機(jī)械工程中機(jī)電一體化的應(yīng)用發(fā)展研究

王庭林，劉太貴

（貴州振華新材料有限公司，貴陽550014）

1 引言

近幾年，我國(guó)不斷對(duì)機(jī)電一體化技術(shù)進(jìn)行創(chuàng)新，提高了機(jī)電產(chǎn)品的質(zhì)量和生產(chǎn)效率，同時(shí)，提高了產(chǎn)品的功能性和精度，將其應(yīng)用在現(xiàn)代化工程建設(shè)中，可以為生產(chǎn)提供便利。

2 機(jī)電一體化概念

機(jī)電一體化是一門典型的現(xiàn)代化交叉學(xué)科，它涉及機(jī)械、電氣等技術(shù)。它是研究將電子器件的信息處理和控制功能附加或融合在機(jī)械裝置中的一種復(fù)合型技術(shù)。機(jī)電一體化的基本思路是智能化地集成各個(gè)行業(yè)的有效功能于一體，以滿足人工智能日益增長(zhǎng)的需求，目前，在其具體的應(yīng)用形式中，應(yīng)用最廣的是數(shù)控機(jī)床和工業(yè)機(jī)器人。現(xiàn)代工業(yè)機(jī)器人需要集成感知、控制、操作等方面的技術(shù)，需要高水平的機(jī)電一體化技術(shù)的支持，尤其在計(jì)算機(jī)信息化不斷發(fā)展的背景下，具體實(shí)現(xiàn)方式不斷更新，越來越智能化，同時(shí)也更加復(fù)雜化。

3 機(jī)械工程中機(jī)電一體化技術(shù)應(yīng)用需要解決的難點(diǎn)

3.1 投入成本高

在我國(guó)，工程機(jī)械機(jī)電一體化的發(fā)展，沒有成熟的科技成果和豐富的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)來借鑒和指導(dǎo)，需要投入大量的資源，并且成功率較低。由于行業(yè)競(jìng)爭(zhēng)非常激烈，以及市場(chǎng)信息的快速變化，給該領(lǐng)域的技術(shù)人員帶來了巨大的挑戰(zhàn)和壓力，也給研究工作增加了很大的難度[1]。目前，只有少數(shù)企業(yè)實(shí)現(xiàn)了機(jī)電一體化在工程機(jī)械中的廣泛應(yīng)用，占據(jù)了市場(chǎng)優(yōu)勢(shì)。

3.2 缺乏技術(shù)創(chuàng)新

相較于歐美國(guó)家，我國(guó)機(jī)電一體化技術(shù)的發(fā)展水平還相對(duì)落后，主要是由于我國(guó)機(jī)械工程機(jī)電一體化技術(shù)的創(chuàng)新能力不足，對(duì)該技術(shù)的應(yīng)用只是盲目模仿。由于缺乏獨(dú)立意識(shí)，很難與國(guó)外企業(yè)進(jìn)行競(jìng)爭(zhēng)，導(dǎo)致越來越多的外國(guó)品牌進(jìn)入中國(guó)，消費(fèi)市場(chǎng)的主導(dǎo)力量也在不斷動(dòng)搖[2]。

4 機(jī)電一體化在機(jī)械工程中的應(yīng)用

4.1 自動(dòng)化以及半自動(dòng)化作業(yè)全過程中的應(yīng)用

機(jī)械工程機(jī)電一體化的實(shí)現(xiàn)可以提高自動(dòng)化和半自動(dòng)化的操作水平，有效降低操作人員的勞動(dòng)強(qiáng)度，提高生產(chǎn)效率。例如，三菱公司設(shè)計(jì)生產(chǎn)的挖掘機(jī)具有控制挖掘機(jī)履帶系統(tǒng)的功能，操作人員可以通過在控制面板上設(shè)定鏟斗的運(yùn)動(dòng)形狀[3]，使微機(jī)操作系統(tǒng)將根據(jù)傳感器不同角度的信號(hào)自動(dòng)控制動(dòng)臂、鏟斗和鏟斗桿的運(yùn)動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)各特定斷面的槽、開口和斜坡的精確挖掘，有效實(shí)現(xiàn)挖掘作業(yè)的自動(dòng)化水平。

4.2 產(chǎn)品開發(fā)

隨著科學(xué)技術(shù)水平的提高，人們的生活質(zhì)量也有所提高，并且使人們更加追求美好生活。傳統(tǒng)的機(jī)械工程的產(chǎn)品已經(jīng)無法滿足社會(huì)的實(shí)際需求，因此，機(jī)械工程產(chǎn)品逐漸走向智能化和信息化的發(fā)展方向。而機(jī)電一體化技術(shù)在機(jī)械工程中的應(yīng)用，豐富了機(jī)械工程產(chǎn)品的種類和功能，同時(shí)還可以結(jié)合市場(chǎng)需求，生產(chǎn)出具有特定性能的產(chǎn)品，提高企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。因此，機(jī)電一體化技術(shù)在機(jī)械工程產(chǎn)品開發(fā)中的應(yīng)用，無形中豐富了產(chǎn)品的使用價(jià)值。

