機電一體化技術在機械工程上的應用及發(fā)展趨勢

摘 要：機電一體化技術在工程機械中的應用具有安全性高、應用面廣、追加效益、操作簡便、生產力強等價值?；诖?，技術人員需樹立機電一體化技術與工程機械融合發(fā)展意識，應用機電一體化技術增強工程機械功能性，立足實際加大機電一體化技術在工程機械應用中的創(chuàng)新力度，同時培養(yǎng)優(yōu)秀技術型人才，繼而發(fā)揮機電一體化技術作用，助推工程機械應用與發(fā)展。

關鍵詞：機電一體化技術;機械工程;應用;發(fā)展趨勢

1機電一體化技術發(fā)展概況

機電一體化一詞最先是來源于日本的機電公司，在20世紀60年代末期商業(yè)注冊時首先使用。但是當時由于技術水平的限制，只是把機電一體化看作機械與電子的簡單融合，許多機電一體化產品從技術含量上來說是比較簡單的，卻開創(chuàng)了新方法的先河，為以后的機電一體化發(fā)展指引了方向。隨著時代的發(fā)展，全球在20世紀80年代迎來了信息時代，信息技術嶄露頭角，這一技術的發(fā)展給微處理帶來了技術支撐，同時也推動了機電一體化技術的發(fā)展。這時期興起的機電一體化產品有數(shù)控機床、工業(yè)機器人以及各種電機控制系統(tǒng)，隨著信息技術的發(fā)展，當然也在不同程度上建立了數(shù)據庫技術。這一時期的工程機械機電一體化是以微機為中心，自動化系統(tǒng)取代了原來的機械控制系統(tǒng)，改善了工程機械的性能和功能，提高了其運行的可靠性、安全性、方便性、舒適性，同樣也達到了節(jié)約能源、降低油耗的效果，主要是用于發(fā)動機點火系統(tǒng)。隨著時代的發(fā)展，進入20世紀90年代后通信技術進入了機電一體化領域，工程機械引入了新的技術及遙控技術，通過虛擬現(xiàn)實和多媒體技術的聯(lián)系，構建了計算機控制網絡化、機電一體化技術，這些技術包括全球定位系統(tǒng)、自動導向系統(tǒng)、遙控系統(tǒng)等多方面。

2機電一體化技術的應用優(yōu)勢

2.1提高安全系數(shù)

通過該技術系統(tǒng)，開發(fā)以一些集聚機械技術以及電子技術的科學管理系統(tǒng)，不僅優(yōu)化的相關的工作程序，還使得一些較為危險的人工操作變成了由機械系統(tǒng)代替進行，這不僅提高了相關工作方面的效率，更提高了工程的安全系數(shù)，無論是對企業(yè)發(fā)展還是工作人員的個人安全，都是非常有利的。

2.2節(jié)能降耗

對工業(yè)生產來說，能耗問題一直都是一個非常嚴峻的問題，因為能源的消耗也就代表著資源的消耗，如果能有效減少生產能耗，就可以節(jié)省一大批資金的投入。如今工程機械技術的發(fā)展并不能做到生產零消耗的地步，人們所能做到的就是不斷地研發(fā)新技術，減少生產能耗。在工程機械中機電一體化系統(tǒng)的應用，很好地實現(xiàn)了這一目標。通過對該技術系統(tǒng)的應用，能很好的改進一些機械設備的生產功能，通過消耗與以往同樣的能量，就能生產出比以往更多的產品。

3機電一體化技術在工程機械中的應用難點

3.1融合意識缺位

從表面上看，工程機械與機電一體化技術屬于獨立的兩個概念，二者融合存在一定難度，這就需要工程機械在設計之初用到機電一體化技術，在此基礎上為有關技術升級迭代鋪平道路。然而，有些技術人員未能了解、學習并運用機電一體化技術，使之與工程機械缺乏融合性，就算具有相關功能也無法在應用中發(fā)揮優(yōu)勢，影響機電一體化技術在工程機械中的應用成效。

3.2功能性較差

工程機械種類繁多，以鋼筋混凝土機械為例，囊括混凝土攪拌站、混凝土攪拌機、混凝土攪拌輸送車等機械，在混凝土生產進程中發(fā)揮作用。除具有針對性較強的生產功能外，應用機電一體化技術還可豐富工程機械功能，如通信功能、故障檢修等功能。受工程現(xiàn)場條件、技術人員素養(yǎng)等因素影響，機電一體化技術加持下的工程機械無法增強功能性，降低工程機械運行有效性。

