浅析机电一体化在工程机械中的应用

葛明涛+李金宣

摘 要：随着计算机技术的迅猛发展和广泛应用，机电一体化技术获得前所未有的发展。现在的机电一体化技术，是机械和微电子技术紧密集合的一门技术，其发展使冷冰冰的机器更加人性化、智能化。为此，本文主要对机电一体化的特点、工程机械中机电一体化的应用及发展进行了分析与探究。

关键词：机电一体化；工程机械；应用；特点

20世纪60年代以来，人们利用电子技术的初步成果来完善机械产品的性能后，刺激了机械产品与电子技术的结合。计算机技术、控制技术、通信技术的发展，为机电一体化的发展更进一步奠定了技术基础。20世纪80年代末期，机电一体化技术和产品得到了极大发展。各国均开始对机电一体化技术和产品给以很大的关注和支持，20世纪90年代后期，开始了机电一体化技术向智能化方向迈进的新阶段，机电一体化进入了深入发展时期。光学、通信技术等进入了机电一体化，微细加工技术也在机电一体化中展露头脚，出现了光机电一体化和微机电一体化等新分支。我国从20世纪80年代开始开展机电一体化研究和应用。取得了一定成果，它的发展和进步依赖并促进相关技术的发展和进步。机电一体化已成为一门有着自身体系的新型学科，随着科学技术的不断发展，还将被赋予新的内容。

1 机电一体化的特点

随着机电一体化相关技术的快速发展，机电产品的外观更加人性化、功能更加强大、体积和重量更加轻巧、可靠性更高等。与传统的机电产品相比机电一体化产品具有以下特点。

1、功能增强并且应用广泛。机电一体化产品最显著的特点就是突破了原来传统机电产品的单技术和单功能的局限性，将多种技术与功能集成于一体，使其功能更加强大。而且能适应于不同的场合和不同的领域，满足用户需求的应变能力较强。

2、精度大大提高。机电一体化技术简化了机构，减少了传动部件，从而使机械磨损、配合及受力变形等所引起的误差大大减少，同时由于采用计算机检测与控制技术补偿和校正因各种干扰造成的动态误差，从而达到单纯用机械技术所无法实现的工作精度。

3、安全性和可靠性提高。机电一体化产品一般具有自动监控、报警、自动诊断、自动保护、安全联锁控制等功能。这些功能能够避免人身伤害和设备事故的发生，提高了设备的安全性和可靠性。

4、改善操作。机电一体化产品采用计算机程序控制和数字显示，具有良好的人机界面，减少了操作按钮及手柄，改善了设备的操作性能，减少了操作人员的培训时间，从而大大简化操作。

5、提高柔性。所谓柔性，即可以利用软件来改变机器的工作程序，以满足不同的需要。例如，工业机器人具有较多的运动自由度，手爪部分可以换用不同的工具，通过改变控制程序改变运动轨迹和运动姿态，以适应不同的作业要求。

2 工程机械机电一体化技术的应用

1、工程机械设备的节能应用

传统工程机械设备各功能模块协调性相对较差，整合程度有待提升，直接影响了设备运行效率，存在不同程度的资源浪费现象。现代工程机械中机电一体化技术的应用，通过各类新型电子节能装置，有效提高了挖掘机、碾压机等工程机械的能源利用效率，节约能源资源，促进社会持续健康发展。同时也能大幅提高工程机械的安全性及运行效率，各功能模块处于协调运行状态，降低机械磨损，机械操作更为简便。机电一体化技术具有高精度特征，促使机械工作精准度得以有效提升，例如在混凝土搅拌设备中装设电子称量系统，不仅能够自动称重，也保证了后期混凝土摊铺质量。

