机电一体化在工程机械中的应用

刘奇

摘要：本文探讨了机电一体化技术，对机电一体化技术在工程机械中的应用进行研究分析，尤其是在挖掘机、装载机等典型施工机械，希望能能够引起工程企业的重视。

关键词：机电一体化；工程机械；应用分析

中图分类号：TH-39 文献标识码：A 文章编号：1007-9416（2018）08-0077-02

自20世纪70年代开始，机电一体化技术在国外投产应用，时间进入80年代后，微电子技术的成熟应用更是让机电一体化技术推向了发展快车道。工程施工机械引入机电一体化，将电子控制技术和机械技术进行有机结合，促进工程施工机械性能（可靠性、动力性、安全性、精度、经济性以及操作舒适性）的提高[1]。

1 机电一体化

机电一体化技术将机械技术、计算机科学技术、传感检测技术、信息处理技术、自动控制技术、系统技术、电工电子技术等多种技术有机结合，综合利用，可以说现代化的自动生产设备都不同程度利用了机电一体化的相关的技术。

1.1 机械技术

机械技术是机电一体化的基础，更是其他各项技术概念实现的载体，以往的机械技术无论是在结构、材料还是性能上都不能满足当前机电一体化发展的需要，因此机械方面的技术需要紧随发展潮流，保证相关理论迭代更新的及时性，可以从结构、材料、性能等角度进行变更，借助计算机辅助技术、人工智能等先进的技术理念，满足体积变小、精度提高、性能改善、刚度更强等发展趋势。

1.2 计算机与信息技术

计算机与信息技术为实现机电一体化提供了“思维大脑”，利用计算机与信息技术，机械设备不再是执行工作，而是在信息传递、运算、处理等的基础上，保证机械设备可以自动化、智能化的运行。

1.3 传感检测技术

当今的传感检测技术日趋发达，在机电一体化中，传感检测技术扮演了感受器官的角色，基于日益强大的传感检测技术，机械设备实现了自我检测、自我调节、自我控制。传感检测技术水平的高低直接反映了机械自动化程度的高低，两者可以说是成正比的。现代工程要求传感器能快速、精确地获取信息，并且能够在严酷恶劣的环境中正常工作，例如在高温、高湿、海水浸泡等恶劣环境，可以说传感检测技术是检验机电一体化系统是否达到高水平的重要参数。

1.4 自动控制技术

自动控制技术范围很广，包括如速度控制、进程控制、自我调整（自纠错、自动校正、自动报警等）高精度定位控制等技术，自动控制技术从控制方式上将分为两种，分别是闭环控制与开环控制，其中闭环控制是指有反馈的控制技术，开环控制技术主要是指按照事先确定好的程序，依次发出信号去控制对象。

1.5 系统技术

机电一体化是将上述技术有机融合，综合使用，而不是简单的堆积，因此这就涉及到系统技术，在设计规划阶段就要从全局角度和系统目标出发，利用整体的概念科学组织应用各种相关技术，每个功能单元并不是独立的，而是互相紧密相连的，其中，接口技术是系统技术的关键，保证了各个功能单元的高匹配性。

2 机电一体化技术的发展趋势

2.1 绿色化趋势

当前国家提出可持续化发展战略，改变以往的高能耗、高污染的使用现状，因此机电一体化技术必须按照国家发展要求，朝着绿色节能的方向发展，降低环境污染，例如促使企业使用更加清洁的能源，机械排放的尾气、噪音改善等；同时提高机械产品的可回收性等。

2.2 智能化趋势

计算机与信息技术将促使机电一体化朝着智能化的发展方向迈进。从设备运行、控制、调整、反馈等多个环节实现智能化控制。

2.3 个性化趋势

随着社会经济发展，消费者对于产品的需要不断提升，不同消费者对产品的需求各不相同，尤其是现阶段高度信息化时代，例如数控车床就是根据使用人员要求进行个性化定制，因此机电一体化的产品如果想要顺应时代潮流发展，就必要改变以往产品“一刀切”的情况，转而向个性化发展，机电一体化技术在这个过程中也应该顺应这种趋势。

