淺析機電一體化在工程機械中的應用

葛明濤+李金宣

摘 要：隨著計算機技術的迅猛發展和廣泛應用，機電一體化技術獲得前所未有的發展。現在的機電一體化技術，是機械和微電子技術緊密集合的一門技術，其發展使冷冰冰的機器更加人性化、智能化。為此，本文主要對機電一體化的特點、工程機械中機電一體化的應用及發展進行了分析與探究。

關鍵詞：機電一體化；工程機械；應用；特點

20世紀60年代以來，人們利用電子技術的初步成果來完善機械產品的性能后，刺激了機械產品與電子技術的結合。計算機技術、控制技術、通信技術的發展，為機電一體化的發展更進一步奠定了技術基礎。20世紀80年代末期，機電一體化技術和產品得到了極大發展。各國均開始對機電一體化技術和產品給以很大的關注和支持，20世紀90年代后期，開始了機電一體化技術向智能化方向邁進的新階段，機電一體化進入了深入發展時期。光學、通信技術等進入了機電一體化，微細加工技術也在機電一體化中展露頭腳，出現了光機電一體化和微機電一體化等新分支。我國從20世紀80年代開始開展機電一體化研究和應用。取得了一定成果，它的發展和進步依賴并促進相關技術的發展和進步。機電一體化已成為一門有著自身體系的新型學科，隨著科學技術的不斷發展，還將被賦予新的內容。

1 機電一體化的特點

隨著機電一體化相關技術的快速發展，機電產品的外觀更加人性化、功能更加強大、體積和重量更加輕巧、可靠性更高等。與傳統的機電產品相比機電一體化產品具有以下特點。

1、功能增強并且應用廣泛。機電一體化產品最顯著的特點就是突破了原來傳統機電產品的單技術和單功能的局限性，將多種技術與功能集成于一體，使其功能更加強大。而且能適應于不同的場合和不同的領域，滿足用戶需求的應變能力較強。

2、精度大大提高。機電一體化技術簡化了機構，減少了傳動部件，從而使機械磨損、配合及受力變形等所引起的誤差大大減少，同時由于采用計算機檢測與控制技術補償和校正因各種干擾造成的動態誤差，從而達到單純用機械技術所無法實現的工作精度。

3、安全性和可靠性提高。機電一體化產品一般具有自動監控、報警、自動診斷、自動保護、安全聯鎖控制等功能。這些功能能夠避免人身傷害和設備事故的發生，提高了設備的安全性和可靠性。

4、改善操作。機電一體化產品采用計算機程序控制和數字顯示，具有良好的人機界面，減少了操作按鈕及手柄，改善了設備的操作性能，減少了操作人員的培訓時間，從而大大簡化操作。

5、提高柔性。所謂柔性，即可以利用軟件來改變機器的工作程序，以滿足不同的需要。例如，工業機器人具有較多的運動自由度，手爪部分可以換用不同的工具，通過改變控制程序改變運動軌跡和運動姿態，以適應不同的作業要求。

2 工程機械機電一體化技術的應用

1、工程機械設備的節能應用

傳統工程機械設備各功能模塊協調性相對較差，整合程度有待提升，直接影響了設備運行效率，存在不同程度的資源浪費現象。現代工程機械中機電一體化技術的應用，通過各類新型電子節能裝置，有效提高了挖掘機、碾壓機等工程機械的能源利用效率，節約能源資源，促進社會持續健康發展。同時也能大幅提高工程機械的安全性及運行效率，各功能模塊處于協調運行狀態，降低機械磨損，機械操作更為簡便。機電一體化技術具有高精度特征，促使機械工作精準度得以有效提升，例如在混凝土攪拌設備中裝設電子稱量系統，不僅能夠自動稱重，也保證了后期混凝土攤鋪質量。

