工程機械中機電一體化技術的應用及發展趨勢

摘 要：機電一體化具有很高的自動化水平，可以實現智能化的控制和檢測，將它運用到工程機械上，可以提高作業的整體效果。為此，從機電一體化技術的工程機械領域應用優勢著手，對各類技術等進行了論述，闡述機電集成技術在工程機械上的具體應用，并對其發展趨勢作了預測，以期為從事此項工作的人員提供借鑒。

關鍵詞：機電一體化；工程機械；電液控制技術；工程檢測

中圖分類號：TH122;U415.5;TP391.7" " " " " " " " " "文獻標識碼：A" " " " " " " " " "文章編號：2096-6903（2024）04-0040-03

0 引言

機電一體化技術以其安全、高效、方便等優點，逐漸在工程機械領域得到了廣泛的應用。將機電一體化技術引入工程機械領域，可以提升對于操作復雜、規模龐大設備的管理與控制水平，提供其穩定運行的堅實保障，推動我國相關產業穩步發展。

1 工程機械與機電一體化技術概述

1.1 工程機械概述

工程機械包括起重機、挖掘機及各種氣動工具等，在施工環節中發揮著極其重要的角色，施工時需要根據實際需求來合理搭配機械設備?，F如今，傳統的施工機械控制模式已難以滿足新時期工程建設的需求。因此，強化工程機械的創新與發展，提高現代機械設備的自動化和智能化技術應用變得至關重要。這也是提升機械設備應用能力以及助推工程建設長期穩定發展的必要條件[1]。

1.2 機電一體化技術概述

機電一體化技術包含許多不同的技術門類，涵蓋許多不同的學科，包括信息技術和電子技術等，這使得機電一體化技術具有廣闊的發展前景和更高頻率的應用前景。機電一體化技術還具備全局最優特性，能夠顯著提升生產效率，降低能源消耗，使設備的利用達到最佳效果。經過數年的研究與發展，現已構建出完善的理論框架，為機電一體化技術在現代工業領域的實際運用奠定了可靠的理論基礎和數據支撐。

2 工程機械領域應用機電一體化技術的優勢

2.1 能夠實現節能環保的目的

在傳統的機械加工領域中，存在著工作方法陳舊、低效、浪費資源等問題。采用機電一體化技術，可以很好地解決傳統能源浪費的問題。一方面，運用機電一體化技術，作業人員可以對機器的操作進行有效的控制，使機器的動力保持在一個合理的區間，從而提升機器的工作效率。另一方面，工作人員可以根據實際狀況，調整機器的運轉功率，降低能耗，達到節約能源的目標。

2.2 改善操作準確度

將機電一體化技術運用到工程機械領域的開發中，可以有效地改善其操作管理方式，確保其使用的精度，防止資源的浪費[2]。例如，微電子技術可以應用于工程機械領域，準確地檢測車輛在使用中有沒有問題，了解車輛的運轉情況，降低員工的工作量，節省操作費用。

2.3 增強對柴油機的控制

柴油發動機是車用機器中的一個關鍵部件。運用先進的機電一體化技術，可以減少了柴油機產生的污染物排放量，保障了設備平穩且安全地運行。

近些年，隨著電子信息技術的進步，諸多高端裝備紛紛被應用于柴油機領域，使其能夠在各類復雜工況下實現自動調控。這一卓越的技術手段可以有效控制柴油發動機的輸出功率，凈化尾氣，達成節能減排的目的。將電子調速等創新技術廣泛運用于車用柴油發動機，不僅有助于防止因為能量流失導致的麻煩，還能依據溫度的變幻調整風機轉速。因此，機電一體化技術在車用柴油發動機方面的應用以及大力推行，有效提升設備的運轉效率，降低對生態環境的損害。

2.4 實時監控

在機械行業的不斷發展下，車輛的機械結構越來越復雜，包含的內容也越來越多。為確保機械設備的正常平穩運轉，保證其安全，在平時的工作中要強化人工監管，掌握機械設備的潛在問題。但人工監管的費用相對較高，一旦發生故障，如果找不到具體的定位，就無法對其進行合理的分析。

借助機電一體化技術，運用計算機的強大功能來提高對工程機械的監測水平，自動識別潛在的工程機械問題，深入剖析故障產生的根源，快速找到問題[3]。這套系統還具備自我養護功能，在遇到麻煩時通過軟件協助，向相關工作人員發出警報，盡可能地找到并解決問題，以保證機械設備的正常運行。該技術還具有自診斷能力，能夠利用電子監控控制平臺，精準甄別設備可能遇到的各種情況和異常現象，并根據現場實際情況做出正確的反應，從而顯著提升處置效率。

