機電一體化技術在現代工程機械中的發展應用探討

威海職業學院（威海市技術學院） 陳安民

引言

隨著我國的經濟在改革開放中迅速發展，加上科技的高速發展，現代機械工程在發展過程中受到科技發展的瓶頸，而機電一體化在各個領域應用比較廣泛，尤其是在機械設備當中的運用，能夠很好地解決當前工程機械發展過程中所面對的問題，當機電一體化運用到現代工程機械當中時，能夠大幅度提高工程機械的功能，機電一體化技術的應用從某種程度上來說，對我國的科技發展，社會建設都有著積極的推動作用，從而也體現了機電一體化在現代工程機制中發展的重要意義。

1 機電一體化在現代工程機制中的應用方式探析

1.1 機電一體化在機床中的應用

Z80-CPU應用軟件在機電一體化當中的應用是最為常見的，在實際的應用過程當中，采取這種軟件的應用是基于它的系統，開發和應用上相對其他軟件來說更容易，因此Z80-CPU應用軟件得到許多開發者的歡迎，尤其是在機床中對這種軟件的應用，更能夠突顯其特點，數控機床上大多數是采用Z80-CPU應用軟件來進行控制和運用[1]。Z80-CPU應用軟件的優點還包括：它所配套的芯片相對于其它產品來說有一定的價格優勢；其次它的應用范圍又很廣，相對于其它更專業的軟件來說，會更加符合數控機床的需要。Z80-CPU應用軟件維修會更加方便，同時更可靠。在Z80系列微機的指令當中，它有自己特有的I/O指令，而I/O接口的譯碼非常簡單，在執行時間上相對也很短，尤其是指令的格式與其它軟件比起來會更短，這種響應指令的高速度會縮短掃描機床工作的狀況，從而對數控機床的周期性生產非常有幫助。這些特點使Z80-CPU應用軟件能夠得到更多的推廣。Z80-CPU作為機電一體化在數控機床中的應用，對數控機床的插補功能能夠起到很好的輔助作用，因為在數控機床當中，對數據機床的工作臺要求相當高，在工作臺中的主要運行的工具是工作刀具，數控機電的工作臺和工具刀是在坐標軸來進行一定的軌跡運行的，因此，這就需要機電一體化在數控車床連續控制方式上有一個良好的性能。它要具備以下的功能才能滿足數控機床的插補功能，首先，在副傳動率方面要有高效率的運行，這樣才能滿足適當的預緊，保證運動的平穩性。其次，在導軌采用的材料上要選用氟塑貼面導軌，選取這種材質的導軌有一定的耐磨性，同時它的摩擦系數相對來說更小，更加適合機床的工作臺在坐標軸中不停地運行降低所形成的磨損，優點有以下幾個，一是抗撕能力更強，二是降低了成本，三是流暢地運行，避免由于摩擦力增加發生低速爬行的現象，四是定位精準，因為在反向時消除了空間的盲區。五是因為螺母與絲杠螺紋之間容易產生間隙，采用滾珠絲杠副傳動時，會大大消除這樣的間隙，因此，機電一體化在機床中的應用還是會產生許多實際效果。

1.2 在自動化和半自動化當中的應用

近年來，隨著科學技術的不斷發展，工程機械也實現了自動化或半自動化，工程機械在科技的力量下實現自動化或半自動化的優點有許多，首先降低了施工人員的勞動強度，大大降低了勞動力成本，使企業能夠獲得更多的經濟效益，同時在進行了自動化或半動化后，機械的工作效率在單位時間內大幅提高。同時，由于傳統的機械操作是由人工參與的操作，這樣就很容易造成人為主觀上的錯誤，導致人工在進行機械操作的過程當中，精度達不到標準，其次會造成許多潛在的安全隱患[2]。因此，機電一體化應用在自動化與半自動化時能夠對機械進行更加高效的控制。例如三菱公司的挖掘機，利用機電一體化來實現對挖掘機行駛軌跡的控制，從而進行精準的開挖。具體的操作是，工作人員將軌跡設定好之后，挖掘機當中的操作系統利用不同角度采集的信號進行反饋收集，從而實行自動控制挖掘機的不同結構設備，包括鏟刀，動臂和斗桿之類，從而使挖掘機在具體的作業過程當中，能夠產生更強的自動化水平，實現對斜坡以及不同溝槽進行開挖。

機電一體化在現代工程機械中的應用除了以上在機床和自動化和半自動化設備當中應用之外，還可以應用在化纖行業當中，在化纖的機械設備中運用現代的機電一體化，可以實現工作效率的最大化。如在化纖行業當中的精密卷繞控制系統當中，對摩擦棍和變頻器以及金屬導紗器電機，都有著較高的要求，這些控制器當中還附加了更多的傳感器以及速度控制器，利用機電一體化之后，可以實行卷繞交叉的變化控制，使卷線筒能夠更加積極地進行傳動，還能使導絲器與筒子在固定值內實現往復頻率的運行。機電一體化還可以應用于推土機，裝載機等方面，從而能夠實現這些機械在生產過程中的生產功率的最大化，同時也可以降低這些機械設備的油耗實現更多的節能減排，操作也更加簡單，為企業增加了一定的經濟效益，主要是因為在這些機械設備當中采用機電一體化技術，采用相對電子控制的自動控制，可以提高機械設備在使用過程中的使用效果。