2、工程机械运行状态及故障监控应用

现代工程机械的构成相对复杂，对于其使用性能及运行管理提出了更高的要求，应加强设备运行状态的检测，以保证设备正常作业。机电一体化技术实现了在设备运行过程中的自动检测，综合利用控制技术、电子技术等构建远程监控系统，全面实时监控各个子系统，包括工作装置、发电机等功能模块，进行全方位动态监测。一旦出现检测异常状况，通过相关装置进行自诊断，精准确定工程机械故障具体位置，并利用自动报警系统发出警报，操作人员根据诊断结果进行故障排除，恢复设备正常平稳运行。在具体实践应用过程中，自动检测节省了大量的人力、物力资源，不仅减少停机时间，也降低了故障检测费用，大幅提升设备运行效率。

3、工程机械自动化作业中的应用

在工程机械领域中自动化技术应用日益普及，现代工程机械对于自动化作业的需求不断增加，机电一体化技术进一步提高了设备自动化水平，实现全自动化或半自动化作业，减少人工操作，从而有效降低此方面成本投入。在传统操作模式中，不可避免的存在人为操作失误或疲劳操作现象，机电一体化技术能够有效解决此类问题，运行效率更高且具有良好的作业效果。传统工程机械的主要以人工操作为主，工藝相对简单，在工程测量、数据统计分析等方面可能会存在一定误差，进而影响工程整体质量。在工程机械中应用机电一体化技术最大限度上保证了工程精度，实现测量环节自动运行，通过计算机对数据进行分析处理，减少数据统计、计算误差，优化工程机械效率，降低施工人员劳动强度。

3 工程机械机电一体化技术发展趋势

1、智能化趋势

智能化是21世纪机电一体化技术发展的一个重要发展方向。人工智能在机电一体化建设者的研究日益得到重视，机器人与数控机床的智能化就是重要应用。这里所说的“智能化”是对机器行为的描述，是在控制理论的基础上，吸收人工智能、运筹学、计算机科学、模糊数学、心理学、生理学和混沌动力学等新思想、新方法，模拟人类智能，使它具有判断推理、逻辑思维、自主决策等能力，以求得到更高的控制目标。机电一体化产品不可能具有与人完全相同的智能。但是，高性能、高速的微处理器使机电一体化产品赋有低级智能或人的部分智能。

2、微型化趋势

微型化指的是机电一体化向微型机器和微观领域发展的趋势，国外称其为微电子机械系统（MEMS），泛指几何尺寸不超过1cm的机电一体化产品，并向微米、纳米级发展。微机电一体化产品体积小、耗能少、运动灵活，具有不可比拟的优势。微机电一体化发展的瓶颈在于微机械技术，微机电一体化产品的加工采用精细加工技术，即超精密技术，它包括光刻技术和蚀刻技术。

3、绿色化趋势

工业的发达给人们生活带来了巨大变化。物质丰富，生活舒适；另一方面，资源减少，生态环境受到严重污染。于是人们呼吁保护环境资源，回归自然。绿色产品概念在这种呼声下应运而生，绿色化是时代的趋势。绿色产品在其设计、制造、使用和销毁的生命过程中，符合特定的环境保护和人类健康的要求，对生态环境无害或危害极少，资源利用率极高。设计绿色的机电一体化产品，具有远大的发展前途。机电一体化产品的绿色化主要是指使用时不污染生态环境，报废后能回收利用。

4 结束语

综上所述，机电一体化是一种复合技术，是机械技术与微电子技术、信息技术互相渗透的产物，是机电工业发展的必然趋势。微电子信息技术的引入，使古老的机械工业焕发了青春，使传统的机械电器产品在功能上、性能上以及制造技术上都提高到了一个崭新水平，所带来的经济效益和社会效益也十分巨大。

参考文献

[1]杨刚.探讨煤矿机械中的机电一体化技术应用研究[J]. 机械管理开发. 2016（06）

[2]李晓培.浅谈机电一体化特点及发展研究[J]. 中小企业管理与科技（下旬刊）. 2013（12）

[3]李耀东.机械中机电一体化的应用探讨[J]. 能源与节能. 2016（07）

[4]黄卫方，龚栋成.如何加强机电一体化的理论与实践结合发展[J]. 科技风. 2013（09）