機電一體化技術在工程機械中的應用

王振龍

（平煤神馬機械裝備集團河南礦機有限公司，河南平頂山 467099）

機電一體化技術在工程機械中的應用

王振龍

（平煤神馬機械裝備集團河南礦機有限公司，河南平頂山 467099）

本文主要介紹了關于機電一體化在工程機械方面的一些應用。機電一體化技術是當今自動化領域的高級階段。就機械系統的運動過程而言，電子技術在機電一體化系統中的應用，不僅是對能源和物質資源的整合，而且更是對機械資源的整合，機電一體化技術的應用使機械工程技術更趨成熟。早期的自動化技術主要是依靠機械機構和機械原理來實現的，這個時期的自動化只是一種簡單的機械自動化，是電子技術的發展使機電結合得以實現，因此簡化力學機制、提高自動化水平已經引起工程機械領域的高度重視。

機電一體化；工程機械；應用

1 機電一體化及工程機械的概要

機電一體化是電子自動化與機械裝置有效結合所構成的系統總稱，主要是指機構的各項功能、信息處理、機械運用等方面引進電子技術。

機電一體化的迅速發展使它成為一門新興學科，隨著時代科學技術的不斷發展，還將添加新的內容。它的基本特點可以說是：機電一體化是從整體的觀念影響，運用機械傳動技術、自動控制技術、電子信息技術、傳感技術、電力技術、通信技術以及計算機編程技術等多種技術，根據優化組織目標指導系統功能目標的原則，合理布局各個單元，使各個單元功能化、有效化、簡單化以及成熟化，從而使整個系統達到最好的效果。由此而產生的整個功能系統，就成為機電一體化的產品或機電一體化的系統。

“機電一體化”包含“技術”和“產品”兩個方面的概念。機電一體化技術不是僅僅簡單組合、拼湊機械技術和電力電子技術，而是綜合這些技術使其完美結合在一起的技術。機電一體化與簡單的機械與自動化結合根本不同。機械工程技術從純技術一直發展到機械電氣化，都是屬代替和放大的體力的傳統機械技術，不能滿足日益發展的社會現實需要，更制約機電一體化技術的發展。隨后發展到成熟的機電一體化，其中的微型電路逐步取代機械構造，通信技術不斷發展，能使各個部分有效結合在一起，還能完成以前很多不可能實現的任務，比如說實現檢測處理信息、顯示結果、控制與調節、故障與排除的自動化等等。機電一體化不是簡單的代替機械的體力勞動的技術，而是使整個機械設備具備一定智能化的有效統一，判斷機械電氣化與機電一體化在功能上的本質區別就是看設備是否有智能化的表現。

機電一體化技術是機械工程與電子自動化的結合，沒有單一的自動化，也沒有單一的機械工程技術，只有將二者有效結合起來才是成熟的機電一體化技術。機械自動化的基礎是控制理論，所有的理論必須與現實的情況相結合才可以成為被我們利用的理論。

工程機械是指混凝土工程、大型橋梁鋪設、道路施工等所需的大型機械化施工工程所必需的機械裝備，稱為工程機械。它主要用于建設國防、能源工業、交通運輸、環境保護工程和礦山生產等領域。

當今社會的工程機械技術正處在一個飛速發展的時代。自動控制技術和機械液壓技術等有機結合組成機電一體化技術,可以說是使機械的性能得到了大幅度的提升,如經濟性，使用效率性等。現在以微型計算機和小型處理系統為核心的電控裝置在現代工程機械中的使用已經越來越多,電控技術已經滲透到了工程機械的許多領域,如可以自動找平的平地機,可以自動供料用的攤鋪機,電子調速的汽油機,攪拌設備的無人化管理,所有的工程機械的狀態監控與故障自我診斷與排除等，都充滿了現代的電控技術。伴隨著科學技術的迅猛發展,對于工程型的大型機械設備提高自動化率有很大的必要,電力電子的應用在工程型機械上是發展形勢的需要。特別是現在階段，我國普遍購置設備價格昂貴，維修困難，電子技術的應用不成熟，關于設備的機電一體化以及設備的維護管理必須引起相關部門及人員的高度重視。