2.4 网络化趋势

当前已进入物联网时代，网络化也是机电一体化的发展趋势，例如将机械所用到的各类检测设备以及精密仪器联网，实现设的远程监控，这样可以大大降低人力资源成本，提高工作效率，同时监控设备可以与应急控制设备相连，保证设备运行安全。

2.5 集约化的发展趋势

正如电脑的发展一样，晶体管、集成电路的诞生将电脑又庞然大物发展成为便携式的笔记本，同样机电一体化也是如此，例如传感器的信息采集、传递就要实现集约化发展，举个例子，在沥青摊铺机上充分应用传感技术，首先是摊铺机可以自动找平，保证路面的平整度，其次是能够保证摊铺机在工作过程中匀速前进，一举两得，集约化的发展趋势在其余方面也是如此。

3 机电一体化在工程机械中的具体应用

3.1 应用电子控制系统提高施工精度

在工程机械施工过程中，精度问题直接关乎施工质量好坏，因此高精度施工是现代工程机械的基本要求，目前在电子控制在挖掘机等工程机械中广泛应用，通过设置相关参数，电子控制技术可自行按照参数指令设定运行机械设备，保证工程机械在施工过程中运行行程、称量数据等更加精确；有些操作需要必须要依靠人工的，也可以由电子控制系统提前设计动作路径，操作人员只需要按照提示进行操作即可，上述两种方式不但提高了施工进度，还解放了劳动力，减少了人力资源成本为工程施工的现代化提供不断的动力源。举个具体的实例，例如利用GPS的定位功能与激光、超声波等技术结合在一起，对软件进行界面的控制，可以将工程施工机械的图像呈现在系统的仪表中，便于施工人员进行操作，这样技术的精度非常高，可以达到厘米[2]。在进行施工时，操作人员只需要严格按照界面上的步骤操作即可，我们知道一些挖掘作业环境较差，工况复杂恶劣，电子控制系统的介入大大可以增强作业的精度。

3.2 监控反馈系统应用

现代工程机械通过设置监控反馈系统，能对工程机械的各个模块进行实时的动态监控，如果各个模块出现了工作故障，监控系统就会发出报警信号，提醒操作人员及周边工作人员，如果出现严重的安全故障，部分机械的“急停”控制或安全联动装置就会动作，暂停机械的运转，甚至有一些先进的机电一体化系统还可以对设备的故障判断识别，告诉提醒维修人员可能出现故障的地方，一些简单的故障甚至可以实现自行修复，实现了实时维修的可能，这样就可以保证机械长期高效运转，避免因为工程机械的设备故障问题影响工程进度。

3.3 运用机电一体化技术提高工程机械的节能性

工程机械都是高能耗的，在高能耗的背后既有因实际工作需要而产生的有用功，但是也有很大一部分是无用功，因为不良操作习惯，工程机械时常处在超载运行、低功率运行的状态，从而白白浪费燃料，但是如果合理利用机电一体化技术中的电工电子相关技术，就可以有效解决此类问题，可以设置电子控制系统，对作业过程中的工程机械的功率进行实时检测调整，保证机械在正常荷载和功率下运行，这就起到了节能的作用。

4 结语

机电一体化技術在工程机械中得到了广泛的应用，也起到了非常好的效果，未来机电一体化技术将拥有更加广阔的发展前景，朝着智能化、个性化、网络化、集约化、绿色化的方向发展，为人类社会进步奠定技术基础。

参考文献

[1]彭旺殷.试析工程施工机械机电一体化[J].低碳世界，2016，（16）：236-238.

[2]那凤华.工程施工机械中的机电一体化探讨[J].中华民居（下旬刊），2014，（7）：161-162.