關于機電一體化在工程機械中的應用

母傳榮 （新疆塔林投資（集團）有限責任公司，新疆 克拉瑪依 834009）

隨著信息技術時代的到來，機電一體化作為現(xiàn)代信息技術的典型代表，在工程機械領域中的應用，成為了推動工業(yè)發(fā)展的核心動力。從根本上徹底改變了傳統(tǒng)工程機械生產(chǎn)制造技術落后的局面，引領工程機械向著新的階段發(fā)展。尤其是以微機處理器為核心的電子控制系統(tǒng)在工程機械中的應用，促使工程機械領域向一體化、智能化方向發(fā)展。

1 機電一體化概述

機電一體化現(xiàn)代自動化技術發(fā)展的一定階段的產(chǎn)物。以往的自動化技術主要是通過凸輪以及機械機構來實現(xiàn)對機械設備的自動化控制。該階段的機電自動化我們稱之為機械自動化；隨著現(xiàn)代科技的發(fā)展，繼電器、接觸器以及電磁開關代替了傳統(tǒng)凸輪和機械機構，簡化了機械設備的結構，提升了機械設備運行的安全性和可靠性，且機械自動化水平較傳統(tǒng)機械自動化水平大幅提高；機電一體化是現(xiàn)代社會生產(chǎn)活動對自動化技術向更高層次發(fā)展的需求，同時也是計算機技術、電子技術、控制技術、信息技術以及精密機械技術發(fā)展的成果。隨著社會經(jīng)濟的發(fā)展，工業(yè)生產(chǎn)規(guī)模的不斷擴大以及人們對現(xiàn)代機械產(chǎn)品質量和功能性要求的不斷提高，機電一體化生產(chǎn)將是工程機械生產(chǎn)主要采用的生產(chǎn)方式。所以，為了加速工程機械產(chǎn)業(yè)發(fā)展，推動國民經(jīng)濟的快速增長，使我國邁入世界工業(yè)強國行列，進而提升國際地位，我們應加強對機電一體化技術的進一步研究和開發(fā)，并積極將該技術應用到工程機械生產(chǎn)中。

2 機電一體化的發(fā)展趨勢

2.1 個性化方向發(fā)展

當今是信息爆炸時代，人們對機電機械產(chǎn)品的要求也發(fā)生了較大改變，要求機電一體化產(chǎn)品不僅要有過硬的質量，強大的功能，同時產(chǎn)品還要有個性化特點。相應地機電一體化必將會朝著個性化方向發(fā)展。

2.2 高性能化方向發(fā)展

所謂的高性能化指的是機電一體化系統(tǒng)要具有高精度、高速、高效率及可靠性高等特點。目前機械加工制造領域所應用的CNC系統(tǒng)就是采用多處理器結構，多總線連接實現(xiàn)數(shù)加工數(shù)據(jù)傳遞，采用精簡指令集機，實現(xiàn)對各個任務操作系統(tǒng)的并行處理；同時，系統(tǒng)中采用自動檢錯，故障診斷、糾錯及自動恢復等技術使機電一體化產(chǎn)品性能大大提高。

2.3 智能化方向發(fā)展

智能化是機電一體化技術是現(xiàn)代機電一體化技術的最為典型的代表，智能化是現(xiàn)代機電一體化區(qū)別于傳統(tǒng)落后的機械自動化。該技術主要是在控制理論基礎上吸收人工智能、生理學、計算機科學、心理學以及運籌學等多種學科的新方法和思想，通過模擬人類的智能，對診斷過程、人機接口、自動編程及加工過程等進行分析、判斷、整理、推理及決策。替代了傳統(tǒng)機械自動化以人腦為主控制工程機械制造。

