淺析機(jī)電一體化在工程機(jī)械中的應(yīng)用

陸曉環(huán)

（身份證號(hào)：130106198705301866）

淺析機(jī)電一體化在工程機(jī)械中的應(yīng)用

陸曉環(huán)

（身份證號(hào)：130106198705301866）

本文闡述了機(jī)電一體化的內(nèi)涵和發(fā)展趨勢(shì)，并對(duì)機(jī)電一體化技術(shù)在工程機(jī)械中的應(yīng)用進(jìn)行了討論。

機(jī)電一體化；工程機(jī)械；電子控制；應(yīng)用

機(jī)電一體化又稱機(jī)械電子學(xué)，是一門(mén)跨學(xué)科的綜合性高技術(shù)，是由微電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、信息技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)、機(jī)械技術(shù)、液壓技術(shù)以及其他技術(shù)相互融合而成的一門(mén)獨(dú)立的交叉學(xué)科。機(jī)電一體化技術(shù)從20世紀(jì)70年代中期在國(guó)外工程機(jī)械上得到初步應(yīng)用，80年代以微電子技術(shù)為核心代表的高新技術(shù)的蓬勃發(fā)展，使得微型計(jì)算機(jī)及微處理技術(shù)、傳感與檢測(cè)技術(shù)、信息處理技術(shù)等在工程機(jī)械上得到應(yīng)用，推動(dòng)了工程機(jī)械制造技術(shù)的迅速發(fā)展，從根本上改變了工程機(jī)械的面貌，極大提高了產(chǎn)品性能，使工程機(jī)械進(jìn)入了一個(gè)全新的發(fā)展階段。以微機(jī)或微處理器為核心的電子控制系統(tǒng)在國(guó)外工程機(jī)械上的應(yīng)用已相當(dāng)普及，并已成高性能工程機(jī)械不可缺少的組成部分。

1 機(jī)電一體化發(fā)展方向

機(jī)電一體化是集機(jī)械、電子、信息、計(jì)算機(jī)、控制、光學(xué)等多種學(xué)科的交叉綜合，它的發(fā)展和進(jìn)步依賴并促進(jìn)相關(guān)技術(shù)的發(fā)展和進(jìn)步。縱觀世界各國(guó)機(jī)電一體化在工程機(jī)械中的應(yīng)用，其主要發(fā)展方向大致有以下幾個(gè)方面：

1.1 智能化

智能化是新世紀(jì)機(jī)電一體化技術(shù)的一個(gè)重要發(fā)展方向，人工智能在機(jī)電一體化的科學(xué)研究中日益受到重視。機(jī)電一體化產(chǎn)品的智能化主要是使高性能、高速的微處理實(shí)現(xiàn)機(jī)電一體化產(chǎn)品賦有低級(jí)智能或者人的部分智能，機(jī)器人與數(shù)控機(jī)床的智能化就是重要應(yīng)用代表。智能化通過(guò)對(duì)機(jī)器行為的描述，在控制理論科學(xué)的基礎(chǔ)上，應(yīng)用人工智能、運(yùn)籌學(xué)、模糊數(shù)學(xué)、計(jì)算機(jī)科學(xué)、生理學(xué)、心理學(xué)等新思想和新方法，使機(jī)器具有邏輯思維、判斷推理最終能夠自主決策。

1.2 模塊化

模塊化是機(jī)電一體化技術(shù)中的一項(xiàng)重要而艱巨的工程。機(jī)電一體化產(chǎn)品種類(lèi)和生產(chǎn)廠家繁多的現(xiàn)實(shí)情況使得相關(guān)單位制定各項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)，以便于各部件、單元的匹配，企業(yè)研制和開(kāi)發(fā)具有標(biāo)準(zhǔn)機(jī)械接口、動(dòng)力接口、電氣接口和環(huán)境接口等的機(jī)電一體化產(chǎn)品單元，比如研制集減速、智能調(diào)速、電機(jī)于一體的動(dòng)力單元以及各種能完成操作的機(jī)械裝置等。在這些標(biāo)準(zhǔn)單元的基礎(chǔ)上就可迅速開(kāi)發(fā)新產(chǎn)品，同時(shí)也可以擴(kuò)大生產(chǎn)規(guī)模。但是，由于部分企業(yè)的短視行為與利益保護(hù)，近期很難制定出國(guó)際或國(guó)內(nèi)這方面的標(biāo)準(zhǔn)，但可喜的是，通過(guò)組建一些大企業(yè)可以逐漸形成一定范圍內(nèi)的標(biāo)準(zhǔn)。

