機電一體化系統(tǒng)在機械工程中的應(yīng)用

董明

摘要： 機電一體化是現(xiàn)代機械工業(yè)發(fā)展的必然趨勢，它在工程機械中的應(yīng)用極大地推動了我國機械工業(yè)的進步和發(fā)展。在工程機械中成功應(yīng)用機電一體化技術(shù)后，大大提升了工程機械的施工質(zhì)量、工作效益、人員使用率，節(jié)約了能源，降低了污染排放，為國家供給側(cè)結(jié)構(gòu)性改革的實行提供了強大動力。盡管現(xiàn)階段機電一體化程度還較低，但其作用、地位和價值卻是不可否認的。因此我國應(yīng)加強對機電一體化技術(shù)及其應(yīng)用的研究和創(chuàng)新，推動我國機械工業(yè)快速發(fā)展。

關(guān)鍵詞： 機電一體化技術(shù)；工程機械；應(yīng)用

機電一體化技術(shù)在工程機械領(lǐng)域已進入了實用化階段，今后將繼續(xù)向著更高的階段發(fā)展。工程施工中工程機械的使用過程中，遵循設(shè)備使用和管理“以人為本”的原則，要想更好地融入科技含量越來越濃高的現(xiàn)代工程施工中，就必須要求相關(guān)維修和管理人員了解和掌握機電一體化技術(shù)。

1 機電一體化技術(shù)應(yīng)用特征

1.1 高精度特性。機電一體化技術(shù)應(yīng)用于工程機械當中可以大大提高機械的工作精度，從而提升工作效率，比如將電子稱量系統(tǒng)裝設(shè)至混凝土攪拌設(shè)備當中，不僅可以實現(xiàn)自動稱重，還可以使得混凝土攤鋪獲得良好的效果，從而加強施工的質(zhì)量，而且也能提高機械運行的工作效率，使得人工的投入成本大大的降低。

1.2 自行檢測特性。自動檢測指的是可以在機械運行過程中進行自動檢測其中的所有子系統(tǒng)，并且能夠?qū)こ虣C械的實時運行情況進行良好的映射，如果突遇檢測異常的狀況，它會啟動自動報警系統(tǒng)找到工程機械故障的具體位置，機電一體化的這一良好特性可以大大提升工程機械設(shè)備的工作效率，從而直接地減少檢測成本，還可以在故障的第一時間精確故障位置，從而減少停機時間，提高機械的運行質(zhì)量。

1.3 自動化特性。工程機械對機電一體化的應(yīng)用可以使得工程機械很大程度上處于完全自動化以及半自動化的運行狀態(tài)當中，這就可以使得人力工作量大大降低，從而降低人力方面的資金投入。在通過人力去操控機械設(shè)備的過程中，常常會出現(xiàn)相關(guān)操作人員的自身原因所帶來的錯誤操作情形，在工程機械中應(yīng)用機電一體化就可以良好地解決這一問題的出現(xiàn)。

2 機電一體化在工程機械運行中的應(yīng)用要點

2.1 調(diào)整施工精確程度。在工程機械的施工過程中實現(xiàn)對機電一體化的技術(shù)應(yīng)用可以良好的調(diào)整施工精確度，它具體的作用在電子控制系統(tǒng)當中。將電子控制系統(tǒng)應(yīng)用在工程機械當中，可以使得稱量數(shù)據(jù)更加精確，良好地解決了舊式的人工操作時帶來的誤差，將自動化的稱量真正地應(yīng)用到實踐當中，從而為工程機械的施工過程提供保障的作用。對機電一體化的應(yīng)用還能很大程度上減少人力的工作量，從而大大降低人力的資金投入成本，為工程施工的現(xiàn)代化提供不斷的動力源。

2.2 進行實時監(jiān)控。將機電一體化應(yīng)用到工程機械當中，可以對機械工程的子系統(tǒng)進行動態(tài)的電子監(jiān)控，如果某一子系統(tǒng)出現(xiàn)了工作故障電子控制系統(tǒng)就會自行啟動報警系統(tǒng)來警示相關(guān)的施工工作人員，甚至有一些更加先進的機電一體化系統(tǒng)還可以對設(shè)備的故障進行自動的處理和清除，將實時的修復(fù)技術(shù)變?yōu)榭赡?，確保工程機械運行過程中設(shè)備的正常運轉(zhuǎn)，從而達到最大程度減輕設(shè)備運行故障對工程進度的影響。

2.3 機械運行過程中保證節(jié)能。要想確保工程機械的正常運轉(zhuǎn)就需要在機械設(shè)備運行過程中進行大量的能源消耗，其中的關(guān)鍵原因就是由于工程機械在很大程度上都是超載運行甚至是根本達不到額定的功率，以至于做了諸多無用功，而在工程機械的運行過程中將機電一體化應(yīng)用在其中就會改善這一狀況。機電一體化可以運用其電子控制系統(tǒng)對施工功率進行調(diào)整，起到節(jié)能的作用，從而很大程度上在工程機械運行過程中節(jié)省了資源。

2.4 降低勞動強度。由于傳統(tǒng)的工程機械施工都是由人力來操作的，所以傳統(tǒng)的機械工程要求相關(guān)操作人員必須有較高的個人素質(zhì)。而現(xiàn)在機電一體化技術(shù)使工程機械進入了自動化及半自動化的生產(chǎn)領(lǐng)域，用機電技術(shù)中的控制系統(tǒng)來代替了傳統(tǒng)工藝中的人工操作，這樣就可以大大降低對勞動人員的使用率，同時也能夠在很大程度上降低勞動強度。