2.4 微型化方向發(fā)展

一般對于幾何尺寸不超過一立方厘米的的機電一體化產(chǎn)品稱為微型機電一體化產(chǎn)品。隨著科技的發(fā)展，微型機電一體化產(chǎn)品的體積越來越小，逐漸向微米、納米領域進軍。微型機電一體化產(chǎn)品以其自身耗能少、體積小、運動靈活等優(yōu)勢特點，在社會生產(chǎn)、生活、科研、軍事等領域得到廣泛應用。可以預言，機電一體化向微型化方向發(fā)展是當前乃至今后很長時期內(nèi)是支持社會經(jīng)濟發(fā)展，人類社會進步有力的技術武器。

2.5 綠色化方向發(fā)展

機電一體化產(chǎn)品綠色化指的是產(chǎn)品在使用過程中不對生態(tài)環(huán)境造成污染，產(chǎn)品達到報廢階段時能夠回收利用。隨著人們環(huán)保意識的提高及社會資源的日益減少，機電一體產(chǎn)品向綠色化方向發(fā)展是其必然趨勢，是實現(xiàn)人類社會及機電一體化產(chǎn)業(yè)可持續(xù)健康發(fā)展的重要途徑。

3 機電一體化技術在工程機械中的應用

3.1 電子監(jiān)控、自動報警及故障自診技術在工程機械中的應用

機電一體化系統(tǒng)中的電子監(jiān)控、自動報警及故障自珍控制系統(tǒng)在工程機械中的應用對工程機械運行狀態(tài)進行實時監(jiān)控，比如發(fā)動機、傳動系統(tǒng)、人機界面操作臺、液壓系統(tǒng)及制動系統(tǒng)等。一旦工程機械在運行過程中出現(xiàn)異常，自動報警系統(tǒng)會及時發(fā)現(xiàn)故障，并發(fā)出報警信號，準確確定系統(tǒng)故障部位，可以有效地改善操作人員的工作條件和提高工程機械的工作效率、減少工程機械故障檢查和維修所需時間和費用。

3.2 可有效地降低能耗，提高工程機械生產(chǎn)效率

傳統(tǒng)的工程機械在運行過程中耗能較高，能量利用率極低，比如，液壓挖掘機燃料能量的利用率僅僅為25%,。隨著社會資源的日益匱乏，人們環(huán)保意識的不斷提高，如何降低工程機械運行能量消耗，提高工程機械生產(chǎn)效率是機電一體化領域亟待研究和解決的現(xiàn)實問題。目前，一些發(fā)達國家將卡特電子效率控制系統(tǒng)應用到挖掘機中，對挖掘機的發(fā)動機、泵進行綜合控制，有效提高了挖掘機的生產(chǎn)效率，同時也大大地降低了能量消耗。

3.3 可有效地提高工程機械的作業(yè)精度

為了能夠提高工程機械作業(yè)精度，進而保證工程機械產(chǎn)品精度。工程領域的混凝土攪拌設備，瀝青拌合設備等采用微機控制電子稱量系統(tǒng)，實現(xiàn)了稱量過程的自動化。自動找平系統(tǒng)在筑路中的應用使瀝青攤鋪機的施工質量得到大幅提高；超聲波技術支持下的自動供料系統(tǒng)，實現(xiàn)了瀝青攤鋪機供料自動調節(jié)。電子控制系統(tǒng)在推土機、平地機等工程機械中的應用，提高了工程機械的作業(yè)精度和效率，并且有效減少了工程機械故障發(fā)生概率及降低了工程機械維修所需時間和費用。

4 結語

隨著社會的發(fā)展及科技的進步，如何開發(fā)同時代發(fā)展相一致，降低工程機械生產(chǎn)能耗及提升生產(chǎn)效率的機電一體化高新技術，并應用到工程機械領域是機電一體化是當前工程機械領域重點研究的技術問題。

[1]殷際英.光機電一體化實用技術[M].北京:化學工業(yè)出版社,2003.

[2]芮延年.機電一體化系統(tǒng)設計[M].北京:機械工業(yè)出版社,2004.