機(jī)電一體化技術(shù)在工程機(jī)械中的應(yīng)用探討

傅振安，李清旺

（1.東營(yíng)市公路管理局公路工程處；2.東營(yíng)市公路管理局公路養(yǎng)護(hù)中心，山東 東營(yíng) 257091）

隨著我國(guó)發(fā)展進(jìn)入了新時(shí)代，各行各業(yè)都進(jìn)入了嶄新的發(fā)展階段，在很多的生產(chǎn)領(lǐng)域、工程領(lǐng)域，機(jī)械設(shè)備已然成為了不可或缺的生產(chǎn)要素，對(duì)推進(jìn)生產(chǎn)作業(yè)的高效、穩(wěn)定開(kāi)展具有重要的意義。機(jī)電一體化技術(shù)在工程機(jī)械方面的應(yīng)用具有很大的技術(shù)優(yōu)勢(shì)，不僅使得工程機(jī)械的性能和功能得以強(qiáng)化和提升，還使得設(shè)備使用時(shí)的安全系數(shù)更高、可靠性更好。隨著當(dāng)前自動(dòng)化、智能化技術(shù)等的快速發(fā)展，機(jī)電一體化技術(shù)必將迎來(lái)嶄新的發(fā)展。

1 機(jī)電一體化技術(shù)在工程機(jī)械中的應(yīng)用價(jià)值

1.1 安全性高

傳統(tǒng)的工程機(jī)械存在著安全性不足的突出問(wèn)題，而機(jī)電一體化下的工程機(jī)械顯然具有更高的安全性。因?yàn)闄C(jī)電一體化中集成了機(jī)械技術(shù)、電氣技術(shù)和自動(dòng)化技術(shù)等先進(jìn)的技術(shù)，工程機(jī)械的性能得以提升，功能趨于完善，機(jī)電一體化技術(shù)的工程機(jī)械不僅具有基本的通行功能，更集遙感、定位、監(jiān)視和報(bào)警功能于一身，即使在機(jī)械運(yùn)行中出現(xiàn)了故障，故障診斷模塊也可以快速啟動(dòng)自我保護(hù)與報(bào)警。

1.2 生產(chǎn)力強(qiáng)

無(wú)論是在工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域還是工程建設(shè)領(lǐng)域，機(jī)械設(shè)備都是不可或缺的重要組成部分，機(jī)械設(shè)備的大范圍推廣改變了傳統(tǒng)的人工作業(yè)，機(jī)械化生產(chǎn)作業(yè)成為了當(dāng)下的主要生產(chǎn)方式。與人工作業(yè)相比，機(jī)械一體化技術(shù)下的工程機(jī)械具有更強(qiáng)的生產(chǎn)能力，因?yàn)樵跈C(jī)械設(shè)備中涉及了很多的模塊與按鈕，在生產(chǎn)作業(yè)進(jìn)行的過(guò)程中，完全可以自動(dòng)根據(jù)需求開(kāi)展設(shè)備調(diào)試和功能轉(zhuǎn)換，在相同的時(shí)間內(nèi)，機(jī)械作業(yè)效率遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于傳統(tǒng)方式。

1.3 追加效益

高效益同樣是工程機(jī)械的重要特征，以鑿巖機(jī)械作為研究對(duì)象，傳統(tǒng)的鑿巖機(jī)械性能不足，在作業(yè)開(kāi)展時(shí)存在一定的功能限制，當(dāng)面對(duì)復(fù)雜的巖層作業(yè)時(shí)，鑿巖機(jī)械可能會(huì)面臨設(shè)備損壞的問(wèn)題，甚至完全難以利用該種機(jī)械設(shè)備來(lái)開(kāi)展相應(yīng)的作業(yè)。而當(dāng)前機(jī)電一體化技術(shù)日漸發(fā)展的過(guò)程中，鑿巖機(jī)械的性能和功能都有所增強(qiáng)，具有了更好的環(huán)境適應(yīng)性，即使是非常復(fù)雜的巖層開(kāi)鑿作業(yè)，同樣可以利用該機(jī)械高效、安全完成。比如，技術(shù)人員可以利用計(jì)算機(jī)通信技術(shù)來(lái)進(jìn)行巖層信息的采集與分析，遠(yuǎn)程遙控技術(shù)人員可以通過(guò)對(duì)巖層圖像和采掘動(dòng)態(tài)的掌握，及時(shí)進(jìn)行開(kāi)采方案的調(diào)整。

