機電液一體化在工程機械中的應(yīng)用

李江寧

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0 前言

應(yīng)用機電液一體化屬于新型的機械運行系統(tǒng)，是最近幾年發(fā)展起來的。在工程機械中，應(yīng)用機電液一體化，是從根本上將傳統(tǒng)機械性改變了，并不是簡單地進(jìn)行應(yīng)用[1]。從當(dāng)前來看，機械市場產(chǎn)品競爭力最大的就是機電液一體化機械產(chǎn)品，主要是由于機電液一體化工程機械的性能非常優(yōu)越。

1 機電液一體化技術(shù)的優(yōu)越性

1.1 很強的生產(chǎn)能力

在工程機械中，機電液一體化設(shè)備既能夠自動控制和處理信息，又能夠高靈敏度地進(jìn)行檢測和高精度地進(jìn)行控制。由于機電液一體化設(shè)備具備控制的系統(tǒng)，設(shè)備在運行時，操作者只要將控制系統(tǒng)啟動，根據(jù)設(shè)計的要求，設(shè)備能夠?qū)⑷恳?guī)定性動作有效地完成，既能夠?qū)a(chǎn)品性能所要達(dá)到的要求實現(xiàn)，又能夠使生產(chǎn)產(chǎn)品的效率得以保證[2]。

1.2 很高的安全性能

在工程機械中，有效運用機電液一體化技術(shù)，生產(chǎn)的產(chǎn)品性能都非常高，具有齊全的功能，無論是報警和監(jiān)視功能，還是自動保護(hù)功能都具備。設(shè)備運行中，若有異常的現(xiàn)象出現(xiàn)了，機電液一體化產(chǎn)品能夠自動進(jìn)行保護(hù)，致使設(shè)備和操作者都不會受到損傷，從而使設(shè)備的安全性得以保證。

2 機電液一體化技術(shù)的現(xiàn)狀

我國的壓路機點液一體化技術(shù)發(fā)展，屬于剛起步階段，許多的性能也沒有達(dá)到完善和成熟，很難實現(xiàn)自動控制的系統(tǒng)。長時間實踐的過程中，研制壓路機的自動駕駛作業(yè)系統(tǒng)也初步地成功了，已投入進(jìn)行使用。此外，已經(jīng)普遍應(yīng)用壓路機聲光的報警系統(tǒng)，此報警系統(tǒng)具有單獨系統(tǒng)和比較特別的工作方式，無論是維護(hù)，還是安裝都比較簡捷，抵抗能力比較強，能夠?qū)ν饨绺蓴_進(jìn)行有效地抵抗，但是，具有較多的線束，控制整體復(fù)合很困難，對于傳感器的利用很不利，對自動控制的效果影響比較大[3]。

3 工程機械存在的主要技術(shù)問題及解決的方法

我國的壓路機不但耐用度和可靠性都比較差，而且監(jiān)測的手段也比較落后，人為因素對作業(yè)質(zhì)量影響比較大，控制壓實技術(shù)的智能化程度也比較低，操作的舒適性很差，從當(dāng)前來看，改進(jìn)操縱和控制系統(tǒng)，是筑路機械技術(shù)集中的難點。

從液壓和機械兩個方面來對控制問題進(jìn)行解決，將傳感器技術(shù)、電子技術(shù)、液傳感技術(shù)以及良好的控制性能引入。在極限調(diào)節(jié)功率系統(tǒng)和傳統(tǒng)負(fù)荷系統(tǒng)中，將執(zhí)行回路和電子傳感元件引入，有效地改善液壓系統(tǒng)的功能和調(diào)節(jié)品質(zhì)。也就是氣動和液壓裝置來承擔(dān)切換功率流和轉(zhuǎn)換能量以及保護(hù)主系統(tǒng)的過載；電子裝置來承擔(dān)系統(tǒng)的邏輯功能；通過比例閥的引入。低成本控制閉環(huán)系統(tǒng)可以由數(shù)據(jù)總線技術(shù)和控制PLC可編程以及可靠且廉價的高速電磁閥構(gòu)成；結(jié)合電子元件所反饋的參數(shù)值，將診斷分析故障的功能和監(jiān)測在線的狀態(tài)建立健全[4]。

4 我國工程機械機電液一體化發(fā)展的趨勢

4.1 邁進(jìn)高壓化的方向

最近幾年，液態(tài)系統(tǒng)的大型和特大型工程機械發(fā)展很快，特別是應(yīng)用礦山機械，致使大幅度地增加液態(tài)系統(tǒng)的功率和力矩。所以，在現(xiàn)代化社會，液態(tài)系統(tǒng)應(yīng)該邁進(jìn)高壓化的方向。從當(dāng)前來看，無論是元件壽命，還是人機安全等許多因素對液態(tài)系統(tǒng)邁進(jìn)高壓化都有一定的阻礙。例如，增加系統(tǒng)壓力，就會增加人機安全的風(fēng)險；高壓的的環(huán)境下，嚴(yán)重磨損腐蝕物質(zhì)的情況就會出現(xiàn)；壓力加大，泄漏也會相應(yīng)地加大，從而減小了工作的面積[5]。

