机电一体化技术在现代工程机械中的发展应用探讨

威海职业学院（威海市技术学院） 陈安民

引言

随着我国的经济在改革开放中迅速发展，加上科技的高速发展，现代机械工程在发展过程中受到科技发展的瓶颈，而机电一体化在各个领域应用比较广泛，尤其是在机械设备当中的运用，能够很好地解决当前工程机械发展过程中所面对的问题，当机电一体化运用到现代工程机械当中时，能够大幅度提高工程机械的功能，机电一体化技术的应用从某种程度上来说，对我国的科技发展，社会建设都有着积极的推动作用，从而也体现了机电一体化在现代工程机制中发展的重要意义。

1 机电一体化在现代工程机制中的应用方式探析

1.1 机电一体化在机床中的应用

Z80-CPU应用软件在机电一体化当中的应用是最为常见的，在实际的应用过程当中，采取这种软件的应用是基于它的系统，开发和应用上相对其他软件来说更容易，因此Z80-CPU应用软件得到许多开发者的欢迎，尤其是在机床中对这种软件的应用，更能够突显其特点，数控机床上大多数是采用Z80-CPU应用软件来进行控制和运用[1]。Z80-CPU应用软件的优点还包括：它所配套的芯片相对于其它产品来说有一定的价格优势；其次它的应用范围又很广，相对于其它更专业的软件来说，会更加符合数控机床的需要。Z80-CPU应用软件维修会更加方便，同时更可靠。在Z80系列微机的指令当中，它有自己特有的I/O指令，而I/O接口的译码非常简单，在执行时间上相对也很短，尤其是指令的格式与其它软件比起来会更短，这种响应指令的高速度会缩短扫描机床工作的状况，从而对数控机床的周期性生产非常有帮助。这些特点使Z80-CPU应用软件能够得到更多的推广。Z80-CPU作为机电一体化在数控机床中的应用，对数控机床的插补功能能够起到很好的辅助作用，因为在数控机床当中，对数据机床的工作台要求相当高，在工作台中的主要运行的工具是工作刀具，数控机电的工作台和工具刀是在坐标轴来进行一定的轨迹运行的，因此，这就需要机电一体化在数控车床连续控制方式上有一个良好的性能。它要具备以下的功能才能满足数控机床的插补功能，首先，在副传动率方面要有高效率的运行，这样才能满足适当的预紧，保证运动的平稳性。其次，在导轨采用的材料上要选用氟塑贴面导轨，选取这种材质的导轨有一定的耐磨性，同时它的摩擦系数相对来说更小，更加适合机床的工作台在坐标轴中不停地运行降低所形成的磨损，优点有以下几个，一是抗撕能力更强，二是降低了成本，三是流畅地运行，避免由于摩擦力增加发生低速爬行的现象，四是定位精准，因为在反向时消除了空间的盲区。五是因为螺母与丝杠螺纹之间容易产生间隙，采用滚珠丝杠副传动时，会大大消除这样的间隙，因此，机电一体化在机床中的应用还是会产生许多实际效果。

1.2 在自动化和半自动化当中的应用

近年来，随着科学技术的不断发展，工程机械也实现了自动化或半自动化，工程机械在科技的力量下实现自动化或半自动化的优点有许多，首先降低了施工人员的劳动强度，大大降低了劳动力成本，使企业能够获得更多的经济效益，同时在进行了自动化或半动化后，机械的工作效率在单位时间内大幅提高。同时，由于传统的机械操作是由人工参与的操作，这样就很容易造成人为主观上的错误，导致人工在进行机械操作的过程当中，精度达不到标准，其次会造成许多潜在的安全隐患[2]。因此，机电一体化应用在自动化与半自动化时能够对机械进行更加高效的控制。例如三菱公司的挖掘机，利用机电一体化来实现对挖掘机行驶轨迹的控制，从而进行精准的开挖。具体的操作是，工作人员将轨迹设定好之后，挖掘机当中的操作系统利用不同角度采集的信号进行反馈收集，从而实行自动控制挖掘机的不同结构设备，包括铲刀，动臂和斗杆之类，从而使挖掘机在具体的作业过程当中，能够产生更强的自动化水平，实现对斜坡以及不同沟槽进行开挖。

机电一体化在现代工程机械中的应用除了以上在机床和自动化和半自动化设备当中应用之外，还可以应用在化纤行业当中，在化纤的机械设备中运用现代的机电一体化，可以实现工作效率的最大化。如在化纤行业当中的精密卷绕控制系统当中，对摩擦棍和变频器以及金属导纱器电机，都有着较高的要求，这些控制器当中还附加了更多的传感器以及速度控制器，利用机电一体化之后，可以实行卷绕交叉的变化控制，使卷线筒能够更加积极地进行传动，还能使导丝器与筒子在固定值内实现往复频率的运行。机电一体化还可以应用于推土机，装载机等方面，从而能够实现这些机械在生产过程中的生产功率的最大化，同时也可以降低这些机械设备的油耗实现更多的节能减排，操作也更加简单，为企业增加了一定的经济效益，主要是因为在这些机械设备当中采用机电一体化技术，采用相对电子控制的自动控制，可以提高机械设备在使用过程中的使用效果。

