工程機械機電一體化技術的應用與發展

楊秦冬 郭軍平

【摘 要】隨著科學技術與現代化生產的不斷推進，傳統技術的低效率、低產量已經難以滿足現代化生產的要求，因此就需要不斷提高技術以提高產品性能與生產效率。將機電一體化技術運用到機械生產與制造中，是機械工程與先進科學技術的完美結合，更加符合現代化建設要求。未來技術將面向微型、更高性能的方向發展。

【關鍵詞】工程機械；機電一體化；應用；發展

機電一體化也叫機械電子學，它是機械技術、微電子技術、計算機技術及信息技術相互影響、滲透與結合而形成的一門新興的邊緣學科。機電一體化是在機械主功能、動力功能、信息功能和控制功能上引進微電子技術，并將機械裝置與電子裝置用相關軟件有機結合而構成系統的總稱。機電一體化技術首先在汽車上應用，70年代中期開始人們將機電一體化技術推廣到工程機械上，從根本上改變了工程機械的面貌，實現省能化、自動化、智能化。據調查，現階段國內外許多高性能工程機械普遍應用電子控制系統，該系統以微機或微處理器為核心并且已經成為必不可少的一部分，現在衡量某種工程機械性能的高低是看其機電一體化水平的應用程度。

一、工程機械機電一體化技術的應用

機電一體化技術具有廣闊的發展前景和極高的應用價值，尤其是在工程機械中的應用更具廣泛性和有效性，機電一體化技術在工程機械中的應用主要表現在以下幾個方面：

1、機電一體化技術的在工程機械提高生產效率、節能降耗方面的應用

在傳統的工程機械中，能量的充分利用率和使用率比較低。比如說，液壓挖掘機其燃料的充分利用率僅僅占了30%，剩下的70%左右的能量都被浪費了。在能源資源高度緊張的今天，迫使機械工程的發展必須向著“節能降耗”的方向發展。比如說，小松公司生產的挖掘機能夠很好地達到節能降耗的目的，大約可以節省23%的燃料，最主要的原因就是新型的控制節能器的采用。日立公司生產的挖掘機，采用了“卡特電子效率”節能控制體系，通過對泵以及發動機的綜合、全面控制，大大提高了利用率，其能量利用率能夠達到98%左右，生產率也相應地得到了大幅度的提升。所以說工程機械中電子節能控制器的運用，大幅度提高挖掘機等大型工程機械設備的能量利用率，一定程度上發揮到了節能的作用。電子節能控制器操作比較簡單，對機械的磨損也相對減少，從而提高了工作的效率。

2、在自動化以及半自動化的作業全過程中的應用

工程機械全面地實現作業自動化以及半自動化水平，可以有效地降低操作人員的勞動強度，有效地提高生產效率，大大減少了因為操作人員的經驗不足或技術不到位對于操作精度的影響。比如說，三菱公司設計生產的挖掘機，有控制挖掘機軌跡系統的功能，相關的操作人員在控制板上將鏟斗的運動形狀和運動軌跡設定好之后，相應的微機操作系統就會根據不同角度的傳感器發出的信號，對動臂、鏟刀和斗桿的運動進行自動的控制，從而實現多種特定斷面溝槽、開口和斜坡的精準挖掘，有效地實現了挖掘操作的自動化水平。

3、在控制柴油機上的應用

要想進一步深入發展柴油機技術， 應該要解決發動機排放質量與最低油耗間的矛盾。在電子技術發展十分迅速的今天，采用電子節能液壓泵系統能夠有效減小能耗， 還能自動控制冷風扇的轉速隨溫度的變化， 這樣的條件下， 電子控制自動變速，還包括根據負荷條件自動調節柴油機油門等內容都能得以實現， 能夠使得在各種變工況下的柴油機， 在滿足經濟指標和排放指標的最佳噴油時間的同時， 能夠實現凈化排氣、節約能源、提高效率。