3 工程機械中應用的機電一體化技術

3.1 電液控制技術

電液控制技術對于保障工程機械的運營安全至關重要。傳統的設備常存在使用效率不佳及風險管控不足的問題。引入電子液壓控制技術于工程機械裝備中，不僅大大提升了生產效益，也有力地保證了運行的安全性。

以液壓挖掘機為例，電液控制使操作更為精確到位。通過在關鍵部位增加傳感器和控制器，完全能夠滿足工程施工中的平整和壓實的需求?，F階段，機電集成領域正在探索運用自由控制、神經網絡控制等先進科技，希望將這些技術嫁接到電液控制中，進一步提高機電集成工程機械裝備的作業表現和效率。

3.2 節能控制技術

在高強度作業環境下，工程機械的能源消耗量較大。當前，提高能源利用效率，降低能耗成為機電一體化技術研究的重中之重。例如，將CPU嵌入至工程機械的動力控制系統中，可以實時監測發動機運行狀況，并據此決定最佳輸出功率。這一系統運用了先進的微機以及電子技術，能夠依據柴油機的運行情況及工程建設需求，靈活調整轉速及油泵輸出力度。

3.3 電子傳感技術

在挖掘機械中，液壓驅動是主要的驅動力源，電控傳感器和承載力感應裝置的加入，使得設備整體性能得以顯著提升，也實現了設備的升級改造。在應用中，電氣傳感技術能精準地收集電力、鏟斗等各個部分的運作數據，將它們匯總到集中式的信息處理中心。這樣做不僅大幅提升了相關部件如鏟斗、斗桿以及發動機的運行可靠性，也進一步提升了作業精度。

3.4 故障診斷技術

工程機械技術不斷創新應用，既可以節約能源，保持環境清潔，也能提高產品質量效率。然而，在實踐應用過程中，需注意預防可能影響制造業發展的諸多因素，竭力避免任何機械故障[4]。

工程機械設備的構造和體系相當復雜，涉及多個領域的高新技術。若是配合不當，運行時發生故障，那無疑會對生產產生不良影響，運用高效的故障診斷技術能解決這個問題。故障診斷技術能深入解決工程裝備中的根本問題，不僅能預防控制故障，還可以加強各因素間的協調運作，使機器運轉效果達到最佳。故障診斷技術采用了機電一體化技術，增強了施工設備的安全性，降低設備故障對生產力和品質的影響，推動著施工設備的快速進步。

故障診斷技術還可以用于工程機械運行監測與診斷，實現對其作業狀態的實時監測和嚴謹判斷，進而提升其安全運行標準。盡管工程機械的故障相對容易預測，但其發生的時間和方式仍難以預料和控制。運用故障診斷術搭建自動診斷模塊，通過對數據和參數的智能協調對比，在系統運行過程中，如果發現異常情況，能迅速將問題傳達至相關工作人員手中，便于其及時處理。還可以借助故障診斷技術的優勢對監控數據的智能化運算分析，再融合專家系統、神經網絡等先進技術，從而實現工程機械的精準檢修和維護。

4 機電一體化技術在工程機械中的具體應用

4.1 精度控制方面

隨著工業現代化進程的不斷推進，對工程設備的設計和制造有了更高的標準。深入運用機電一體化技術，適應各個工藝流程的獨特需求，從而解決傳統制造業的復雜難題，實現精密切度控制和原材料質量提升。這些改進不僅保障了施工機械的優良性能，還大幅提升了精確控制水平，為長時間穩定的生產創造了有利環境。在機械生產過程中，如果有任何偏離或問題出現，機電一體化生產系統將會立即發出警報，使得員工可以迅速做出反應，進一步提升整個生產體系的穩定性。

4.2 監控系統方面

在機電一體化科技領域，使用監測系統可全天候全面監控設備制作過程，確保安全、穩定并為長期發展奠基。監測系統可以對設備生產之全過程進行管理和監控，從而讓項目中所遇到的問題得以及時修復。經過對液力系統、剎車系統、傳動系統等多重控制，使得監測效率得以提升。

監測系統還具備自動預警的能力，對潛在問題盡早應對，從而有效地降低故障排除的時間成本。而且，此系統具備機械設備自我維護、修復的特質，能自動處理所發生的故障，保障設備穩定運行[5]。

