機(jī)電一體化技術(shù)在工程機(jī)械中的應(yīng)用

劉殿仕　尹鵬

【摘 要】機(jī)電一體化技術(shù)以機(jī)械電子理論為基礎(chǔ)，通過(guò)現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)、計(jì)算機(jī)應(yīng)用技術(shù)、機(jī)械技術(shù)對(duì)工程機(jī)械項(xiàng)目中的相關(guān)內(nèi)容進(jìn)行全方位、系統(tǒng)化的分析，進(jìn)而為工作人員提供優(yōu)質(zhì)的技術(shù)產(chǎn)品。同時(shí)，將機(jī)電一體化技術(shù)與工程機(jī)械行業(yè)的發(fā)展相結(jié)合，能夠更好的提高工程機(jī)械的運(yùn)行效率和工作質(zhì)量，切實(shí)有效完成工程機(jī)械類企業(yè)的發(fā)展目標(biāo)，增加企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益，為企業(yè)創(chuàng)設(shè)良性發(fā)展的新局面。對(duì)此，本文以機(jī)電一體化技術(shù)為主要研究?jī)?nèi)容，對(duì)其應(yīng)用及發(fā)展趨勢(shì)進(jìn)行重點(diǎn)探析。

【關(guān)鍵詞】工程機(jī)械；機(jī)電一體化技術(shù)；應(yīng)用

前言

機(jī)電一體化從本質(zhì)上來(lái)看是多項(xiàng)現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的綜合體，它主要就包括了計(jì)算機(jī)技術(shù)、電子技術(shù)、機(jī)械技術(shù)、信息技術(shù)等。相比于國(guó)外機(jī)電一體化技術(shù)，在該方面起步較晚（20世紀(jì)70年代），但近年來(lái)機(jī)電一體化在發(fā)展普及速度較快，尤其在工程機(jī)械方面的應(yīng)用已相當(dāng)廣泛，技術(shù)也相對(duì)趨于成熟。

一、機(jī)電一體化系統(tǒng)的主要技術(shù)內(nèi)容

機(jī)電一體化系統(tǒng)的本質(zhì)還是以機(jī)械為主。但是不同于普通機(jī)械，它在機(jī)構(gòu)主功能、動(dòng)力功能、信息控制功能等方面引入了智能電子技術(shù)，借助軟件功能實(shí)現(xiàn)了智能化與機(jī)械化的有機(jī)結(jié)合，形成機(jī)電一體化技術(shù)系統(tǒng)。如果從功能方面考量，機(jī)電一體化應(yīng)該包括機(jī)械力、運(yùn)動(dòng)力、能量流等多種動(dòng)力學(xué)知識(shí)，機(jī)電一體化系統(tǒng)具有跨學(xué)科性、融合性、集成性與復(fù)雜性，它的最終目的就是實(shí)現(xiàn)對(duì)工程機(jī)械的智能化可控行為，并同時(shí)完成各種信息處理任務(wù)。傳統(tǒng)工程機(jī)械領(lǐng)域以內(nèi)燃機(jī)作為主要?jiǎng)恿υ?，包括?dòng)力、傳動(dòng)、行走、工作與操縱裝置，這五部分所形成的是傳統(tǒng)機(jī)械一體化系統(tǒng)。伴隨計(jì)算機(jī)等電子智能化設(shè)備的加入，例如整機(jī)電子控制、機(jī)電傳動(dòng)、仿行控制、遠(yuǎn)距離控制、無(wú)線遙控智能控制等等內(nèi)容也被融入到傳統(tǒng)機(jī)械一體化系統(tǒng)當(dāng)中，形成了機(jī)電一體化技術(shù)新系統(tǒng)。它的加入實(shí)現(xiàn)了工程機(jī)械的自動(dòng)化發(fā)展，對(duì)大力推動(dòng)工業(yè)進(jìn)步非常有利。

二、機(jī)電一體化在工程機(jī)械中的應(yīng)用技術(shù)

自工程機(jī)械應(yīng)用步入機(jī)電一體化時(shí)代以后，圍繞新體系的技術(shù)環(huán)節(jié)也在不斷增多。文章介紹幾種機(jī)電一體化在工程機(jī)械中的常用應(yīng)用技術(shù)，希望為工程機(jī)械應(yīng)用領(lǐng)域發(fā)展提供更多有效參考。

