工程機械中機電一體化技術的應用

劉偉

摘 要：隨著技術發展及其在工程機械上的應用，從根本上改變了工程機械的面貌.極大促進了產品性能的提高.使工程機械進入了一個全新的發展階段。文章分析了機電一體化及工程機械電子控制系統的功能，并探討了機電一體化的發展趨勢。

關鍵詞：機電一體化；工程機械應用

一、機電一體化技術概述

現代工程施工中，工程機械的性能、自動化程度及其經濟性等可直接影響到施工工藝的好壞，而工程機械的電氣與電子控制系統部分質量與性能的優劣又直接影響到工程機械的動力性，經濟性，可靠性.施工質量、生產效率及使用壽命等。電子控制系統已成為現代工程機械技術水平的一個重要依據。隨著科學技術的不斷發展及對產品性能要求不斷提高，電子控制系統在工程機械中所占的比重將會越來越大，其功能將會越來越強，應用范圍也將越來越廣，而且其復雜程度也隨之提高，這樣就對使用與維修人員提出了更高的要求。

二、工程機械電子控制系統的功能

1.電子監控、自動報警及故障自診。即對工程機械的發動機、傳動系統、工作裝置、制動系統和液壓系統等的運行狀態監控，工作中一旦出現異常現象，能自動報警并準確地指出故障的部位，從而改善駕駛員的工作條件，提高機器的工作效率，簡化設備維護檢查工作，降低使用維修費用，縮短停機維修時間，延長設備的使用壽命.

2.節能降耗，提高生產率。傳統工程機械的能量利用牢較低，例如液壓挖掘機的燃料能蕞利用率僅為30%左右，如此低的能量利用率迫使工程機械的發展必須著眼干節能。日本小松公司挖掘機采用新型節能控制器，具有良好的節能效果，燃料可節省23%。日本日立公司挖掘機節能控制系統采用了卡特電子效率控制系統，通過對發動機和泵的綜合控制，使功率的利用率可達98%，同時生產率也大大提高。

3.柴油機的控制。采用電子調速器，電子油門控制裝置，自動停機裝置，自動升溫控制裝置等。

4.提高作業精度。為保證成品料的作業精度，現代瀝青及水泥混凝土拌和設備廣泛采用了微機控制的電子稱量系統，并使稱量過程實現了自動化。自動找平系統的應用，使瀝青混凝土攤鋪機的施工質量有了較大的提高。采有超聲波技術的自動供料系統，使瀝青混凝土攤鋪機的供料實現了自動調節，進一步提高了攤鋪質量。推土機鏟刀、平地機刮刀、鏟運機鏟斗刀刃的電子控制，不僅提高了作業精度和作業效率，而且也減輕了操作人員的勞動強度。

5.作業過程的自動化或半自動化。工程機械實現自動化或半自動化控制，可以減輕操作者的勞動強度，提高生產率，并減少因操作者的經驗不足對作業精度的影響，例如，日本三菱公司的挖掘機設有挖掘軌跡控制系統，操作者在控制板上設定好鏟斗運動軌跡的形狀后，微機控制系統能夠根據各種角度傳感器的信號，自動控制動臂、斗桿和鏟刀的運動，實現各種特定開口和斷面溝槽、斜面的精確挖掘。使挖掘作業實現自動化。

三、機電一體化的發展趨勢

機電一體化是集機械、電子、光學、控制、計算機、信息等多種學科的交叉綜合，它的發展和進步依賴并促進相關技術的發展。機電一體化的主要發展方向大致有以下幾個方面。

1.智能化。智能化是21世紀機電一體化技術的一工個重要發展方向。人工智能在機電一體化的研究中日益得到重視，機器人與數控機床的智能化就是重要應用之一。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、生理學等新思想、新方法，使它具有判斷推理、邏輯思維及自主決策等能力，以求得到更高的控制目標。誠然，使機電一體化產品具有與人完全相同的智能是不可能的，也是不必要的。但是，高性能、高速的微處理使機電一體化產品賦有低級智能或者人的部分智能，則是完全可能而且必要的。

2.模塊化。模塊化是一項重要而艱巨的工程。由于機電一體化產品種類和生產廠家繁多，研制和開發具有標準機械接口、電氣接口、動力接口和環境接口等的機電一體化產品單元，是一項十分復雜但又非常重要的事情。如研制集減速，智能調速、電機于一體的動力單元，具有視覺，圖像處理、識別和測距等功能的控制單元，以及各種能完成操作的機械裝置等。有了這些標準單元就口丁迅速開發新產品，同時也可以擴大生產規模。

3.網絡化。機電一體化新產品一旦研制出來，只要其功能獨到，質量可靠，很快就會暢銷全球，由于網絡的普及，基于網絡的各種遠程控制和監視技術方興未艾，而遠程控制的終端設備本身就是機電一體化產品，現場總線和局域網技術的應用使家用電器網絡化已形成優勢，利用家庭網絡將各種家用電器連接成以計算機為中心的計算機集成家電系統，能使人們待在家里就町分享各種高技術帶來的便利與快樂。因此，機電一體化產品無疑將朝著網絡化方向發展。

4.微型化。微型化興起于20世紀80年代末，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，泛指幾何尺寸不超過lcm3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，在生物醫療、軍事，信息等方面具有無可比擬的優勢，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兩類。

5.環保化。工業的發達給人們生活帶來巨大變化。一方面，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，具有遠大的發展前景。機電一體化產品的綠色化主要是使用時不污染生態環境，報廢后能回收利用.

6.系統化。系統化的表現特征之一，就是系統體系結構進一步采用開放式和模式化的總體結構。系統可以靈活組態，進行任意剪裁和組合，同時尋求實現多子系統協調控制和綜合管理，表征之二是通信功能大大加強。

四、結語

機電一體化技術在工程機械中的應用將越來越廣泛，地位也越來越重要，設備使用和管理。以人為本”的原則也說明，作為工程施工中工程機械的使用，維修的管理人員，應盡快了解和掌握這門技術，更好地融入科技含量越來越濃厚的現代工程施上中。