機電一體化技術(shù)在工程機械中的應用

李立堯

摘 要：隨著我國基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的快速發(fā)展，工程機械的需求不斷增加，我國工程機械行業(yè)得到快速發(fā)展，裝載機、挖掘機、軋路機等產(chǎn)量位居世界第一。但是，工程機械的自動化、安全可靠性需要進一步提升。機電一體化技術(shù)在工程機械中的運用可以明顯提高生產(chǎn)效率，促進工程機械的改進和創(chuàng)新。本文主要分析了機電一體化技術(shù)在工程機械中的應用，以盡可能發(fā)揮機電一體化技術(shù)的優(yōu)勢，推動工程機械行業(yè)的進一步發(fā)展。

關(guān)鍵詞：工程機械;機電一體化;應用

中圖分類號：TU60文獻標識碼：A文章編號：1003-5168（2020）23-0057-03

Abstract： With the rapid development of China's infrastructure construction， the demand for construction machinery continues to increase， China's construction machinery industry has developed rapidly， and the output of loaders， excavators， road rollers， etc. ranks first in the world. However， the automation， safety and reliability of construction machinery need to be further improved. The application of mechatronics technology in construction machinery can significantly improve production efficiency and promote the improvement and innovation of construction machinery. This paper mainly analyzed the application of mechatronics technology in construction machinery to maximize the advantages of mechatronics technology and promote the further development of the construction machinery industry.

Keywords： construction machinery;mechatronics;application

機電一體化技術(shù)將機械技術(shù)和電子技術(shù)融為一體，將計算機與信息技術(shù)、自動控制技術(shù)、傳感檢測技術(shù)和伺服傳動技術(shù)應用于機械系統(tǒng)中，提高了機械裝備的自動化、智能化水平。現(xiàn)階段，我國機電一體化技術(shù)在各個行業(yè)均有涉及，尤其是工程機械領(lǐng)域。新時代，人們需要深入研究機電一體化技術(shù)，借助機電一體化技術(shù)的優(yōu)勢，推動工程機械領(lǐng)域的不斷創(chuàng)新和變革。

1 機電一體化技術(shù)概述

機電一體化技術(shù)廣泛應用于工程機械行業(yè)，涉及內(nèi)容較多，如機械控制技術(shù)、電子控制技術(shù)以及液壓控制技術(shù)等。工程機械融入機電一體化技術(shù)，可以優(yōu)化生產(chǎn)操作。現(xiàn)階段，我國工程機械行業(yè)對機電一體化技術(shù)的應用主要體現(xiàn)在微處理器的改進上，改進后的微處理器電子控制裝置的控制協(xié)調(diào)性更強，可以避免后續(xù)工程機械操作產(chǎn)生較大的誤差。如今，我國工程機械不斷發(fā)展，機電一體化技術(shù)要求越來越高，人們要積極創(chuàng)新和發(fā)展推動機電一體化技術(shù)。因此，設(shè)計人員需要結(jié)合工程機械運行特點和需求，創(chuàng)新機電一體化技術(shù)。

機電一體化技術(shù)可以將機械技術(shù)和電子技術(shù)有機結(jié)合，進一步優(yōu)化控制模式。目前，機電一體化技術(shù)已經(jīng)成為綜合性的技術(shù)手段，計算機技術(shù)的融入更是展示出機電一體化技術(shù)的優(yōu)勢。我國對機電一體化技術(shù)的應用已經(jīng)較為成熟，如數(shù)控機床技術(shù)、自動化制造技術(shù)等。機電一體化技術(shù)的發(fā)展極大地推動了我國工業(yè)領(lǐng)域的變革[1]。

2 機電一體化技術(shù)的應用優(yōu)勢

2.1 安全性高

工程機械應用機電一體化技術(shù)，可以確保產(chǎn)品生產(chǎn)安全，產(chǎn)品性能較高，功能更齊全。機電一體化技術(shù)可以豐富工程機械的功能，如監(jiān)視功能、報警功能以及自動保護功能。如果工程機械在運行過程中出現(xiàn)異常情況，機電一體化技術(shù)可以提供自動化保護，確保操作人員和機械設(shè)備不會受到傷害，提高設(shè)備生產(chǎn)的安全性。

