機(jī)電一體化技術(shù)在機(jī)械工程中的應(yīng)用分析

溫寶項(xiàng)

（六冶洛陽機(jī)電安裝有限公司，河南 洛陽 471000）

1 機(jī)電一體化技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)

隨著機(jī)電一體化相關(guān)技術(shù)的快速發(fā)展，機(jī)電產(chǎn)品的外觀更加人性化、功能更加強(qiáng)大、體積和重量更加輕巧、可靠性更高等。與傳統(tǒng)的機(jī)電產(chǎn)品相比機(jī)電一體化產(chǎn)品具有以下特點(diǎn)。

1）功能且適用性強(qiáng)。機(jī)電一體化產(chǎn)品最顯著的特點(diǎn)就是突破了原來傳統(tǒng)機(jī)電產(chǎn)品的單技術(shù)和單功能的局限性，將多種技術(shù)與功能集成于一體，使其功能更加強(qiáng)大。而且能適應(yīng)于不同的場(chǎng)合和不同的領(lǐng)域，滿足用戶需求的應(yīng)變能力較強(qiáng)。

2）精度高。機(jī)電一體化技術(shù)簡化了機(jī)構(gòu)，減少了傳動(dòng)部件，從而使機(jī)械磨損、配合及受力變形等所引起的誤差大大減少，同時(shí)由于采用計(jì)算機(jī)檢測(cè)與控制技術(shù)補(bǔ)償和校正因各種干擾造成的動(dòng)態(tài)誤差，從而達(dá)到單純用機(jī)械技術(shù)所無法實(shí)現(xiàn)的工作精度。

3）安全性和可靠性高。機(jī)電一體化產(chǎn)品一般具有自動(dòng)監(jiān)控、報(bào)警、自動(dòng)診斷、自動(dòng)保護(hù)、安全聯(lián)鎖控制等功能。這些功能能夠避免人身傷害和設(shè)備事故的發(fā)生，提高了設(shè)備的安全性和可靠性。

4）操作簡單。機(jī)電一體化產(chǎn)品采用計(jì)算機(jī)程序控制和數(shù)字顯示，具有良好的人機(jī)界面，減少了操作按鈕及手柄，改善了設(shè)備的操作性能，減少了操作人員的培訓(xùn)時(shí)間，從而大大簡化操作。

5）柔性良好。所謂柔性，即可以利用軟件來改變機(jī)器的工作程序，以滿足不同的需要。例如，工業(yè)機(jī)器人具有較多的運(yùn)動(dòng)自由度，手爪部分可以換用不同的工具，通過改變控制程序改變運(yùn)動(dòng)軌跡和運(yùn)動(dòng)姿態(tài)，以適應(yīng)不同的作業(yè)要求。

2 工程機(jī)械中機(jī)電一體化技術(shù)的具體應(yīng)用

1）工程機(jī)械設(shè)備的節(jié)能應(yīng)用。傳統(tǒng)工程機(jī)械設(shè)備各功能模塊協(xié)調(diào)性相對(duì)較差，整合程度有待提升，直接影響了設(shè)備運(yùn)行效率，存在不同程度的資源浪費(fèi)現(xiàn)象。現(xiàn)代工程機(jī)械中機(jī)電一體化技術(shù)的應(yīng)用，通過各類新型電子節(jié)能裝置，有效提高了挖掘機(jī)、碾壓機(jī)等工程機(jī)械的能源利用效率，節(jié)約能源資源，促進(jìn)社會(huì)持續(xù)健康發(fā)展。同時(shí)也能大幅提高工程機(jī)械的安全性及運(yùn)行效率，各功能模塊處于協(xié)調(diào)運(yùn)行狀態(tài)，降低機(jī)械磨損，機(jī)械操作更為簡便。機(jī)電一體化技術(shù)具有高精度特征，促使機(jī)械工作精準(zhǔn)度得以有效提升，例如在混凝土攪拌設(shè)備中裝設(shè)電子稱量系統(tǒng)，不僅能夠自動(dòng)稱重，也保證了后期混凝土攤鋪 質(zhì)量。

