機電一體化技術在工程機械中的應用探討

傅振安，李清旺

（1.東營市公路管理局公路工程處；2.東營市公路管理局公路養護中心，山東 東營 257091）

隨著我國發展進入了新時代，各行各業都進入了嶄新的發展階段，在很多的生產領域、工程領域，機械設備已然成為了不可或缺的生產要素，對推進生產作業的高效、穩定開展具有重要的意義。機電一體化技術在工程機械方面的應用具有很大的技術優勢，不僅使得工程機械的性能和功能得以強化和提升，還使得設備使用時的安全系數更高、可靠性更好。隨著當前自動化、智能化技術等的快速發展，機電一體化技術必將迎來嶄新的發展。

1 機電一體化技術在工程機械中的應用價值

1.1 安全性高

傳統的工程機械存在著安全性不足的突出問題，而機電一體化下的工程機械顯然具有更高的安全性。因為機電一體化中集成了機械技術、電氣技術和自動化技術等先進的技術，工程機械的性能得以提升，功能趨于完善，機電一體化技術的工程機械不僅具有基本的通行功能，更集遙感、定位、監視和報警功能于一身，即使在機械運行中出現了故障，故障診斷模塊也可以快速啟動自我保護與報警。

1.2 生產力強

無論是在工業生產領域還是工程建設領域，機械設備都是不可或缺的重要組成部分，機械設備的大范圍推廣改變了傳統的人工作業，機械化生產作業成為了當下的主要生產方式。與人工作業相比，機械一體化技術下的工程機械具有更強的生產能力，因為在機械設備中涉及了很多的模塊與按鈕，在生產作業進行的過程中，完全可以自動根據需求開展設備調試和功能轉換，在相同的時間內，機械作業效率遠遠高于傳統方式。

1.3 追加效益

高效益同樣是工程機械的重要特征，以鑿巖機械作為研究對象，傳統的鑿巖機械性能不足，在作業開展時存在一定的功能限制，當面對復雜的巖層作業時，鑿巖機械可能會面臨設備損壞的問題，甚至完全難以利用該種機械設備來開展相應的作業。而當前機電一體化技術日漸發展的過程中，鑿巖機械的性能和功能都有所增強，具有了更好的環境適應性，即使是非常復雜的巖層開鑿作業，同樣可以利用該機械高效、安全完成。比如，技術人員可以利用計算機通信技術來進行巖層信息的采集與分析，遠程遙控技術人員可以通過對巖層圖像和采掘動態的掌握，及時進行開采方案的調整。

1.4 操作簡便

因為當前的機電一體化技術越來越專業和先進，以該技術設計的各種機械設備逐步朝著專業化、綜合化、精細化的方向邁進，設計人員可以通過開發性、升級性和衍生性等多種設計，來使得工程機械的操作和使用更為便捷化。人性化設計是當前工程機械設計中堅持的一大原則，相關設計人員可以從工程機械的使用需求、操作便捷性方面，使得工程機械中的相關按鈕設計等更符合人的操作習慣。正是因為在工程機械設計階段人性化概念的融入，使得機電一體化技術下的工程機械操作更具便捷性。

1.5 應用面廣

機電一體化技術具有技術綜合性，其中包含了很多的現代化技術，在這些技術的支持下，工程機械的綜合控制系統內可以達到自我保護、數據分析、信息傳導和智能定位的功能，功能的多樣性使得工程機械在生產領域的應用范圍非常廣。因此，機電一體化技術下的工程機械還具有應用面廣的特征。此外，機電一體化技術下，工程機械的設計、管理、監理和質檢環節實現了緊密的關聯，即使在同一個任務的執行下，各個模塊可以立即聯動，保障生產目標的有效完成。

