机电液一体化技术的行业化应用与发展趋势

(大连工业大学，辽宁 大连 116034)

0 引言

随着科学技术的快速发展，各个学科在各自的研究领域都取得了显著进展，且出现了明显的学科融合性特点，加之科研和技术领域对复合型技术人才的需求不断增加，很多综合型学科逐渐形成，并将相关技术逐渐应用到社会生产和人们生活中[1]。机电液一体化技术是近年来逐渐走向成熟的复合型技术，推动了机械、电子、液压领域的有效融合，促进了工程技术领域的优质变革。机电液一体化技术作为一项不可或缺的新技术，在自动控制方面应用十分广泛，使传统的机械产品在技术、操作方式、功能和使用效率等方面产生了显著变化，并有效推动了工业领域的转型升级。

1 机电液一体化技术概述

机电液一体化技术是以机械技术为主体，综合应用电气控制技术和液压传动技术而形成的综合型新技术，与传统机械技术和产品相比，机电液一体化技术的应用能够利用电气控制技术实现对机械动作、电控元件动作和液压机构的控制，并利用电控元件和液压传动替代部分复杂的机械结构，使机械装置实现结构优化和功能提升，形成结构合理、动力充沛、反应迅速的机电液技术综合体[2]。近年来，随着机电液一体化的有效整合和相关研究不断取得新进展，机电液一体化技术基本形成了具有自身特色的新学科，并进一步与微电子技术、可编程技术、计算机技术相结合，使机电液技术和相关研究逐渐具有智能化特点，有效改善了机械行业的发展思维。

2 机电液一体化技术的行业化应用

2.1 在汽车功能领域的应用

现阶段，汽车产品逐渐向着自动化和智能化发展，汽车产品在技术上的快速升级离不开机电液一体化技术的支持[3]。机电液一体化技术在汽车功能上的应用主要包括以下几大方面：一是自动变速器技术，主要是利用汽车电控系统根据汽车的行驶状态自动控制液压变矩器对变速箱进行挡位控制，自动变速器不仅减轻了驾驶难度，而且提高了驾驶安全性和燃油经济性；二是可变悬架技术，很多高端汽车能够根据行驶路面的特征和车身状态实时调整悬架的软硬程度，其调整过程依靠电控系统获取信息并控制液压悬架产生改变，这也是机电液技术应用的典型案例；三是车身稳定系统技术，也称ESP技术，其主要功能部件如图1所示，主要利用机电液一体化技术改变汽车的转向能力和轨迹跟踪，避免出现较高车速刹车或路面不良状态时的侧滑问题，使行车安全得到进一步保证。

图1 车身稳定系统结构组成

2.2 在自动化生产线领域应用

现代化的生产线普及十分广泛，涉及到汽车制造、机械加工、食品生产、药品制造、原材料加工等众多行业，新型生产线多具备自动化特征，应用了大量的机电液一体化技术[4]。一是利用机电液技术实现物料的精准搬运工作，其典型应用是利用液压力实现重物提升配合电控机械臂实现产品的加工，或利用电控技术控制液压装置实现产品成型；二是利用机电液一体化技术实现生产和输送过程的节能化，以物资装卸为例，利用负载传感器获取负载情况，电控系统控制液压缸合理分配系统的负载压力情况利用压力及负荷压力的差值控制泵体运行中的流量，实现承载能力和能源消耗的最佳匹配。

2.3 在农机与工程机械领域的应用

农业机械与工程机械大都属于非道路移动机械，其在结构和功能上具有一定的雷同。机电液一体化技术在农业机械与工程机械上的应用主要表现在以下几个方面：一是显著提高了机械化工作过程的可靠性，利用电控技术的自动诊断功能，能有效对机械系统和液压系统的故障问题进行判断和预警，减少发动机、变速箱、液压系统的故障概率；二是扩展了机械产品的相关功能，以农用拖拉机为例，其电液后悬挂系统是机电液一体化应用的典型案例，能够通过电液后悬挂系统实现拖拉机与多种农机具的配套和功能控制，显著提升了拖拉机产品的实用性；三是减少了人工调整机械结构的过程，利用机电液一体化技术，工程机械和农业机械的驾驶员能够在驾驶室通过改变显示器内的参数对机械关键结构参数进行便捷的调节，有效降低了驾驶员的劳动强度[5]。

3 机电液一体化技术的发展趋势

3.1 与智能化技术实现结合

机电液一体化技术的发展为机械产品的功能提升和可控制性提升创造了良好条件，在一定程度上提升了各个行业产品的自动化水平。从机械行业总体发展目标来看，机电液一体化技术和相关产品发展的一个主要方向是智能化。机电液一体化技术在实现了三大主要学科融合的前提下，利用人工智能技术、计算机技术、逻辑分析技术等方面的研究成果，能够在机械自动化的基础上实现机械作业过程具有自主逻辑思维和决策能力，使机械化作业逐步脱离人工的直接参与，进一步提高机械化作业的效率和安全性。

3.2 具备柔性化和个性化特征

机电液一体化产品具有显著的市场适用性和经济性特征，随着技术的普及，相关产品逐渐增多，因企业和客户的情况和需求各异，所需要的产品形式和功能也不应是固定的，而必须具有可定制的特征。这就要求机电液一体化的产品和相关研究向柔性化方向发展，一方面利用标准机械接口、电器接口、信息接口、液压接口等接口功能配合机械结构的优化，实现机械结构和控制功能的快捷连接，也就是将原本复杂的机械产品按照功能进行模块化设计，使产品在对市场的供应过程具有明显的柔性化特征，方便客户根据自身需求进行功能选择，从而匹配出最合理、最经济的产品结构。

3.3 具备远程控制和极简结构特征

随着网络技术的进一步普及，对人们的生活和工作方式带来了很大改变，机械产品与网络技术的结合使很多专业技术工作者或机电产品的使用者能够实现跨地区远程操作，利用机电液一体化的精准控制功能，为生活与工作创造更多便利。同时机电液一体化技术的进一步发展还应考虑利用更多先进技术进一步优化传统机械结构，使机械产品的结构进一步简化，产品功能执行所产生的误差和可能出现的故障问题进一步减少，产品逐渐呈现精细化特点，并使机械产品的体积进一步缩小，其制造过程对材料的需求进一步降低，具备更好的资源节约型特点。

4 结语

综上所述，机电液一体化技术的快速发展为人们的生产生活带来了极大便利，机电液一体化作为新型综合型学科，具有显著的学科交融性优势。总体上讲，我国机电液一体化技术的应用与研究仍具有较大发展空间，其与先进技术的融合也应进一步扩展，以保证机电液一体化技术更好地为社会进步提供助力。

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