2.2 使用性能好

工程機械應用機電一體化技術(shù)，可進行數(shù)字化顯示，而且機電一體化技術(shù)具備程序控制功能。工程機械操作人員不需要手動操作按鈕或者手柄就可以完成設(shè)計任務，因此機電一體化技術(shù)可以明顯簡化操作流程。此外，機電一體化技術(shù)可以提升工程機械設(shè)備的先進性，自動選擇所需程序，減低操作人員勞動強度，提高生產(chǎn)效率[2]。

2.3 生產(chǎn)能力強

工程機械采用機電一體化技術(shù)，可以自動處理相關(guān)信息，實現(xiàn)自動化控制，保障自動化控制精度，提高設(shè)備檢測的靈敏性。一旦工程機械投入運行，自動化控制系統(tǒng)就會啟動。工程機械可以按照系統(tǒng)設(shè)定完成規(guī)定動作。自動化控制系統(tǒng)的加入可以顯著提高工程機械的生產(chǎn)效率，提升產(chǎn)品性能，發(fā)揮機電一體化技術(shù)的應用優(yōu)勢。

2.4 應用范圍廣

機電一體化技術(shù)屬于復合技術(shù)，因此具備復合技術(shù)的優(yōu)勢。傳統(tǒng)工程機械功能相對單一，應用領(lǐng)域較為局限。與傳統(tǒng)工程機械相比，采用機電一體化技術(shù)的新型工程機械功能更加強大，應用領(lǐng)域更廣，可以滿足用戶多樣性的生產(chǎn)需求[3]。

3 工程機械中機電一體化技術(shù)的應用

3.1 電子監(jiān)控方面的應用

機電一體化技術(shù)常應用于工程機械電子監(jiān)控中，可以及時發(fā)現(xiàn)工程機械生產(chǎn)問題，實時監(jiān)控各個環(huán)節(jié)的生產(chǎn)情況。在機電一體化技術(shù)的輔助下，管理人員可以借助電子監(jiān)控系統(tǒng)及時發(fā)現(xiàn)設(shè)備運行故障，保證機械操作零失誤。另外，電子監(jiān)控系統(tǒng)納入自動報警功能，一旦機械設(shè)備出現(xiàn)故障，可及時告知管理人員，縮短故障處理時間，將工程機械的安全隱患降到最小，實現(xiàn)對機械設(shè)備的定期維護和保養(yǎng)。

3.2 故障診斷方面的應用

機電一體化技術(shù)可以有效地應用在工程機械故障診斷中。一旦發(fā)現(xiàn)工程機械出現(xiàn)故障，就可以及時處理，這對機械設(shè)備使用壽命的延長具有重要作用。此外，機電一體化技術(shù)中的自動診斷技術(shù)可大大降低維修管理人員的工作負擔，明顯提升機械設(shè)備維修效率[4]。

3.3 作業(yè)精度提升方面的應用

對于工程機械生產(chǎn)制造來說，控制好成品精度是非常重要的。如果工程機械相關(guān)參數(shù)設(shè)計不合理，將直接影響產(chǎn)品精度，降低產(chǎn)品原有性能。工程機械有效借助機電一體化技術(shù)，可以強化對機械參數(shù)的控制，確保參數(shù)設(shè)計的科學性和合理性。例如，如果路面工程采用自動找平技術(shù)，可以確保路面的平整性;將微機控制電子稱量技術(shù)應用在混凝土攪拌中，有助于精確稱量各種原材料，將計量誤差控制到最小;將超聲波技術(shù)應用到自動供料系統(tǒng)中，有助于實現(xiàn)自動供料，保障攤鋪質(zhì)量[5]。