2 未来机电一体化在工程机械中的发展方向

2.1 高性能化

在对工程机械设备实行机电一体化以来，带动了机械技术的革新化发展，同时对机械工程的发展也起到了推动的作用，在工程机械设备上采用机电一体化，可以为传统的工程机械带来革命性的改变，不但提高了工作效率，还提高了机械设备产品的性能。机电一体化在现代工程机械当中的应用已经成为社会发展的趋势，它势必会影响着工程机械的发展。首先在未来的发展过程当中，机电一体化在现代工程机械中的发展中一定会往高性能化方向去发展，它的应用主要表现在以下几个方面，高可靠性、高效率性、高精度和高速运行这几种模式，从而实现机电一体化在应用过程中的高性能化[3]。当前这四高模式已经在CNC系统当中得到有效的利用，从而来满足了生产的需要，CNC系统是用CPU结构，然后通过更多的总线进行连接而产生的。这种系统的指令更加精简，因此在同一时间对多个任务进行处理时会有更加优良的发挥，使得机电一体化的高性能得到更多的保证。

2.2 在微型化上的发展

未来的机电一体化一定在微型化上有所发展，也是机电一体化发展的方向，国外已经将机电一体化在微型设备上的应用达到了纳米的水准，从而研究出了微电子机械系统，使得微型电机利用机电一体化与电子技术进行相互的融合，在微型机电设备当中，设备的体积大小应该在1CM左右，这些机电设备的应用领域相当广泛，也是其它机械设备所无法比拟的，最主要的它应用于军事领域较多，以及生物医疗方面[4]。机电一体化应用在这些小型机械设备上时能够显现许多的优点，首先它体积小，能够在一些特殊的领域发挥作用，其次它能量损耗也非常小，能够进行更加持久地运行，第三运动的方式更加灵活，使这些小型机械设备的应用前景更加广泛，同时机电一体化在小型机械设备当中的应用也是未来发展的趋势。

2.3 智能化方向发展

在机电一体化技术应用在工程机械中时，主要运用了控制的理论从而来实现了机械设备的自动化或半自动化的发展，由此可以推测在未来的机电一体化技术发展过程当中，智能化的发展也是一个趋势，在提高机械设备自动化水平的同时，加入人工智能，使机械设备在运行的过程中更加智能，从而为人类服务。传统的工程机械与智能化的工程机械有着明显的区别，主要有以下的特征，智能化的技术它是融合了生理学、人工智能、计算机科学，将各个学科的科技含量结合在一起，然后通过智能产生出的思想、方法，从而对人类进行智力模拟，这种人工智能在当前我国的科技力量的攻坚下，已经取得了不小的成果，尤其是当前我国提出科技兴国的战略，许多科技都走在了世界的前列，包括5G技术的全面突破，为机电一体化技术在应用和发展中的智能化提供了技术支持，并且将这种智能化设备变成了可能，对我国的社会发展有着举足轻重的作用和实际意义。

2.4 环保化发展

工程机械设备的运行对环保有一定的影响，随着人们的生活水平越来越高，人们对生活的质量也提出了更高要求，因此对环保的理念也越来越强烈，而可持续化发展一直是环保发展的基础理念，因此就要求相关的企业在生产过程中要遵守环保规定，在机械工程设备生产的过程当中，避免给社会环境带来污染，在这种社会大背景之下，就需要对工程机械在进行机电一体化过程当中，控制污染源，避免对环境造成污染，最大限度地将能源收集，可以做到循环利用，这样既符合企业的价值，也符合社会环保的要求。

3 结语

机电一体化技术在现代工程机械中的发展是我国科技强国的关键一步，在应用工程机械领域包括对机床的应用与创新，以及在自动化和半自动化的应用，在化纤行业以及推土机械和装载机等设备方面的应用都很广泛，机电一体化技术在现代工程机械中的发展方向上，首先要突出高性能化，机电一体化在现代工程机械中的发展一定会往高性能化方向去发展，它的应用主要表现在以下几个方面，高可靠性、高效率性、高精度和高速运行这几种模式，从而实现机电一体化在应用过程中的高性能化。其次是微型化，还有智能化以及环保化，尤其是微型化方面，它应用的领域大多在军事领域和医疗领域，当前我国利用先进的科学技术正在进行攻关研究，并取得了不小的成果，机电一体化技术在现代工程机械中的发展应用对我国的经济发展起到了促进的作用，同时在未来的发展过程当中，也将帮助我国可持续发展下去。