4、機械操作的自動化能夠降低勞動強度

在工程機械施工操作中引入機電一體化實現操作的自動化或者半自動化，這樣大大降低了勞動強度，提高了工作效率，并且大大減少了因為操作者工作經驗不足而造成的作業精度的影響。

5、在工程作業精確度方面的應用

在工程機械設備中使用電子控制系統可以將稱量的過程自動化，對稱量系統實現微機控制，使得稱量更加精確。自動找平裝置的應用，大大提高了混凝土瀝青攤鋪機的工作效率和施工質量。自動供料系統（超聲波技術）的應用，完美地完成了混凝土瀝青攤鋪機對于供料的自動調節，全面提升了攤鋪的效果和質量。與此同時，鏟運機鏟斗刀、平地機刮刀以及推土機鏟刀的電子化操作控制，減少了誤差，提高了工作效率，同時還節約了人力，降低了施工人員的工作強度，高效、快捷，符合現代工程施工的要求。

6、電子監控、故障自診以及自動報警的應用

電子監控、故障自診以及自動報警，也就是說對于工程機械的工作裝置，傳動系統、發動機、液壓系統以及制動系統進行全面的監控，一旦在運行的過程中發生異常情況，就會自動地找出故障的位置并自動進行報警提示。機電一體化的發展和應用，大大地改善了操作人員的現實工作條件，全面提高了機械設備的工作效率。與此同時，簡化了機械設備檢查和維護的工作，相應地減少了維修費用，大大降低了維修停機的時間，對于提高機械設備的使用壽命有很大的作用和意義。

二、機電一體化技術在工程機械上的發展前景

從人類爆發第一次世界革命以來，社會在不斷的發展和變化，歷經這么多年代的發展，相關技術也越來越成熟，在人類發展和社會進步方面發揮著越來越重要的作用。在歷史的推進過程中，這項技術的價值和意義還將不斷的突出，顛覆整個行業的發展。

1、智能化。人類對人工智能的研究從未停止過。今年，由谷歌研發的機器人公司Alpha Dog擊敗了世界圍棋冠軍李世石，科學家們進一步研究了機械智能的發展。今天，智能設備無處不在，極大地便利了我們的日常生活。因此，在未來的建筑機械中，機電一體化技術的發展也將伴隨著智能參與。在設備的未來，你可以使用人工智能、心理學、算法和其他想法，使建筑機械有一定的計算能力和判斷能力。

2、模塊化。機電一體化技術產品具有種類繁多、生產廠家標準不統一的特點，因而研制和開發具有統一標準的接口，對產品單元模塊化非常有必要，這也是未來機電一體化技術發展的重要目標。比如在研究具有減速、變頻調速電機的一體化動力驅動單元，具有圖像處理、視覺識別和距離測試等功能電機一體化控制單元等。在進行產品設計時，利用模塊化標準進行生產，可以使產品標準化，避免資源的浪費和閑置。

3、環保化。可持續發展一直是我國發展環境保護的理念。這也是一個要求企業在發展過程中遵循的原則。在未來，建筑機械的高度發展可能會造成環境破壞和污染。這與中國想要實現綠色產品理念的愿望背道而馳。因此，這就要求機電一體化技術可以避免環境造成的污染，以及在應用過程中可以回收利用能源的程度。

三、結束語

綜上所述，機電一體化在工程機械中的應用發展是當前機械工業發展必然的趨勢，也是振興和發展機械工業的必經之路。隨著科學技術的不斷發展，工程機械機電一體化還會有著更多的創新與發展，未來工程機械機電一體化技術的應用將會融合機、電、光以及磁的綜合性能，更好地促進工程機械的發展。

【參考文獻】

[1] 楊樂新.機電一體化技術在機械工程上的應用及發展趨勢[J].山東工業技術，2015（22）：169.

[2] 陳偉洪.機電一體化技術在現代工程機械中的發展運用分析[J].裝備制造技術，2014（01）：77-78，89.