工程機械中的機電液一體化技術

盧易楓 馮春麗

摘 要：在我國基礎建設快速發展的嚴峻形勢下，機電一體化技術在工程機械中得到廣泛應用。然而隨著電子技術的發展，如今機電一體化技術已經上升到一個新的階段。本文主要介紹機電液一體化技術以及其在工程機械中的發展。

關鍵詞：工程機械；機電一體化；機電液一體化

工程機械主要用于建筑、電力、港口等領域的工程建設中，具有很多種類。隨著社會科技的發展以及施工的需要，單一的工程機械早已被機電一體化技術取代。由于許多大型機械中具有液壓傳動系統，因此，當今普遍采用的工程機械是機電液一體化系統。

1 工程機械中機電液一體化技術發展

最早的液壓傳動系統應用于軍事，其隨著石油工業的崛起，逐漸發展起來，后來被廣泛用于工業機床之上。工程機械的應用領域甚廣，需要實現的工序各式各樣，因此工程機械本身工作裝置具有多種類型，工作形式也多式多樣。其中液壓傳動裝置操作簡單，方便使用，結構緊湊，能夠適應各種運動形式的轉換特點，大力推動了工程機械的發展。

電子技術是一項用于解決生活實際問題的科學技術，其主要依據電子學原理，采用電子元器件設計，根據使用需要制造具有某種特定功能的電路。電子技術不僅具有控制發動機與傳動系統的功能，還能依據工程的實際情況合理分配用電功率，確保系統在最佳狀態下工作。它采用半自動或全自動控制，實現了高效完成高技能作業。此外，電子技術實現全過程安全監控，并具有系統障礙自動報警裝置；能在惡劣的環境下，代替人工監控，有效減少勞動力。

操縱與控制為工程機械技術的核心，單純依靠機械與液壓技術難以實現工程機械的巨大變革，電子技術的應用等同給予兩者助力，使工程機械發展歷程更上一個層次。

2 工程機械發展趨勢

工程機械主要朝綠色、超大型、超微型以及智能化的方向發展。

2.1 綠色型發展

在機電液一體化技術逐漸得到完善的情況下，電子技術因控制性能與信息處理性能極佳的特點，成為實現輸出功率和能耗最佳匹配的重要工具。在該項應用中的典型設備如深井勘探器、挖掘機上安裝電子監控系統等。在延長了機器的使用年限的同時，大大降低了油耗。

2.2 超大、超微型發展

隨著機電液一體化技術的崛起，我國工程機械由中型產品向小型或大型發展方向遞進，大有趨于兩極發展之勢。

工程機械面向超大型發展，有利于進一步提高工作效率，尤其是在大型化十分明顯的能源開采領域，具有重大意義。其中最為顯著的是履帶起重機的發展。

此外，挖掘機、裝載機等產品均開始朝超微型方向發展。目前，我國才剛剛起步發展小型工程機械。隨著機電液一體化技術地不斷完善，我國機電液技術專業人才也會日益增加， 工程機械產品超微型發展也將越演越烈。

2.3 智能化發展

工程機械智能化，如同給機械裝上大腦。雖然工程機械采用機電液一體化技術，降低了噪聲與燃料費用，減少了工作人員操勞度，提高了生產率等，但是機器總會發生故障，何況工程機械還具有結構復雜的特點，尤其是電氣與液壓傳動系統越多，人工能夠檢查故障的程序也就越復雜、越困難。因此，一套具有自我診斷裝置的機電液一體化系統工程機械力求發展的方向。

除了以上三個大的發展方向以外，還有微處理器、敏感元件、傳感器的玉運用，電流變流體技術與液壓系統向高壓化方向發展。

隨著工程智能化發展，工程機械對數據處理能力與感知能力要求也隨之增加。高速微處理器、敏感元件與傳感器的應用不只順應了工程機械多功能與智能化的發展需求，還有效提高了機械整體的動態性與相應速率，促使工程季節即使面對負載極具變化也能迅速做出反應。領進先進的激光、超聲波、語音傳感器等，實現機械機器人化，有助于整機柔性控制，并保障電信號的完整與準確，提高控制精度。

在自由狀態下，電流變流體呈混懸液體，在電場環境下，會快速固化。其固化程度與電場強度成正比，電場強時顯粘稠狀態，電場較強時顯膠凝狀態、電場弱時顯堅硬狀態。在這種特性下，對液壓系統與機械系統的閥、阻尼器以及動力傳輸裝置能進行很好的控制。電流變流體接收電信號能力超強，不到1ms時間內便可實現狀態變化。其采用pwm控制，具有能耗低、設計精簡、壽命長的特點。

工程機械液壓系統在高壓作用下可輸出較大力矩與功率，隨著大型與特大工程機械在工程機械領域中的地位日漸突出，液壓系統向高壓方向持續發展已成趨勢。然而，若考慮人機安全與系統原件壽命，液壓系統在增加壓力方面存在著許多制約因素。液壓系統壓力升高對工作人員與機械本身帶來了一定的安全風險；高壓情況下，機體內的腐蝕物與顆粒物容易給系統造成更大程度的損害；由于壓力是泄漏導致的，因此壓力增加的同時意味著泄漏也在加大，降低了系統的容積效率；在高壓環境下，系統的零部件強度與壁厚增加，增大了元件機體的重量，減小了工作面積與排量，導致液壓機械共振頻率下降，從而增加了控制難度。

3 結束語

機電液一體化是結合機械、電子技術、液壓技術，融計算機、傳感器等學科的科學技術結晶，是社會生產力發展的必要趨勢與要求，是工程機械實現大變革的象征產物。機電液一體化的大力推廣與發展，標志著機械產品的更新換代、改革創新是振興工程機械的必經之路。

參考文獻：

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作者簡介：盧易楓（1977—），女，河南新鄉人，講師，碩士研究生，方向：電氣控制及自動化。