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

石永海

【摘要】隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，機(jī)電一體化技術(shù)也得到了快速發(fā)展，而機(jī)電一體化在工程機(jī)械中的應(yīng)用與發(fā)展也促進(jìn)了工程機(jī)械的不斷進(jìn)步。本文主要對(duì)機(jī)電一體化技術(shù)以及其在工程機(jī)械中的應(yīng)用與發(fā)展進(jìn)行了分析研究。

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

隨著科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展，機(jī)械化設(shè)備不斷的發(fā)生著變革，人工智能的技術(shù)手段提高了工作效率，解放了生產(chǎn)力，為人們的生活帶來(lái)方便。機(jī)電一體化就是在計(jì)算機(jī)技術(shù)不斷地發(fā)展背景下產(chǎn)生的，是機(jī)械和微電子技術(shù)結(jié)合的產(chǎn)物，現(xiàn)在社會(huì)中使用的大部分自動(dòng)化生產(chǎn)設(shè)備都是機(jī)電一體化設(shè)備，它已經(jīng)深入了人們的生產(chǎn)和生活，可以說(shuō)現(xiàn)代信息化生活中人們已經(jīng)離不開(kāi)機(jī)電一體化設(shè)備了。

一、機(jī)電一體化技術(shù)的概述

機(jī)電一體化又稱機(jī)械電子學(xué)，是結(jié)合電子技術(shù)、機(jī)械技術(shù)、微電子技術(shù)、信號(hào)變換技術(shù)、傳感器技術(shù)、接口技術(shù)等多種技術(shù)為一體的高新技術(shù)，并在實(shí)際的生活中得到充分利用的技術(shù)，現(xiàn)代化的自動(dòng)生產(chǎn)設(shè)備幾乎可以說(shuō)都是機(jī)電一體化的設(shè)備，比如：數(shù)控機(jī)床、工業(yè)機(jī)器人、辦公自動(dòng)化、視覺(jué)傳感式變量噴藥系統(tǒng)、汽車(chē)電噴系統(tǒng)、生產(chǎn)流水線、全自動(dòng)洗衣機(jī)、打印機(jī)復(fù)印機(jī)、電梯等，均與人們的生活息息相關(guān)。

機(jī)電一體化在工作中的運(yùn)用，整體上來(lái)說(shuō)是解放了人，它不僅減少人的體力工作，而且與人工操作、手工進(jìn)行相比，結(jié)果會(huì)更精準(zhǔn)、效果會(huì)更好。

二、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(shuō)，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(shuō)，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(guò)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(shuō)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(jiǎn)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(guò)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(shuō)，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(kāi)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(mén)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(guò)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

電子監(jiān)控、故障自診以及自動(dòng)報(bào)警，也就是說(shuō)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(guò)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。

三、工程機(jī)械機(jī)電一體化技術(shù)的發(fā)展

1、傳感技術(shù)的融合

目前，傳感器技術(shù)在現(xiàn)代工程機(jī)械上應(yīng)用較為廣泛，比如，發(fā)動(dòng)機(jī)可以通過(guò)機(jī)油壓力傳感器、冷卻水溫度傳感器等來(lái)進(jìn)行發(fā)動(dòng)機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)的檢測(cè)和控制;瀝青攤鋪機(jī)上的傳感器能夠?qū)崿F(xiàn)攤鋪機(jī)在工作時(shí)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)找平且行走速度不變的特點(diǎn)，還能滿足攤鋪出來(lái)預(yù)定的平整度、坡度和厚度的路面的要求。在感器技術(shù)的迅猛發(fā)展的今天，精度要求越來(lái)越高，可靠性和穩(wěn)定性也能不斷提高，越來(lái)越廣的采集信息范圍也超著集成、多功能化和智能化方向發(fā)展，所以，未來(lái)在工程機(jī)械上將應(yīng)用越來(lái)越多種類(lèi)的傳感器。

2、工程機(jī)械機(jī)電一體化趨于計(jì)算機(jī)與信息處理技術(shù)的應(yīng)用

計(jì)算機(jī)是實(shí)現(xiàn)信息處理的主體，信息處理技術(shù)包括范圍應(yīng)用比較廣，主要包括信息的輸入、識(shí)別、運(yùn)算、變換、存儲(chǔ)及輸出等等方面。計(jì)算機(jī)技術(shù)范圍涉及到網(wǎng)絡(luò)與通信技術(shù)、硬件和軟件技術(shù)、數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)等等方面。要想工程機(jī)械機(jī)電一體化技術(shù)發(fā)展不斷進(jìn)步，應(yīng)該大力發(fā)展計(jì)算機(jī)應(yīng)用及信息處理技術(shù)。

3、電子控制理論的指導(dǎo)性增強(qiáng)

工程機(jī)械現(xiàn)代化的重要標(biāo)志就是以微電子為核心的高新技術(shù)，通過(guò)其應(yīng)用和推廣，在相關(guān)控制理論指導(dǎo)下，能夠滿足系統(tǒng)智能化設(shè)計(jì)的要求，完成相關(guān)的設(shè)計(jì)后的系統(tǒng)仿真等等。

結(jié)束語(yǔ)

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(shì)，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(lái)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。