機電一體化技術(shù)在現(xiàn)代工程機械中的運用分析

葉興虎

（甘肅莫高實業(yè)發(fā)展股份有限公司葡萄酒廠，甘肅 武威733008）

在國家建設(shè)與發(fā)展中，工程建設(shè)發(fā)揮著重要作用。而現(xiàn)代工程機械又是工程建設(shè)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。伴隨科技的進步與發(fā)展，機電一體化技術(shù)逐漸用于工程的建設(shè)之中，與工程機械相互結(jié)合，促進了現(xiàn)代工程機械的自動化及智能化，實現(xiàn)對工程機械的人性化管理。

1 機電一體化技術(shù)在現(xiàn)代工程機械中的發(fā)展目標

機電一體化技術(shù)的發(fā)展應(yīng)從硬件和軟件入手，為現(xiàn)代工程機械營造自動化生產(chǎn)條件，使現(xiàn)代工程機械生產(chǎn)具有PLC自動化的功能。要想實現(xiàn)機電一體化技術(shù)，宏觀上是要依靠現(xiàn)代機械工程，微觀上則是依靠電氣自動化技術(shù)。機電一體化技術(shù)應(yīng)努力實現(xiàn)發(fā)展目標：（1）通過集成化思想促進工程機械設(shè)備的一體化。目前，工程機械生產(chǎn)設(shè)備雖然都帶有PLC設(shè)備，但其目的主要通過集成化思想來對工程機械生產(chǎn)設(shè)備進行集中控制。（2）為了實現(xiàn)工程機械設(shè)備生產(chǎn)的智能化，使設(shè)備運行過程中能夠大批量的自動生產(chǎn)，應(yīng)在機械設(shè)備中設(shè)置故障檢修機制與自動保護措施，一旦生產(chǎn)過程中出現(xiàn)故障，設(shè)備能夠自行解決問題，使生產(chǎn)效果達到最佳，這是一個對人工依賴性較弱的智能化措施［1］。（3）應(yīng)努力做到工程機械生產(chǎn)可視化管理，使操作人員能夠利用相關(guān)監(jiān)控設(shè)備觀察整個機械生產(chǎn)過程。通過對工程機械設(shè)備的監(jiān)控，第一時間掌握故障原因，快速解決故障問題，恢復設(shè)備的生產(chǎn)運行。

2 機電一體化技術(shù)在現(xiàn)代工程機械中的具體運用

對機械工程機電一體化進行有效利用，可以在一定程度上提高工作效率，減緩能源的消耗速度，節(jié)約大量的能源。而且，隨著自動化程度的增高，精度便會提高，施工的質(zhì)量也有保證。機電一體化的性能相對穩(wěn)定和安全，壽命比較長，從而降低了操作人員的工作難度，在實際工作中比較方便，可以更好地對工程機械的故障加以診斷并及時上報和處理。繼而找到發(fā)生故障的位置，縮短維修人員維修的時間，在現(xiàn)代工程機械中發(fā)揮了重要作用。

（1）自動化作業(yè)過程

機電一體化技術(shù)使工程機械在一定程度上完成機械作業(yè)的半自動化與自動化，減少了操作人員的工作難度，使機械作業(yè)效率得到明顯改善，也降低了操作人員業(yè)務(wù)能力不足對機械作業(yè)精度的負面影響。例如，三菱挖掘機可以自由控制軌跡系統(tǒng)，在操作人員設(shè)置好鏟斗的運動軌跡與形狀后，對應(yīng)的系統(tǒng)就會依據(jù)各個傳感器顯示的信號，自行控制斗桿、鏟刀及動臂的運動，做到了斜坡、開口、溝槽等斷面的準確作業(yè)，從而實現(xiàn)自動化作業(yè)過程。

（2）提高工程機械作業(yè)精度

當前水泥、混凝土、瀝青等都采用了機電一體化系統(tǒng)來控制稱量系統(tǒng)，做到了稱量的自動化，使成品作業(yè)得以提高。自動化找平的有效運用，極大提高了瀝青和混凝土機器的施工質(zhì)量，也提高了其工作效率［2］。通過運用自動供料系統(tǒng)，有效調(diào)節(jié)了瀝青和混凝土機器的用料，使攤鋪的質(zhì)量與效果得到增強。并且，電子化操控推土機鏟刀、平地機刮刀與鏟運機鏟斗刀，不僅能減輕操作人員的工作壓力，也使作業(yè)的精確度和準確度得到了加強。

（3）提高工程機械生產(chǎn)效率

傳統(tǒng)工程機械對能量使用的不夠充分，利用率較低。例如，液壓挖掘機對燃料的利用僅為30%，浪費了一大半的能量。當前我國面臨著能源緊缺的狀況，使工程機械需要不斷地節(jié)能降耗。例如，小松挖掘機就利用了最新的控制節(jié)能器，能夠節(jié)約四分之一的燃料，有效實現(xiàn)了節(jié)能降耗。日立挖掘機運用卡特節(jié)能控制方法，全面操控發(fā)動機和泵，對燃料的利用高達90%以上，提高了能量利用率和機械生產(chǎn)效率。