2）工程機(jī)械運(yùn)行狀態(tài)及故障監(jiān)控應(yīng)用。現(xiàn)代工程機(jī)械的構(gòu)成相對(duì)復(fù)雜，對(duì)于其使用性能及運(yùn)行管理提出了更高的要求，應(yīng)加強(qiáng)設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)的檢測(cè)，以保證設(shè)備正常作業(yè)。機(jī)電一體化技術(shù)實(shí)現(xiàn)了在設(shè)備運(yùn)行過程中的自動(dòng)檢測(cè)，綜合利用控制技術(shù)、電子技術(shù)等構(gòu)建遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)，全面實(shí)時(shí)監(jiān)控各個(gè)子系統(tǒng)，包括工作裝置、發(fā)電機(jī)等功能模塊，進(jìn)行全方位動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)。一旦出現(xiàn)檢測(cè)異常狀況，通過相關(guān)裝置進(jìn)行自我診斷，精準(zhǔn)確定工程機(jī)械故障具體位置，并利用自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)發(fā)出警報(bào)，操作人員根據(jù)診斷結(jié)果進(jìn)行故障排除，恢復(fù)設(shè)備正常平穩(wěn)運(yùn)行。在具體實(shí)踐應(yīng)用過程中，自動(dòng)檢測(cè)節(jié)省了大量的人力、物力資源，不僅減少停機(jī)時(shí)間，也降低了故障檢測(cè)費(fèi)用，大幅提升設(shè)備運(yùn)行效率。

3）工程機(jī)械自動(dòng)化作業(yè)中的應(yīng)用。在工程機(jī)械領(lǐng)域中自動(dòng)化技術(shù)應(yīng)用日益普及，現(xiàn)代工程機(jī)械對(duì)于自動(dòng)化作業(yè)的需求不斷增加，機(jī)電一體化技術(shù)進(jìn)一步提高了設(shè)備自動(dòng)化水平，實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)化或半自動(dòng)化作業(yè)，減少人工操作，從而有效降低此方面成本投入。在傳統(tǒng)操作模式中，不可避免的存在人為操作失誤或疲勞操作現(xiàn)象，機(jī)電一體化技術(shù)能夠有效解決此類問題，運(yùn)行效率更高且具有良好的作業(yè)效果。傳統(tǒng)工程機(jī)械的主要以人工操作為主，工藝相對(duì)簡單，在工程測(cè)量、數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析等方面可能會(huì)存在一定誤差，進(jìn)而影響工程整體質(zhì)量。在工程機(jī)械中應(yīng)用機(jī)電一體化技術(shù)最大限度上保證了工程精度，實(shí)現(xiàn)測(cè)量環(huán)節(jié)自動(dòng)運(yùn)行，通過計(jì)算機(jī)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理，減少數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)、計(jì)算誤差，優(yōu)化工程機(jī)械效率，降低施工人員勞動(dòng)強(qiáng)度。

4）優(yōu)化柴油機(jī)控制。現(xiàn)階段工程機(jī)械動(dòng)力核心通常采用柴油機(jī)，以滿足機(jī)械功率的要求。在發(fā)動(dòng)機(jī)最低油耗及排放質(zhì)量之間存在結(jié)構(gòu)性矛盾，為提高設(shè)備使用性能，應(yīng)合理調(diào)整平衡兩種參變量。傳統(tǒng)柴油機(jī)優(yōu)化方式主要是以控制發(fā)動(dòng)機(jī)燃油耗率為主，雖然總體排放物有所改善，但是其濃度等級(jí)處于升上狀態(tài)，因此，在優(yōu)化燃油耗率的同時(shí)，應(yīng)綜合考慮排放濃度，以達(dá)到最低排放等級(jí)。機(jī)電一體化技術(shù)通過采用電子油門控制裝置、電子調(diào)速器、電子油門控制裝置、自動(dòng)升溫控制裝置以及自動(dòng)等級(jí)裝置等，根據(jù)實(shí)際情況選擇最佳噴油定時(shí)，以滿足經(jīng)濟(jì)指標(biāo)及排放指標(biāo)，在優(yōu)化柴油機(jī)動(dòng)力性、經(jīng)濟(jì)性的前提下，降低運(yùn)行過程中的排放污染。

3 工程機(jī)械中機(jī)電一體化技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)

1）高性能化。機(jī)電一體化技術(shù)應(yīng)用在機(jī)械工程中的相關(guān)機(jī)械設(shè)備能夠在穩(wěn)定性、速度及精準(zhǔn)性等方面都能有較為快速的發(fā)展，就可以被稱之為機(jī)電一體化技術(shù)的高性能化。同時(shí)往后機(jī)械的生產(chǎn)方向也是也可以是模塊化的，因?yàn)閷?duì)模塊化的生產(chǎn)技術(shù)進(jìn)行的充分利用，就可以在設(shè)備發(fā)生故障時(shí)，最需要簡單的更換模塊就可以將維修完成，使得機(jī)械設(shè)備整體的檢修效率能較大程度的進(jìn)行提升。所以這種高性能化且維修簡易化的機(jī)械工程設(shè)備，在未來機(jī)電一體化中勢(shì)必會(huì)成為相當(dāng)重要的發(fā)展趨勢(shì)。

