高.使工程機(jī)械進(jìn)入了一個(gè)全新的發(fā)展階段。文章分析了機(jī)電一體化及工程機(jī)械電子控制系統(tǒng)的功能，并探討了機(jī)電一體化的發(fā)展趨勢(shì)。

關(guān)鍵詞：機(jī)電一體化；工程機(jī)械應(yīng)用

一、機(jī)電一體化技術(shù)概述

現(xiàn)代工程施工中，工程機(jī)械的性能、自動(dòng)化程度及其經(jīng)濟(jì)性等可直接影響到施工工藝的好壞，而工程機(jī)械的電氣與電子控制系統(tǒng)部分質(zhì)量與性能的優(yōu)劣又直接影響到工程機(jī)械的動(dòng)力性，經(jīng)濟(jì)性，可靠性.施工質(zhì)量、生產(chǎn)效率及使用壽命等。電子控制系統(tǒng)已成為現(xiàn)代工程機(jī)械技術(shù)水平的一個(gè)重要依據(jù)。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展及對(duì)產(chǎn)品性能要求不斷提高，電子控制系統(tǒng)在工程機(jī)械中所占的比重將會(huì)越來越大，其功能將會(huì)越來越強(qiáng)，應(yīng)用范圍也將越來越廣，而且其復(fù)雜程度也隨之提高，這樣就對(duì)使用與維修人員提出了更高的要求。

二、工程機(jī)械電子控制系統(tǒng)的功能

1.電子監(jiān)控、自動(dòng)報(bào)警及故障自診。即對(duì)工程機(jī)械的發(fā)動(dòng)機(jī)、傳動(dòng)系統(tǒng)、工作裝置、制動(dòng)系統(tǒng)和液壓系統(tǒng)等的運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)控，工作中一旦出現(xiàn)異?，F(xiàn)象，能自動(dòng)報(bào)警并準(zhǔn)確地指出故障的部位，從而改善駕駛員的工作條件，提高機(jī)器的工作效率，簡(jiǎn)化設(shè)備維護(hù)檢查工作，降低使用維修費(fèi)用，縮短停機(jī)維修時(shí)間，延長(zhǎng)設(shè)備的使用壽命.

2.節(jié)能降耗，提高生產(chǎn)率。傳統(tǒng)工程機(jī)械的能量利用牢較低，例如液壓挖掘機(jī)的燃料能蕞利用率僅為30%左右，如此低的能量利用率迫使工程機(jī)械的發(fā)展必須著眼干節(jié)能。日本小松公司挖掘機(jī)采用新型節(jié)能控制器，具有良好的節(jié)能效果，燃料可節(jié)省23%。日本日立公司挖掘機(jī)節(jié)能控制系統(tǒng)采用了卡特電子效率控制系統(tǒng)，通過對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)和泵的綜合控制，使功率的利用率可達(dá)98%，同時(shí)生產(chǎn)率也大大提高。

3.柴油機(jī)的控制。采用電子調(diào)速器，電子油門控制裝置，自動(dòng)停機(jī)裝置，自動(dòng)升溫控制裝置等。

4.提高作業(yè)精度。為保證成品料的作業(yè)精度，現(xiàn)代瀝青及水泥混凝土拌和設(shè)備廣泛采用了微機(jī)控制的電子稱量系統(tǒng)，并使稱量過程實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)化。自動(dòng)找平系統(tǒng)的應(yīng)用，使瀝青混凝土攤鋪機(jī)的施工質(zhì)量有了較大的提高。采有超聲波技術(shù)的自動(dòng)供料系統(tǒng)，使瀝青混凝土攤鋪機(jī)的供料實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)調(diào)節(jié)，進(jìn)一步提高了攤鋪質(zhì)量。推土機(jī)鏟刀、平地機(jī)刮刀、鏟運(yùn)機(jī)鏟斗刀刃的電子控制，不僅提高了作業(yè)精度和作業(yè)效率，而且也減輕了操作人員的勞動(dòng)強(qiáng)度。

5.作業(yè)過程的自動(dòng)化或半自動(dòng)化。工程機(jī)械實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化或半自動(dòng)化控制，可以減輕操作者的勞動(dòng)強(qiáng)度，提高生產(chǎn)率，并減少因操作者的經(jīng)驗(yàn)不足對(duì)作業(yè)精度的影響，例如，日本三菱公司的挖掘機(jī)設(shè)有挖掘軌跡控制系統(tǒng)，操作者在控制板上設(shè)定好鏟斗運(yùn)動(dòng)軌跡的形狀后，微機(jī)控制系統(tǒng)能夠根據(jù)各種角度傳感器的信號(hào)，自動(dòng)控制動(dòng)臂、斗桿和鏟刀的運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)各種特定開口和斷面溝槽、斜面的精確挖掘。使挖掘作業(yè)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化。

三、機(jī)電一體化的發(fā)展趨勢(shì)

機(jī)電一體化是集機(jī)械、電子、光學(xué)、控制、計(jì)算機(jī)、信息等多種學(xué)科的交叉綜合，它的發(fā)展和進(jìn)步依賴并促進(jìn)相關(guān)技術(shù)的發(fā)展。機(jī)電一體化的主要發(fā)展方向大致有以下幾個(gè)方面。

