機(jī)電一體化技術(shù)在現(xiàn)代工程機(jī)械中的發(fā)展運(yùn)用

張 佳

(江蘇省徐州技師學(xué)院，江蘇 徐州 221151)

1 機(jī)電一體化技術(shù)發(fā)展概況

機(jī)電一體化一詞最先是來(lái)源于日本的機(jī)電公司，在20世紀(jì)60年代末期商業(yè)注冊(cè)時(shí)首先使用。但是當(dāng)時(shí)由于技術(shù)水平的限制，只是把機(jī)電一體化看作機(jī)械與電子的簡(jiǎn)單融合，許多機(jī)電一體化產(chǎn)品從技術(shù)含量上來(lái)說(shuō)是比較簡(jiǎn)單的，卻開(kāi)創(chuàng)了新方法的先河，為以后的機(jī)電一體化發(fā)展指引了方向。隨著時(shí)代的發(fā)展，全球在20世紀(jì)80年代迎來(lái)了信息時(shí)代，信息技術(shù)嶄露頭角，這一技術(shù)的發(fā)展給微處理帶來(lái)了技術(shù)支撐，同時(shí)也推動(dòng)了機(jī)電一體化技術(shù)的發(fā)展。這時(shí)期興起的機(jī)電一體化產(chǎn)品有數(shù)控機(jī)床、工業(yè)機(jī)器人以及各種電機(jī)控制系統(tǒng)，隨著信息技術(shù)的發(fā)展，當(dāng)然也在不同程度上建立了數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)。這一時(shí)期的工程機(jī)械機(jī)電一體化是以微機(jī)為中心，自動(dòng)化系統(tǒng)取代了原來(lái)的機(jī)械控制系統(tǒng)，改善了工程機(jī)械的性能和功能，提高了其運(yùn)行的可靠性、安全性、方便性、舒適性，同樣也達(dá)到了節(jié)約能源、降低油耗的效果，主要是用于發(fā)動(dòng)機(jī)點(diǎn)火系統(tǒng)。隨著時(shí)代的發(fā)展，進(jìn)入20世紀(jì)90年代后通信技術(shù)進(jìn)入了機(jī)電一體化領(lǐng)域，工程機(jī)械引入了新的技術(shù)及遙控技術(shù)，通過(guò)虛擬現(xiàn)實(shí)和多媒體技術(shù)的聯(lián)系，構(gòu)建了計(jì)算機(jī)控制網(wǎng)絡(luò)化、機(jī)電一體化技術(shù)，這些技術(shù)包括全球定位系統(tǒng)、自動(dòng)導(dǎo)向系統(tǒng)、遙控系統(tǒng)等多方面。

2 機(jī)電一體化技術(shù)在工程機(jī)械中的應(yīng)用研究

2.1 電液控制技術(shù)

電液控制技術(shù)能夠代替人從事艱難、危險(xiǎn)的操作，在一定程度上避免了危險(xiǎn)性，提高了作業(yè)效率，而且還實(shí)現(xiàn)了操作的精度化。例如，現(xiàn)階段的液壓挖掘機(jī)自動(dòng)控制系統(tǒng)就是電液控制技術(shù)在工程機(jī)械中的應(yīng)用，該系統(tǒng)是以傳感器、控制器、角度設(shè)定器和自動(dòng)挖掘形狀組成，能夠適用于平整加工、壓實(shí)整平。比如，現(xiàn)在已經(jīng)擁有了自由控制、變結(jié)構(gòu)控制、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制的完整的理論體系，但將它們運(yùn)用到實(shí)際的工程當(dāng)中去卻仍存在一定的難度，因?yàn)檫@些控制算法復(fù)雜，靠傳統(tǒng)的機(jī)械技術(shù)很難實(shí)現(xiàn)，所以要想實(shí)現(xiàn)這一系列的控制方法，就必須推動(dòng)工程機(jī)械等技術(shù)革新化，以更優(yōu)的技術(shù)來(lái)運(yùn)行這些難以操作的理論。

2.2 節(jié)能控制技術(shù)

工程機(jī)械是大型機(jī)器，其可以實(shí)現(xiàn)大功率、高密度的作業(yè)，而能量的利用率基本在20%左右，如此有80%的能量都被浪費(fèi)，由此可見(jiàn)，可將機(jī)電一體化中的節(jié)能控制技術(shù)應(yīng)用于工程機(jī)械之中。現(xiàn)階段的功率單元電子控制器就是現(xiàn)代電子技術(shù)和節(jié)能控制技術(shù)的成功應(yīng)用，它是一種在微型電子計(jì)算機(jī)參與條件下，控制發(fā)動(dòng)機(jī)的速度和液壓泵的輸出，通過(guò)檢測(cè)油源的輸出，降低燃油的消耗。而且CPUC可以監(jiān)測(cè)發(fā)動(dòng)機(jī)的速度、液壓壓力以及其它相關(guān)數(shù)據(jù)，從而確定最佳的泵輸出，使得發(fā)動(dòng)機(jī)能夠在最佳的狀態(tài)進(jìn)行工作，以提高動(dòng)作效率，降低能源消耗。

