机电一体化技术在现代工程机械中的应用

刘 旭

(山推工程机械股份有限公司工程机械研究院，山东 济宁 272000)

机电一体化技术包括电子技术、信息技术以及机械技术等，它是由多种相关现代科学技术交叉与融合构成的综合性技术。近年来，随着我国现代科学技术的快速发展和综合国力的迅速提高，机电一体化技术在工程机械技术领域占据了重要地位，并经过不断创新和应用实践已趋于成熟。

1 机电一体化系统的主要内容

机电一体化技术与传统的机械技术不同，机电一体化技术是微电子技术、计算机技术、控制技术、光学技术与机械技术的相互交叉与融合，在信息处理、自动控制等方面逐步向着智能化的方向发展。借助软件编程技术可实现机械化与智能化的有机结合，形成高效的机电一体化系统。机电一体化系统主要由机械本体部分、动力驱动部分、测试传感部分、控制及信息处理部分和执行机构组成。系统各组成部分之间有着密切的逻辑关联，能有序实现能量变换以及运动传递等。该系统突出了多种技术的集成以及多种功能的协调，不是机械部件的简单堆积与拼凑。机电一体化系统涵盖了多种现代科学技术，具有多元技术集成、跨学科融合等特点。在现代工程机械中应用机电一体化技术，可有效实现智能化的信息处理。

在工程机械领域中，采用的动力源多数为内燃机，主要机构包括行走、操纵、动力等部分。随着科学技术的不断进步，很多单位在研发、设计、制造工程机械的过程中陆续引进了智能化技术，如机电传动控制、无线遥控以及仿行控制等多种智能控制技术。机电一体化技术的创新应用，推动了工程机械自动化的快速发展，大大提升了工程机械行业的整体现代化水平。

2 机电一体化技术在现代工程机械中的有效应用

随着科技不断进步，机电一体化技术也在不断创新的过程中得到快速发展。对机电一体化技术在现代工程机械中常见的应用进行有针对性的阐述，期望能为相关工程机械企业提供一定的参考。

2.1 信号处理I/O接口技术

现代工程机械设备的指令信号越来越复杂，对处理指令信号的速度和精度的要求也越来越高。在现代机械设备中应用微处理器及I/O接口技术，可以实现对指令信号的高效处理。首先通过传感器检测得到多种信号，然后通过微处理器对接收到的信号进行判断与分析，最后得到需执行的综合控制指令。在现代机械设备中应用微处理器及I/O接口技术，还可实现自动化诊断功能。在基于I/O接口技术的基础上实现信息优化，并通过系统所显示的信息完成人机交互的传输应答过程。在机械设备中使用单片机，可以实现数据采集、处理等多个重要环节的自动化。通过对电平转换电子线路以及接收信号的转换进行改进，完成I/O接口电路的构建[1]。

2.2 工程机械故障诊断技术

在工程机械实际工作过程中，难免会出现各类因操作失误而引发的故障。在现代工程机械中应用机电一体化系统中的安全容错装置，可在一定程度上规避发生上述故障的风险。在工程机械设备中应用故障诊断技术，需要用到多种高新技术仪器，如红外线分光光度仪、金属微粒含量分析仪器等。应用故障诊断技术，能及时发现工程机械设备在工作过程中的异常情况，并依据特定算法做出具体判断，第一时间发出故障报警。应用故障诊断技术，能有效避免设备“带病工作”，降低发生安全事故的几率。

2.3 传感器检测技术

在工程机械设备中应用传感器检测技术，可以将非电量信号转换为有效电量信号，实现良好的数据收集与控制功能。应用传感器检测技术可以提高工程机械设备的整体性能。由于工程机械的作业环境复杂，因此对传感器的耐磨性以及密封性要求较高。在现代工程机械中，应根据环境温度将传感器的工作温度设置在50～120℃范围内，且上、下限的波动幅度要小于5%。还可以通过应用先进的固态传感器实现温度补偿功能，使工程机械时刻处于最佳工作状态。

3 机电一体化技术在现代工程机械中的应用效果

在现代工程机械中应用机电一体化技术，不仅可以保障机械设备的正常运行，还可以改善机械设备的相关性能，进而提高工程机械设备的工作效率。

3.1 工程机械作业质量与精度有所提高

机电一体化技术应用在现代工程机械中，可以大幅提升设备的操作性能，弥补传统工程机械无法实现自动微调操作的不足。例如，推土机的激光自动整平、自动变速换挡作业等。应用机电一体化技术，可以提升推土机在进行大面积作业时的精准度，降低操作人员的操作难度，甚至可以通过远程操控来降低在危险区域施工作业的人员的安全风险[2]。

3.2 工程机械作业节能效率有所提高

将机电一体化技术应用在现代工程机械中，可以弥补传统工程机械液压传动模式的不足，通过自动控制液压传动负荷、优化发动机的输出功率并对工程机械液压载荷进行科学合理的分配，满足各种复杂的操作需求。以现代工程机械中的发动机为例，应用机电一体化技术，可以根据工程机械设备的温度变化自动控制操作，通过保障发动机良好的热效率指标实现工程机械的节能目标。在现代工程机械设备中安装电子燃油控制系统，可以降低液压节能系统的损耗，大大提高工程机械设备的使用寿命。李静君[3]试验证明，在工程机械设备中安装电子燃油控制系统，对降低发动机的燃油消耗率、延长工程机械设备的使用寿命具有明显效果。

3.3 完善现代工程机械的监控功能

由于工程机械设备尺寸一般都较大，所以在工程机械设备出现故障时，检查维修起来十分困难，且维修耗时很长，往往会造成巨量的经济损失。通过完善现代工程机械的监控功能，可以在设备工作异常时自动发出警报信号，帮助工作人员迅速判明故障位置并及时采取措施，既能避免引发其他相关设备的故障，又能缩短维修时间、降低维修成本，充分体现了 CNC集成技术的价值。

3.4 提升现代工程机械的自动化和智能化水平

在现代工程机械中应用机电一体化技术，配置自动化、智能化系统，不仅可以有效降低相关的劳动力成本，还可以大大提升工程机械的作业效率。例如，给推土机配置自动化、智能化系统，可以实现推土机的自动运行或半自动运行。工作人员只需对实际操作进行规划，推土机可自动完成作业，降低了操作人员的工作强度。创新应用机电一体化技术，可有效提升现代工程机械设备的作业效率，有效提升现代工程机械的自动化与智能化水平，促进我国工程机械行业的稳步发展[4]。

4 结语

在现代工程机械中创新应用机电一体化技术，可大大提升现代工程机械设备的性能指标，大幅提高现代工程机械制造企业与使用单位的经济效益，提升现代工程机械的自动化与智能化水平，有效推进工程机械行业的转型升级，促进我国经济稳步发展。