工程机械中机电一体化的应用发展研究

赵伟

【摘  要】机电一体化的出现不是孤立的，它是许 多科学技术发展的结晶，是社会生产力发展 到一定阶段的必然要求。当前，我國机电一 体化在工程机械应用与国外发达国家相比还 存在一定的差距，需要进一步做好机电一体 化的发展，整合相关高新技术和能力，推动 机电一体化产业发展，更好地推动工程机械 的智能化水平，提高工作和生产效率。

【关键词】机电一体化;现代工程机械;实际运用

一、引言

机电一体化在现代工程机械中具有十分 重要的应用价值，推动着现代工程机械的快 速发展。一方面，机电一体化在现代工程机 械中的应用可以有效提升机械的安全性，通 过对现代机械中各部分零件的检测系统，监 控系统、传感器的统一，可以有效对现代机 械中的各种零部件进行分析，特别是易疲劳 部件工作状态的分析，有效避免了零部件在 工作中发生故障。此外发生故障以后，通过 机电一体化也可以很好地对故障部位进行定 位，实现快速检修的目的。另一方面，机电 一体化在现代工程机械中的应用可以提高机 械的工作效率。机电一体化的应用代替了传 统以人工为主的操作方法，实现了自动化和 智能化的控制，采用数字仪表代替了传统仪 器，有利于工程机械的养护和调试，减少人 工干预的影响，可以更好地提高机械的工作 效率。

二、工程机械中应用机电一体化技术 研究

（一）机电一体化技术中的自动化

机电一体化技术在工程机械中的应用，主要体现为自动化技术的应用。自动化技术 水平是衡量工业机械发展水平的重要指标，我国工业机械自动化发展虽然起步晚，但发 展速度快，在工业机械中应用非常广泛，对 提高工作效率具有十分重要的作用。现代工 业机械中，机械的生产非常注重精密性，传 统的工业机械中精密性的操作与工人的能力 有很大关系，主要是依靠长期积累的经验才 能实现，在产量和速度方面不高，而采用机 电一体化技术，工业机械通过直接设定参数 就可以实现自动化生产，不需要人为的干预，而且生产的产品精密度比较高，在产量和速 度方面均具有明显优势，可以提高良品率。机电一体化的自动化发展解放了机械必须要 依靠人工操作的历史，在发展的过程中提高 了机械生产的效率和安全性，而且自动化可 以有效整合多种生产工序，包括生产、监测、检测等，可以有效提高机械生产中的产品质 量，及时剔除不良产品，而且还可以通过监 测系统发现机械生产中的问题，及时进行自 动纠正和调整。

（二）机电一体化技术中的监控系统

机电一体化技术在现代工程机械中的监 控系统地应用可以有效做好工程机械各部分 的监测，对主要系统工作情况进行监测，确 保各工作系统地运行稳定，防止出现机械设 备问题。现代工程机械的设备组成复杂，主 要分为传统系统、制动系统工作装置和液压 系统等，各设备在工作中密切配合，实现了 机械的正常运转，一旦局部设备工作状态不 稳定很容易导致机械运转失败。机电一体化 技术在工程机械监控系统中的应用可以实现 自动监控的效果和功能，在机械运行过程中，通过远程监控系统就可以及时掌握工程机械 各系统地工作状态，自动记录并分析运行数 据，一旦出现异常数据系统会自动备份并分 析，自动诊断异常原因并尝试修复，如果自 动修复不成功，监控系统会将分析结果会直 接传输到监控室和界面，同时根据异常情况 进行报警，机械维修人员可以根据监控系统 提供的报警信息、报警数据进行分析，可以 准确掌握事故发生部位，对相关设备进行维 修和更换，确保工程机械的正常运行。

（三）分布式控制系统

机电一体化技术在工程机械中的应用还 体现为一对多的分布式控制系统。分布式 控制系统与传统集中式控制相比，控制效果 更加理想，控制能力更强，而且也保证了机 械控制的安全性。目前，分布式控制系统在 工程机械中已经成为了机电一体化的主流技 术，实现了实施调度，在线最优化等工程，逐渐发展为测、控、管一体化的综合性系 统。从目前来看，分布式控制系统主要分 为三级和二级，部分工程机械存在更多级的 情况。

三、机电一体化在工程机械应用的发展 趋势

（一）机电一体化在工程机械应用呈现 绿色化发展

机电一体化技术在工业机械的应用呈现 绿色化发展是时代发展的必然。长期以来，我国工业发展处于粗放型发展，投入产出比 较低，资源浪费严重，加之近些年环境污 染问题日益严重，因此无论是国家经济发展 还是环境保护的需要，都决定了机电一体化 技术在发展过程中必须要注重绿色发展的态 势，要生产绿色的产品，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。

（二）机电一体化在工程机械应用呈现 微型化发展

机电一体化呈现微型化，业内称为微电 子机械系统（MEMS），泛指几何尺寸不超过 1 立方厘米的机电一体化产品，并向微米、纳 米级发展。随着网络技术的不断发展，机电一体化 技术发展过程中逐渐呈现微型化的发展态 势，特别是纳米技术的发展，进一步缩小了 机电一体化的产品体积，提高了技术的工作 效率，实现了小体积、高效率的目标。目前 机电一体化在发展过程中依托网络技术的进 步和材料的进步，机电一体化发展已经呈现 出明显的微型化特征，在与工程机械融合时，对工程机械的控制效果更加理想，系统灵活 性更强，而且产品的体积则明显减少，对机 械发展的促进作用更加明显。机电一体化微 型化发展，使产品体积小、耗能少、运动灵活，除了工程机械外，在生物医疗、军事、信息 等方面具有不可比拟的优势。

（三）机电一体化在工程机械应用的智 能化发展

智能化是未来工程机械发展的主要方 向。机电一体化技术在工程机械应用实现了 智能化的发展需求，从目前来看，机电一体 化技术在工程机械应用虽然已经实现了自动 化的发展，但在具体控制方面还需要大量的 人工配合，需要人工进行设定参数，而在未 来的发展过程中，工程机械要实现智能化发 展，不需要大量的人工配合，不需要人工对 机械逐一设定参数，而只需要“机器人 + 机 械”的方式就可以实现自动设置相关参数，自动运行的目的，通过机器人实现智能机械 操作，不需要人工进行二次检查和维护就可 以实现机械的操作，可以更好地提高机械的 工作效率。机电一体化技术在未来发展过程 中，必然会注重 AI 技术、人工智能技术方 式进行处理，通过智能机器人和程序代替人 工操作，最大化地实现智能化的需要。机电 一体化的智能化发展也体现了模块化和网络化的发展趋势，通过模块化的发展可以实现 机电一体化各项标准的统一和成熟，实现机 电一体化的规模化发展，而网络化是智能化 发展的前提，机电一体化发展发展中必须要 更加注重网络化发展，注重现场总线和局域 网技术的整合，提高网络控制的便利性，从 而为智能化发展提供必要基础。

四、总结

机电一体化技术即结合应用机械技术和 电子技术于一体。随着计算机技术迅猛发展 和广泛应用，机电一体化技术获得前所未有 的发展，成为一门综合计算机与信息技术、自动控制技术、传感检测技术、伺服传动技 术和机械技术等交叉的系统技术。机电一体 化的发展在现代工程机械中的应用取得了非 常好的应用效果，推动了现代工程机械的快 速发展。

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