現代工程機械機電液一體化應用技術

宋永強 徐斌山

山東國眾機械科技有限公司

現代工程機械機電液一體化應用技術

宋永強 徐斌山

山東國眾機械科技有限公司

伴隨著現代科學技術的進步，我國的經濟發展有了長足的提高。在日常生活當中，機電一體化的技術有了非常廣泛地用途。特別是工程機械對于機電一體化的技術的應用，不但能從根本上增強機械的生產效率，而且也能夠促進在管理方面的應用.

機械機電；自動診斷；速率控制

前言

機電一體化技術的進步是時代發展的內在要求。隨著我國工業化進程的加快，將機電一體化技術融入工程機械的使用中，會顯著提升工程機械的使用性能，保障各項工程的安全開展。未來，機電一體化技術在工程機械中的應用將會朝著微型化、系統化、智能化的方向發展，也將更好地為我國實現工業化貢獻力量。

1 機電液一體化技術與工程機械簡介

1.1 機電一體化

機電一體化技術是一個整體的概念，其融合了計算機技術、信息技術、電子技術、通信技術、傳感技術等眾多現代技術，結合優化組織目標指導系統功能目標的原則，對系統中的各個單元進行合理布局，確保各個單元功能化、規范化、便捷化、成熟化，進而將整個系統的最佳效果充分發揮出來。這里，將整個功能系統稱為機械機電一體化系統或產品。

1.2 工程機械

工程機械指的是大型機械化工程所必需的機械裝備，如道路施工、大型橋梁施工、大型建筑工程施工等。它的應用領域較為廣泛，涵蓋了國防建設、能源工業、礦山生產、交通運輸以及環境保護等諸多領域。科學技術水平的不斷提高，使得工程機械朝著自動化、智能化的方向發展。

1.3 工程機械應用機電一體化技術的現狀

如今，我國的工程機械技術迅猛發展。結合計算機技術、通信技術、自動控制技術、機械液壓技術等組成的機電一體化技術，極大地提升了機械性能，以較高的使用效率和較好的經濟性成為工業建設的關鍵機械裝備。目前，嵌入電控裝置的現代工程機械主要以微型計算機和小型處理系統為主，應用越來越廣泛。電控技術在工程機械的眾多領域都得到了高效利用，如自動找平機、電子調速汽油機、自動攪拌設備、工程機械的狀態監控與自我故障診斷等，都是利用電控技術來實現的。社會經濟的發展以及科學技術水平的迅速提升，促使人們不斷提高工程機械的自動化效率，而電力電子技術的應用成為必然趨勢，從而更好地滿足我國工業化建設的需求。當下，我國各項電子技術的應用還處于實踐優化階段，現代工程機械設備的購置成本較高且維修相對復雜和困難。因此，機電一體化技術的有效利用成為業內人士研究的重要內容。

2 機電液一體化技術在工程機械中的具體應用

2.1 在煉鋼技術中的應用

鋼鐵是我國的重要產業，目前其使用的機電一體化系統主要以計算機處理器為核心，集計算機系統、操控設備、儀器儀表、顯示設備等于一體，有機整合各種技術手段進行協作，進而促進機械設備使用效率的提升，延長使用壽命。現代化的煉鋼技術融合了現代通信技術、微型處理器、電氣傳動技術等，推進了鋼鐵企業的進一步發展。交流傳動系統利用先進的數學理論，有效解決了復雜的矢量運算，交流調速系統的優勢逐步凸顯，直、交流同步電機的速度可以實現平穩轉換。在軋鋼中，交流傳動系統的使用范圍逐漸擴大，為煉鋼技術提供了強有力的技術支持。未來，煉鋼技術勢必還會有新的突破，從而不斷推動鋼鐵企業持續發展。

2.2 在大型挖鉆機上的運用

近年來，大型重點工程所必需的工程機械設備就是大型旋挖鉆機，主要應用在大型打樁基礎施工中。就目前的使用情況來看，我國與國外還存在一定的差距。國外的技術經驗相對豐富，并且配套設施、培訓機制等相對完善，使用效果要好。我國大型挖鉆機的技術水平偏低，并且缺乏專業的操作人員。旋挖鉆機的使用方法和操作過程較為復雜，且精細度要求極高。為了有效提升其精細度以及進行便捷操作，一般采用微處理器控制方法，從而推進機電一體化技術的有效應用，并在實踐中不斷得以完善優化。

