關(guān)于機(jī)電一體化在工程機(jī)械中的應(yīng)用

母傳榮 （新疆塔林投資（集團(tuán)）有限責(zé)任公司，新疆 克拉瑪依 834009）

隨著信息技術(shù)時(shí)代的到來，機(jī)電一體化作為現(xiàn)代信息技術(shù)的典型代表，在工程機(jī)械領(lǐng)域中的應(yīng)用，成為了推動(dòng)工業(yè)發(fā)展的核心動(dòng)力。從根本上徹底改變了傳統(tǒng)工程機(jī)械生產(chǎn)制造技術(shù)落后的局面，引領(lǐng)工程機(jī)械向著新的階段發(fā)展。尤其是以微機(jī)處理器為核心的電子控制系統(tǒng)在工程機(jī)械中的應(yīng)用，促使工程機(jī)械領(lǐng)域向一體化、智能化方向發(fā)展。

1 機(jī)電一體化概述

機(jī)電一體化現(xiàn)代自動(dòng)化技術(shù)發(fā)展的一定階段的產(chǎn)物。以往的自動(dòng)化技術(shù)主要是通過凸輪以及機(jī)械機(jī)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)對機(jī)械設(shè)備的自動(dòng)化控制。該階段的機(jī)電自動(dòng)化我們稱之為機(jī)械自動(dòng)化；隨著現(xiàn)代科技的發(fā)展，繼電器、接觸器以及電磁開關(guān)代替了傳統(tǒng)凸輪和機(jī)械機(jī)構(gòu)，簡化了機(jī)械設(shè)備的結(jié)構(gòu)，提升了機(jī)械設(shè)備運(yùn)行的安全性和可靠性，且機(jī)械自動(dòng)化水平較傳統(tǒng)機(jī)械自動(dòng)化水平大幅提高；機(jī)電一體化是現(xiàn)代社會(huì)生產(chǎn)活動(dòng)對自動(dòng)化技術(shù)向更高層次發(fā)展的需求，同時(shí)也是計(jì)算機(jī)技術(shù)、電子技術(shù)、控制技術(shù)、信息技術(shù)以及精密機(jī)械技術(shù)發(fā)展的成果。隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，工業(yè)生產(chǎn)規(guī)模的不斷擴(kuò)大以及人們對現(xiàn)代機(jī)械產(chǎn)品質(zhì)量和功能性要求的不斷提高，機(jī)電一體化生產(chǎn)將是工程機(jī)械生產(chǎn)主要采用的生產(chǎn)方式。所以，為了加速工程機(jī)械產(chǎn)業(yè)發(fā)展，推動(dòng)國民經(jīng)濟(jì)的快速增長，使我國邁入世界工業(yè)強(qiáng)國行列，進(jìn)而提升國際地位，我們應(yīng)加強(qiáng)對機(jī)電一體化技術(shù)的進(jìn)一步研究和開發(fā)，并積極將該技術(shù)應(yīng)用到工程機(jī)械生產(chǎn)中。

2 機(jī)電一體化的發(fā)展趨勢

2.1 個(gè)性化方向發(fā)展

當(dāng)今是信息爆炸時(shí)代，人們對機(jī)電機(jī)械產(chǎn)品的要求也發(fā)生了較大改變，要求機(jī)電一體化產(chǎn)品不僅要有過硬的質(zhì)量，強(qiáng)大的功能，同時(shí)產(chǎn)品還要有個(gè)性化特點(diǎn)。相應(yīng)地機(jī)電一體化必將會(huì)朝著個(gè)性化方向發(fā)展。

2.2 高性能化方向發(fā)展

所謂的高性能化指的是機(jī)電一體化系統(tǒng)要具有高精度、高速、高效率及可靠性高等特點(diǎn)。目前機(jī)械加工制造領(lǐng)域所應(yīng)用的CNC系統(tǒng)就是采用多處理器結(jié)構(gòu)，多總線連接實(shí)現(xiàn)數(shù)加工數(shù)據(jù)傳遞，采用精簡指令集機(jī)，實(shí)現(xiàn)對各個(gè)任務(wù)操作系統(tǒng)的并行處理；同時(shí)，系統(tǒng)中采用自動(dòng)檢錯(cuò)，故障診斷、糾錯(cuò)及自動(dòng)恢復(fù)等技術(shù)使機(jī)電一體化產(chǎn)品性能大大提高。

2.3 智能化方向發(fā)展

智能化是機(jī)電一體化技術(shù)是現(xiàn)代機(jī)電一體化技術(shù)的最為典型的代表，智能化是現(xiàn)代機(jī)電一體化區(qū)別于傳統(tǒng)落后的機(jī)械自動(dòng)化。該技術(shù)主要是在控制理論基礎(chǔ)上吸收人工智能、生理學(xué)、計(jì)算機(jī)科學(xué)、心理學(xué)以及運(yùn)籌學(xué)等多種學(xué)科的新方法和思想，通過模擬人類的智能，對診斷過程、人機(jī)接口、自動(dòng)編程及加工過程等進(jìn)行分析、判斷、整理、推理及決策。替代了傳統(tǒng)機(jī)械自動(dòng)化以人腦為主控制工程機(jī)械制造。

