淺談機電一體化在工程機械上的應用

陳飛凰

（梧州市東能電力安裝有限公司，廣西 梧州 543002）

1 概述

從我國的發展趨勢來看，現代工程機械目前正處于機電一體化的快速發展時代。把機電一體化技術引入工程機械領域，使電子控制技術、液壓技術與機械完美地結合，能夠提高生產效率和機械性能。如機電一體化提高了機械的操作舒適性、燃油經濟性、作業效率、作業精度以及使用壽命等。

目前，電子控制技術已被工程機械眾多領域廣泛采用。隨著經濟水平的提高和科學技術的進步，生產過程中對工程機械的性能要求有所提高，這就使以微處理器為核心的電子控制裝置在工程機械領域的運用越來越普遍，結構也越來越復雜。而隨著進口和國產的高精度機械生產設備使用數量的不斷增加，管理好它們并使之發揮更大的功效就成為擺在許多工程施工企業面前的重大難題。為了能夠幫助施工企業以及工程機械操作人員更好地了解相關電氣與電子控制裝置的功效、性能、類別等，現就相關問題進行簡要闡述。

2 機電一體化在工程機械領域的應用現狀

2.1 機電一體化和工程機械的關系

在工程機械領域引入機電一體化技術大大提高了機械性能，而工程機械性能的不斷提高也使機電一體化應用更加廣泛，兩者相互影響，共同促進形成了一個良性發展的循環系統。

2.2 機電一體化對工程機械功效的改進

現代工程施工通常要求工程機械具有較高的性能：①機械功效高且能耗??；②自動化程度及精度越高越好；③操作安全、簡單，使用壽命長；④較高的技術性價比；⑤較低的使用成本；⑥具備運行狀態的監視功能、自動報警及故障自診功能，以降低停機維修頻率，提高工作效率。以下對工程機械的電子控制系統功效進行具體說明：

2.2.1 及時發現故障，提高設備利用率

監視功能、自動報警及故障自診功能即針對工程機械的傳動系統、制動系統、工作裝置、液壓系統及發動機的運行狀態實施電子監視，一旦工程機械在運行過程中出現異常情況，能夠發出自動警報，同時準確地對故障部位進行定位，因此，能夠最大限度地提高操作人員的工作安全性及工程機械的使用效率，使機械設備的維修工作難度降低，縮短停機維修時間，降低維修作業頻率，延長設備使用壽命，最終提高機械設備的利用效率，降低生產成本。

2.2.2 降低能耗，提高生產效率

與傳統工程機械相比，現代工程機械的能源利用率高出很多，目前國家正在倡導節能減排，這就要求對能源利用率低的傳統機械設備進行節能改造。

2.2.3 提高作業精度和作業效率

現代工程施工中的水泥混凝土攪拌設備應用了先進的微機控制電子稱量系統，使稱量過程最終實現了現代化，成品料的作業精度和作用效率得以保證。瀝青混凝土攤鋪機設備采用了自動找平系統，使工程施工質量得到了很大程度的提高；同時，供料系統中引入的超聲波技術也提高了瀝青混凝土攤鋪機的攤鋪質量。而電子控制系統應用于鏟運機鏟斗刀刃、平地機刮刀以及推土機鏟刀中，不僅可以使作業精度和作業效率得到提高，還能使操作人員的勞動強度降低。

2.2.4 降低勞動強度，提高勞動生產率

在工程機械領域實現自動化或半自動化控制，可以大大降低操作人員的勞動強度，提高設備的工作效率和勞動生產率，還能降低由于操作人員缺乏經驗造成的對作業精度的影響程度。如日本小松公司生產的挖掘機配備軌跡控制系統，它能夠根據操作者所操控的鏟斗運動軌跡，自動感應不同角度的傳感信號，控制斗桿和鏟刀的運動，自動進行斜面精確挖掘、斷面溝槽等動作，大大提高了機械設備的利用效率，進而提高了勞動生產率。

