機電一體化技術在機械工程上的應用及發展趨勢

摘 要：機電一體化技術在工程機械中的應用具有安全性高、應用面廣、追加效益、操作簡便、生產力強等價值。基于此，技術人員需樹立機電一體化技術與工程機械融合發展意識，應用機電一體化技術增強工程機械功能性，立足實際加大機電一體化技術在工程機械應用中的創新力度，同時培養優秀技術型人才，繼而發揮機電一體化技術作用，助推工程機械應用與發展。

關鍵詞：機電一體化技術;機械工程;應用;發展趨勢

1機電一體化技術發展概況

機電一體化一詞最先是來源于日本的機電公司，在20世紀60年代末期商業注冊時首先使用。但是當時由于技術水平的限制，只是把機電一體化看作機械與電子的簡單融合，許多機電一體化產品從技術含量上來說是比較簡單的，卻開創了新方法的先河，為以后的機電一體化發展指引了方向。隨著時代的發展，全球在20世紀80年代迎來了信息時代，信息技術嶄露頭角，這一技術的發展給微處理帶來了技術支撐，同時也推動了機電一體化技術的發展。這時期興起的機電一體化產品有數控機床、工業機器人以及各種電機控制系統，隨著信息技術的發展，當然也在不同程度上建立了數據庫技術。這一時期的工程機械機電一體化是以微機為中心，自動化系統取代了原來的機械控制系統，改善了工程機械的性能和功能，提高了其運行的可靠性、安全性、方便性、舒適性，同樣也達到了節約能源、降低油耗的效果，主要是用于發動機點火系統。隨著時代的發展，進入20世紀90年代后通信技術進入了機電一體化領域，工程機械引入了新的技術及遙控技術，通過虛擬現實和多媒體技術的聯系，構建了計算機控制網絡化、機電一體化技術，這些技術包括全球定位系統、自動導向系統、遙控系統等多方面。

2機電一體化技術的應用優勢

2.1提高安全系數

通過該技術系統，開發以一些集聚機械技術以及電子技術的科學管理系統，不僅優化的相關的工作程序，還使得一些較為危險的人工操作變成了由機械系統代替進行，這不僅提高了相關工作方面的效率，更提高了工程的安全系數，無論是對企業發展還是工作人員的個人安全，都是非常有利的。

2.2節能降耗

對工業生產來說，能耗問題一直都是一個非常嚴峻的問題，因為能源的消耗也就代表著資源的消耗，如果能有效減少生產能耗，就可以節省一大批資金的投入。如今工程機械技術的發展并不能做到生產零消耗的地步，人們所能做到的就是不斷地研發新技術，減少生產能耗。在工程機械中機電一體化系統的應用，很好地實現了這一目標。通過對該技術系統的應用，能很好的改進一些機械設備的生產功能，通過消耗與以往同樣的能量，就能生產出比以往更多的產品。

3機電一體化技術在工程機械中的應用難點

3.1融合意識缺位

從表面上看，工程機械與機電一體化技術屬于獨立的兩個概念，二者融合存在一定難度，這就需要工程機械在設計之初用到機電一體化技術，在此基礎上為有關技術升級迭代鋪平道路。然而，有些技術人員未能了解、學習并運用機電一體化技術，使之與工程機械缺乏融合性，就算具有相關功能也無法在應用中發揮優勢，影響機電一體化技術在工程機械中的應用成效。

3.2功能性較差

工程機械種類繁多，以鋼筋混凝土機械為例，囊括混凝土攪拌站、混凝土攪拌機、混凝土攪拌輸送車等機械，在混凝土生產進程中發揮作用。除具有針對性較強的生產功能外，應用機電一體化技術還可豐富工程機械功能，如通信功能、故障檢修等功能。受工程現場條件、技術人員素養等因素影響，機電一體化技術加持下的工程機械無法增強功能性，降低工程機械運行有效性。