2.4 微型化方向發(fā)展

一般對于幾何尺寸不超過一立方厘米的的機(jī)電一體化產(chǎn)品稱為微型機(jī)電一體化產(chǎn)品。隨著科技的發(fā)展，微型機(jī)電一體化產(chǎn)品的體積越來越小，逐漸向微米、納米領(lǐng)域進(jìn)軍。微型機(jī)電一體化產(chǎn)品以其自身耗能少、體積小、運(yùn)動(dòng)靈活等優(yōu)勢特點(diǎn)，在社會(huì)生產(chǎn)、生活、科研、軍事等領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。可以預(yù)言，機(jī)電一體化向微型化方向發(fā)展是當(dāng)前乃至今后很長時(shí)期內(nèi)是支持社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展，人類社會(huì)進(jìn)步有力的技術(shù)武器。

2.5 綠色化方向發(fā)展

機(jī)電一體化產(chǎn)品綠色化指的是產(chǎn)品在使用過程中不對生態(tài)環(huán)境造成污染，產(chǎn)品達(dá)到報(bào)廢階段時(shí)能夠回收利用。隨著人們環(huán)保意識的提高及社會(huì)資源的日益減少，機(jī)電一體產(chǎn)品向綠色化方向發(fā)展是其必然趨勢，是實(shí)現(xiàn)人類社會(huì)及機(jī)電一體化產(chǎn)業(yè)可持續(xù)健康發(fā)展的重要途徑。

3 機(jī)電一體化技術(shù)在工程機(jī)械中的應(yīng)用

3.1 電子監(jiān)控、自動(dòng)報(bào)警及故障自診技術(shù)在工程機(jī)械中的應(yīng)用

機(jī)電一體化系統(tǒng)中的電子監(jiān)控、自動(dòng)報(bào)警及故障自珍控制系統(tǒng)在工程機(jī)械中的應(yīng)用對工程機(jī)械運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，比如發(fā)動(dòng)機(jī)、傳動(dòng)系統(tǒng)、人機(jī)界面操作臺、液壓系統(tǒng)及制動(dòng)系統(tǒng)等。一旦工程機(jī)械在運(yùn)行過程中出現(xiàn)異常，自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)會(huì)及時(shí)發(fā)現(xiàn)故障，并發(fā)出報(bào)警信號，準(zhǔn)確確定系統(tǒng)故障部位，可以有效地改善操作人員的工作條件和提高工程機(jī)械的工作效率、減少工程機(jī)械故障檢查和維修所需時(shí)間和費(fèi)用。

3.2 可有效地降低能耗，提高工程機(jī)械生產(chǎn)效率

傳統(tǒng)的工程機(jī)械在運(yùn)行過程中耗能較高，能量利用率極低，比如，液壓挖掘機(jī)燃料能量的利用率僅僅為25%,。隨著社會(huì)資源的日益匱乏，人們環(huán)保意識的不斷提高，如何降低工程機(jī)械運(yùn)行能量消耗，提高工程機(jī)械生產(chǎn)效率是機(jī)電一體化領(lǐng)域亟待研究和解決的現(xiàn)實(shí)問題。目前，一些發(fā)達(dá)國家將卡特電子效率控制系統(tǒng)應(yīng)用到挖掘機(jī)中，對挖掘機(jī)的發(fā)動(dòng)機(jī)、泵進(jìn)行綜合控制，有效提高了挖掘機(jī)的生產(chǎn)效率，同時(shí)也大大地降低了能量消耗。

3.3 可有效地提高工程機(jī)械的作業(yè)精度

為了能夠提高工程機(jī)械作業(yè)精度，進(jìn)而保證工程機(jī)械產(chǎn)品精度。工程領(lǐng)域的混凝土攪拌設(shè)備，瀝青拌合設(shè)備等采用微機(jī)控制電子稱量系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了稱量過程的自動(dòng)化。自動(dòng)找平系統(tǒng)在筑路中的應(yīng)用使瀝青攤鋪機(jī)的施工質(zhì)量得到大幅提高；超聲波技術(shù)支持下的自動(dòng)供料系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了瀝青攤鋪機(jī)供料自動(dòng)調(diào)節(jié)。電子控制系統(tǒng)在推土機(jī)、平地機(jī)等工程機(jī)械中的應(yīng)用，提高了工程機(jī)械的作業(yè)精度和效率，并且有效減少了工程機(jī)械故障發(fā)生概率及降低了工程機(jī)械維修所需時(shí)間和費(fèi)用。

4 結(jié)語

隨著社會(huì)的發(fā)展及科技的進(jìn)步，如何開發(fā)同時(shí)代發(fā)展相一致，降低工程機(jī)械生產(chǎn)能耗及提升生產(chǎn)效率的機(jī)電一體化高新技術(shù)，并應(yīng)用到工程機(jī)械領(lǐng)域是機(jī)電一體化是當(dāng)前工程機(jī)械領(lǐng)域重點(diǎn)研究的技術(shù)問題。

[1]殷際英.光機(jī)電一體化實(shí)用技術(shù)[M].北京:化學(xué)工業(yè)出版社,2003.

[2]芮延年.機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)[M].北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2004.