4.2 敏感元件和高速微處理器以及傳感器的應(yīng)用

根據(jù)施工的要求，有些通用機械對于智能化和多功能也應(yīng)該實現(xiàn)，因此，必須嚴(yán)格要求處理能力。為了達(dá)到這個目的，應(yīng)該將敏感元件和高速微處理器以及傳感器等相關(guān)的設(shè)備引入，整機動態(tài)的性能也應(yīng)該提升，將響應(yīng)的速度加快，從而在突發(fā)的事故中，通用機械也能夠?qū)⒄_的反應(yīng)盡快做出。

4.3 節(jié)能型方向

在節(jié)能方面，社會很重視，時代主體就是可持續(xù)的發(fā)展，針對于機電液一體化而言，應(yīng)該將這一方向遵循，為了將節(jié)能的效果有效地實現(xiàn)，應(yīng)該有效運用電噴發(fā)動機，自動控制功率和燃油。節(jié)能增效通常應(yīng)該同時達(dá)到，因此，對于新型的材料也應(yīng)該不斷地研制，致使裝配零部件的工藝不斷地提升，從而使增效目的得以有效地實現(xiàn)。

4.4 電流變流體的技術(shù)

在自由的狀態(tài)下，電流變液體是能夠自由進(jìn)行流動的混懸液體，如果在電場的作用下，就會迅速地固定化，并且電場的強度與固化度是成正比例的。在液體系統(tǒng)中，這一特性的促使，能夠?qū)⒅卮蟮淖饔贸浞值匕l(fā)揮出來，由于能夠迅速地影響電信號，1秒內(nèi)就能夠?qū)顟B(tài)變化實現(xiàn)，并且運用PWM進(jìn)行控制，對于消耗能量的降低非常有利，為了將其的使用壽命延長，將設(shè)計簡化。

5 發(fā)展工程機械機電液一體化，應(yīng)該注意的相關(guān)問題

其一，在工程機械中，應(yīng)用機電液一體化技術(shù)應(yīng)該大力地推廣，對于追求低成本機械產(chǎn)品的生產(chǎn)觀念必須要改變，將傳統(tǒng)且落后的生產(chǎn)觀念拋棄，與時俱進(jìn)，才能夠使廣泛推廣機電液一體化技術(shù)得以促進(jìn)。此外，雖然常識上認(rèn)為機械產(chǎn)品元件少，可靠性才會更高，但是，這種可靠性會使開發(fā)產(chǎn)品多功能失去。國外針對于故障的必然性，有效運用機電液一體化技術(shù)來及時發(fā)現(xiàn)和防止故障，并且將故障盡快地解決，電子元件質(zhì)量優(yōu)良，價格低廉，這項技術(shù)已經(jīng)被開發(fā)和利用[6]。

其二，若想將機電液一體化技術(shù)合理進(jìn)行運用，不但要吸收和引進(jìn)，而且還要開發(fā)。針對于沒有力量進(jìn)行開發(fā)的技術(shù)，就應(yīng)該投入資金引進(jìn)，吸收和消化引進(jìn)的技術(shù)以后，我國科研部門應(yīng)該聯(lián)合開發(fā)技術(shù)。可以直接將成熟的技術(shù)嫁接。例如，我國全液壓壓路機，已經(jīng)將進(jìn)口發(fā)動機、馬達(dá)以及振動泵廣泛地采用。我國獨資公司和合資公司將挖掘機進(jìn)行生產(chǎn)，發(fā)動電子控制系統(tǒng)能夠自動控制發(fā)動機的停車和轉(zhuǎn)速等，將液壓泵自身所配備的壓力和轉(zhuǎn)速等傳感器接口廣泛地運用。

6 總結(jié)

綜上所述，生產(chǎn)機械企業(yè)，如果想要發(fā)展和生存，機械生產(chǎn)的技術(shù)必須要提升，針對優(yōu)越性比較大的機電液一體化技術(shù)必須要有效地應(yīng)用和大力地推廣，使用工程機械的性能應(yīng)該不斷地增大，從而使機械產(chǎn)品智能化水平得以提升，企業(yè)競爭力得以增強，致使機械產(chǎn)品能夠為用戶更好地進(jìn)行服務(wù)。