2.3 電子負(fù)荷傳感技術(shù)

電子負(fù)荷傳感技術(shù)應(yīng)用于液壓挖掘機(jī)上可以簡(jiǎn)化機(jī)體結(jié)構(gòu)，優(yōu)化了操作整個(gè)流程。比如，日本著名制造廠商在其研制的液壓挖掘機(jī)基礎(chǔ)之上創(chuàng)立了電子負(fù)荷傳感挖掘系統(tǒng)。GELL1系統(tǒng)稱為世界上第一個(gè)電子計(jì)算機(jī)控制的液壓挖掘機(jī)系統(tǒng)，是由傳感分布的動(dòng)力和鏟斗的不同位置把盒子數(shù)據(jù)傳回駕駛室內(nèi)，通過(guò)控制發(fā)動(dòng)機(jī)、液壓泵、控制閥來(lái)操作鏟斗和斗桿。當(dāng)機(jī)器工作時(shí)，它的工作速度都是與實(shí)際情況相匹配的，真正實(shí)現(xiàn)了同時(shí)操作、精確控制的效用。并且這種技術(shù)使用了可調(diào)壓力補(bǔ)償法以提供最佳流量，以平穩(wěn)操作動(dòng)力、斗桿、鏟斗，確保操作過(guò)程的平穩(wěn)性、無(wú)沖擊性，同時(shí)也提高了生產(chǎn)力，能夠使得發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速以及液壓泵的排量與實(shí)際需求相匹配。

2.4 遙控通信技術(shù)

遙控通信是現(xiàn)代工程機(jī)械中應(yīng)用比較廣泛的一種技術(shù)，它能夠用于核污染、火力密集、水下難以到達(dá)的場(chǎng)合。隨著信息技術(shù)、通信技術(shù)的快速發(fā)展，尤其是GPS定位系統(tǒng)的完善和成熟，目前美國(guó)已經(jīng)在車輛中安裝了一款無(wú)人地面車輛系統(tǒng)，體現(xiàn)了遙控通信技術(shù)的真正優(yōu)勢(shì)，實(shí)現(xiàn)了車輛之間的密切通訊，信息交換，同時(shí)也能夠依靠全球定位系統(tǒng)調(diào)控車的位置，進(jìn)而進(jìn)行協(xié)作完成作業(yè)。

2.5 自動(dòng)化技術(shù)

隨著社會(huì)的快速發(fā)展，我國(guó)交通運(yùn)輸發(fā)展規(guī)模也在急劇增大，尤其是在電子商務(wù)的帶動(dòng)下，我國(guó)物資運(yùn)輸、交通運(yùn)輸?shù)玫搅丝沙掷m(xù)地發(fā)展，同時(shí)我國(guó)交通行業(yè)也出現(xiàn)了新的局面，意味著各種交通運(yùn)輸設(shè)備也在不斷地更新優(yōu)化。工程機(jī)械交通設(shè)備自動(dòng)化是依托計(jì)算機(jī)和信息技術(shù)逐步完成自動(dòng)化，使得其運(yùn)輸能力和效率都有了質(zhì)的提升。在自動(dòng)化的狀態(tài)下，能夠?qū)煌ㄔO(shè)備進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)控，明確定位監(jiān)測(cè)目標(biāo)。并且，工程機(jī)械自動(dòng)化技術(shù)的應(yīng)用，使得交通運(yùn)輸?shù)臋C(jī)械設(shè)備自動(dòng)化，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)各種資源和多項(xiàng)技術(shù)的整合，在一定程度上推動(dòng)了自動(dòng)化、智能化監(jiān)控，使得交通運(yùn)輸行業(yè)得到了快速地發(fā)展。

3 結(jié)語(yǔ)

簡(jiǎn)而言之，機(jī)電一體化技術(shù)在未來(lái)將會(huì)是工程機(jī)械發(fā)展的重點(diǎn)內(nèi)容，能夠推動(dòng)我國(guó)工程機(jī)械的進(jìn)步。相關(guān)部門必須了解機(jī)電一體化技術(shù)的真正內(nèi)涵，以滿足未來(lái)發(fā)展的需要。新的觀念，把機(jī)械使用和技術(shù)推向更高端，解決技術(shù)裝備落后的問(wèn)題，這樣才能夠?yàn)楣こ唐髽I(yè)提供保障。