4.3 運(yùn)行狀態(tài)及故障監(jiān)控

現(xiàn)代的機(jī)械工程設(shè)備的構(gòu)成非常復(fù)雜，它是由不同的結(jié)構(gòu)單元共同發(fā)揮作用綜合而成。在實(shí)際工作中，這些組成部分必須互相作用，協(xié)調(diào)聯(lián)動(dòng)，才能保證機(jī)械設(shè)備的正常工作。其中任何一個(gè)環(huán)節(jié)或部位發(fā)生問題，都會(huì)影響整個(gè)設(shè)備的有效運(yùn)轉(zhuǎn)，因此，必須對(duì)其運(yùn)行狀況進(jìn)行即時(shí)監(jiān)控，并且在發(fā)生故障時(shí)能夠及時(shí)確定故障原因。對(duì)于這樣復(fù)雜而又精密的工程機(jī)械，僅靠人工監(jiān)測(cè)很難實(shí)現(xiàn)即時(shí)監(jiān)控和故障診斷，而工程機(jī)械引入機(jī)電一體化技術(shù)后，可對(duì)自身運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行24h 的即時(shí)監(jiān)控和故障診斷，機(jī)電一體化的監(jiān)控系統(tǒng)一旦發(fā)現(xiàn)問題或其他影響設(shè)備運(yùn)行的危險(xiǎn)因素會(huì)自動(dòng)發(fā)出警報(bào)，工作人員可根據(jù)監(jiān)控系統(tǒng)提供的信息進(jìn)行故障查詢和處理，從而節(jié)省了維修時(shí)間提高了工作效率，同時(shí)改善了駕駛員的工作條件，縮短了停機(jī)維修時(shí)間。

4.4 電子油門控制技術(shù)

由于市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，人們對(duì)科技產(chǎn)品提出了更多的要求，無論是性能還是應(yīng)用質(zhì)量都要滿足實(shí)際應(yīng)用需求，與此同時(shí)，人們的環(huán)保意識(shí)也逐漸增強(qiáng)，全面落實(shí)綠色可持續(xù)性經(jīng)濟(jì)運(yùn)行機(jī)制成為社會(huì)發(fā)展的必然趨勢(shì)。因此，利用機(jī)電一體化技術(shù)能對(duì)車輛油門進(jìn)行合理控制，改善傳統(tǒng)柴油裝置油耗量和排放污染物量大的問題，能在提升控制裝置實(shí)效性水平的基礎(chǔ)上，減少對(duì)環(huán)境的影響，實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的目標(biāo)。

4.5 在控制精度中應(yīng)用

機(jī)電一體化技術(shù)在現(xiàn)代機(jī)械工程中的應(yīng)用，還突出體現(xiàn)在精度控制方面，例如，在現(xiàn)代機(jī)械工程的生產(chǎn)過程中，會(huì)將機(jī)電一體化相關(guān)的軟件安置在內(nèi)部電子控制系統(tǒng)中，通過智能設(shè)備設(shè)置參數(shù)實(shí)現(xiàn)設(shè)備的自動(dòng)化，從而解決舊式人工操作所產(chǎn)生的誤差，更好地保證精準(zhǔn)性和精密度，在提升機(jī)械產(chǎn)品質(zhì)量的同時(shí)，有效地避免了安全事故的發(fā)生，彰顯出了現(xiàn)代工程機(jī)械中機(jī)電一體化技術(shù)的運(yùn)用價(jià)值。

4.6 數(shù)控機(jī)床的應(yīng)用

在機(jī)電一體化技術(shù)的應(yīng)用中，數(shù)控機(jī)床是機(jī)械生產(chǎn)的主要平臺(tái)與載體，經(jīng)過多年的開發(fā)與改進(jìn)，在功能實(shí)現(xiàn)和操作性能的精準(zhǔn)方面都有了明顯的提升，主要表現(xiàn)：（1）數(shù)控機(jī)床已經(jīng)基本實(shí)現(xiàn)了信息化與模塊化，并且正在向著集成化的方向發(fā)展；（2）硬件設(shè)備的標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)程度更高，總體系統(tǒng)的擴(kuò)展性能和兼容性能有了新的突破；（3）大容量的存儲(chǔ)器與軟件使數(shù)據(jù)技術(shù)有了新的突破，可以支持多過程的同時(shí)運(yùn)行，極大提升了生產(chǎn)效率。

5 結(jié)語

綜上所述，隨著深化改革的不斷推進(jìn)，我國(guó)機(jī)械工程發(fā)展很快，尤其是在機(jī)電一體化技術(shù)得到不斷創(chuàng)新發(fā)展的情況下，推動(dòng)了機(jī)械生產(chǎn)的發(fā)展。通過發(fā)展和應(yīng)用機(jī)電一體化技術(shù)，不僅提高了生產(chǎn)力，還大大促進(jìn)了我國(guó)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展，增加了國(guó)民收入。因此，要繼續(xù)推動(dòng)現(xiàn)代機(jī)械工程的發(fā)展，需要大力發(fā)展科技，促進(jìn)其智能化的發(fā)展，對(duì)機(jī)電一體化技術(shù)進(jìn)行不斷完善、改進(jìn)、發(fā)展和創(chuàng)新。