3.4 智能化和自動化作業(yè)方面的應用

智能化和自動化是未來工程機械的發(fā)展趨勢。工程機械應用機電一體化技術(shù)，可以明顯提升智能化和自動化生產(chǎn)水平，進一步優(yōu)化機械操作流程，降低對勞動力的依賴，降低工作人員勞動強度，提高生產(chǎn)效率。部分生產(chǎn)流程存在安全隱患，如果采用機電一體化技術(shù)，就可以有效保障人員的生命安全。工程機械應用機電一體化技術(shù)，可以實現(xiàn)智能化和自動化作業(yè)，這就要求傳感器性能良好和智能分析系統(tǒng)穩(wěn)定。例如，日本三菱公司在挖掘機中納入挖掘軌跡控制系統(tǒng)，該系統(tǒng)可以設(shè)定鏟斗運動軌跡，在微機控制系統(tǒng)的輔助下自動控制鏟刀和動臂桿的運動，實現(xiàn)挖掘機的精準作業(yè)。

3.5 節(jié)能降耗方面的應用

機電一體化技術(shù)應用于工程機械中，有助于節(jié)能降耗。傳統(tǒng)工程機械能源利用率不高，比如，液壓挖掘機的能源利用率不足20%。目前，我國對工程機械節(jié)能降耗有迫切需求，人們需要將機電一體化技術(shù)融入其中，借助機電一體化技術(shù)實現(xiàn)工程機械節(jié)能降耗的目標。例如，某公司將新型節(jié)能控制器應用在挖掘機上，在OLLS系統(tǒng)的支持下，挖掘機能源利用率明顯提升，與傳統(tǒng)挖掘機相比，可以節(jié)約25%的燃料[6]。

3.6 生產(chǎn)效率提升方面的應用

工程機械采用機電一體化技術(shù)，可以進一步提高生產(chǎn)效率[7]。機電一體化技術(shù)可以進一步優(yōu)化工程機械運行流程，加強工程機械管理，提升企業(yè)生產(chǎn)效率，增加經(jīng)濟效益。

3.7 其他領(lǐng)域的應用

機電一體化技術(shù)廣泛應用于工程機械中，除了上述方面以外，還應用于裝載機生產(chǎn)、推土機生產(chǎn)以及鏟運機生產(chǎn)等領(lǐng)域。機械生產(chǎn)采用自動變速器，可以結(jié)合外負荷情況，合理調(diào)整傳動系的傳動比，進一步提高發(fā)動機功率利用效率，由達到節(jié)能降耗的目的[8]。

4 未來工程機械中機電一體化技術(shù)的發(fā)展趨勢

高性能、智能化以及微型化是未來工程機械中機電一體化技術(shù)的發(fā)展趨勢，可以確保工程機械具有較高的生產(chǎn)精度、生產(chǎn)效率和生產(chǎn)可靠性。例如，CPU是CNC系統(tǒng)的主要結(jié)構(gòu)，以多總線連接方式聯(lián)系在一起。該系統(tǒng)具有高生產(chǎn)精度、高生產(chǎn)效率以及高可靠性的應用優(yōu)勢，可以提高工程機械生產(chǎn)能力和產(chǎn)品性能。微型化也是未來機電一體化技術(shù)的發(fā)展方向之一，其產(chǎn)品尺寸以納米和微米來計算，小巧靈活。但是，無論工程機械中的機電一體化技術(shù)如何發(fā)展，都以控制理論為基礎(chǔ)。控制理論是區(qū)別機電一體化技術(shù)和傳統(tǒng)技術(shù)的主要標志[9]。

5 結(jié)語

機電一體化技術(shù)在工程機械行業(yè)中具有明顯的應用優(yōu)勢，未來，我國機電一體化技術(shù)將朝智能化、自動化、微型化等方向發(fā)展。當前，人們要結(jié)合具體生產(chǎn)情況，將機電一體化技術(shù)有效地融入工程機械中，盡可能發(fā)揮機電一體化技術(shù)的優(yōu)勢，推動我國工程機械領(lǐng)域的變革。

參考文獻：

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[9]李偉冬，安維雨.機電一體化技術(shù)在機械工程中的應用[J].建筑工程技術(shù)與設(shè)計，2020（5）：3186.