3 機電一體化技術(shù)在工程機械中的具體應(yīng)用

3.1 分布式控制系統(tǒng)的應(yīng)用

分布式控制系統(tǒng)是機電一體化技術(shù)在工程機械當中應(yīng)用的一個重要方面，也是機電一體化技術(shù)的核心技術(shù)、主流技術(shù)之一。最新的分布式控制系統(tǒng)不僅保留了原有的功能優(yōu)點，還能夠?qū)崿F(xiàn)在線最優(yōu)化，實現(xiàn)機械的實時調(diào)度等功能，逐漸實現(xiàn)將測量、控制與管理集于一體的綜合性系統(tǒng)，大大提高了工程機械的性能。

3.2 實時監(jiān)控系統(tǒng)的應(yīng)用

工程機械設(shè)備主要由驅(qū)動裝置、變速裝置、傳動裝置和工作裝置等幾部分組成，具有內(nèi)部結(jié)構(gòu)復(fù)雜、元器件種類繁多、體積龐大、重量重等特點。根據(jù)故障原因及時采取有效的應(yīng)對策略，將故障盡快排除，恢復(fù)機械設(shè)備的正常運轉(zhuǎn)狀態(tài)，保證工程的順利進行。

3.3 控制柴油機的應(yīng)用

機電一體化技術(shù)的應(yīng)用給柴油機行業(yè)帶來了新的發(fā)展機遇。電子油門控制裝置主要由數(shù)據(jù)總線、油門踏板、傳感器等器件組成，它對柴油機的控制是通過電動機驅(qū)動來實現(xiàn)的，并能保持發(fā)動機的勻速運轉(zhuǎn)，提高了工程機械設(shè)備運行的穩(wěn)定性?？梢姡瑱C電一體化技術(shù)的應(yīng)用能夠優(yōu)化柴油機控制，減少能源消耗，增加經(jīng)濟效益。

3.4 數(shù)控機床的應(yīng)用

現(xiàn)代數(shù)控機床技術(shù)大多采用開放性設(shè)計，多CPU、多主總線、PLC的體系模式和模塊化、緊湊型的結(jié)構(gòu)形式，功能越來越強大，結(jié)構(gòu)越來越合理，精度越來越高，應(yīng)用越來越廣泛，且便于用戶編程、改裝和升級。將這種數(shù)控機床技術(shù)應(yīng)用到工程機械設(shè)備當中對工程進行施工，以數(shù)字化的控制方式對設(shè)備各種零件的尺寸、形狀、精度等進行加工和控制，能夠顯著提高零件加工的精度和使用性能，減少不合格產(chǎn)品的產(chǎn)生，滿足工程施工對設(shè)備的需求，提高工程施工效率。除了分布式控制系統(tǒng)、實時監(jiān)控系統(tǒng)、優(yōu)化柴油機控制和數(shù)控機床之外，機電一體化技術(shù)在工程機械領(lǐng)域還有著其他方面的應(yīng)用，如自動化變速器等。將由微機控制的自動化變速器應(yīng)用于工程機械之中，可以實現(xiàn)對機械傳動性能更合理有效的控制，簡化人工操作。

3.5 在工程機械設(shè)備節(jié)能方面的應(yīng)用

隨著黨中央大力倡導(dǎo)節(jié)能減排，促進供給側(cè)結(jié)構(gòu)性改革，工程機械行業(yè)為了降低能耗，響應(yīng)政府的號召，可以在工程機械中應(yīng)用機電一體化技術(shù)。機電一體化技術(shù)能夠提高工程機械內(nèi)部各個運行環(huán)節(jié)的相互協(xié)調(diào)性能，降低部件之間的摩擦損耗，從而提高工程機械的能源利用率，減少柴油的油耗量，降低污染氣體的排放，同時使工程機械企業(yè)的生產(chǎn)經(jīng)濟效益有所提高。

3.6 在工程機械自動化作業(yè)中的應(yīng)用

在工程機械領(lǐng)域中也成功地應(yīng)用了自動化技術(shù)，使得機械設(shè)備作業(yè)越來越高端化。在工程機械自動化中應(yīng)用機電一體化技術(shù)，能夠使機械作業(yè)的自動化程度更高，作業(yè)效率也更高，同時降低了人工勞動力的投入，節(jié)約了企業(yè)成本。例如日本的三菱公司，在傳統(tǒng)的挖掘機中應(yīng)用了挖掘軌跡控制系統(tǒng)，該控制系統(tǒng)能夠預(yù)設(shè)挖掘機鏟斗的挖掘軌跡，再由微機控制系統(tǒng)對挖掘機臂桿以及鏟刀的運行進行控制，從而使挖掘工作能夠提前進行編程并且能夠?qū)崟r得到控制，大大提高了挖掘精度，該挖掘機可以廣泛應(yīng)用于需要進行精密挖掘的工程作業(yè)中。

結(jié)束語

在工程機械當中，機電一體化的應(yīng)用已十分廣泛，并發(fā)揮出重要的作用。在進行設(shè)備的使用及監(jiān)管時要遵守以人為本的原則。在工程中設(shè)備的使用操作、維修養(yǎng)護、監(jiān)督檢查都離不開機電一體化技術(shù)，因此工程的工作人員需要掌握機電一體化技術(shù)并將其融會貫通，在工程中發(fā)揮更好的作用。

參考文獻

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