（一）傳感器檢測(cè)技術(shù)

傳感器檢測(cè)技術(shù)能夠?qū)⒎请娏哭D(zhuǎn)換為電量，它是基于電信號(hào)轉(zhuǎn)換的功能塊，在工程機(jī)械中，它實(shí)現(xiàn)了最佳數(shù)據(jù)的現(xiàn)實(shí)與控制過(guò)程?，F(xiàn)代傳感器檢測(cè)技術(shù)基于信息技術(shù)與計(jì)算機(jī)技術(shù)體系之上，在工程機(jī)械中采用傳感器能夠提高機(jī)械設(shè)備本身的抗干擾性、靈敏性與穩(wěn)定性，同時(shí)確保設(shè)備具有一定的抗沖擊能力與氣候適應(yīng)能力?？紤]到工程機(jī)械的主要作業(yè)特點(diǎn)，它對(duì)傳感器的密封、耐磨要求較高。工程機(jī)械中車用傳感器的溫控精度要控制在40～130℃，且保證其變化幅度小于1%?？煽紤]利用高度發(fā)達(dá)的電子器件來(lái)將微控制器作用于固態(tài)傳感器配套部件之中，用以實(shí)現(xiàn)對(duì)工程機(jī)械的溫度補(bǔ)償標(biāo)準(zhǔn)化與線性化。

（二）信號(hào)處理I/O接口技術(shù)

現(xiàn)代工程機(jī)械設(shè)備越來(lái)越講求對(duì)信號(hào)的多元化表現(xiàn)形式，例如在機(jī)械設(shè)備中加入微處理器來(lái)結(jié)合I/O接口技術(shù)實(shí)現(xiàn)對(duì)信息信號(hào)的有效處理過(guò)程，再配合傳感器檢測(cè)機(jī)械設(shè)備中的各種信息，對(duì)它們進(jìn)行必要的邏輯分析、判斷、轉(zhuǎn)換，最后綜合執(zhí)行機(jī)構(gòu)控制指令。另外，工程機(jī)械設(shè)備也加入了自診斷功能，基于I/O接口技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)信息優(yōu)化，通過(guò)系統(tǒng)顯示、應(yīng)答與可靠傳輸來(lái)完成人機(jī)交互過(guò)程。

（三）工程機(jī)械故障診斷技術(shù)

融入了機(jī)電一體化系統(tǒng)的新型工程機(jī)械其運(yùn)行噪聲、燃料成本更低，減輕技術(shù)操作人員的工作壓力，也提高生產(chǎn)效率。但工程機(jī)械由于涉及諸多技術(shù)環(huán)節(jié)，其發(fā)生故障是在所難免的。機(jī)電一體化系統(tǒng)中的安全容錯(cuò)體系就能幫助工程機(jī)械規(guī)避風(fēng)險(xiǎn)。它的故障自診斷功能模塊可以服務(wù)于工程機(jī)械的各個(gè)部位，借助電子檢測(cè)控制系統(tǒng)來(lái)發(fā)現(xiàn)設(shè)備異常，再根據(jù)特定算法判斷具體故障位置，第一時(shí)間實(shí)現(xiàn)對(duì)設(shè)備的有效定位及修復(fù)。

三、機(jī)電一體化技術(shù)的具體作用

機(jī)電一體化技術(shù)的出現(xiàn)對(duì)工程機(jī)械應(yīng)用起到較大促進(jìn)作用，它不但保證了工程機(jī)械的健康穩(wěn)定運(yùn)行，同時(shí)也提高了設(shè)備的相關(guān)性能，保證了工業(yè)生產(chǎn)的高效率。

（一）工程機(jī)械作業(yè)質(zhì)量與精度有所提高

在機(jī)電一體化融入工程機(jī)械運(yùn)作體系后，它的性能與功能也有了顯著提升，因?yàn)樗鼘?shí)現(xiàn)了傳統(tǒng)工程機(jī)械所難以實(shí)現(xiàn)的微調(diào)操作。比如推土機(jī)、挖掘機(jī)的自適應(yīng)作業(yè)、激光自動(dòng)調(diào)平作業(yè)、自動(dòng)變速換擋作業(yè)等。這些機(jī)電一體化新技術(shù)對(duì)推土機(jī)與挖掘機(jī)的大面積作業(yè)平整精度是極大程度的提升，同時(shí)也降低了技術(shù)操作人員的工作強(qiáng)度。機(jī)電一體化實(shí)現(xiàn)了設(shè)備的無(wú)人遠(yuǎn)程操控，大幅度降低了某些危險(xiǎn)區(qū)域施工作業(yè)的人員施工危險(xiǎn)系數(shù)。

