機電一體化技術在現代工程機械中的運用分析

葉興虎

（甘肅莫高實業發展股份有限公司葡萄酒廠，甘肅 武威733008）

在國家建設與發展中，工程建設發揮著重要作用。而現代工程機械又是工程建設的關鍵環節。伴隨科技的進步與發展，機電一體化技術逐漸用于工程的建設之中，與工程機械相互結合，促進了現代工程機械的自動化及智能化，實現對工程機械的人性化管理。

1 機電一體化技術在現代工程機械中的發展目標

機電一體化技術的發展應從硬件和軟件入手，為現代工程機械營造自動化生產條件，使現代工程機械生產具有PLC自動化的功能。要想實現機電一體化技術，宏觀上是要依靠現代機械工程，微觀上則是依靠電氣自動化技術。機電一體化技術應努力實現發展目標：（1）通過集成化思想促進工程機械設備的一體化。目前，工程機械生產設備雖然都帶有PLC設備，但其目的主要通過集成化思想來對工程機械生產設備進行集中控制。（2）為了實現工程機械設備生產的智能化，使設備運行過程中能夠大批量的自動生產，應在機械設備中設置故障檢修機制與自動保護措施，一旦生產過程中出現故障，設備能夠自行解決問題，使生產效果達到最佳，這是一個對人工依賴性較弱的智能化措施［1］。（3）應努力做到工程機械生產可視化管理，使操作人員能夠利用相關監控設備觀察整個機械生產過程。通過對工程機械設備的監控，第一時間掌握故障原因，快速解決故障問題，恢復設備的生產運行。

2 機電一體化技術在現代工程機械中的具體運用

對機械工程機電一體化進行有效利用，可以在一定程度上提高工作效率，減緩能源的消耗速度，節約大量的能源。而且，隨著自動化程度的增高，精度便會提高，施工的質量也有保證。機電一體化的性能相對穩定和安全，壽命比較長，從而降低了操作人員的工作難度，在實際工作中比較方便，可以更好地對工程機械的故障加以診斷并及時上報和處理。繼而找到發生故障的位置，縮短維修人員維修的時間，在現代工程機械中發揮了重要作用。

（1）自動化作業過程

機電一體化技術使工程機械在一定程度上完成機械作業的半自動化與自動化，減少了操作人員的工作難度，使機械作業效率得到明顯改善，也降低了操作人員業務能力不足對機械作業精度的負面影響。例如，三菱挖掘機可以自由控制軌跡系統，在操作人員設置好鏟斗的運動軌跡與形狀后，對應的系統就會依據各個傳感器顯示的信號，自行控制斗桿、鏟刀及動臂的運動，做到了斜坡、開口、溝槽等斷面的準確作業，從而實現自動化作業過程。

（2）提高工程機械作業精度

當前水泥、混凝土、瀝青等都采用了機電一體化系統來控制稱量系統，做到了稱量的自動化，使成品作業得以提高。自動化找平的有效運用，極大提高了瀝青和混凝土機器的施工質量，也提高了其工作效率［2］。通過運用自動供料系統，有效調節了瀝青和混凝土機器的用料，使攤鋪的質量與效果得到增強。并且，電子化操控推土機鏟刀、平地機刮刀與鏟運機鏟斗刀，不僅能減輕操作人員的工作壓力，也使作業的精確度和準確度得到了加強。

（3）提高工程機械生產效率

傳統工程機械對能量使用的不夠充分，利用率較低。例如，液壓挖掘機對燃料的利用僅為30%，浪費了一大半的能量。當前我國面臨著能源緊缺的狀況，使工程機械需要不斷地節能降耗。例如，小松挖掘機就利用了最新的控制節能器，能夠節約四分之一的燃料，有效實現了節能降耗。日立挖掘機運用卡特節能控制方法，全面操控發動機和泵，對燃料的利用高達90%以上，提高了能量利用率和機械生產效率。

（4）加強機械工作裝置監控

對工程機械的相關工作裝置進行自動報警、故障自診與電子監控，如液壓系統與傳動系統等。如果這些系統在運行時出現異常，就會自動找到出現問題的位置，并對問題故障報警處理。機電一體化技術的發展運用，不僅改變了操作人員的工作方式，提高了工程機械設備的生產效率，也使維修人員對機械的檢查工作更為簡單，一定程度上降低了機械設備維修的資金消耗，縮短了維修時間，有效延長了工程機械設備使用壽命。

（5）機床中的發展應用

機電一體化技術在具體應用過程中，Z80的CPU應用軟件相對較多，其開發系統難度較低，因此適用于國內大部分的數控機床。國內數控機床通常使用的是Z80微機、I／O接口、光電隔離電路等。Z80的CPU應用軟件和對應芯片相對廉價，應用范圍也比較大，并且維修方便、實用性強。I／O接口硬件也相對容易，Z80類型的計算機包含獨有的I／O指令，計算機運行時間相對較短，值得注意的是，其格式指令特別短，極大地減少了工程機械設備的掃描周期。同時，機電一體化技術在機床的應用中，由于大部分機床對工作臺和工具刀有較高的要求，需要工作臺與工具刀按照固定路線進行移動，因此，在應用機電一體化技術時，應仔細分析控制方式，判斷是否需要設置插補功能。需要副傳動高效運轉，降低滾珠摩擦造成的損失，防止工程機械操作過程中的爬行現象，使用氟塑貼面軌，增強其預緊、平穩和耐磨的效果，最大限度地降低摩擦系數，反向消除死去區，定位準確性相對較高。為了消除螺母與螺紋之間的縫隙，多數機床傳動方式與執行機構都采用滾珠絲杠副傳動方法。

3 機電一體化技術在現代工程機械中的運用方向

（1）智能化

通常來講，智能化是現代工程機械和傳統工程機械的主要區別，而該區別主要表現形式就是智能化的產品。這種智能化技術結合了生理學、人工智能與計算機智能的思想與方法，成功對人類智能進行了模擬。該智能化技術正在不斷的發展和探索中，以后將會有很廣闊的發展空間。

（2）微型化

機電一體化技術在長期的發展和運用過程中，逐漸出現了微型機電一體化的操作系統，這是機械技術和電子技術深度結合而得到的產物，通常也被稱為微電子機械技術。微型機電一體化技術相關產品，其體積向著納米和微米方向發展，體積低于1 cm3的機電一體化技術產品，在各個領域發揮著突出作用，如政治、軍事、醫療等。其運動方式靈活、體積與耗能極小的特點，受到科學技術行業的廣泛關注。

（3）高性能化

高性能化包括可靠的應用、高效的應用模式、高精度應用模式、高速度應用模式等。最新的CNC系統運用的CPU就是多總線連接機構，滿足高性能化進行生產。該系統采用簡單集機指令，能同時處理和操作多任務、多系統，確保機電一體化技術產品擁有較高的性能［3］。

4 結束語

總而言之，機電一體化技術在現代工程機械領域中得以廣泛應用。機電一體化技術有著廣闊的發展前景和應用空間，不但提高了現代工程機械的工作效率，降低了現代工程機械能源的使用量，為現代工程機械各方面的工作都提供了便利，還增加了作業精度，完善了各方面的應用，從而推動現代工程機械飛速發展。