2 機電一體化技術在工程機械方面的應用

2.1 機電一體化技術在煉鋼技術中應用

在目前的國內鋼鐵企業中，所使用的機電一體化系統是以計算機處理器為中心，把電腦、加熱設備、操控設備、顯示設備及儀器儀表等部位融合在一起，運用技術組合的手段，使其可以協作，從而提高設備的使用效率以及使用年限。隨著現代通信技術和微型處理器技術的發展，煉鋼技術的發展異常迅速。電氣傳動技術得益于交流傳動的優越性，直流傳動必會被交流傳動所取代，先進的數學理論使得復雜的矢量運算得以解決，交流調速系統的優點正慢慢浮現出來。交流同步電機還是直流同步電機都可以被順滑地調速，并且交流傳動系統在軋鋼中不斷擴大規模，使用越來越廣泛，這些都為煉鋼技術提供了強有力的技術支持，當然也為煉鋼企業做出了不可估量的貢獻，借著機電一體化的“東風”，煉鋼技術必將迎來嶄新的一頁。

2.2 機電一體化技術在大型挖鉆機上的運用

大型旋挖鉆機是這幾年各個重點工程使用的大型工程機械設備，其使用主要集中在大型打樁基礎施工中。國內和國外不一樣，國內的技術相對落后，而且人員熟練程度與使用技術都不是很到位，而在國外普遍都有很多的經驗，其配套設施、培訓機制等都相對齊全，總的來看，國外的旋挖鉆機有更好的使用效果。有很多的旋挖鉆機的衍生產品出現，國外在該產品領域技術比較成熟，而且絕大部分市場都集中在幾個發達國家。旋挖鉆機因其使用過程及使用方法相對復雜，且在施工過程中對于精細度的要求很高，很多公司為了提高精細度以及操作方便化都采用了微處理器控制的方法，使機電一體化技術深入到大型旋挖鉆機的應用中去，并使該技術不斷的完善，才能推動機電一體化技術的成熟。

2.3 機電一體化技術在煤礦生產中的應用

煤礦生產中的機電一體化技術在這一時期必須放在重要的位置,隨著環境保護的加強，機械原理、液壓技術和電力電子技術相輔相成地有效結合,都加強了煤礦機械的各種性能。目前以微型計算機和通信技術為核心的微電腦控制系統，已經成為一個現代煤礦所不可缺少的一部分。煤礦機械的諸多領域都已經用到了電控技術,如挖煤機和升降機,提升機普遍運用PLC調速系統,挖煤機中PLC的變頻技術，煤礦機械安全監控，故障報警，安全排查等等。科技的發展終將影響每一個產業,煤礦機械機電一體化的應用只會給煤礦企業的安全生產增加便利。微機控制系統在煤礦機械上的應用將更加廣泛，維護起來也更加專業化。特別是，隨著我國進口及國產煤礦機械數量的逐年增加,煤礦機電管理部門的任務更加艱巨，所面臨的挑戰也將越來越多。如何使用好、管理好這些價格昂貴的煤礦機械,使其發揮最大的效率，是亟待解決及規范的問題。

2.4 機電一體化技術在工程機械智能機器人上的運用

隨著科技的進步，工程機械中智能型機器人需要將多種技術組合起來進行工作，智能機器人對自適應性控制的信息處理，有許多需要克服的困難與不足。工程機械想要更好地控制內燃機的工作過程，需要氧和氮化物傳感器傳回有效的信號，激光平地機需要靠各種傳感器進行傳回信號以及信號的再反饋才得以更好地使用。掘進機和地下穿孔機要求以一定的軌跡穿越地下，類似于空中導彈，一般采用內部導向的加速度計、傾斜計和陀螺儀和外部導向的激光技術。工程機械的智能機器人作業時，必須對作業對象的方向、位置、形體大小有所感知，需要利用視覺理解和圖像處理識別等技術。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中的無線電通信控制技術。此外如果想要智能機器人的各個部位有效地組成一個整體，還必須要有一個關鍵技術，那就是是電液控制技術。

3 結語

結合機電一體化的基本理論以及相關技術的各種原理，使得各種大中型工程機械能快速地發展，用來滿足工程建設，提高利用效率。機電一體化制造是電子技術和微電子技術、計算機科學、自控技術、通信技術發展的必然產物，在此基礎上計算機的自動化技術就成為了現代機電一體化技術在工程機械領域的主要特征。結合機電一體化技術在鋼鐵冶煉中微型計算機所建立的操作系統、在煤礦生產中各種機械的自動控制、在工程機械型智能機器人的傳感器控制系統，都可看出隨著機電一體化技術的迅猛發展，微電子技術、傳感器技術、通信技術和電力電子技術的發展，都將給工程機械更好的應用提供更好的幫助。

[1]李建勇.機電一體化技術[M]，北京科學出版社，2004.

[2]徐志毅.機電一體化技術在支柱產業中的應用[M].上海科學技術出版社，2008.

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TH

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1003-5168(2014)04-0115-02