機電一體化技術在工程機械中的應用

劉殿仕　尹鵬

【摘 要】機電一體化技術以機械電子理論為基礎，通過現代科學技術、計算機應用技術、機械技術對工程機械項目中的相關內容進行全方位、系統化的分析，進而為工作人員提供優質的技術產品。同時，將機電一體化技術與工程機械行業的發展相結合，能夠更好的提高工程機械的運行效率和工作質量，切實有效完成工程機械類企業的發展目標，增加企業的經濟效益，為企業創設良性發展的新局面。對此，本文以機電一體化技術為主要研究內容，對其應用及發展趨勢進行重點探析。

【關鍵詞】工程機械；機電一體化技術；應用

前言

機電一體化從本質上來看是多項現代科學技術的綜合體，它主要就包括了計算機技術、電子技術、機械技術、信息技術等。相比于國外機電一體化技術，在該方面起步較晚（20世紀70年代），但近年來機電一體化在發展普及速度較快，尤其在工程機械方面的應用已相當廣泛，技術也相對趨于成熟。

一、機電一體化系統的主要技術內容

機電一體化系統的本質還是以機械為主。但是不同于普通機械，它在機構主功能、動力功能、信息控制功能等方面引入了智能電子技術，借助軟件功能實現了智能化與機械化的有機結合，形成機電一體化技術系統。如果從功能方面考量，機電一體化應該包括機械力、運動力、能量流等多種動力學知識，機電一體化系統具有跨學科性、融合性、集成性與復雜性，它的最終目的就是實現對工程機械的智能化可控行為，并同時完成各種信息處理任務。傳統工程機械領域以內燃機作為主要動力源，包括動力、傳動、行走、工作與操縱裝置，這五部分所形成的是傳統機械一體化系統。伴隨計算機等電子智能化設備的加入，例如整機電子控制、機電傳動、仿行控制、遠距離控制、無線遙控智能控制等等內容也被融入到傳統機械一體化系統當中，形成了機電一體化技術新系統。它的加入實現了工程機械的自動化發展，對大力推動工業進步非常有利。

二、機電一體化在工程機械中的應用技術

自工程機械應用步入機電一體化時代以后，圍繞新體系的技術環節也在不斷增多。文章介紹幾種機電一體化在工程機械中的常用應用技術，希望為工程機械應用領域發展提供更多有效參考。

（一）傳感器檢測技術

傳感器檢測技術能夠將非電量轉換為電量，它是基于電信號轉換的功能塊，在工程機械中，它實現了最佳數據的現實與控制過程。現代傳感器檢測技術基于信息技術與計算機技術體系之上，在工程機械中采用傳感器能夠提高機械設備本身的抗干擾性、靈敏性與穩定性，同時確保設備具有一定的抗沖擊能力與氣候適應能力。考慮到工程機械的主要作業特點，它對傳感器的密封、耐磨要求較高。工程機械中車用傳感器的溫控精度要控制在40～130℃，且保證其變化幅度小于1%。可考慮利用高度發達的電子器件來將微控制器作用于固態傳感器配套部件之中，用以實現對工程機械的溫度補償標準化與線性化。

（二）信號處理I/O接口技術

現代工程機械設備越來越講求對信號的多元化表現形式，例如在機械設備中加入微處理器來結合I/O接口技術實現對信息信號的有效處理過程，再配合傳感器檢測機械設備中的各種信息，對它們進行必要的邏輯分析、判斷、轉換，最后綜合執行機構控制指令。另外，工程機械設備也加入了自診斷功能，基于I/O接口技術來實現信息優化，通過系統顯示、應答與可靠傳輸來完成人機交互過程。

（三）工程機械故障診斷技術

融入了機電一體化系統的新型工程機械其運行噪聲、燃料成本更低，減輕技術操作人員的工作壓力，也提高生產效率。但工程機械由于涉及諸多技術環節，其發生故障是在所難免的。機電一體化系統中的安全容錯體系就能幫助工程機械規避風險。它的故障自診斷功能模塊可以服務于工程機械的各個部位，借助電子檢測控制系統來發現設備異常，再根據特定算法判斷具體故障位置，第一時間實現對設備的有效定位及修復。

三、機電一體化技術的具體作用

機電一體化技術的出現對工程機械應用起到較大促進作用，它不但保證了工程機械的健康穩定運行，同時也提高了設備的相關性能，保證了工業生產的高效率。

（一）工程機械作業質量與精度有所提高

在機電一體化融入工程機械運作體系后，它的性能與功能也有了顯著提升，因為它實現了傳統工程機械所難以實現的微調操作。比如推土機、挖掘機的自適應作業、激光自動調平作業、自動變速換擋作業等。這些機電一體化新技術對推土機與挖掘機的大面積作業平整精度是極大程度的提升，同時也降低了技術操作人員的工作強度。機電一體化實現了設備的無人遠程操控，大幅度降低了某些危險區域施工作業的人員施工危險系數。

（二）工程機械作業節能效率有所提高

機電一體化技術改變了傳統工程機械的液壓傳動模式，實現對設備的液壓傳動自動負荷控制，有效發揮發動機的輸出功率，并分配工程機械液壓載荷，滿足更高操作技術需求。以工程機械發動機為例，根據設備溫度變化來實現自動控制，確保發動機熱效率始終保持在最佳指標，實現工程機械整體節能目標。另外為工程機械設置電子燃料控制系統，基于節能液壓系統來降低能耗，提高設備使用壽命。比如工程機械發動機的燃油消耗率會降低到230g/kW·h，而它的平均熱效率也提高45%～50%，設備使用壽命會延長300h以上。

四、工程機械中機電一體化技術的發展趨勢

在新的時代背景之下，工程機械中機電一體化技術將擁有更為廣闊的發展前景，并朝著更好的方向發展。其中，工程機械中機電一體化技術的發展趨勢主要包括以下幾方面：第一，智能化。機電一體化技術與傳統機械模式相比較而言，科學技術含量明顯增加，可以不通過人工的方式便可以實現自動化管理，極大程度上提高了設備的運行效率和應用質量。特別是在當前科學技術迅猛發展的今天，數據技術、科學技術、云端技術將不斷應用其中，促使其朝著智能化的方向進一步前進，更好的滿足行業可持續發展的市場需要。第二，個性化。市場的發展要以消費者的客觀需求為基礎，工程機械企業若是想實現自身的長足發展，則需要根據消費者的實際需要對機電一體化技術所生產的產品進行適當的調整與創新，增強機電一體化技術產品的個性化含量，在市場競爭中搶占先機。第三，綠色化。現階段，可持續發展理念的不斷深入促使了循環經濟模式的進一步構建，這就要求相關人員要對機電一體化技術進行再次的調整，在工程機械行業的應用過程中突出產品的綠色行，通過資源節約、可再生能源應用的方式減少不必要的環境污染，進而實現機電一體化技術的轉型升級。

五、結束語

總而言之，機電一體化技術為工程機械應用所帶來的優化提升是全方位的，它的智能化、模塊化與綠色環保化都是當前人類所最為關注的領域。因此它也必將成為未來工業發展的焦點，為人們所廣泛利用和深入研究。

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