1.4 操作簡(jiǎn)便

因?yàn)楫?dāng)前的機(jī)電一體化技術(shù)越來(lái)越專業(yè)和先進(jìn)，以該技術(shù)設(shè)計(jì)的各種機(jī)械設(shè)備逐步朝著專業(yè)化、綜合化、精細(xì)化的方向邁進(jìn)，設(shè)計(jì)人員可以通過(guò)開(kāi)發(fā)性、升級(jí)性和衍生性等多種設(shè)計(jì)，來(lái)使得工程機(jī)械的操作和使用更為便捷化。人性化設(shè)計(jì)是當(dāng)前工程機(jī)械設(shè)計(jì)中堅(jiān)持的一大原則，相關(guān)設(shè)計(jì)人員可以從工程機(jī)械的使用需求、操作便捷性方面，使得工程機(jī)械中的相關(guān)按鈕設(shè)計(jì)等更符合人的操作習(xí)慣。正是因?yàn)樵诠こ虣C(jī)械設(shè)計(jì)階段人性化概念的融入，使得機(jī)電一體化技術(shù)下的工程機(jī)械操作更具便捷性。

1.5 應(yīng)用面廣

機(jī)電一體化技術(shù)具有技術(shù)綜合性，其中包含了很多的現(xiàn)代化技術(shù)，在這些技術(shù)的支持下，工程機(jī)械的綜合控制系統(tǒng)內(nèi)可以達(dá)到自我保護(hù)、數(shù)據(jù)分析、信息傳導(dǎo)和智能定位的功能，功能的多樣性使得工程機(jī)械在生產(chǎn)領(lǐng)域的應(yīng)用范圍非常廣。因此，機(jī)電一體化技術(shù)下的工程機(jī)械還具有應(yīng)用面廣的特征。此外，機(jī)電一體化技術(shù)下，工程機(jī)械的設(shè)計(jì)、管理、監(jiān)理和質(zhì)檢環(huán)節(jié)實(shí)現(xiàn)了緊密的關(guān)聯(lián)，即使在同一個(gè)任務(wù)的執(zhí)行下，各個(gè)模塊可以立即聯(lián)動(dòng)，保障生產(chǎn)目標(biāo)的有效完成。

2 機(jī)電一體化技術(shù)在工程機(jī)械中的應(yīng)用

2.1 電液控制技術(shù)

電液控制技術(shù)是機(jī)電一體化技術(shù)的重要表現(xiàn)，這一技術(shù)在工程機(jī)械領(lǐng)域的應(yīng)用可以提高作業(yè)的安全性。傳統(tǒng)的工程機(jī)械存在一定的功能局限性，應(yīng)用時(shí)的效率低，危險(xiǎn)系數(shù)高，機(jī)電一體化技術(shù)下的工程機(jī)械操作精度有所提升。比如，在一些領(lǐng)域的液壓挖掘機(jī)中，就應(yīng)用了電液控制技術(shù)，該技術(shù)使得機(jī)械控制系統(tǒng)的功能更為全面，其中，傳感器、控制器和角度設(shè)定器作為重點(diǎn)部件，完全滿足了液壓挖掘機(jī)的平整加工、壓實(shí)整平需求。當(dāng)前的技術(shù)發(fā)展條件下，自由控制、變結(jié)構(gòu)控制和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制都具有了一定的理論支持，但在具體應(yīng)用時(shí)還存在著一些現(xiàn)實(shí)性的問(wèn)題，控制算法的復(fù)雜性使得傳統(tǒng)的機(jī)械技術(shù)很難達(dá)成，只有現(xiàn)代化的控制理論方可實(shí)現(xiàn)。

2.2 節(jié)能控制技術(shù)

工程機(jī)械多為大型設(shè)備，在應(yīng)用時(shí)的功率高，處于高強(qiáng)度的運(yùn)行條件下，根據(jù)相關(guān)的數(shù)據(jù)調(diào)查，工程機(jī)械的能量利用率僅達(dá)到了20%，存在十分嚴(yán)重的能源浪費(fèi)情況。機(jī)電一體化在當(dāng)前工程機(jī)械中的應(yīng)用還體現(xiàn)在節(jié)能控制技術(shù)的應(yīng)用中，比如，功率單元電子控制器在一些機(jī)械設(shè)備中的應(yīng)用，充分發(fā)揮了現(xiàn)代電子技術(shù)與節(jié)能控制技術(shù)的優(yōu)勢(shì)，在微型電子計(jì)算機(jī)的參與條件下，根據(jù)需求來(lái)進(jìn)行發(fā)動(dòng)機(jī)速度和液壓泵輸出的靈活控制，機(jī)械運(yùn)行中的燃油消耗量大大減少，實(shí)現(xiàn)了節(jié)能。與此同時(shí)，CPUC在機(jī)械設(shè)備的運(yùn)行中，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)的發(fā)送機(jī)的速度、液壓壓力等參數(shù)，有效根據(jù)所獲得的這些數(shù)據(jù)和信息，確定最優(yōu)的泵輸出，保持了發(fā)動(dòng)機(jī)最為理想的運(yùn)行狀態(tài)，在功率單元電子控制器下的發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行效率得以大大提升。

2.3 電子負(fù)荷傳感技術(shù)