1.智能化。智能化是21世紀(jì)機(jī)電一體化技術(shù)的一工個(gè)重要發(fā)展方向。人工智能在機(jī)電一體化的研究中日益得到重視，機(jī)器人與數(shù)控機(jī)床的智能化就是重要應(yīng)用之一。這里所說的“智能化”是對(duì)機(jī)器行為的描述，是在控制理論的基礎(chǔ)上，吸收人工智能、運(yùn)籌學(xué)、計(jì)算機(jī)科學(xué)、模糊數(shù)學(xué)、心理學(xué)、生理學(xué)等新思想、新方法，使它具有判斷推理、邏輯思維及自主決策等能力，以求得到更高的控制目標(biāo)。誠(chéng)然，使機(jī)電一體化產(chǎn)品具有與人完全相同的智能是不可能的，也是不必要的。但是，高性能、高速的微處理使機(jī)電一體化產(chǎn)品賦有低級(jí)智能或者人的部分智能，則是完全可能而且必要的。

2.模塊化。模塊化是一項(xiàng)重要而艱巨的工程。由于機(jī)電一體化產(chǎn)品種類和生產(chǎn)廠家繁多，研制和開發(fā)具有標(biāo)準(zhǔn)機(jī)械接口、電氣接口、動(dòng)力接口和環(huán)境接口等的機(jī)電一體化產(chǎn)品單元，是一項(xiàng)十分復(fù)雜但又非常重要的事情。如研制集減速，智能調(diào)速、電機(jī)于一體的動(dòng)力單元，具有視覺，圖像處理、識(shí)別和測(cè)距等功能的控制單元，以及各種能完成操作的機(jī)械裝置等。有了這些標(biāo)準(zhǔn)單元就口丁迅速開發(fā)新產(chǎn)品，同時(shí)也可以擴(kuò)大生產(chǎn)規(guī)模。

3.網(wǎng)絡(luò)化。機(jī)電一體化新產(chǎn)品一旦研制出來，只要其功能獨(dú)到，質(zhì)量可靠，很快就會(huì)暢銷全球，由于網(wǎng)絡(luò)的普及，基于網(wǎng)絡(luò)的各種遠(yuǎn)程控制和監(jiān)視技術(shù)方興未艾，而遠(yuǎn)程控制的終端設(shè)備本身就是機(jī)電一體化產(chǎn)品，現(xiàn)場(chǎng)總線和局域網(wǎng)技術(shù)的應(yīng)用使家用電器網(wǎng)絡(luò)化已形成優(yōu)勢(shì)，利用家庭網(wǎng)絡(luò)將各種家用電器連接成以計(jì)算機(jī)為中心的計(jì)算機(jī)集成家電系統(tǒng)，能使人們待在家里就町分享各種高技術(shù)帶來的便利與快樂。因此，機(jī)電一體化產(chǎn)品無(wú)疑將朝著網(wǎng)絡(luò)化方向發(fā)展。

4.微型化。微型化興起于20世紀(jì)80年代末，指的是機(jī)電一體化向微型機(jī)器和微觀領(lǐng)域發(fā)展的趨勢(shì)，國(guó)外稱其為微電子機(jī)械系統(tǒng)，泛指幾何尺寸不超過lcm3的機(jī)電一體化產(chǎn)品，并向微米、納米級(jí)發(fā)展，微機(jī)電一體化產(chǎn)品體積小，耗能少，運(yùn)動(dòng)靈活，在生物醫(yī)療、軍事，信息等方面具有無(wú)可比擬的優(yōu)勢(shì)，微機(jī)電一體化發(fā)展的瓶頸在于微機(jī)械技術(shù)。微機(jī)電一體化產(chǎn)品的加工采用精細(xì)加工技術(shù)，即超精密技術(shù)，它包括光刻技術(shù)和蝕刻技術(shù)兩類。

5.環(huán)?；９I(yè)的發(fā)達(dá)給人們生活帶來巨大變化。一方面，物質(zhì)豐富，生活舒適；另一方面，資源減少，生態(tài)環(huán)境受到嚴(yán)重污染。于是，人們呼吁保護(hù)環(huán)境資源，回歸自然，綠色產(chǎn)品概念在這種呼聲下應(yīng)運(yùn)而生，綠色化是時(shí)代的趨勢(shì)。綠色產(chǎn)品在其設(shè)計(jì)、制造、使用和銷毀的過程中，符合特定的環(huán)境保護(hù)和人類健康的要求，對(duì)生態(tài)環(huán)境無(wú)害或危害極少，資源利用率極高。設(shè)計(jì)綠色的機(jī)電一體化產(chǎn)品，具有遠(yuǎn)大的發(fā)展前景。機(jī)電一體化產(chǎn)品的綠色化主要是使用時(shí)不污染生態(tài)環(huán)境，報(bào)廢后能回收利用.

6.系統(tǒng)化。系統(tǒng)化的表現(xiàn)特征之一，就是系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)進(jìn)一步采用開放式和模式化的總體結(jié)構(gòu)。系統(tǒng)可以靈活組態(tài)，進(jìn)行任意剪裁和組合，同時(shí)尋求實(shí)現(xiàn)多子系統(tǒng)協(xié)調(diào)控制和綜合管理，表征之二是通信功能大大加強(qiáng)。

四、結(jié)語(yǔ)

機(jī)電一體化技術(shù)在工程機(jī)械中的應(yīng)用將越來越廣泛，地位也越來越重要，設(shè)備使用和管理。以人為本”的原則也說明，作為工程施工中工程機(jī)械的使用，維修的管理人員，應(yīng)盡快了解和掌握這門技術(shù)，更好地融入科技含量越來越濃厚的現(xiàn)代工程施上中。