2.3 在煤礦生產中的應用

煤炭資源的開采環境相對復雜和惡劣，作業都是在地下，工作難度系數較高，要求作業設備必須具有較高的使用性能和安全性。機電一體化技術在煤礦中應用，有效滿足了節能降耗以及環保的要求，將機械原理、液壓技術及電力電子技術有效結合，增強煤礦機械設備的使用性能和可靠性，保障煤礦的安全生產。當下，煤礦生產中機電一體化技術的應用主要以微型計算機、通信技術為核心，構建微電腦控制系統，實現遠程監控、自動預警等功能。另外，電控技術已在眾多的煤礦機械中得到了廣泛應用，如挖煤機和升降機，利用PLC調速系統來有效提高提升機的工作效率；利用PLC變頻技術來提高挖煤機的產能；自動化的安全監控、故障報警、安全排查等各個方面的應用，都大幅度提升了煤礦的產能和生產的安全性。可編程控制器即PLC，其能夠控制煤礦生產過程中的所有活動，主要內容為采集數據、控制順序、處理數據等。它的內部結構包括CPU模塊、內部存儲器、電源模塊與輸入、輸出單元等，具體程序設計步驟見圖1。科學技術的發展會推動煤礦機械機電一體化的進步，隨著安全生產要求的提高以及煤炭資源需求的日益增多，勢必會研發更先進的機電一體化技術來提高煤礦機械的使用效能，提升煤礦的產能，以滿足我國社會與經濟的發展需求。

圖1 PLC控制系統程序設計步驟

2.4 在智能機器人上的運用

智能型機器人的研發和應用是科學技術進步的顯著代表。工程機械中，智能型機器人需要有效結合多種技術，才能實現高效工作。智能機器人在處理自適應性控制的信息時，還存在一些不足，需要相關研究者攻堅克難。機電一體化技術在工程機械智能機器人上的應用，主要是結合視覺理解和圖像處理識別等技術，幫助智能機器人有效感知作業對象的方向、位置、形體大小。還有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。工程機械中的內燃機工作過程的有效控制，需要采集氧和氮化物傳感器傳回有效信號；激光平地機的良好使用，需要各種傳感器進行傳回信號以及信號的再反饋支撐；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。這些都要機電一體化技術的支持。

2.5 發動機的速率控制

機電液一體化系統可以自動調節系統功率并控制系統負荷(見圖2)。在機電系統中，主要有比較器、控制器、電機磁場、電樞、負載等，而在機電液一體化系統中，還有傳感器、減壓閥、泵調節器等等。打開功率開關后，傳感器會將接收到的信息傳輸給系統的主控制器，主控制器處理了接收到的信息后，會發出指令，讓減壓閥開始工作，減壓閥會根據系統的調節適當的減小系統功率，最終達到調節功率、控制負荷的目的。

3 結語

總之，機電液一體化技術的進步是時代發展的內在要求。隨著我國工業化進程的加快，將機電一體化技術融入工程機械的使用中，會顯著提升工程機械的使用性能，保障各項工程的安全開展。

圖2 機械機電一體化旋轉負荷控制系統

[1]丁巧芳.管窺機電一體化技術的發展現狀與趨勢研究[J].現代職業教育，2016(03).

[2]陳順平，朱江龍.淺析機電一體化技術的應用及發展[J].黑龍江科技信息，2015(36).

表2 工人操作水平影響因素分析表

4.2 控制措施

針對存在問題，通過多次分析和實驗，提出解決措施如下：

4.2.1 有效調解風壓

由于井下各作業面風壓充足，調解風壓主要在于將風壓控制在合理范圍。因此，為噴漿機風管安裝壓力表和調節閥，靠調節閥來控制壓強，不失為一個可行之策，初始壓強按公式確定。在實際操作中，壓力可根據需要調整，為方便工人操作，壓力表在不作業時應時刻保持歸零位置。

初始壓強計算公式：

P=0.1+0.001*L

P——工作風壓，單位Pa。

L——為輸料管長度，單位m。

4.2.2 提高員工操作水平

通過實地調研，分析出影響工人操作水平的原因。見表2：

針對以上情況，一是要加強員工技能培訓，采用師帶徒和組織觀摩等形式，促進員工技能提升；二是要加強員工安全防護，向噴射手配發專用的防護服和護目鏡，防止回彈骨料和粉塵對噴射手造成傷害和干擾；三是加強局部通風，確保施工現場粉塵濃度控制在允許范圍以內；四是強化管理，對施工人員進行技術交底，切實明確施工注意事項，將回彈量納入考核范圍，同時實行“質量責任卡”制度，誰施工、誰負責，確保施工質量。

4.2.3 實行回彈料回收再利用

為避免回彈料浪費，施工前可布置好回收措施，在靠近巖壁旁鋪設好舊風筒布、編織袋等，施工結束，立即將撒落上面的回彈料回收。對未被污染的回彈料，可按一定比例立即摻入干料使用，對不能重新使用的可收集后運至轉層采場，制作充填擋墻。

五、總結展望

影響回彈率因素是多方面的，通過綜合分析，提出了可行措施，取得了一定成效。但根據現有條件，可采取措施相對有限，要進一步降低噴射混凝土作業回彈率，引入潮噴法等先進工藝，探索使用配料、攪拌、水灰比控制等方面的配套機械，將是今后的發展方向。

參考文獻：

[1]張景成，陳文波，楊國承.降低噴射混凝土回彈率的方法[J].煤礦機械，2001(8)：54-56.

[2]張惠玲，彭惠惠，陳友治，黃緒泉.降低機制砂噴射混凝土回彈率的技術措施[J].混凝土，2007(3)：110-112.