機(jī)電一體化技術(shù)在工程機(jī)械中的應(yīng)用

李立堯

摘 要：隨著我國基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的快速發(fā)展，工程機(jī)械的需求不斷增加，我國工程機(jī)械行業(yè)得到快速發(fā)展，裝載機(jī)、挖掘機(jī)、軋路機(jī)等產(chǎn)量位居世界第一。但是，工程機(jī)械的自動化、安全可靠性需要進(jìn)一步提升。機(jī)電一體化技術(shù)在工程機(jī)械中的運(yùn)用可以明顯提高生產(chǎn)效率，促進(jìn)工程機(jī)械的改進(jìn)和創(chuàng)新。本文主要分析了機(jī)電一體化技術(shù)在工程機(jī)械中的應(yīng)用，以盡可能發(fā)揮機(jī)電一體化技術(shù)的優(yōu)勢，推動工程機(jī)械行業(yè)的進(jìn)一步發(fā)展。

關(guān)鍵詞：工程機(jī)械;機(jī)電一體化;應(yīng)用

中圖分類號：TU60文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A文章編號：1003-5168（2020）23-0057-03

Abstract： With the rapid development of China's infrastructure construction， the demand for construction machinery continues to increase， China's construction machinery industry has developed rapidly， and the output of loaders， excavators， road rollers， etc. ranks first in the world. However， the automation， safety and reliability of construction machinery need to be further improved. The application of mechatronics technology in construction machinery can significantly improve production efficiency and promote the improvement and innovation of construction machinery. This paper mainly analyzed the application of mechatronics technology in construction machinery to maximize the advantages of mechatronics technology and promote the further development of the construction machinery industry.

Keywords： construction machinery;mechatronics;application

機(jī)電一體化技術(shù)將機(jī)械技術(shù)和電子技術(shù)融為一體，將計(jì)算機(jī)與信息技術(shù)、自動控制技術(shù)、傳感檢測技術(shù)和伺服傳動技術(shù)應(yīng)用于機(jī)械系統(tǒng)中，提高了機(jī)械裝備的自動化、智能化水平。現(xiàn)階段，我國機(jī)電一體化技術(shù)在各個行業(yè)均有涉及，尤其是工程機(jī)械領(lǐng)域。新時代，人們需要深入研究機(jī)電一體化技術(shù)，借助機(jī)電一體化技術(shù)的優(yōu)勢，推動工程機(jī)械領(lǐng)域的不斷創(chuàng)新和變革。

1 機(jī)電一體化技術(shù)概述

機(jī)電一體化技術(shù)廣泛應(yīng)用于工程機(jī)械行業(yè)，涉及內(nèi)容較多，如機(jī)械控制技術(shù)、電子控制技術(shù)以及液壓控制技術(shù)等。工程機(jī)械融入機(jī)電一體化技術(shù)，可以優(yōu)化生產(chǎn)操作。現(xiàn)階段，我國工程機(jī)械行業(yè)對機(jī)電一體化技術(shù)的應(yīng)用主要體現(xiàn)在微處理器的改進(jìn)上，改進(jìn)后的微處理器電子控制裝置的控制協(xié)調(diào)性更強(qiáng)，可以避免后續(xù)工程機(jī)械操作產(chǎn)生較大的誤差。如今，我國工程機(jī)械不斷發(fā)展，機(jī)電一體化技術(shù)要求越來越高，人們要積極創(chuàng)新和發(fā)展推動機(jī)電一體化技術(shù)。因此，設(shè)計(jì)人員需要結(jié)合工程機(jī)械運(yùn)行特點(diǎn)和需求，創(chuàng)新機(jī)電一體化技術(shù)。

機(jī)電一體化技術(shù)可以將機(jī)械技術(shù)和電子技術(shù)有機(jī)結(jié)合，進(jìn)一步優(yōu)化控制模式。目前，機(jī)電一體化技術(shù)已經(jīng)成為綜合性的技術(shù)手段，計(jì)算機(jī)技術(shù)的融入更是展示出機(jī)電一體化技術(shù)的優(yōu)勢。我國對機(jī)電一體化技術(shù)的應(yīng)用已經(jīng)較為成熟，如數(shù)控機(jī)床技術(shù)、自動化制造技術(shù)等。機(jī)電一體化技術(shù)的發(fā)展極大地推動了我國工業(yè)領(lǐng)域的變革[1]。

2 機(jī)電一體化技術(shù)的應(yīng)用優(yōu)勢

2.1 安全性高

工程機(jī)械應(yīng)用機(jī)電一體化技術(shù)，可以確保產(chǎn)品生產(chǎn)安全，產(chǎn)品性能較高，功能更齊全。機(jī)電一體化技術(shù)可以豐富工程機(jī)械的功能，如監(jiān)視功能、報警功能以及自動保護(hù)功能。如果工程機(jī)械在運(yùn)行過程中出現(xiàn)異常情況，機(jī)電一體化技術(shù)可以提供自動化保護(hù)，確保操作人員和機(jī)械設(shè)備不會受到傷害，提高設(shè)備生產(chǎn)的安全性。