2 未來機電一體化在工程機械中的發展方向

2.1 高性能化

在對工程機械設備實行機電一體化以來，帶動了機械技術的革新化發展，同時對機械工程的發展也起到了推動的作用，在工程機械設備上采用機電一體化，可以為傳統的工程機械帶來革命性的改變，不但提高了工作效率，還提高了機械設備產品的性能。機電一體化在現代工程機械當中的應用已經成為社會發展的趨勢，它勢必會影響著工程機械的發展。首先在未來的發展過程當中，機電一體化在現代工程機械中的發展中一定會往高性能化方向去發展，它的應用主要表現在以下幾個方面，高可靠性、高效率性、高精度和高速運行這幾種模式，從而實現機電一體化在應用過程中的高性能化[3]。當前這四高模式已經在CNC系統當中得到有效的利用，從而來滿足了生產的需要，CNC系統是用CPU結構，然后通過更多的總線進行連接而產生的。這種系統的指令更加精簡，因此在同一時間對多個任務進行處理時會有更加優良的發揮，使得機電一體化的高性能得到更多的保證。

2.2 在微型化上的發展

未來的機電一體化一定在微型化上有所發展，也是機電一體化發展的方向，國外已經將機電一體化在微型設備上的應用達到了納米的水準，從而研究出了微電子機械系統，使得微型電機利用機電一體化與電子技術進行相互的融合，在微型機電設備當中，設備的體積大小應該在1CM左右，這些機電設備的應用領域相當廣泛，也是其它機械設備所無法比擬的，最主要的它應用于軍事領域較多，以及生物醫療方面[4]。機電一體化應用在這些小型機械設備上時能夠顯現許多的優點，首先它體積小，能夠在一些特殊的領域發揮作用，其次它能量損耗也非常小，能夠進行更加持久地運行，第三運動的方式更加靈活，使這些小型機械設備的應用前景更加廣泛，同時機電一體化在小型機械設備當中的應用也是未來發展的趨勢。

2.3 智能化方向發展

在機電一體化技術應用在工程機械中時，主要運用了控制的理論從而來實現了機械設備的自動化或半自動化的發展，由此可以推測在未來的機電一體化技術發展過程當中，智能化的發展也是一個趨勢，在提高機械設備自動化水平的同時，加入人工智能，使機械設備在運行的過程中更加智能，從而為人類服務。傳統的工程機械與智能化的工程機械有著明顯的區別，主要有以下的特征，智能化的技術它是融合了生理學、人工智能、計算機科學，將各個學科的科技含量結合在一起，然后通過智能產生出的思想、方法，從而對人類進行智力模擬，這種人工智能在當前我國的科技力量的攻堅下，已經取得了不小的成果，尤其是當前我國提出科技興國的戰略，許多科技都走在了世界的前列，包括5G技術的全面突破，為機電一體化技術在應用和發展中的智能化提供了技術支持，并且將這種智能化設備變成了可能，對我國的社會發展有著舉足輕重的作用和實際意義。

2.4 環保化發展

工程機械設備的運行對環保有一定的影響，隨著人們的生活水平越來越高，人們對生活的質量也提出了更高要求，因此對環保的理念也越來越強烈，而可持續化發展一直是環保發展的基礎理念，因此就要求相關的企業在生產過程中要遵守環保規定，在機械工程設備生產的過程當中，避免給社會環境帶來污染，在這種社會大背景之下，就需要對工程機械在進行機電一體化過程當中，控制污染源，避免對環境造成污染，最大限度地將能源收集，可以做到循環利用，這樣既符合企業的價值，也符合社會環保的要求。

3 結語

機電一體化技術在現代工程機械中的發展是我國科技強國的關鍵一步，在應用工程機械領域包括對機床的應用與創新，以及在自動化和半自動化的應用，在化纖行業以及推土機械和裝載機等設備方面的應用都很廣泛，機電一體化技術在現代工程機械中的發展方向上，首先要突出高性能化，機電一體化在現代工程機械中的發展一定會往高性能化方向去發展，它的應用主要表現在以下幾個方面，高可靠性、高效率性、高精度和高速運行這幾種模式，從而實現機電一體化在應用過程中的高性能化。其次是微型化，還有智能化以及環保化，尤其是微型化方面，它應用的領域大多在軍事領域和醫療領域，當前我國利用先進的科學技術正在進行攻關研究，并取得了不小的成果，機電一體化技術在現代工程機械中的發展應用對我國的經濟發展起到了促進的作用，同時在未來的發展過程當中，也將幫助我國可持續發展下去。