現(xiàn)代工程機械機電液一體化應(yīng)用技術(shù)

宋永強 徐斌山

山東國眾機械科技有限公司

現(xiàn)代工程機械機電液一體化應(yīng)用技術(shù)

宋永強 徐斌山

山東國眾機械科技有限公司

伴隨著現(xiàn)代科學技術(shù)的進步，我國的經(jīng)濟發(fā)展有了長足的提高。在日常生活當中，機電一體化的技術(shù)有了非常廣泛地用途。特別是工程機械對于機電一體化的技術(shù)的應(yīng)用，不但能從根本上增強機械的生產(chǎn)效率，而且也能夠促進在管理方面的應(yīng)用.

機械機電；自動診斷；速率控制

前言

機電一體化技術(shù)的進步是時代發(fā)展的內(nèi)在要求。隨著我國工業(yè)化進程的加快，將機電一體化技術(shù)融入工程機械的使用中，會顯著提升工程機械的使用性能，保障各項工程的安全開展。未來，機電一體化技術(shù)在工程機械中的應(yīng)用將會朝著微型化、系統(tǒng)化、智能化的方向發(fā)展，也將更好地為我國實現(xiàn)工業(yè)化貢獻力量。

1 機電液一體化技術(shù)與工程機械簡介

1.1 機電一體化

機電一體化技術(shù)是一個整體的概念，其融合了計算機技術(shù)、信息技術(shù)、電子技術(shù)、通信技術(shù)、傳感技術(shù)等眾多現(xiàn)代技術(shù)，結(jié)合優(yōu)化組織目標指導(dǎo)系統(tǒng)功能目標的原則，對系統(tǒng)中的各個單元進行合理布局，確保各個單元功能化、規(guī)范化、便捷化、成熟化，進而將整個系統(tǒng)的最佳效果充分發(fā)揮出來。這里，將整個功能系統(tǒng)稱為機械機電一體化系統(tǒng)或產(chǎn)品。

1.2 工程機械

工程機械指的是大型機械化工程所必需的機械裝備，如道路施工、大型橋梁施工、大型建筑工程施工等。它的應(yīng)用領(lǐng)域較為廣泛，涵蓋了國防建設(shè)、能源工業(yè)、礦山生產(chǎn)、交通運輸以及環(huán)境保護等諸多領(lǐng)域?？茖W技術(shù)水平的不斷提高，使得工程機械朝著自動化、智能化的方向發(fā)展。

1.3 工程機械應(yīng)用機電一體化技術(shù)的現(xiàn)狀

如今，我國的工程機械技術(shù)迅猛發(fā)展。結(jié)合計算機技術(shù)、通信技術(shù)、自動控制技術(shù)、機械液壓技術(shù)等組成的機電一體化技術(shù)，極大地提升了機械性能，以較高的使用效率和較好的經(jīng)濟性成為工業(yè)建設(shè)的關(guān)鍵機械裝備。目前，嵌入電控裝置的現(xiàn)代工程機械主要以微型計算機和小型處理系統(tǒng)為主，應(yīng)用越來越廣泛。電控技術(shù)在工程機械的眾多領(lǐng)域都得到了高效利用，如自動找平機、電子調(diào)速汽油機、自動攪拌設(shè)備、工程機械的狀態(tài)監(jiān)控與自我故障診斷等，都是利用電控技術(shù)來實現(xiàn)的。社會經(jīng)濟的發(fā)展以及科學技術(shù)水平的迅速提升，促使人們不斷提高工程機械的自動化效率，而電力電子技術(shù)的應(yīng)用成為必然趨勢，從而更好地滿足我國工業(yè)化建設(shè)的需求。當下，我國各項電子技術(shù)的應(yīng)用還處于實踐優(yōu)化階段，現(xiàn)代工程機械設(shè)備的購置成本較高且維修相對復(fù)雜和困難。因此，機電一體化技術(shù)的有效利用成為業(yè)內(nèi)人士研究的重要內(nèi)容。