4機電一體化技術在工程機械中的應用研究

4.1電液控制技術

電液控制技術能夠代替人從事艱難、危險的操作，在一定程度上避免了危險性，提高了作業效率，而且還實現了操作的精度化。例如，現階段的液壓挖掘機自動控制系統就是電液控制技術在工程機械中的應用，該系統是以傳感器、控制器、角度設定器和自動挖掘形狀組成，能夠適用于平整加工、壓實整平。比如，現在已經擁有了自由控制、變結構控制、神經網絡控制的完整的理論體系，但將它們運用到實際的工程當中去卻仍存在一定的難度，因為這些控制算法復雜，靠傳統的機械技術很難實現，所以要想實現這一系列的控制方法，就必須推動工程機械等技術革新化，以更優的技術來運行這些難以操作的理論。

4.2節能控制技術

工程機械是大型機器，其可以實現大功率、高密度的作業，而能量的利用率基本在20%左右，如此有80%的能量都被浪費，由此可見，可將機電一體化中的節能控制技術應用于工程機械之中。現階段的功率單元電子控制器就是現代電子技術和節能控制技術的成功應用，它是一種在微型電子計算機參與條件下，控制發動機的速度和液壓泵的輸出，通過檢測油源的輸出，降低燃油的消耗。而且CPUC可以監測發動機的速度、液壓壓力以及其它相關數據，從而確定最佳的泵輸出，使得發動機能夠在最佳的狀態進行工作，以提高動作效率，降低能源消耗。

4.3電子負荷傳感技術

電子負荷傳感技術應用于液壓挖掘機上可以簡化機體結構，優化了操作整個流程。比如，日本著名制造廠商在其研制的液壓挖掘機基礎之上創立了電子負荷傳感挖掘系統。GELL1系統稱為世界上第一個電子計算機控制的液壓挖掘機系統，是由傳感分布的動力和鏟斗的不同位置把盒子數據傳回駕駛室內，通過控制發動機、液壓泵、控制閥來操作鏟斗和斗桿。當機器工作時，它的工作速度都是與實際情況相匹配的，真正實現了同時操作、精確控制的效用。并且這種技術使用了可調壓力補償法以提供最佳流量，以平穩操作動力、斗桿、鏟斗，確保操作過程的平穩性、無沖擊性，同時也提高了生產力，能夠使得發動機的轉速以及液壓泵的排量與實際需求相匹配。

4.4遙控通信技術

遙控通信是現代工程機械中應用比較廣泛的一種技術，它能夠用于核污染、火力密集、水下難以到達的場合。隨著信息技術、通信技術的快速發展，尤其是GPS定位系統的完善和成熟，目前美國已經在車輛中安裝了一款無人地面車輛系統，體現了遙控通信技術的真正優勢，實現了車輛之間的密切通訊，信息交換，同時也能夠依靠全球定位系統調控車的位置，進而進行協作完成作業。

4.5自動化技術

隨著社會的快速發展，我國交通運輸發展規模也在急劇增大，尤其是在電子商務的帶動下，我國物資運輸、交通運輸得到了可持續地發展，同時我國交通行業也出現了新的局面，意味著各種交通運輸設備也在不斷地更新優化。工程機械交通設備自動化是依托計算機和信息技術逐步完成自動化，使得其運輸能力和效率都有了質的提升。在自動化的狀態下，能夠對交通設備進行遠程監控，明確定位監測目標。并且，工程機械自動化技術的應用，使得交通運輸的機械設備自動化，能夠實現對各種資源和多項技術的整合，在一定程度上推動了自動化、智能化監控，使得交通運輸行業得到了快速地發展。

結束語

工程機械在我國裝備工業中不可或缺，在流動式起重裝卸作業、路面建設養護、能源工業建設、農林水利建設、土石方施工等工程中均需用到工程機械設備，如何延長工程機械使用壽命，確保有關機械設備安全穩定，成為工程機械應用進程中需解決主要問題之一。其中，機電一體化技術作為可把控機械設備運行實況的先進技術手段，有利于提高大型、復雜、成本高、運維難機械設備綜合管理質量。

參考文獻

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作者簡介：

劉文棟，男，1985年10月，內蒙古自治區赤峰市人。