（4）加強機械工作裝置監(jiān)控

對工程機械的相關(guān)工作裝置進行自動報警、故障自診與電子監(jiān)控，如液壓系統(tǒng)與傳動系統(tǒng)等。如果這些系統(tǒng)在運行時出現(xiàn)異常，就會自動找到出現(xiàn)問題的位置，并對問題故障報警處理。機電一體化技術(shù)的發(fā)展運用，不僅改變了操作人員的工作方式，提高了工程機械設(shè)備的生產(chǎn)效率，也使維修人員對機械的檢查工作更為簡單，一定程度上降低了機械設(shè)備維修的資金消耗，縮短了維修時間，有效延長了工程機械設(shè)備使用壽命。

（5）機床中的發(fā)展應(yīng)用

機電一體化技術(shù)在具體應(yīng)用過程中，Z80的CPU應(yīng)用軟件相對較多，其開發(fā)系統(tǒng)難度較低，因此適用于國內(nèi)大部分的數(shù)控機床。國內(nèi)數(shù)控機床通常使用的是Z80微機、I／O接口、光電隔離電路等。Z80的CPU應(yīng)用軟件和對應(yīng)芯片相對廉價，應(yīng)用范圍也比較大，并且維修方便、實用性強。I／O接口硬件也相對容易，Z80類型的計算機包含獨有的I／O指令，計算機運行時間相對較短，值得注意的是，其格式指令特別短，極大地減少了工程機械設(shè)備的掃描周期。同時，機電一體化技術(shù)在機床的應(yīng)用中，由于大部分機床對工作臺和工具刀有較高的要求，需要工作臺與工具刀按照固定路線進行移動，因此，在應(yīng)用機電一體化技術(shù)時，應(yīng)仔細分析控制方式，判斷是否需要設(shè)置插補功能。需要副傳動高效運轉(zhuǎn)，降低滾珠摩擦造成的損失，防止工程機械操作過程中的爬行現(xiàn)象，使用氟塑貼面軌，增強其預(yù)緊、平穩(wěn)和耐磨的效果，最大限度地降低摩擦系數(shù)，反向消除死去區(qū)，定位準確性相對較高。為了消除螺母與螺紋之間的縫隙，多數(shù)機床傳動方式與執(zhí)行機構(gòu)都采用滾珠絲杠副傳動方法。

3 機電一體化技術(shù)在現(xiàn)代工程機械中的運用方向

（1）智能化

通常來講，智能化是現(xiàn)代工程機械和傳統(tǒng)工程機械的主要區(qū)別，而該區(qū)別主要表現(xiàn)形式就是智能化的產(chǎn)品。這種智能化技術(shù)結(jié)合了生理學、人工智能與計算機智能的思想與方法，成功對人類智能進行了模擬。該智能化技術(shù)正在不斷的發(fā)展和探索中，以后將會有很廣闊的發(fā)展空間。

（2）微型化

機電一體化技術(shù)在長期的發(fā)展和運用過程中，逐漸出現(xiàn)了微型機電一體化的操作系統(tǒng)，這是機械技術(shù)和電子技術(shù)深度結(jié)合而得到的產(chǎn)物，通常也被稱為微電子機械技術(shù)。微型機電一體化技術(shù)相關(guān)產(chǎn)品，其體積向著納米和微米方向發(fā)展，體積低于1 cm3的機電一體化技術(shù)產(chǎn)品，在各個領(lǐng)域發(fā)揮著突出作用，如政治、軍事、醫(yī)療等。其運動方式靈活、體積與耗能極小的特點，受到科學技術(shù)行業(yè)的廣泛關(guān)注。

（3）高性能化

高性能化包括可靠的應(yīng)用、高效的應(yīng)用模式、高精度應(yīng)用模式、高速度應(yīng)用模式等。最新的CNC系統(tǒng)運用的CPU就是多總線連接機構(gòu)，滿足高性能化進行生產(chǎn)。該系統(tǒng)采用簡單集機指令，能同時處理和操作多任務(wù)、多系統(tǒng)，確保機電一體化技術(shù)產(chǎn)品擁有較高的性能［3］。

4 結(jié)束語

總而言之，機電一體化技術(shù)在現(xiàn)代工程機械領(lǐng)域中得以廣泛應(yīng)用。機電一體化技術(shù)有著廣闊的發(fā)展前景和應(yīng)用空間，不但提高了現(xiàn)代工程機械的工作效率，降低了現(xiàn)代工程機械能源的使用量，為現(xiàn)代工程機械各方面的工作都提供了便利，還增加了作業(yè)精度，完善了各方面的應(yīng)用，從而推動現(xiàn)代工程機械飛速發(fā)展。