1.3 環(huán)保化

工業(yè)的高速發(fā)展致使全球資源減少，生態(tài)環(huán)境受到嚴(yán)重污染。政府和人民越來(lái)越重視保護(hù)環(huán)境資源，回歸自然，綠色產(chǎn)品在這種呼聲下應(yīng)運(yùn)而生。綠色產(chǎn)品在其設(shè)計(jì)、制造、使用和銷(xiāo)毀的全過(guò)程中，既符合特定的環(huán)境保護(hù)和人類(lèi)健康的要求，又對(duì)自然生態(tài)環(huán)境無(wú)害或甚至危害極少，同時(shí)資源利用率極高。機(jī)電一體化產(chǎn)品的綠色化主要是使用時(shí)不污染生態(tài)環(huán)境，報(bào)廢后能回收利用，因此綠色的機(jī)電一體化產(chǎn)品，具有遠(yuǎn)大的發(fā)展前景。

2 機(jī)電一體化的應(yīng)用

機(jī)電一體化技術(shù)推動(dòng)了工程機(jī)械的迅速發(fā)展，從根本上改變了工程機(jī)械的原始面貌，極大促進(jìn)了機(jī)械產(chǎn)品性能的提高，使工程機(jī)械進(jìn)入了一個(gè)全新的發(fā)展階段。

2.1 在線監(jiān)控與故障自診

對(duì)工程機(jī)械的發(fā)動(dòng)機(jī)、工作裝置、傳動(dòng)系統(tǒng)、制動(dòng)系統(tǒng)與液壓系統(tǒng)等的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，一旦出現(xiàn)異常現(xiàn)象，能自動(dòng)報(bào)警并準(zhǔn)確地指出故障的部位，從而改善技術(shù)人員的工作條件，提高機(jī)器的工作效率，簡(jiǎn)化設(shè)備維護(hù)檢查工作，降低使用維修費(fèi)用，延長(zhǎng)設(shè)備的使用壽命。

2.2 節(jié)約能源，提高效率

傳統(tǒng)工程機(jī)械的能量利用率較低，這種現(xiàn)狀迫使工程機(jī)械的發(fā)展必須著眼于節(jié)能。日本某公司研發(fā)的新型挖掘機(jī)采用節(jié)能控制器，燃料可節(jié)省23%，具有良好的節(jié)能效果；挖掘機(jī)節(jié)能控制系統(tǒng)采用了卡特電子效率控制系統(tǒng)，對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)和泵的綜合控制使功率的利用率可達(dá)98%。

2.3 作業(yè)自動(dòng)化

工程機(jī)械實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化或半自動(dòng)化控制，可以減輕操作者的勞動(dòng)強(qiáng)度，提高生產(chǎn)率，并減少因操作者的經(jīng)驗(yàn)不足對(duì)作業(yè)精度的影響。例如，日本某挖掘機(jī)公司的設(shè)有挖掘軌跡控制系統(tǒng)，技術(shù)人員在控制板上預(yù)先設(shè)定好鏟斗運(yùn)動(dòng)軌跡后，微機(jī)控制系統(tǒng)就能根據(jù)傳感器的信號(hào)，自動(dòng)控制動(dòng)臂、斗桿和鏟刀的運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)各種條件下精確挖掘，使挖掘作業(yè)實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)化。為實(shí)現(xiàn)無(wú)人駕駛，使工程機(jī)械能在危險(xiǎn)地帶或人無(wú)法接近的地點(diǎn)進(jìn)行作業(yè)，某些國(guó)外工程機(jī)械上設(shè)置了無(wú)線遙控裝置。

3 結(jié)語(yǔ)

機(jī)電一體化是當(dāng)今世界機(jī)械工業(yè)發(fā)展的主要方向，其應(yīng)用與發(fā)展已引起工農(nóng)業(yè)、科技、經(jīng)濟(jì)、社會(huì)等各方面的巨大變革。機(jī)電一體化技術(shù)在工程機(jī)械中的應(yīng)用將越來(lái)越廣泛，地位也越來(lái)越重要，大力發(fā)展新一代機(jī)電一體化機(jī)械產(chǎn)品，不僅是改造和武裝我國(guó)傳統(tǒng)老機(jī)械設(shè)備的必經(jīng)之路，而且是推動(dòng)機(jī)械產(chǎn)品更新?lián)Q代、開(kāi)辟新領(lǐng)域和發(fā)展與振興我國(guó)機(jī)械工業(yè)的必由之路。

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1673-0038（2015）33-0255-01

2015-7-28