2.2.5 其他應用

國外在生產工程機械設備時采用了電子控制的自動變速器，使發動機的功率得到很大提升。如裝載機、推土機、鏟運機等可以依據外負荷的改變自動對傳動系統的傳動比進行相應調整，這就大大簡化了操作程序，降低了燃油消耗率，同時使勞動強度也大幅降低；為提高操作的安全性，防止作業過程中斷臂和翻車等危險事故的發生，現代起重設備中運用了電子控制的力矩限制器；為減少危險施工環境中的人為施工，實現無人操作，國外有些工程機械設備生產公司在生產機械設備時采用了無線遙控設備。

總之，電子控制系統在工程機械領域中的運用，使得工程施工的安全性大大增加，工作效率大幅提升。

3 機電一體化在工程機械領域應用的發展趨勢

機電一體化的發展依賴于電子、控制、光學、計算機信息等多種技術和學科的發展，其在工程機械領域的應用趨勢可概括為以下幾點：

3.1 智能化

作為21世紀機電一體化的重要發展方向，在工程機械領域，智能化的應用趨勢將更加明顯。從目前看來，人工智能方面的研究越來越多，數控機床與機器人的智能化應用就是其中的重要表現。我們通常所說的智能化是指在相關控制理論的基礎上，通過對運籌學、人工智能、模糊數學、計算機科學、心理學、生理學等新思想、新方法在工程機械上的分析和應用，使工程機械的行為能夠具有判斷推理、邏輯思維及自主決策等能力，以滿足機電一體化的更高要求。雖然使工程機械具有等同或接近人的智能是不可能的，但工程機械的智能化仍是時代發展的大勢所趨。

3.2 模塊化

隨著科技的進步和社會分工的不斷深入，機電一體化產品的種類和數量也越來越多，因此，機械產品的電氣接口、動力接口和機械接口等的生產一定要實現標準化，這雖然比較復雜卻至關重要，所以說，模塊化是工程機械機電一體化發展的一項長期而又艱巨的任務。模塊化有利于各部件或單元之間的匹配，例如研制集智能調速、減速于一體的動力單元，或具備圖像處理、視覺、識別等功能的控制單元等。唯有如此，才能促進社會的進一步分工，加快新產品的研發速度，擴大工程機械的生產規模。模塊化必將進一步促進機電一體化在工程機械中的應用。

3.3 信息化

計算機網絡技術的迅速發展也必將促進機電一體化在工程機械中的應用。新型的機電一體化產品只要質量可靠、功能強大，具有很好的經濟價值和社會價值，就會在最短的時間內借助網絡迅速暢銷。此外，遠程控制技術和監視技術將會在工程機械中得到越來越多的應用。總之，機電一體化將逐漸趨向網絡化和信息化。

3.4 環保化

工業化進程的不斷深入雖然在很大程度上改善了人類的生活質量，但也對我們的生存環境造成了嚴重的破壞，導致了自然資源的大量浪費。21世紀以來，社會對環保的關注和投入越來越多，公眾的環保意識也在不斷加強，綠色產品的概念和設計制造已成為新形勢下的必然趨勢。工程機械產品在其設計、制造、使用和銷毀的每個環節，都要適應環保的要求，滿足人類對健康的需求，提高資源的利用效率。所以，綠色機電一體化產品將會在工程機械中占據優勢。

3.5 系統化

系統化的表現特征主要有以下兩點：①工程機械系統體系結構將進一步采用開放式和模式化的總體結構，系統可以靈活組態，進行任意剪裁和組合，同時尋求實現多子系統協調控制和綜合管理；②機械的通信功能將得到極大的提高。

4 結束語

綜上所述，基于機電一體化技術在工程機械領域占據的優勢和應用的廣泛性，它必將得到愈來越多的重視，從而為工程機械領域作出更大的貢獻。作為工程機械的管理者和使用者，我們也必須順應科技發展的潮流，盡快地了解、學習和掌握機電一體化技術，只有這樣才能更好地參與到現代化的工程施工當中，為我國的建設事業作出更大的貢獻。