（二）工程機(jī)械作業(yè)節(jié)能效率有所提高

機(jī)電一體化技術(shù)改變了傳統(tǒng)工程機(jī)械的液壓傳動(dòng)模式，實(shí)現(xiàn)對(duì)設(shè)備的液壓傳動(dòng)自動(dòng)負(fù)荷控制，有效發(fā)揮發(fā)動(dòng)機(jī)的輸出功率，并分配工程機(jī)械液壓載荷，滿足更高操作技術(shù)需求。以工程機(jī)械發(fā)動(dòng)機(jī)為例，根據(jù)設(shè)備溫度變化來(lái)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制，確保發(fā)動(dòng)機(jī)熱效率始終保持在最佳指標(biāo)，實(shí)現(xiàn)工程機(jī)械整體節(jié)能目標(biāo)。另外為工程機(jī)械設(shè)置電子燃料控制系統(tǒng)，基于節(jié)能液壓系統(tǒng)來(lái)降低能耗，提高設(shè)備使用壽命。比如工程機(jī)械發(fā)動(dòng)機(jī)的燃油消耗率會(huì)降低到230g/kW·h，而它的平均熱效率也提高45%～50%，設(shè)備使用壽命會(huì)延長(zhǎng)300h以上。

四、工程機(jī)械中機(jī)電一體化技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)

在新的時(shí)代背景之下，工程機(jī)械中機(jī)電一體化技術(shù)將擁有更為廣闊的發(fā)展前景，并朝著更好的方向發(fā)展。其中，工程機(jī)械中機(jī)電一體化技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)主要包括以下幾方面：第一，智能化。機(jī)電一體化技術(shù)與傳統(tǒng)機(jī)械模式相比較而言，科學(xué)技術(shù)含量明顯增加，可以不通過(guò)人工的方式便可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化管理，極大程度上提高了設(shè)備的運(yùn)行效率和應(yīng)用質(zhì)量。特別是在當(dāng)前科學(xué)技術(shù)迅猛發(fā)展的今天，數(shù)據(jù)技術(shù)、科學(xué)技術(shù)、云端技術(shù)將不斷應(yīng)用其中，促使其朝著智能化的方向進(jìn)一步前進(jìn)，更好的滿足行業(yè)可持續(xù)發(fā)展的市場(chǎng)需要。第二，個(gè)性化。市場(chǎng)的發(fā)展要以消費(fèi)者的客觀需求為基礎(chǔ)，工程機(jī)械企業(yè)若是想實(shí)現(xiàn)自身的長(zhǎng)足發(fā)展，則需要根據(jù)消費(fèi)者的實(shí)際需要對(duì)機(jī)電一體化技術(shù)所生產(chǎn)的產(chǎn)品進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)整與創(chuàng)新，增強(qiáng)機(jī)電一體化技術(shù)產(chǎn)品的個(gè)性化含量，在市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)中搶占先機(jī)。第三，綠色化?，F(xiàn)階段，可持續(xù)發(fā)展理念的不斷深入促使了循環(huán)經(jīng)濟(jì)模式的進(jìn)一步構(gòu)建，這就要求相關(guān)人員要對(duì)機(jī)電一體化技術(shù)進(jìn)行再次的調(diào)整，在工程機(jī)械行業(yè)的應(yīng)用過(guò)程中突出產(chǎn)品的綠色行，通過(guò)資源節(jié)約、可再生能源應(yīng)用的方式減少不必要的環(huán)境污染，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)機(jī)電一體化技術(shù)的轉(zhuǎn)型升級(jí)。

五、結(jié)束語(yǔ)

總而言之，機(jī)電一體化技術(shù)為工程機(jī)械應(yīng)用所帶來(lái)的優(yōu)化提升是全方位的，它的智能化、模塊化與綠色環(huán)保化都是當(dāng)前人類所最為關(guān)注的領(lǐng)域。因此它也必將成為未來(lái)工業(yè)發(fā)展的焦點(diǎn)，為人們所廣泛利用和深入研究。

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