4機電一體化技術在工程機械中的應用研究

4.1電液控制技術

電液控制技術能夠代替人從事艱難、危險的操作，在一定程度上避免了危險性，提高了作業(yè)效率，而且還實現(xiàn)了操作的精度化。例如，現(xiàn)階段的液壓挖掘機自動控制系統(tǒng)就是電液控制技術在工程機械中的應用，該系統(tǒng)是以傳感器、控制器、角度設定器和自動挖掘形狀組成，能夠適用于平整加工、壓實整平。比如，現(xiàn)在已經擁有了自由控制、變結構控制、神經網絡控制的完整的理論體系，但將它們運用到實際的工程當中去卻仍存在一定的難度，因為這些控制算法復雜，靠傳統(tǒng)的機械技術很難實現(xiàn)，所以要想實現(xiàn)這一系列的控制方法，就必須推動工程機械等技術革新化，以更優(yōu)的技術來運行這些難以操作的理論。

4.2節(jié)能控制技術

工程機械是大型機器，其可以實現(xiàn)大功率、高密度的作業(yè)，而能量的利用率基本在20%左右，如此有80%的能量都被浪費，由此可見，可將機電一體化中的節(jié)能控制技術應用于工程機械之中?，F(xiàn)階段的功率單元電子控制器就是現(xiàn)代電子技術和節(jié)能控制技術的成功應用，它是一種在微型電子計算機參與條件下，控制發(fā)動機的速度和液壓泵的輸出，通過檢測油源的輸出，降低燃油的消耗。而且CPUC可以監(jiān)測發(fā)動機的速度、液壓壓力以及其它相關數(shù)據，從而確定最佳的泵輸出，使得發(fā)動機能夠在最佳的狀態(tài)進行工作，以提高動作效率，降低能源消耗。

4.3電子負荷傳感技術

電子負荷傳感技術應用于液壓挖掘機上可以簡化機體結構，優(yōu)化了操作整個流程。比如，日本著名制造廠商在其研制的液壓挖掘機基礎之上創(chuàng)立了電子負荷傳感挖掘系統(tǒng)。GELL1系統(tǒng)稱為世界上第一個電子計算機控制的液壓挖掘機系統(tǒng)，是由傳感分布的動力和鏟斗的不同位置把盒子數(shù)據傳回駕駛室內，通過控制發(fā)動機、液壓泵、控制閥來操作鏟斗和斗桿。當機器工作時，它的工作速度都是與實際情況相匹配的，真正實現(xiàn)了同時操作、精確控制的效用。并且這種技術使用了可調壓力補償法以提供最佳流量，以平穩(wěn)操作動力、斗桿、鏟斗，確保操作過程的平穩(wěn)性、無沖擊性，同時也提高了生產力，能夠使得發(fā)動機的轉速以及液壓泵的排量與實際需求相匹配。

4.4遙控通信技術

遙控通信是現(xiàn)代工程機械中應用比較廣泛的一種技術，它能夠用于核污染、火力密集、水下難以到達的場合。隨著信息技術、通信技術的快速發(fā)展，尤其是GPS定位系統(tǒng)的完善和成熟，目前美國已經在車輛中安裝了一款無人地面車輛系統(tǒng)，體現(xiàn)了遙控通信技術的真正優(yōu)勢，實現(xiàn)了車輛之間的密切通訊，信息交換，同時也能夠依靠全球定位系統(tǒng)調控車的位置，進而進行協(xié)作完成作業(yè)。

4.5自動化技術

隨著社會的快速發(fā)展，我國交通運輸發(fā)展規(guī)模也在急劇增大，尤其是在電子商務的帶動下，我國物資運輸、交通運輸?shù)玫搅丝沙掷m(xù)地發(fā)展，同時我國交通行業(yè)也出現(xiàn)了新的局面，意味著各種交通運輸設備也在不斷地更新優(yōu)化。工程機械交通設備自動化是依托計算機和信息技術逐步完成自動化，使得其運輸能力和效率都有了質的提升。在自動化的狀態(tài)下，能夠對交通設備進行遠程監(jiān)控，明確定位監(jiān)測目標。并且，工程機械自動化技術的應用，使得交通運輸?shù)臋C械設備自動化，能夠實現(xiàn)對各種資源和多項技術的整合，在一定程度上推動了自動化、智能化監(jiān)控，使得交通運輸行業(yè)得到了快速地發(fā)展。

結束語

工程機械在我國裝備工業(yè)中不可或缺，在流動式起重裝卸作業(yè)、路面建設養(yǎng)護、能源工業(yè)建設、農林水利建設、土石方施工等工程中均需用到工程機械設備，如何延長工程機械使用壽命，確保有關機械設備安全穩(wěn)定，成為工程機械應用進程中需解決主要問題之一。其中，機電一體化技術作為可把控機械設備運行實況的先進技術手段，有利于提高大型、復雜、成本高、運維難機械設備綜合管理質量。

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作者簡介：

劉文棟，男，1985年10月，內蒙古自治區(qū)赤峰市人。