4.3 節能優化方面

在機電一體化技術中，通過監控系統實現對裝備的生產、加工等全過程的全面監控，確保了裝備的安全、穩定，為企業的良性發展打下了堅實的基礎。在機電一體化技術的運用中，通過監控系統對設備的生產運行全過程進行監控與管理，能夠及時地發現并解決工程中存在的問題。通過對液壓、制動、傳動等各個環節的運行過程的監控，實現良好的監控效果。此外，該監控系統還將機械設備的自保護、自修復等功能融入監控系統中，使其可以對出現的故障進行自我保護，增強設備的安全性和穩定性。

4.4 智能制造方面

隨著建筑智能化和數字化逐漸成為各行業發展的重點，機電一體化技術可以結合現代人工智能、大數據等先進技術，使機器生產智能化，由智能機器人來完成機器的生產和加工，而不是依賴人工操作。根據智能應用和生產實際需要，在智能機器人的幫助下，進行各種生產參數的設定、運行監測等工作，從而達到工業機械生產的智能化。

5 工程機械中機電一體化技術的發展趨勢

5.1 可持續性

隨著工程機械的快速發展，其所帶來的環境污染也日益嚴重。在工程機械行業發展中，充分運用機電一體化的思想，將可持續發展的思想融入工程機械行業。制訂出一套可持續發展的計劃，更好地利用機電一體化技術，促進機械工業的可持續發展，以達到減少資源浪費，減少環境污染的目的。

5.2 微型化

隨著工程機械行業的日益壯大，應當積極采納機電一體化技術，巧妙地將其與網絡技術相融合，進而推動整個行業的繁榮進步。微小型設備的廣泛使用，既順應了社會發展的大趨勢，也為行業帶來了新的生機和活力。

在塑造工程機械新形象的過程中，借鑒納米技術的優勢，并將電子技術同機械技術有機結合，可讓機器設備擁有更強的靈活性，從而改善現有機器裝備的使用效應。如果成功實現這一目標，這項創新技術定會成為其他行業持續發展的動力源泉[6]。

5.3 區域化

在未來工程機械領域的進步過程中，有望將機電一體化技術滲透到汽車機械工程里，并借助電腦科技及人工智能技術進行深化利用，提升這個技術的綜合性與實用價值。在這些強大技術支持下，推動機電一體化技術更進一步地發展，尤其是向著網絡化方向邁進。將該技術與工程技術緊密融合，也將更加充分發揮自動控制技術的功能，從而帶動汽車機械行業的健康發展，提升企業的經濟收益。

5.4 綠色化

針對工業環境帶來的污染，可借助機電一體化技術來降低危害程度。在發展機電一體化技術的同時，應堅持環保理念，特別是在工程機械領域，構建污染監測系統，深化其應用和推廣，并設立污染檢測機制，對機動車機械所產生的污染物質進行定期檢測，妥善處理污染物排放，盡力減小對生態環境的破壞及污染。在今后的發展進程中，應積極推進與國家可持續發展戰略協調一致的機電一體化技術。

6 結束語

機械與電子技術的有機融合，使其在實際應用中得以應用，從而使其智能化和自動化水平得到極大的提高。在工程機械裝備中應用機電一體化技術，可以全面保證其生產和運行的性能、效率和質量。設計者要積極地學習各種方法，并全面地掌握其應用，將機電一體化技術應用到工程機械裝備中，促進其高效率發展。

參考文獻

[1] 和冠冠.現代工程機械中機電一體化技術的應用研究[J].建筑·建材·裝飾，2023（6）：184-186.

[2] 呂瑋.工程機械中機電一體化技術的應用及發展趨勢[J].造紙裝備及材料，2022，51（4）：138-140.

[3] 張超穎.機電一體化技術在工程機械中的運用與發展[J].內燃機與配件，2023（18）：121-123.

[4] 王超.機電一體化技術在機械工程中的應用[J].科學與信息化，2023（11）：148-150.

[5] 許天宇，尤家榮.工程機械機電一體化技術的應用研究[J].造紙裝備及材料，2023，52（3）：126-128+156.

[6] 李昀澤.工程機械機電一體化技術的發展思考[J].信息記錄材料，2022，23（2）：32-34.

收稿日期：2023-12-01

作者簡介：劉凱，男，江蘇南通人，研究方向：光電信息材料與器件。