2.2 使用性能好

工程機(jī)械應(yīng)用機(jī)電一體化技術(shù)，可進(jìn)行數(shù)字化顯示，而且機(jī)電一體化技術(shù)具備程序控制功能。工程機(jī)械操作人員不需要手動操作按鈕或者手柄就可以完成設(shè)計(jì)任務(wù)，因此機(jī)電一體化技術(shù)可以明顯簡化操作流程。此外，機(jī)電一體化技術(shù)可以提升工程機(jī)械設(shè)備的先進(jìn)性，自動選擇所需程序，減低操作人員勞動強(qiáng)度，提高生產(chǎn)效率[2]。

2.3 生產(chǎn)能力強(qiáng)

工程機(jī)械采用機(jī)電一體化技術(shù)，可以自動處理相關(guān)信息，實(shí)現(xiàn)自動化控制，保障自動化控制精度，提高設(shè)備檢測的靈敏性。一旦工程機(jī)械投入運(yùn)行，自動化控制系統(tǒng)就會啟動。工程機(jī)械可以按照系統(tǒng)設(shè)定完成規(guī)定動作。自動化控制系統(tǒng)的加入可以顯著提高工程機(jī)械的生產(chǎn)效率，提升產(chǎn)品性能，發(fā)揮機(jī)電一體化技術(shù)的應(yīng)用優(yōu)勢。

2.4 應(yīng)用范圍廣

機(jī)電一體化技術(shù)屬于復(fù)合技術(shù)，因此具備復(fù)合技術(shù)的優(yōu)勢。傳統(tǒng)工程機(jī)械功能相對單一，應(yīng)用領(lǐng)域較為局限。與傳統(tǒng)工程機(jī)械相比，采用機(jī)電一體化技術(shù)的新型工程機(jī)械功能更加強(qiáng)大，應(yīng)用領(lǐng)域更廣，可以滿足用戶多樣性的生產(chǎn)需求[3]。

3 工程機(jī)械中機(jī)電一體化技術(shù)的應(yīng)用

3.1 電子監(jiān)控方面的應(yīng)用

機(jī)電一體化技術(shù)常應(yīng)用于工程機(jī)械電子監(jiān)控中，可以及時發(fā)現(xiàn)工程機(jī)械生產(chǎn)問題，實(shí)時監(jiān)控各個環(huán)節(jié)的生產(chǎn)情況。在機(jī)電一體化技術(shù)的輔助下，管理人員可以借助電子監(jiān)控系統(tǒng)及時發(fā)現(xiàn)設(shè)備運(yùn)行故障，保證機(jī)械操作零失誤。另外，電子監(jiān)控系統(tǒng)納入自動報警功能，一旦機(jī)械設(shè)備出現(xiàn)故障，可及時告知管理人員，縮短故障處理時間，將工程機(jī)械的安全隱患降到最小，實(shí)現(xiàn)對機(jī)械設(shè)備的定期維護(hù)和保養(yǎng)。

3.2 故障診斷方面的應(yīng)用

機(jī)電一體化技術(shù)可以有效地應(yīng)用在工程機(jī)械故障診斷中。一旦發(fā)現(xiàn)工程機(jī)械出現(xiàn)故障，就可以及時處理，這對機(jī)械設(shè)備使用壽命的延長具有重要作用。此外，機(jī)電一體化技術(shù)中的自動診斷技術(shù)可大大降低維修管理人員的工作負(fù)擔(dān)，明顯提升機(jī)械設(shè)備維修效率[4]。

3.3 作業(yè)精度提升方面的應(yīng)用

對于工程機(jī)械生產(chǎn)制造來說，控制好成品精度是非常重要的。如果工程機(jī)械相關(guān)參數(shù)設(shè)計(jì)不合理，將直接影響產(chǎn)品精度，降低產(chǎn)品原有性能。工程機(jī)械有效借助機(jī)電一體化技術(shù)，可以強(qiáng)化對機(jī)械參數(shù)的控制，確保參數(shù)設(shè)計(jì)的科學(xué)性和合理性。例如，如果路面工程采用自動找平技術(shù)，可以確保路面的平整性;將微機(jī)控制電子稱量技術(shù)應(yīng)用在混凝土攪拌中，有助于精確稱量各種原材料，將計(jì)量誤差控制到最小;將超聲波技術(shù)應(yīng)用到自動供料系統(tǒng)中，有助于實(shí)現(xiàn)自動供料，保障攤鋪質(zhì)量[5]。