2、工程機械運行狀態及故障監控應用

現代工程機械的構成相對復雜，對于其使用性能及運行管理提出了更高的要求，應加強設備運行狀態的檢測，以保證設備正常作業。機電一體化技術實現了在設備運行過程中的自動檢測，綜合利用控制技術、電子技術等構建遠程監控系統，全面實時監控各個子系統，包括工作裝置、發電機等功能模塊，進行全方位動態監測。一旦出現檢測異常狀況，通過相關裝置進行自診斷，精準確定工程機械故障具體位置，并利用自動報警系統發出警報，操作人員根據診斷結果進行故障排除，恢復設備正常平穩運行。在具體實踐應用過程中，自動檢測節省了大量的人力、物力資源，不僅減少停機時間，也降低了故障檢測費用，大幅提升設備運行效率。

3、工程機械自動化作業中的應用

在工程機械領域中自動化技術應用日益普及，現代工程機械對于自動化作業的需求不斷增加，機電一體化技術進一步提高了設備自動化水平，實現全自動化或半自動化作業，減少人工操作，從而有效降低此方面成本投入。在傳統操作模式中，不可避免的存在人為操作失誤或疲勞操作現象，機電一體化技術能夠有效解決此類問題，運行效率更高且具有良好的作業效果。傳統工程機械的主要以人工操作為主，工藝相對簡單，在工程測量、數據統計分析等方面可能會存在一定誤差，進而影響工程整體質量。在工程機械中應用機電一體化技術最大限度上保證了工程精度，實現測量環節自動運行，通過計算機對數據進行分析處理，減少數據統計、計算誤差，優化工程機械效率，降低施工人員勞動強度。

3 工程機械機電一體化技術發展趨勢

1、智能化趨勢

智能化是21世紀機電一體化技術發展的一個重要發展方向。人工智能在機電一體化建設者的研究日益得到重視，機器人與數控機床的智能化就是重要應用。這里所說的“智能化”是對機器行為的描述，是在控制理論的基礎上，吸收人工智能、運籌學、計算機科學、模糊數學、心理學、生理學和混沌動力學等新思想、新方法，模擬人類智能，使它具有判斷推理、邏輯思維、自主決策等能力，以求得到更高的控制目標。機電一體化產品不可能具有與人完全相同的智能。但是，高性能、高速的微處理器使機電一體化產品賦有低級智能或人的部分智能。

2、微型化趨勢

微型化指的是機電一體化向微型機器和微觀領域發展的趨勢，國外稱其為微電子機械系統（MEMS），泛指幾何尺寸不超過1cm的機電一體化產品，并向微米、納米級發展。微機電一體化產品體積小、耗能少、運動靈活，具有不可比擬的優勢。微機電一體化發展的瓶頸在于微機械技術，微機電一體化產品的加工采用精細加工技術，即超精密技術，它包括光刻技術和蝕刻技術。

3、綠色化趨勢

工業的發達給人們生活帶來了巨大變化。物質豐富，生活舒適；另一方面，資源減少，生態環境受到嚴重污染。于是人們呼吁保護環境資源，回歸自然。綠色產品概念在這種呼聲下應運而生，綠色化是時代的趨勢。綠色產品在其設計、制造、使用和銷毀的生命過程中，符合特定的環境保護和人類健康的要求，對生態環境無害或危害極少，資源利用率極高。設計綠色的機電一體化產品，具有遠大的發展前途。機電一體化產品的綠色化主要是指使用時不污染生態環境，報廢后能回收利用。

4 結束語

綜上所述，機電一體化是一種復合技術，是機械技術與微電子技術、信息技術互相滲透的產物，是機電工業發展的必然趨勢。微電子信息技術的引入，使古老的機械工業煥發了青春，使傳統的機械電器產品在功能上、性能上以及制造技術上都提高到了一個嶄新水平，所帶來的經濟效益和社會效益也十分巨大。

參考文獻

[1]楊剛.探討煤礦機械中的機電一體化技術應用研究[J]. 機械管理開發. 2016（06）

[2]李曉培.淺談機電一體化特點及發展研究[J]. 中小企業管理與科技（下旬刊）. 2013（12）

[3]李耀東.機械中機電一體化的應用探討[J]. 能源與節能. 2016（07）

[4]黃衛方，龔棟成.如何加強機電一體化的理論與實踐結合發展[J]. 科技風. 2013（09）