机电一体化技术在工程机械中的应用

牟成刚

【摘要】机电一体化发展至今也已成为一门有着自身体系的新型学科，随着相关技术的不断发展，其内容将不断更新。但其基本特征可概括为：机电一体化是从系统的观 出发，综合运用机械技术、微电子技术、自动控制技术、计算机技术、光学技术、电力电子技术、接口技术等群体技术，合理配置各功能单元，在多功能、高质量、高可靠性、低能耗的意义上实现特定功能价值，并使整个系统最优化的系统工程技术，它使工业生产由“机械电气化”迈人了“机电一体化”为特征的发展阶段。

【关键词】机电一体化；工程机械；应用

引言

随着时间的推移，人们的生产和生活都在发生着很大的改变，尤其是科学技术的不断应用，在很多的领域科学技术都带来了很多的技术改革和改造。科学技术水平的不断提升形成了很多学科相互交叉和渗透的情况，特别是在工程机械领域，工程机械领域以前的工业生产是以机械电气化为主的，现在，逐渐转变为了机电一体化，这样的转变是由于微电子技术和计算机技术快速发展而形成的，机电一体化使得工程机械企业的技术结构、产品机构、功能与构成、生产方式及管理体系发生了巨大变化。

1、机电一体化概述

机电一体化现代自动化技术发展的一定阶段的产物。以往的自动化技术主要是通过凸轮以及机械机构来实现对机械设备的自动化控制。该阶段的机电自动化我们称之为机械自动化；随着现代科技的发展，继电器、接触器以及电磁开关代替了传统凸轮和机械机构，简化了机械设备的结构，提升了机械设备运行的安全性和可靠性，且机械自动化水平较传统机械自动化水平大幅提高；机电一体化是现代社会生产活动对自动化技术向更高层次发展的需求，同时也是计算机技术、电子技术、控制技术、信息技术以及精密机械技术发展的成果。随着社会经济的发展，工业生产规模的不断扩大以及人们对现代机械产品质量和功能性要求的不断提高，机电一体化生产将是工程机械生产主要采用的生产方式。所以，为了加速工程機械产业发展，推动国民经济的快速增长，使我国迈入世界工业强国行列，进而提升国际地位，我们应加强对机电一体化技术的进一步研究和开发，并积极将该技术应用到工程机械生产中。

2、机电一体化的发展趋势

2 . 1 个性化方向发展

当今是信息爆炸时代，人们对机电机械产品的要求也发生了较大改变，要求机电一体化产品不仅要有过硬的质量，强大的功能，同时产品还要有个性化特点。相应地机电一体化必将会朝着个性化方向发展。

2 . 2 高性能化方向发展

所谓的高性能化指的是机电一体化系统要具有高精度、高速、高效率及可靠性高等特点。目前机械加工制造领域所应用的CNC 系统就是采用多处理器结构，多总线连接实现数加工数

据传递，采用精简指令集机，实现对各个任务操作系统的并行处理；同时，系统中采用自动检错，故障诊断、纠错及自动恢复等技术使机电一体化产品性能大大提高。

2 . 3 智能化方向发展

智能化是机电一体化技术是现代机电一体化技术的最为典型的代表，智能化是现代机电一体化区别于传统落后的机械自动化。该技术主要是在控制理论基础上吸收人工智能、生理学、计算机科学、心理学以及运筹学等多种学科的新方法和思想，通过模拟人类的智能，对诊断过程、人机接口、自动编程及加工过程等进行分析、判断、整理、推理及决策。替代了传统机械自动化以人脑为主控制工程机械制造。

2 . 4 微型化方向发展

一般对于几何尺寸不超过一立方厘米的的机电一体化产品称为微型机电一体化产品。随着科技的发展，微型机电一体化产品的体积越来越小，逐渐向微米、纳米领域进军。微型机电一体化产品以其自身耗能少、体积小、运动灵活等优势特点，在社会生产、生活、科研、军事等领域得到广泛应用。可以预言，机电一体化向微型化方向发展是当前乃至今后很长时期内是支持社会经济发展，人类社会进步有力的技术武器。

