機電一體化在工程機械上的應用與發展

范曙遠

摘 要：隨著科學技術的不斷創新以及工業生產的迫切需要，機電一體化開始廣泛應用于工程機械設計制造領域。本文簡單分析了機電一體化在工程機械上的應用情況，并對其未來的發展趨勢進行了展望。

關鍵詞：機電一體化；工程機械；應用；發展

隨著科學技術的不斷發展和創新，機械設備開始大面積地運用于生產生活之中，為了減輕人工勞動強度，提升工農業生產效率，“機電一體化”理論開始應用于機械制造領域，并取得了不錯成績。這項技術在工程機械中融入了先進的電子、傳感和計算機技術，讓電子芯片來智能化控制，從而使得機械能夠自動化地進行作業。近些年來，這一技術大面積地應用于汽車制造方面，后來開始推廣至工程機械領域，旨在提高作業進度、保證作業安全以及將低能源消耗。

1 機電一體化在工程機械上的應用情況

隨著電子傳感技術日新月異地發展，機電一體化開始廣泛應用于工程機械領域，主要集中于提高機械精密化程度、降低能源損耗以及增強機械作業安全性能這三個方面：

1.1 提高精密化程度

傳統的工程機械都是大功率粗獷型設備，在作業過程中無法進行精密的操作，這完全不能滿足工程建設的基本需求，因此在工程機械中植入電子控制系統，不僅能夠地確保機械操作的準確度，而且還可以降低人工勞動強度。例如傳統拌和機只有攪拌和勻的功能，原料的配比需要人工進行計算稱量，往往存在較大誤差并且勞動強度大，然而將電子控制系統引入至瀝青、混凝土拌合機等工程機械中之后，這些工程機械擁有自動計量的功能，并有較高精度，同時在很大程度上降低了工人的勞動強度，因此這項技術廣泛應用于提升機械精密度方面。

1.2 降低能源損耗

目前各國開始積極推進能源可持續發展戰略，如何提高工程機械的能源利用率成為了各國所關心的課題之一。傳統工程機械的能源利用率較低，從而致使大量的能源燃料被浪費，例如大型挖掘機的能源利用率還不到30%，顯然大部分的能源并未轉化為動力而被直接消耗，這完全不符合可持續發展戰略。在工程機械上引入先進的節能控制系統，能夠有效地降低能源消耗，提高能源利用效率。例如在發動機中裝上電子節能液壓泵能夠根據溫度控制冷風扇的轉速，同時還可以根據機械的負荷來自動調節柴油閥門的開度，從而達到自動變速的效果，進而降低能源損耗。

1.3 增強作業安全性

工程機械多為大型設備，一旦發生危險就特別容易造成重大安全事故，因此目前許多工程機械上已經開始采用傳感器控制技術來降低事故發生的概率。通過電子技術控制的傳感器能夠靈敏地感應到機械各部位的實際情況，并且通過電子技術來進行分析處理，如果工程機械存在危險性，那么系統就會自動熄火。例如大型起重機在進行重物吊運作業過程中，一旦重物負荷超過臂矩力，那么傳感器就會立刻報警，從而防止起重機傾翻或斷臂。因此在工程機械設計制造之中融入電子傳感控制技術，能夠在很大程度上增強機械作業的安全性，減少傷亡事故的發生。

2 機電一體化未來的發展趨勢展望

機電一體化融合了電子、傳感和計算機控制等綜合技術，并將這些技術植入到工程機械之中，在很大程度上提升了機械性能。隨著科學技術的快速發展和人們需求地日益提高，這項技術將要朝向智能化、網絡化和便捷化的方向發展。

2.1 智能化

隨著數字信息化時代的到來，智能化應用已經深入人心，智能手機、智能電腦和智能機器人等并逐漸被人們所接受，可以說，智能化設計是未來時代發展的主題之一。工程機械在未來的發展過程中也應當符合時代潮流，逐步將機電一體化和人工智能技術合二為一，讓工程機械不僅具有自動化的操作模式，而且還擁有人工智能的分析處理模式，進一步提升機械控制能力。目前許多工程機械都處于智能化無人操控的研發階段，在危險度大或者污染嚴重的區域施工作業時，智能化地無人機械就可以安裝程序自動完成，因此智能化將會成為未來工程機械一個的重要發展趨勢。

2.2 網絡化

當前時代是網絡信息化時代，這意味著機電一體化技術要朝著網絡化的方向趨勢發展，目前很多工程機械已經能夠通過互聯網手段來進行遠程網絡控制。網絡信息系統具有強大的數據運算處理及儲存功能，能夠在遠程端下達機械作業的指令，從而起到操控工程機械產生相應動作。機械網絡化不僅保留了機電一體化的控制先進性，而且還可以利用強大的數據處理功能來對機械各個部位的狀態進行分析整理，從而及時地發現機械運行過程中的隱患，這對于工程機械的發展起著十分關鍵的作用。

2.3 微型化

微型化是機電一體化技術未來的發展趨勢，其當前科研工作的主攻方向是將機電一體化產品向體積小、耗能小、操作靈活的方向發展，許多科研單位已經實現了機電一體化產品的體積控制在1cm3之內，相信在未來，這一產品將會實現微米、納米級的體積標準。這種微型控制系統卻具備強大的數據儲存分析功能，能夠快捷地分析出工程機械運轉中的缺陷，提高工程機械的運行效率和安全指數。

總而言之，隨著計算機電子技術日新月異地發展，機電一體化開始廣泛應用于工程機械領域，并能夠有效地提高作業進度、保證作業安全以及將低能源消耗，同時該技術未來將朝向智能化、網絡化和微型化的方向發展。

參考文獻

[1] 張鑫 基于機電一體化背景下的工程機械中應用[J] 黑龍江科技信息，2011（07）

[2] 趙慶偉 機電一體化在工程機械的應用與發展[J] 工業技術，2015（12）