2 機電液一體化技術(shù)在工程機械中的具體應(yīng)用

2.1 在煉鋼技術(shù)中的應(yīng)用

鋼鐵是我國的重要產(chǎn)業(yè)，目前其使用的機電一體化系統(tǒng)主要以計算機處理器為核心，集計算機系統(tǒng)、操控設(shè)備、儀器儀表、顯示設(shè)備等于一體，有機整合各種技術(shù)手段進行協(xié)作，進而促進機械設(shè)備使用效率的提升，延長使用壽命?，F(xiàn)代化的煉鋼技術(shù)融合了現(xiàn)代通信技術(shù)、微型處理器、電氣傳動技術(shù)等，推進了鋼鐵企業(yè)的進一步發(fā)展。交流傳動系統(tǒng)利用先進的數(shù)學理論，有效解決了復(fù)雜的矢量運算，交流調(diào)速系統(tǒng)的優(yōu)勢逐步凸顯，直、交流同步電機的速度可以實現(xiàn)平穩(wěn)轉(zhuǎn)換。在軋鋼中，交流傳動系統(tǒng)的使用范圍逐漸擴大，為煉鋼技術(shù)提供了強有力的技術(shù)支持。未來，煉鋼技術(shù)勢必還會有新的突破，從而不斷推動鋼鐵企業(yè)持續(xù)發(fā)展。

2.2 在大型挖鉆機上的運用

近年來，大型重點工程所必需的工程機械設(shè)備就是大型旋挖鉆機，主要應(yīng)用在大型打樁基礎(chǔ)施工中。就目前的使用情況來看，我國與國外還存在一定的差距。國外的技術(shù)經(jīng)驗相對豐富，并且配套設(shè)施、培訓機制等相對完善，使用效果要好。我國大型挖鉆機的技術(shù)水平偏低，并且缺乏專業(yè)的操作人員。旋挖鉆機的使用方法和操作過程較為復(fù)雜，且精細度要求極高。為了有效提升其精細度以及進行便捷操作，一般采用微處理器控制方法，從而推進機電一體化技術(shù)的有效應(yīng)用，并在實踐中不斷得以完善優(yōu)化。

2.3 在煤礦生產(chǎn)中的應(yīng)用

煤炭資源的開采環(huán)境相對復(fù)雜和惡劣，作業(yè)都是在地下，工作難度系數(shù)較高，要求作業(yè)設(shè)備必須具有較高的使用性能和安全性。機電一體化技術(shù)在煤礦中應(yīng)用，有效滿足了節(jié)能降耗以及環(huán)保的要求，將機械原理、液壓技術(shù)及電力電子技術(shù)有效結(jié)合，增強煤礦機械設(shè)備的使用性能和可靠性，保障煤礦的安全生產(chǎn)。當下，煤礦生產(chǎn)中機電一體化技術(shù)的應(yīng)用主要以微型計算機、通信技術(shù)為核心，構(gòu)建微電腦控制系統(tǒng)，實現(xiàn)遠程監(jiān)控、自動預(yù)警等功能。另外，電控技術(shù)已在眾多的煤礦機械中得到了廣泛應(yīng)用，如挖煤機和升降機，利用PLC調(diào)速系統(tǒng)來有效提高提升機的工作效率；利用PLC變頻技術(shù)來提高挖煤機的產(chǎn)能；自動化的安全監(jiān)控、故障報警、安全排查等各個方面的應(yīng)用，都大幅度提升了煤礦的產(chǎn)能和生產(chǎn)的安全性。可編程控制器即PLC，其能夠控制煤礦生產(chǎn)過程中的所有活動，主要內(nèi)容為采集數(shù)據(jù)、控制順序、處理數(shù)據(jù)等。它的內(nèi)部結(jié)構(gòu)包括CPU模塊、內(nèi)部存儲器、電源模塊與輸入、輸出單元等，具體程序設(shè)計步驟見圖1?？茖W技術(shù)的發(fā)展會推動煤礦機械機電一體化的進步，隨著安全生產(chǎn)要求的提高以及煤炭資源需求的日益增多，勢必會研發(fā)更先進的機電一體化技術(shù)來提高煤礦機械的使用效能，提升煤礦的產(chǎn)能，以滿足我國社會與經(jīng)濟的發(fā)展需求。

圖1 PLC控制系統(tǒng)程序設(shè)計步驟

2.4 在智能機器人上的運用

智能型機器人的研發(fā)和應(yīng)用是科學技術(shù)進步的顯著代表。工程機械中，智能型機器人需要有效結(jié)合多種技術(shù)，才能實現(xiàn)高效工作。智能機器人在處理自適應(yīng)性控制的信息時，還存在一些不足，需要相關(guān)研究者攻堅克難。機電一體化技術(shù)在工程機械智能機器人上的應(yīng)用，主要是結(jié)合視覺理解和圖像處理識別等技術(shù)，幫助智能機器人有效感知作業(yè)對象的方向、位置、形體大小。還有許多無人駕駛工程機械和遙控型機器人都是利用機電技術(shù)中的無線電通信控制技術(shù)。工程機械中的內(nèi)燃機工作過程的有效控制，需要采集氧和氮化物傳感器傳回有效信號；激光平地機的良好使用，需要各種傳感器進行傳回信號以及信號的再反饋支撐；掘進機和地下穿孔機要求以一定的軌跡穿越地下，類似于空中導(dǎo)彈，一般采用內(nèi)部導(dǎo)向的加速度計、傾斜計和陀螺儀和外部導(dǎo)向的激光技術(shù)。這些都要機電一體化技術(shù)的支持。