3、工程机械具备的性能

随着工程的施工在不断的发生改变，施工的要求也在逐渐的发生改变，这就需要施工的机械要不断提高使用的性能。工程机械在使用性能上应该做到以下几点：首先，要做到生产效率高并且能耗也要十分的小，这样对于节约能源是十分有利的；其次，工程机械要提高自身的自动化水平，这样在进行施工的时候才能更好的做到施工质量好并且施工的精度也会随之提高；再次，工程机械要具备操作简单而且要具有性能稳定的特点，这样不但可以使得工作人员的劳动强度降低还可以使得工作的安全性得到保障，更加有利于提高工作人员的劳动积极性。再次，工程机械要具有使用寿命长的性能，这样是为了更好的体现工程机械的经济性，使用的时间越长给企业带来的经济效益越多，但是一定要保证工程机械的使用成本可以控制在一定的范围内。为了使工程机械具备以上的性能，只是使用原有的工程机械已经无法做到了，所以，对工程机械进行必要的改进是势在必行的。在工程机械中应用了电子控制技术，使得工程机械向更好的方向发展，与此同时，计算机以及微处理技术也在工程机械中得到了应用，将电子控制技术同计算机技术相结合的方式，使得工程机械逐渐向机电一体化方向发展。机电一体化的应用使得工程机械的性能得到了很大的提高，并且，随着科学技术的不断发展，工程机械的性能也在逐渐的完善。

4、机电一体化技术在工程机械中的应用

4 . 1 电子监控、自动报警及故障自诊技术在工程机械中的应用

机电一体化系统中的电子监控、自动报警及故障自珍控制系统在工程机械中的应用对工程机械运行状态进行实时监控，

比如发动机、传动系统、人机界面操作台、液压系统及制动系统等。一旦工程机械在运行过程中出现异常，自动报警系统会及时发现故障，并发出报警信号，准确确定系统故障部位，可以有效地改善操作人员的工作条件和提高工程机械的工作效率、减少工程机械故障检查和维修所需时间和费用。

4 . 2 可有效地降低能耗，提高工程机械生产效率

传统的工程机械在运行过程中耗能较高，能量利用率极低，比如，液压挖掘机燃料能量的利用率仅仅为25%，。随着社会资源的日益匮乏，人们环保意识的不断提高，如何降低工程机械运行能量消耗，提高工程机械生产效率是机电一体化领域亟待研究和解决的现实问题。目前，一些发达国家将卡特电子效率控制系统应用到挖掘机中，对挖掘机的发动机、泵进行综合控制，有效提高了挖掘机的生产效率，同时也大大地降低了能量消耗。

4 . 3 可有效地提高工程机械的作业精度

为了能够提高工程机械作业精度，进而保证工程机械产品精度。工程领域的混凝土搅拌设备，沥青拌合设备等采用微机控制电子称量系统，实现了称量过程的自动化。自动找平系统在筑路中的应用使沥青摊铺机的施工质量得到大幅提高；超声波技术支持下的自动供料系统，实现了沥青摊铺机供料自动调节。电子控制系统在推土机、平地机等工程机械中的应用，提高了工程机械的作业精度和效率，并且有效减少了工程机械故障发生概率及降低了工程机械维修所需时间和费用。

结语

随着社会的发展及科技的进步，如何开发同时代发展相一致，降低工程机械生产能耗及提升生产效率的机电一体化高新技术，并应用到工程机械领域是机电一体化是当前工程机械领域重点研究的技术问题。

参考文献：

[ 1] 殷际英. 光机电一体化实用技术[M].北京： 化学工业出版社，2013.

[ 2] 芮延年. 机电一体化系统设计[M].北京： 机械工业出版社，2014.