機電一體化技術(shù)在機械工程中的應(yīng)用分析

蘇朝輝　張慶貞

[摘 要]機電一體化技術(shù)的應(yīng)用很廣泛，機械工程領(lǐng)域中也已融入了機電一體化技術(shù)。針對機電一體化系統(tǒng)在機械工程中的應(yīng)用程度，本文簡要闡述了機電一體化涵其發(fā)展現(xiàn)狀，并進(jìn)一步探討了機電一體化技術(shù)在機械工程中的應(yīng)用，旨在為機電一體化技術(shù)能夠在機械工程中的深入應(yīng)用，做出自己應(yīng)有的貢獻(xiàn)。

[關(guān)鍵詞]機電一體化系統(tǒng)；機械工程中；應(yīng)用

中圖分類號：S902 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1009-914X（2018）04-0030-01

1 對機電一體化涵義的闡述

機電一體化技術(shù)凸顯綜合性的特征，融合多種學(xué)科的關(guān)鍵技術(shù)，主要涉及機械、電子等技術(shù)領(lǐng)域。凸顯全面性與綜合性，具體分析，機電一體化主要關(guān)注的是機械設(shè)備的生產(chǎn)以及信息技術(shù)在數(shù)據(jù)處理中的作用，重視對機械設(shè)備以及相關(guān)電子器材的探索和研究，目的是更好地支持工業(yè)自動化的發(fā)展，為其提供堅實的技術(shù)保障。機電一體化發(fā)展實踐中，重點集中在信息與產(chǎn)品的組成，主要是關(guān)注傳感、信息以及機械技術(shù)的全面發(fā)展。之所以推廣機電一體化技術(shù)，主要是在傳統(tǒng)生產(chǎn)技術(shù)的基礎(chǔ)上，逐漸滲透在生產(chǎn)環(huán)節(jié)中，加快產(chǎn)品創(chuàng)新，促進(jìn)改革，是工業(yè)自動化發(fā)展的必然。

2 機電一體化的發(fā)展現(xiàn)狀

目前，工程機械的發(fā)展正進(jìn)入到了一個關(guān)鍵時期，隨著引入機電一體化技術(shù)，以機械、電子控制技術(shù)、液壓等技術(shù)模式逐步在工程技術(shù)中取得有效的應(yīng)用，這很大程度上完善了工程機械的性能，也使了工程機械在其實際使用過程中更加的經(jīng)濟(jì)、安全和可靠。目前，工程機械制造系統(tǒng)中通常采用以微電子處理器為核心的機電一體化技術(shù)。如今在現(xiàn)代工程機械中，已經(jīng)大量普及了對微機或微處理器為核心的電子控制裝置的應(yīng)用，在工程機械的許多領(lǐng)域中電子控制技術(shù)都已深入應(yīng)用，比如攤鋪機的自動供料、柴油機的電子調(diào)速、挖掘機的電子功率優(yōu)化、裝載機和鏟運機變速箱的自動控制等。隨著相關(guān)技術(shù)的不斷發(fā)展，人們在實際操作中不斷提高對工程機械的性能要求，從而在工程機械上，電子控制裝置的作用將會越來越明顯，其結(jié)構(gòu)也會越來越復(fù)雜。

3 機電一體化技術(shù)在機械工程中的應(yīng)用

3.1 實現(xiàn)自動報警、電子監(jiān)控與自診故障的使用

機械工程中傳動裝置、發(fā)動機、液壓系統(tǒng)與制動系統(tǒng)出現(xiàn)故障時，很可能影響工程使用。若不能及時分辨機械故障部位，不僅會影響工程發(fā)展，還可能投入更多的物力、人力與成本進(jìn)行維護(hù)。機電一體化的應(yīng)用有助于機電自動報警、電子監(jiān)控與診斷故障。當(dāng)機械工程的任一部位出現(xiàn)不靈活或者機械故障后，電子控制就能快速自動報警，同時指出機械故障區(qū)域，以此提高工作效率與質(zhì)量。

3.2 確保精度

工程質(zhì)量方面，機械工程中機電一體化系統(tǒng)的應(yīng)用最有意義的一點就是可以確保精度。傳統(tǒng)的機械工程一般都是人工操作，工藝相對來說比較簡單，在相關(guān)數(shù)據(jù)統(tǒng)計、工程測量與計算等環(huán)節(jié)誤差的出現(xiàn)頻率非常高，所以傳統(tǒng)機械工程的整體質(zhì)量往往不能保證。而有了機電一體化系統(tǒng)在機械工程中的應(yīng)用，不僅很大程度上提高了機械工程的相關(guān)數(shù)據(jù)測量的精準(zhǔn)度，還實現(xiàn)了數(shù)據(jù)測量的自動運行，有效的保證了機械施工的整體質(zhì)量。在保證了機械工程精準(zhǔn)度的前提下，機械工程的工作效率就可以大大增加，還能很大程度上降低施工人員的勞動強度，減少人力。綜上所述，機電一體化系統(tǒng)不但可以確保工程的精準(zhǔn)度，還可以使機械施工更加現(xiàn)代、高效與快捷，使機電一體化系統(tǒng)的應(yīng)用前景更加廣闊。

3.3 機電一體化技術(shù)在包裝機械方面應(yīng)用

包裝機械，機械部分一般多采用傳統(tǒng)的凸輪構(gòu)造、控制連桿等機構(gòu)，控制系統(tǒng)用控制電路、控制連桿組成，結(jié)構(gòu)復(fù)雜、維修困難，調(diào)試和操作非常不便。包裝機械采用機電一體化技術(shù)之后，由于控制系統(tǒng)采用了微機、專業(yè)計算機，控制系統(tǒng)形成了模塊化管理，使之前龐大、復(fù)雜的傳統(tǒng)傳感技術(shù)和傳動技術(shù)的設(shè)備體積大大縮小，設(shè)備的零件也越來越精密，能源的消耗也大大減少，做到節(jié)能環(huán)保，在一定程度上增加了企業(yè)效益。