在液壓挖掘機(jī)中，電子負(fù)荷傳感技術(shù)同樣凸顯了機(jī)電一體化技術(shù)的優(yōu)勢(shì)，在這一技術(shù)支持下的液壓挖掘機(jī)集體結(jié)構(gòu)得以大大優(yōu)化，整個(gè)挖掘機(jī)作業(yè)的過(guò)程中，操作流程得以簡(jiǎn)化，具有更高的機(jī)械運(yùn)行效率。比如，日本著名的制造廠商在液壓挖掘機(jī)基礎(chǔ)上進(jìn)行了系統(tǒng)優(yōu)化和改進(jìn)，形成了新的電子負(fù)荷傳感挖掘系統(tǒng)，該系統(tǒng)的存在提升了挖掘機(jī)的整體性能。GELL1系統(tǒng)是首創(chuàng)的電子計(jì)算機(jī)液壓挖掘機(jī)系統(tǒng)，在系統(tǒng)運(yùn)行的過(guò)程中，傳感分布的動(dòng)力和鏟斗的不同位置可以在機(jī)械運(yùn)行的同時(shí)，將盒子數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)傳輸給駕駛室，駕駛室接收到這些信息以后，就可以快速根據(jù)這些信息來(lái)進(jìn)行發(fā)動(dòng)機(jī)、液壓泵、控制閥的控制指令發(fā)送。機(jī)械在運(yùn)行的過(guò)程中，其工作速度是由實(shí)際需求來(lái)決定的，電子負(fù)荷傳感系統(tǒng)下的控制精度有所保障，動(dòng)力、斗桿、鏟斗等相關(guān)部件的操作更為平穩(wěn)和精準(zhǔn)。

2.4 遙控通信技術(shù)

工程機(jī)械現(xiàn)代化的發(fā)展過(guò)程中，遙控通信技術(shù)的應(yīng)用范圍非常廣，在一些高難度的工程機(jī)械作業(yè)中，這一技術(shù)的優(yōu)勢(shì)非常突出，比如，在核污染、火力或者水下項(xiàng)目中，遙控通信技術(shù)就是關(guān)鍵性的技術(shù)。隨著當(dāng)前信息時(shí)代的到來(lái)，信息和通信已然成為了工程機(jī)械中不可忽視的重要方面，尤其是GPS定位系統(tǒng)在一些工程機(jī)械中的應(yīng)用，大大提升了機(jī)械的整體性能。比如，美國(guó)在部門(mén)車輛中安裝了無(wú)人地面車輛系統(tǒng)，這一類型的車輛下，有效發(fā)揮了遙控通信技術(shù)的優(yōu)勢(shì)，不同的車輛之間可以實(shí)現(xiàn)高效、便捷的通信。

2.5 自動(dòng)化技術(shù)

自動(dòng)化技術(shù)是機(jī)電一體化技術(shù)中的核心技術(shù)，隨著互聯(lián)網(wǎng)時(shí)代的到來(lái)，自動(dòng)化技術(shù)不僅僅被應(yīng)用在工程機(jī)械領(lǐng)域，更是在很多方面都有著良好的應(yīng)用，工程機(jī)械的自動(dòng)化技術(shù)下，機(jī)械設(shè)備的故障診斷、狀態(tài)監(jiān)測(cè)和實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集都可以由自動(dòng)化模塊來(lái)實(shí)現(xiàn)，使得機(jī)械設(shè)備可以保持在最佳的運(yùn)行狀態(tài)下。因?yàn)楣こ虣C(jī)械處于高強(qiáng)度的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)下，再加上運(yùn)行環(huán)境復(fù)雜，使得工程機(jī)械設(shè)備可能會(huì)面臨著一定的故障威脅，而自動(dòng)化模塊的故障識(shí)別、判斷和診斷能力非常強(qiáng)，完全可以保持設(shè)備的高效運(yùn)轉(zhuǎn)，滿足生產(chǎn)的需求。現(xiàn)階段很多生產(chǎn)領(lǐng)域工程機(jī)械的應(yīng)用不僅加大了各種自動(dòng)化技術(shù)的投入和研發(fā)，更注重對(duì)新型智能化技術(shù)的應(yīng)用，有效推進(jìn)了工程機(jī)械中相關(guān)資源、數(shù)據(jù)的整合。

3 結(jié)語(yǔ)

工程機(jī)械在生產(chǎn)領(lǐng)域的應(yīng)用價(jià)值非常大，現(xiàn)階段的技術(shù)、工藝不斷發(fā)展，機(jī)電一體化技術(shù)中包含的技術(shù)種類越來(lái)越多，這些技術(shù)大大提升了工程機(jī)械的性能和功能。未來(lái)隨著信息技術(shù)的快速發(fā)展，機(jī)電一體化還將具有更廣闊的發(fā)展?jié)摿Α?/p>