3.4 智能化和自動化作業(yè)方面的應(yīng)用

智能化和自動化是未來工程機(jī)械的發(fā)展趨勢。工程機(jī)械應(yīng)用機(jī)電一體化技術(shù)，可以明顯提升智能化和自動化生產(chǎn)水平，進(jìn)一步優(yōu)化機(jī)械操作流程，降低對勞動力的依賴，降低工作人員勞動強(qiáng)度，提高生產(chǎn)效率。部分生產(chǎn)流程存在安全隱患，如果采用機(jī)電一體化技術(shù)，就可以有效保障人員的生命安全。工程機(jī)械應(yīng)用機(jī)電一體化技術(shù)，可以實(shí)現(xiàn)智能化和自動化作業(yè)，這就要求傳感器性能良好和智能分析系統(tǒng)穩(wěn)定。例如，日本三菱公司在挖掘機(jī)中納入挖掘軌跡控制系統(tǒng)，該系統(tǒng)可以設(shè)定鏟斗運(yùn)動軌跡，在微機(jī)控制系統(tǒng)的輔助下自動控制鏟刀和動臂桿的運(yùn)動，實(shí)現(xiàn)挖掘機(jī)的精準(zhǔn)作業(yè)。

3.5 節(jié)能降耗方面的應(yīng)用

機(jī)電一體化技術(shù)應(yīng)用于工程機(jī)械中，有助于節(jié)能降耗。傳統(tǒng)工程機(jī)械能源利用率不高，比如，液壓挖掘機(jī)的能源利用率不足20%。目前，我國對工程機(jī)械節(jié)能降耗有迫切需求，人們需要將機(jī)電一體化技術(shù)融入其中，借助機(jī)電一體化技術(shù)實(shí)現(xiàn)工程機(jī)械節(jié)能降耗的目標(biāo)。例如，某公司將新型節(jié)能控制器應(yīng)用在挖掘機(jī)上，在OLLS系統(tǒng)的支持下，挖掘機(jī)能源利用率明顯提升，與傳統(tǒng)挖掘機(jī)相比，可以節(jié)約25%的燃料[6]。

3.6 生產(chǎn)效率提升方面的應(yīng)用

工程機(jī)械采用機(jī)電一體化技術(shù)，可以進(jìn)一步提高生產(chǎn)效率[7]。機(jī)電一體化技術(shù)可以進(jìn)一步優(yōu)化工程機(jī)械運(yùn)行流程，加強(qiáng)工程機(jī)械管理，提升企業(yè)生產(chǎn)效率，增加經(jīng)濟(jì)效益。

3.7 其他領(lǐng)域的應(yīng)用

機(jī)電一體化技術(shù)廣泛應(yīng)用于工程機(jī)械中，除了上述方面以外，還應(yīng)用于裝載機(jī)生產(chǎn)、推土機(jī)生產(chǎn)以及鏟運(yùn)機(jī)生產(chǎn)等領(lǐng)域。機(jī)械生產(chǎn)采用自動變速器，可以結(jié)合外負(fù)荷情況，合理調(diào)整傳動系的傳動比，進(jìn)一步提高發(fā)動機(jī)功率利用效率，由達(dá)到節(jié)能降耗的目的[8]。

4 未來工程機(jī)械中機(jī)電一體化技術(shù)的發(fā)展趨勢

高性能、智能化以及微型化是未來工程機(jī)械中機(jī)電一體化技術(shù)的發(fā)展趨勢，可以確保工程機(jī)械具有較高的生產(chǎn)精度、生產(chǎn)效率和生產(chǎn)可靠性。例如，CPU是CNC系統(tǒng)的主要結(jié)構(gòu)，以多總線連接方式聯(lián)系在一起。該系統(tǒng)具有高生產(chǎn)精度、高生產(chǎn)效率以及高可靠性的應(yīng)用優(yōu)勢，可以提高工程機(jī)械生產(chǎn)能力和產(chǎn)品性能。微型化也是未來機(jī)電一體化技術(shù)的發(fā)展方向之一，其產(chǎn)品尺寸以納米和微米來計(jì)算，小巧靈活。但是，無論工程機(jī)械中的機(jī)電一體化技術(shù)如何發(fā)展，都以控制理論為基礎(chǔ)。控制理論是區(qū)別機(jī)電一體化技術(shù)和傳統(tǒng)技術(shù)的主要標(biāo)志[9]。

5 結(jié)語

機(jī)電一體化技術(shù)在工程機(jī)械行業(yè)中具有明顯的應(yīng)用優(yōu)勢，未來，我國機(jī)電一體化技術(shù)將朝智能化、自動化、微型化等方向發(fā)展。當(dāng)前，人們要結(jié)合具體生產(chǎn)情況，將機(jī)電一體化技術(shù)有效地融入工程機(jī)械中，盡可能發(fā)揮機(jī)電一體化技術(shù)的優(yōu)勢，推動我國工程機(jī)械領(lǐng)域的變革。

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