3.4 實時監(jiān)控

在機械工程中，機電一體化技術(shù)的另一個具體應(yīng)用是實時監(jiān)控技術(shù)。由于傳統(tǒng)的機械工程各方面都比較落后，其操作過程不能夠進(jìn)行實時監(jiān)控。這樣，對于機械工程的整體質(zhì)量不能得到有效的控制，與不能保證操作人員的人身安全，機電一體化在機械工程中的有效應(yīng)用就可以很好地解決這些問題。機電一體化可以對一項具體工程的一系列環(huán)節(jié)進(jìn)行實時監(jiān)控，在生產(chǎn)過程中，一旦出現(xiàn)問題，機電一體化系統(tǒng)就會立即警報，并且馬上對故障進(jìn)行定位，然后對故障進(jìn)行分析，使相關(guān)技術(shù)人員可以快速做出應(yīng)對辦法。這樣不但使機械工程的安全性得到有效保證，而且機械工程的總體效率也會大大提高。

3.5 實現(xiàn)對柴油機的自動化控制

因為機械工程對機械功率的整體要求較高，所以工程普遍將柴油機視為機械核心。將機電一體化應(yīng)用到柴油機中，不僅能減小柴油機廢氣量，還能提高柴油機的動力與經(jīng)濟(jì)性。優(yōu)化傳統(tǒng)柴油機，減小柴油機污染物與提高燃油耗率為主要目的，借助機電一體化工作性能，控制好柴油機，使柴油機結(jié)合工程機械工作狀態(tài)，對柴油機進(jìn)行科學(xué)調(diào)整，以達(dá)到自動控制與調(diào)整柴油機及其油門的目的，進(jìn)而達(dá)到自動溫升與啟停等要求。將自動控制應(yīng)用到柴油機中，能幫助柴油機提高經(jīng)濟(jì)指標(biāo)，在保障工程機械功率的同時，降低排放指標(biāo)。

3.6 分布式控制系統(tǒng)

與集中式控制系統(tǒng)不同的是，分布式控制系統(tǒng)是一對多的控制和指揮，因為分布式控制系統(tǒng)的功能非常強大，而且非常安全，所以分布式控制系統(tǒng)成為了機電一體化的主流技術(shù)。一般情況下，根據(jù)實際情況可以把分布式控制系統(tǒng)分為兩級、三級或更多級。另一方面，隨著測控技術(shù)的不斷發(fā)展，分布式控制系統(tǒng)也在不斷地創(chuàng)新，至今分布式控制系統(tǒng)還可以實現(xiàn)實時調(diào)度、在線最優(yōu)化等功能，逐漸成為了一種將測、控、管集合為一體的綜合系統(tǒng)，大大提高了其可靠性。

3.7 促使施工作業(yè)的自動化工序達(dá)成

通過機電一體化系統(tǒng)在機械工程中的應(yīng)用，能夠促使工程機械逐步實現(xiàn)半自動化或自動化，這不但能夠有效減少施工操作人員的作業(yè)強度，使生產(chǎn)效率得以顯著提升，更能促使施工作業(yè)中，設(shè)備等的安全系數(shù)得以提升，進(jìn)而確保利用工程機械設(shè)備進(jìn)行施工的安全性。例如：現(xiàn)階段，由于機械設(shè)備中科學(xué)技術(shù)的融入，促使很多機械設(shè)備自帶線路或軌跡控制系統(tǒng)，其中，極具代表性的機械設(shè)備為挖掘機。在挖掘機上設(shè)立軌跡控制系統(tǒng)，當(dāng)施工人員將鏟斗的運動軌跡在控制板中設(shè)定完成后，電控系統(tǒng)便可依據(jù)安置在各個位置處的傳感器，對制動臂、鏟刀、以及斗桿等，進(jìn)行精確的控制，使挖掘深度得以確定，并將挖掘危險控制在相應(yīng)的范圍內(nèi)。

3.8 數(shù)控機床

數(shù)控機床可以說是機電一體化技術(shù)在工程機械的諸多應(yīng)用當(dāng)中最成功的典型。隨著機電一體化技術(shù)越來越成熟，數(shù)控機床技術(shù)也越來越完善，結(jié)構(gòu)越來越合理，使用功能越來越廣泛，操作更加智能，控制精度更高。數(shù)控機床逐步發(fā)展為模塊化、總線式、緊湊型的結(jié)構(gòu)，而且采用多CPU、多主總線的體系。在數(shù)控機床中，為了便于用戶的編程和對設(shè)備進(jìn)行改裝和升級，大多采用開放性的設(shè)計，因為這樣可以有效地提高數(shù)控機床系統(tǒng)的兼容性和層次性。

結(jié)語

隨著科學(xué)技術(shù)與現(xiàn)代化生產(chǎn)的不斷推進(jìn)，傳統(tǒng)技術(shù)的低效率、低產(chǎn)量已經(jīng)難以滿足現(xiàn)代化生產(chǎn)的要求，因此就需要不斷提高技術(shù)以提高產(chǎn)品性能與生產(chǎn)效率。將機電一體化技術(shù)運用到機械生產(chǎn)與制造中，是機械工程與先進(jìn)科學(xué)技術(shù)的完美結(jié)合，更加符合現(xiàn)代化建設(shè)要求。

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