芻議機電液一體化在工程機械中的應用

魯鑫康

摘 要：在各種高新技術的推動下，機電液一體化迅速興起并得到了廣泛使用。首先對機電液一體化的定義，以及在國內外的應用現狀進行了分析，然后預測了該技術在國內的未來發展趨勢。

關鍵詞：機電液一體化 工程機械 高壓化 節能

中圖分類號：TP271 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2014）08（c）-0086-01

機械在人類生產活動中的應用，使得勞動量大大減少，同時提高了生產效率。隨著機械設備的更新及相關技術的進步，機械在各項工程中的作用日益突出。現代化工程較為復雜，對機械性能提出了新的要求，如質量合格、安全穩定、環保經濟、實現自動化能夠自動監測故障并加以診斷等。為滿足新形勢要求，工程機械必須積極引進機電液一體化技術。

1 機電液一體化及其應用現狀

1.1 定義特點

機械除了主功能，多數還具備控制功能、液壓功能以及信息功能、動力功能等，將微電子技術應用到這些功能中去，使得電子裝置和機械裝置有機結合，進而形成的系統即為機電液一體化。包括傳動、導向和執行三大機構，具有智能化、網絡化、人性化、微型化、模塊化以及綠色化等優勢，所以要求機械的制造精度要高、穩定性要好，且還應具備較好的動態響應特性。典型的機電液一體化系統由機械本體、控制模塊、信息處理模塊、驅動模塊及檢測模塊等構成。

1.2 國外應用現狀

從國外現狀來看，機電液一體化在工程機械中的應用主要體現在以下幾個方面：（1）變量泵控制。在機械作業較為復雜時，需對排量進行有效調節。如借助壓力感應控制使發動機的功率得到充分利用。若變量泵僅有排量一個被控對象，而控制方式有多種，則變量泵具有不同的輸出特性；（2）電液比例控制。液壓參數依靠電信號傳遞，系統響應速度加快，且機械動力系統控制更具靈活性，使用更為方便。在當前技術的推動下，電液比例控制將朝著智能化方向邁進，屆時可通過計算機對液壓系統以及其他參數進行自動檢測，在此基礎上有效控制機械的動力系統；（3）發動機轉速控制。如柴油機使用電噴控制技術，使得循環供油量及噴油前角不再受轉速限制，可始終處于保持在最佳作業狀態；（4）自動診斷故障控制。隨著現代化工程的發展，機電液一體化的應用逐漸增多，如德國寶馬公司研制的自動滑轉控制系統，安裝有該系統的壓路機可爬行68%的陡坡，利用提示燈等元件可減少錯誤操作的發生率。此外，通過座椅上的開關還能夠實現牽引及行駛液壓回路之間的轉換。

1.3 國內的應用現狀

同樣以壓路機為例，國內在此方面也取得了一定的成就，如完成了對關鍵參數的有效監控，而且形成了自己的控制體系；安裝維護較為簡單，抗干擾能力較強。然而與國外相比，顯然還有很大差距，且其自身尚存在很多不足。如線束過多，各個功能單元要想實現復合控制具有一定的難度，傳感器資源利用率較低；監控信息逐漸多量化，警報燈和儀表等難以布置，以至于其他自動控制功能也未能夠進一步擴充。

在這些問題中，人為因素占了很大比例。有關調查結果顯示，壓路機機械技術當前的難點集中在對操縱和控制系統的改進上。所以引進的電子技術、電液傳感技術等必須具備較強的信息處理能力和較高的控制性能。在傳統的負荷傳感和極限功率調節系統中引進電子傳感元件和執行回路，使液壓系統的調節品質和功能具有明顯的改進。

2 國內工程機械機電液一體化的發展趨勢

2.1 朝高壓化方向邁進

就液態系統來說，大型及特大型的工程機械在近些年迅速發展，尤其是礦山機械的應用，使得液態系統的力矩和功率大幅增加。因此，液態系統應在現代化社會應朝著高壓化方向邁進。從現狀來看，人機安全、元件壽命等諸多因素都對此有所阻礙。如隨著系統壓力的增加，人機安全風險也會有所增大；壓力越大，泄漏越大，進而使工作面積有所減小；在高壓環境下，系統內的腐蝕物質會出現嚴重磨損的狀況。

2.2 節能型方向

當前社會對節能非常重視，可持續發展是時代的主體，機電液一體化必然要遵循這一大的方向。為達到節能效果，可利用電噴發動機對燃油和功率進行自動控制。通常來說，節能增效應同時實現，所以還應積極研制新型材料，不斷提高零部件的裝配工藝，以實現增效的目的。

2.3 高速微處理器、敏感元件及傳感器的應用

對一些通用機械而言，按照施工要求也應實現多功能化和智能化，所以對其數據處理能力有著嚴格要求。為實現這一要求，可引進高速微處理器、敏感元件及傳感器等設備，同時還能提高整機的動態性能，加快響應速度，使得通用機械在突發事故中也能及時做出正確反應。

2.4 電流變流體技術

電流變流體在自由狀態下是可以自由流動的混懸液體，若處于電場作用下，很快便會固定化，且固化度與電場強度成正比。這一特性促使得其在液壓系統中可發揮重大作用，因對電信號影響較為快速，在1ms內可實現狀態變化，且還采用PWM控制，有利于降低能量消耗，簡化設計，延長其使用壽命。該技術代表著液態技術發展的未來。

3 結語

機械在各類工程中的作用不言而喻，隨著工程生產或建設復雜性的增加，對機械及其相關技術提出了更高的要求。機電液一體化技術的應用是時代的要求，對工程機械的安全、可靠、經濟、環保諸多方面具有重大影響，是工程機械未來發展的主要方向。

參考文獻

[1] 楊方方.芻議機電一體化在工程機械中的應用[J].房地產導刊，2013，20（3）：154-156.

[2] 呂秋碩，程聯社.機電液一體化技術在工程機械中的應用及發展[J].科技視界，2012，26（19）：109-110.

[3] 許瀚文，王仲嫻，呼哲勇.淺談機電液一體化技術的發展趨勢[J].科技致富向導，2012，23（9）：176-178.endprint