機電液一體化技術的行業化應用與發展趨勢

(大連工業大學，遼寧 大連 116034)

0 引言

隨著科學技術的快速發展，各個學科在各自的研究領域都取得了顯著進展，且出現了明顯的學科融合性特點，加之科研和技術領域對復合型技術人才的需求不斷增加，很多綜合型學科逐漸形成，并將相關技術逐漸應用到社會生產和人們生活中[1]。機電液一體化技術是近年來逐漸走向成熟的復合型技術，推動了機械、電子、液壓領域的有效融合，促進了工程技術領域的優質變革。機電液一體化技術作為一項不可或缺的新技術，在自動控制方面應用十分廣泛，使傳統的機械產品在技術、操作方式、功能和使用效率等方面產生了顯著變化，并有效推動了工業領域的轉型升級。

1 機電液一體化技術概述

機電液一體化技術是以機械技術為主體，綜合應用電氣控制技術和液壓傳動技術而形成的綜合型新技術，與傳統機械技術和產品相比，機電液一體化技術的應用能夠利用電氣控制技術實現對機械動作、電控元件動作和液壓機構的控制，并利用電控元件和液壓傳動替代部分復雜的機械結構，使機械裝置實現結構優化和功能提升，形成結構合理、動力充沛、反應迅速的機電液技術綜合體[2]。近年來，隨著機電液一體化的有效整合和相關研究不斷取得新進展，機電液一體化技術基本形成了具有自身特色的新學科，并進一步與微電子技術、可編程技術、計算機技術相結合，使機電液技術和相關研究逐漸具有智能化特點，有效改善了機械行業的發展思維。

2 機電液一體化技術的行業化應用

2.1 在汽車功能領域的應用

現階段，汽車產品逐漸向著自動化和智能化發展，汽車產品在技術上的快速升級離不開機電液一體化技術的支持[3]。機電液一體化技術在汽車功能上的應用主要包括以下幾大方面：一是自動變速器技術，主要是利用汽車電控系統根據汽車的行駛狀態自動控制液壓變矩器對變速箱進行擋位控制，自動變速器不僅減輕了駕駛難度，而且提高了駕駛安全性和燃油經濟性；二是可變懸架技術，很多高端汽車能夠根據行駛路面的特征和車身狀態實時調整懸架的軟硬程度，其調整過程依靠電控系統獲取信息并控制液壓懸架產生改變，這也是機電液技術應用的典型案例；三是車身穩定系統技術，也稱ESP技術，其主要功能部件如圖1所示，主要利用機電液一體化技術改變汽車的轉向能力和軌跡跟蹤，避免出現較高車速剎車或路面不良狀態時的側滑問題，使行車安全得到進一步保證。

圖1 車身穩定系統結構組成

2.2 在自動化生產線領域應用

現代化的生產線普及十分廣泛，涉及到汽車制造、機械加工、食品生產、藥品制造、原材料加工等眾多行業，新型生產線多具備自動化特征，應用了大量的機電液一體化技術[4]。一是利用機電液技術實現物料的精準搬運工作，其典型應用是利用液壓力實現重物提升配合電控機械臂實現產品的加工，或利用電控技術控制液壓裝置實現產品成型；二是利用機電液一體化技術實現生產和輸送過程的節能化，以物資裝卸為例，利用負載傳感器獲取負載情況，電控系統控制液壓缸合理分配系統的負載壓力情況利用壓力及負荷壓力的差值控制泵體運行中的流量，實現承載能力和能源消耗的最佳匹配。

2.3 在農機與工程機械領域的應用

農業機械與工程機械大都屬于非道路移動機械，其在結構和功能上具有一定的雷同。機電液一體化技術在農業機械與工程機械上的應用主要表現在以下幾個方面：一是顯著提高了機械化工作過程的可靠性，利用電控技術的自動診斷功能，能有效對機械系統和液壓系統的故障問題進行判斷和預警，減少發動機、變速箱、液壓系統的故障概率；二是擴展了機械產品的相關功能，以農用拖拉機為例，其電液后懸掛系統是機電液一體化應用的典型案例，能夠通過電液后懸掛系統實現拖拉機與多種農機具的配套和功能控制，顯著提升了拖拉機產品的實用性；三是減少了人工調整機械結構的過程，利用機電液一體化技術，工程機械和農業機械的駕駛員能夠在駕駛室通過改變顯示器內的參數對機械關鍵結構參數進行便捷的調節，有效降低了駕駛員的勞動強度[5]。

3 機電液一體化技術的發展趨勢

3.1 與智能化技術實現結合

機電液一體化技術的發展為機械產品的功能提升和可控制性提升創造了良好條件，在一定程度上提升了各個行業產品的自動化水平。從機械行業總體發展目標來看，機電液一體化技術和相關產品發展的一個主要方向是智能化。機電液一體化技術在實現了三大主要學科融合的前提下，利用人工智能技術、計算機技術、邏輯分析技術等方面的研究成果，能夠在機械自動化的基礎上實現機械作業過程具有自主邏輯思維和決策能力，使機械化作業逐步脫離人工的直接參與，進一步提高機械化作業的效率和安全性。

3.2 具備柔性化和個性化特征

機電液一體化產品具有顯著的市場適用性和經濟性特征，隨著技術的普及，相關產品逐漸增多，因企業和客戶的情況和需求各異，所需要的產品形式和功能也不應是固定的，而必須具有可定制的特征。這就要求機電液一體化的產品和相關研究向柔性化方向發展，一方面利用標準機械接口、電器接口、信息接口、液壓接口等接口功能配合機械結構的優化，實現機械結構和控制功能的快捷連接，也就是將原本復雜的機械產品按照功能進行模塊化設計，使產品在對市場的供應過程具有明顯的柔性化特征，方便客戶根據自身需求進行功能選擇，從而匹配出最合理、最經濟的產品結構。

3.3 具備遠程控制和極簡結構特征

隨著網絡技術的進一步普及，對人們的生活和工作方式帶來了很大改變，機械產品與網絡技術的結合使很多專業技術工作者或機電產品的使用者能夠實現跨地區遠程操作，利用機電液一體化的精準控制功能，為生活與工作創造更多便利。同時機電液一體化技術的進一步發展還應考慮利用更多先進技術進一步優化傳統機械結構，使機械產品的結構進一步簡化，產品功能執行所產生的誤差和可能出現的故障問題進一步減少，產品逐漸呈現精細化特點，并使機械產品的體積進一步縮小，其制造過程對材料的需求進一步降低，具備更好的資源節約型特點。

4 結語

綜上所述，機電液一體化技術的快速發展為人們的生產生活帶來了極大便利，機電液一體化作為新型綜合型學科，具有顯著的學科交融性優勢?？傮w上講，我國機電液一體化技術的應用與研究仍具有較大發展空間，其與先進技術的融合也應進一步擴展，以保證機電液一體化技術更好地為社會進步提供助力。

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