淺析機電一體化的發(fā)展與應用

夏冬華

（身份證號：230231197301170311）

淺析機電一體化的發(fā)展與應用

夏冬華

（身份證號：230231197301170311）

本文對機電一體化技術在工程機械中的應用進行了分析。

機電一體化；工程機械；電子控制；應用

1　機電一體化發(fā)展方向

機電一體化是集機械、電子、信息、計算機、控制、光學等多種學科的交叉綜合，它的發(fā)展和進步依賴并促進相關技術的發(fā)展和進步。縱觀世界各國機電一體化在工程機械中的應用，其主要發(fā)展方向：智能化、模塊化、網(wǎng)絡化、微型化和環(huán)保化。機電一體化技術從20世紀70年代中期在國外工程機械上得到初步應用，80年代以微電子技術為核心代表的高新技術的蓬勃發(fā)展，使得微型計算機及微處理技術、傳感與檢測技術、信息處理技術等在工程機械上得到應用，推動了工程機械制造技術的迅速發(fā)展，從根本上改變了工程機械的面貌，極大提高了產(chǎn)品性能，使工程機械進入了一個全新的發(fā)展階段。以微機或微處理器為核心的電子控制系統(tǒng)在國外工程機械上的應用已相當普及，并已成高性能工程機械不可缺少的組成部分。

2　機電一體化的應用

機電一體化技術推動了工程機械的迅速發(fā)展，從根本上改變了工程機械的原始面貌，極大促進了機械產(chǎn)品性能的提高，使工程機械進入了一個全新的發(fā)展階段。

2.1節(jié)約能源，提高效率

傳統(tǒng)工程機械的能量利用率較低，這種現(xiàn)狀迫使工程機械的發(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；挖掘機節(jié)能控制系統(tǒng)采用了卡特電子效率控制系統(tǒng)，對發(fā)動機和泵的綜合控制使功率的利用率可達98%。

2.2在線監(jiān)控與故障自診

對工程機械的發(fā)動機、工作裝置、傳動系統(tǒng)、制動系統(tǒng)與液壓系統(tǒng)等的運行狀態(tài)進行實時監(jiān)控，一旦出現(xiàn)異常現(xiàn)象，能自動報警并準確地指出故障的部位，從而改善技術人員的工作條件，提高機器的工作效率，簡化設備維護檢查工作，降低使用維修費用，延長設備的使用壽命。

2.3作業(yè)自動化

工程機械實現(xiàn)自動化或半自動化控制，可以減輕操作者的勞動強度，提高生產(chǎn)率，并減少因操作者的經(jīng)驗不足對作業(yè)精度的影響。例如，日本某挖掘機公司的設有挖掘軌跡控制系統(tǒng)，技術人員在控制板上預先設定好鏟斗運動軌跡后，微機控制系統(tǒng)就能根據(jù)傳感器的信號，自動控制動臂、斗桿和鏟刀的運動，實現(xiàn)各種條件下精確挖掘，使挖掘作業(yè)實現(xiàn)了自動化。為實現(xiàn)無人駕駛，使工程機械能在危險地帶或人無法接近的地點進行作業(yè)，某些國外工程機械上設置了無線遙控裝置。

2.4保證作業(yè)質(zhì)量

機電一體化大大提高了傳統(tǒng)工程機械的作業(yè)精度。現(xiàn)代瀝青及水泥混凝土拌和設備廣泛采用了微機控制的自動化電子稱量系統(tǒng)；自動找平系統(tǒng)的也使瀝青混凝土攤鋪機的施工精度和質(zhì)量有了較大的提高；超聲波自動供料系統(tǒng)使瀝青混凝土攤鋪機的供料實現(xiàn)了自動調(diào)節(jié)，進一步提高了攤鋪質(zhì)量。平地機刮刀、推土機鏟刀、鏟運機鏟斗刀刃的機電控制，既提高了作業(yè)精度和作業(yè)效率，也減輕了操作人員的勞動強度。

2.5其他方面的應用

在發(fā)達國家，包裝機械設計廣泛應用機電一體化技術已是十分成熟的技術，它們可使傳統(tǒng)的機械設備變得簡單可靠，在實現(xiàn)其復雜包裝功能的過程中。食品機電一體化包裝機械提高包裝機械的自動化程度，將包裝機械的研發(fā)與計算機結合，實現(xiàn)機電一體化控制。包裝機械應用機電一體化技術，開發(fā)智能化包裝技術，按產(chǎn)品自動包裝工藝要求組合成全自動包裝系統(tǒng)進行生產(chǎn)，生產(chǎn)過程的檢測與控制、故障的診斷與排除將實現(xiàn)全面自動化，實現(xiàn)高速、優(yōu)質(zhì)、低耗和安全生產(chǎn)。可用于水產(chǎn)加工食品的精確計量、高速充填和包裝過程自動控制等，將使包裝機械結構大為簡化，提高包裝產(chǎn)品質(zhì)量。如最常見的塑料袋封口機，其封口質(zhì)量與包裝材料、熱封溫度和運行速度等有關。如材料（材質(zhì)、厚度）發(fā)生變化，那溫度和速度也要隨之改變，但變化多少卻難把握。如采用微機控制，將各種包裝材料的封口溫度和速度的最佳參數(shù)匹配輸入微機存儲器，再配上必要的傳感器，組成自動跟蹤系統(tǒng)，這樣，不管哪個工藝參數(shù)改變，都能保證最佳的封口質(zhì)量。

機電一體化在玻璃紙成型機中的應用在國內(nèi)也很成功，陜西某設計研發(fā)單位在造紙機械中采用了國內(nèi)較先進的工控機，實現(xiàn)全電腦操作，研制了目前國內(nèi)玻璃紙行業(yè)首臺采用機電一體化的設備。在整體外觀設計上，將造紙機械的優(yōu)勢融進玻璃紙機的設計當中，使其結構性能更趨于優(yōu)化合理，特別是在控制系統(tǒng)上更趨完善。經(jīng)過近1個月的生產(chǎn)，全線設備運行穩(wěn)定，出紙正常，各項技術指標均達到設計要求。

3　結語

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

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1673-0038（2015）28-0136-01

2015-5-25