2）網(wǎng)絡(luò)化。互聯(lián)網(wǎng)的快速發(fā)展，促進(jìn)了相關(guān)數(shù)據(jù)信息傳播、傳遞速度的提升。借助局域網(wǎng)和現(xiàn)場(chǎng)總線，許多家用電器、家用設(shè)備逐漸實(shí)現(xiàn)了網(wǎng)絡(luò)智能化。在網(wǎng)絡(luò)化發(fā)展的環(huán)境下，機(jī)電一體化技術(shù)在機(jī)械工程中的應(yīng)用逐漸朝著網(wǎng)絡(luò)化方向發(fā)展。網(wǎng)絡(luò)信息技術(shù)在機(jī)械設(shè)備管控中的有效融合，促進(jìn)了機(jī)電一體化在機(jī)械工程中的網(wǎng)絡(luò)化。機(jī)電一體化技術(shù)依托網(wǎng)絡(luò)和信息技術(shù)，能對(duì)相關(guān)機(jī)械設(shè)備實(shí)現(xiàn)有效遠(yuǎn)程操控，對(duì)提升生產(chǎn)效率和節(jié)省人力資源成本有重要的作用。

3）綠色化趨勢(shì)。綠色發(fā)展是當(dāng)前我國各行各業(yè)的主要發(fā)展理念，各行業(yè)要想有更加廣闊的發(fā)展空間，順應(yīng)社會(huì)的發(fā)展，就應(yīng)當(dāng)提倡綠色化。雖然當(dāng)前我國的經(jīng)濟(jì)水平顯著提升，但是，不可否認(rèn)，對(duì)生態(tài)環(huán)境也造成了巨大的破壞。在這一社會(huì)現(xiàn)狀下機(jī)電一體化產(chǎn)品也要落實(shí)綠色化發(fā)展，實(shí)現(xiàn)在利用機(jī)電一體化技術(shù)開展各種產(chǎn)品的生產(chǎn)工作時(shí)，要避免各種資源的浪費(fèi)以及對(duì)環(huán)境的污染。并且在各種產(chǎn)品投入使用后，也可以對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行回收再利用，通過這種手段在本質(zhì)上減少資源浪費(fèi)等不良現(xiàn)象的存在。

4）智能化。機(jī)電一體化技術(shù)依托信息技術(shù)、科學(xué)技術(shù)，有效促進(jìn)機(jī)電產(chǎn)品生產(chǎn)的智能化。從機(jī)電產(chǎn)品的生產(chǎn)過程看，機(jī)械工程產(chǎn)品模仿人的知覺系統(tǒng)，能對(duì)一些較為基礎(chǔ)、簡單的問題進(jìn)行針對(duì)性解決方案的設(shè)計(jì)。另外，智能化監(jiān)控機(jī)械工程設(shè)備的生產(chǎn)也是機(jī)電一體化技術(shù)應(yīng)用于機(jī)械工程的必然趨勢(shì)，其能對(duì)機(jī)械工程設(shè)備生產(chǎn)過程進(jìn)行有效的智能化監(jiān)控，融合神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等高新技術(shù)，進(jìn)一步開拓智能化機(jī)電一體化技術(shù)在機(jī)械工程中的應(yīng)用范圍。

5）模塊化。在當(dāng)前，社會(huì)中機(jī)電一體化技術(shù)由于受到電子技術(shù)系統(tǒng)化以及標(biāo)準(zhǔn)化等各種問題的影響，加強(qiáng)對(duì)其有效應(yīng)用，將會(huì)最大限度地提升產(chǎn)品的生產(chǎn)質(zhì)量和效率，并且在結(jié)束生產(chǎn)或?qū)?huì)在第一時(shí)間匹配產(chǎn)品中的各種關(guān)鍵零部件。因此，在以后社會(huì)快速發(fā)展的背景下，機(jī)電一體化技術(shù)會(huì)向著模塊化的方向進(jìn)步。

4 結(jié)束語

綜上所述，現(xiàn)階段，我國機(jī)電一體化技術(shù)在各個(gè)行業(yè)均有涉及，尤其是工程機(jī)械領(lǐng)域。新時(shí)代，人們需要深入研究機(jī)電一體化技術(shù)，借助機(jī)電一體化技術(shù)的優(yōu)勢(shì)，推動(dòng)工程機(jī)械領(lǐng)域的不斷創(chuàng)新和變革。