2 機電一體化技術在工程機械中的應用

2.1 電液控制技術

電液控制技術是機電一體化技術的重要表現，這一技術在工程機械領域的應用可以提高作業的安全性。傳統的工程機械存在一定的功能局限性，應用時的效率低，危險系數高，機電一體化技術下的工程機械操作精度有所提升。比如，在一些領域的液壓挖掘機中，就應用了電液控制技術，該技術使得機械控制系統的功能更為全面，其中，傳感器、控制器和角度設定器作為重點部件，完全滿足了液壓挖掘機的平整加工、壓實整平需求。當前的技術發展條件下，自由控制、變結構控制和神經網絡控制都具有了一定的理論支持，但在具體應用時還存在著一些現實性的問題，控制算法的復雜性使得傳統的機械技術很難達成，只有現代化的控制理論方可實現。

2.2 節能控制技術

工程機械多為大型設備，在應用時的功率高，處于高強度的運行條件下，根據相關的數據調查，工程機械的能量利用率僅達到了20%，存在十分嚴重的能源浪費情況。機電一體化在當前工程機械中的應用還體現在節能控制技術的應用中，比如，功率單元電子控制器在一些機械設備中的應用，充分發揮了現代電子技術與節能控制技術的優勢，在微型電子計算機的參與條件下，根據需求來進行發動機速度和液壓泵輸出的靈活控制，機械運行中的燃油消耗量大大減少，實現了節能。與此同時，CPUC在機械設備的運行中，實時監測的發送機的速度、液壓壓力等參數，有效根據所獲得的這些數據和信息，確定最優的泵輸出，保持了發動機最為理想的運行狀態，在功率單元電子控制器下的發動機運行效率得以大大提升。

2.3 電子負荷傳感技術

在液壓挖掘機中，電子負荷傳感技術同樣凸顯了機電一體化技術的優勢，在這一技術支持下的液壓挖掘機集體結構得以大大優化，整個挖掘機作業的過程中，操作流程得以簡化，具有更高的機械運行效率。比如，日本著名的制造廠商在液壓挖掘機基礎上進行了系統優化和改進，形成了新的電子負荷傳感挖掘系統，該系統的存在提升了挖掘機的整體性能。GELL1系統是首創的電子計算機液壓挖掘機系統，在系統運行的過程中，傳感分布的動力和鏟斗的不同位置可以在機械運行的同時，將盒子數據實時傳輸給駕駛室，駕駛室接收到這些信息以后，就可以快速根據這些信息來進行發動機、液壓泵、控制閥的控制指令發送。機械在運行的過程中，其工作速度是由實際需求來決定的，電子負荷傳感系統下的控制精度有所保障，動力、斗桿、鏟斗等相關部件的操作更為平穩和精準。

2.4 遙控通信技術

工程機械現代化的發展過程中，遙控通信技術的應用范圍非常廣，在一些高難度的工程機械作業中，這一技術的優勢非常突出，比如，在核污染、火力或者水下項目中，遙控通信技術就是關鍵性的技術。隨著當前信息時代的到來，信息和通信已然成為了工程機械中不可忽視的重要方面，尤其是GPS定位系統在一些工程機械中的應用，大大提升了機械的整體性能。比如，美國在部門車輛中安裝了無人地面車輛系統，這一類型的車輛下，有效發揮了遙控通信技術的優勢，不同的車輛之間可以實現高效、便捷的通信。

2.5 自動化技術

自動化技術是機電一體化技術中的核心技術，隨著互聯網時代的到來，自動化技術不僅僅被應用在工程機械領域，更是在很多方面都有著良好的應用，工程機械的自動化技術下，機械設備的故障診斷、狀態監測和實時數據采集都可以由自動化模塊來實現，使得機械設備可以保持在最佳的運行狀態下。因為工程機械處于高強度的運轉狀態下，再加上運行環境復雜，使得工程機械設備可能會面臨著一定的故障威脅，而自動化模塊的故障識別、判斷和診斷能力非常強，完全可以保持設備的高效運轉，滿足生產的需求?，F階段很多生產領域工程機械的應用不僅加大了各種自動化技術的投入和研發，更注重對新型智能化技術的應用，有效推進了工程機械中相關資源、數據的整合。

3 結語

工程機械在生產領域的應用價值非常大，現階段的技術、工藝不斷發展，機電一體化技術中包含的技術種類越來越多，這些技術大大提升了工程機械的性能和功能。未來隨著信息技術的快速發展，機電一體化還將具有更廣闊的發展潛力。