2.5 發(fā)動機的速率控制

機電液一體化系統(tǒng)可以自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)功率并控制系統(tǒng)負荷(見圖2)。在機電系統(tǒng)中，主要有比較器、控制器、電機磁場、電樞、負載等，而在機電液一體化系統(tǒng)中，還有傳感器、減壓閥、泵調(diào)節(jié)器等等。打開功率開關(guān)后，傳感器會將接收到的信息傳輸給系統(tǒng)的主控制器，主控制器處理了接收到的信息后，會發(fā)出指令，讓減壓閥開始工作，減壓閥會根據(jù)系統(tǒng)的調(diào)節(jié)適當?shù)臏p小系統(tǒng)功率，最終達到調(diào)節(jié)功率、控制負荷的目的。

3 結(jié)語

總之，機電液一體化技術(shù)的進步是時代發(fā)展的內(nèi)在要求。隨著我國工業(yè)化進程的加快，將機電一體化技術(shù)融入工程機械的使用中，會顯著提升工程機械的使用性能，保障各項工程的安全開展。

圖2 機械機電一體化旋轉(zhuǎn)負荷控制系統(tǒng)

[1]丁巧芳.管窺機電一體化技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀與趨勢研究[J].現(xiàn)代職業(yè)教育，2016(03).

[2]陳順平，朱江龍.淺析機電一體化技術(shù)的應(yīng)用及發(fā)展[J].黑龍江科技信息，2015(36).

表2 工人操作水平影響因素分析表

4.2 控制措施

針對存在問題，通過多次分析和實驗，提出解決措施如下：

4.2.1 有效調(diào)解風壓

由于井下各作業(yè)面風壓充足，調(diào)解風壓主要在于將風壓控制在合理范圍。因此，為噴漿機風管安裝壓力表和調(diào)節(jié)閥，靠調(diào)節(jié)閥來控制壓強，不失為一個可行之策，初始壓強按公式確定。在實際操作中，壓力可根據(jù)需要調(diào)整，為方便工人操作，壓力表在不作業(yè)時應(yīng)時刻保持歸零位置。

初始壓強計算公式：

P=0.1+0.001*L

P——工作風壓，單位Pa。

L——為輸料管長度，單位m。

4.2.2 提高員工操作水平

通過實地調(diào)研，分析出影響工人操作水平的原因。見表2：

針對以上情況，一是要加強員工技能培訓，采用師帶徒和組織觀摩等形式，促進員工技能提升；二是要加強員工安全防護，向噴射手配發(fā)專用的防護服和護目鏡，防止回彈骨料和粉塵對噴射手造成傷害和干擾；三是加強局部通風，確保施工現(xiàn)場粉塵濃度控制在允許范圍以內(nèi)；四是強化管理，對施工人員進行技術(shù)交底，切實明確施工注意事項，將回彈量納入考核范圍，同時實行“質(zhì)量責任卡”制度，誰施工、誰負責，確保施工質(zhì)量。

4.2.3 實行回彈料回收再利用

為避免回彈料浪費，施工前可布置好回收措施，在靠近巖壁旁鋪設(shè)好舊風筒布、編織袋等，施工結(jié)束，立即將撒落上面的回彈料回收。對未被污染的回彈料，可按一定比例立即摻入干料使用，對不能重新使用的可收集后運至轉(zhuǎn)層采場，制作充填擋墻。

五、總結(jié)展望

影響回彈率因素是多方面的，通過綜合分析，提出了可行措施，取得了一定成效。但根據(jù)現(xiàn)有條件，可采取措施相對有限，要進一步降低噴射混凝土作業(yè)回彈率，引入潮噴法等先進工藝，探索使用配料、攪拌、水灰比控制等方面的配套機械，將是今后的發(fā)展方向。

參考文獻：

[1]張景成，陳文波，楊國承.降低噴射混凝土回彈率的方法[J].煤礦機械，2001(8)：54-56.

[2]張惠玲，彭惠惠，陳友治，黃緒泉.降低機制砂噴射混凝土回彈率的技術(shù)措施[J].混凝土，2007(3)：110-112.