工程機(jī)械機(jī)電一體化技術(shù)應(yīng)用
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摘要：隨著我國基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的快速發(fā)展，工程機(jī)械的需求不斷增加，我國工程機(jī)械行業(yè)得到快速發(fā)展，裝載機(jī)、挖掘機(jī)、軋路機(jī)等產(chǎn)量位居世界第一。但是，工程機(jī)械的自動(dòng)化、安全可靠性需要進(jìn)一步提升。機(jī)電一體化技術(shù)在工程機(jī)械中的運(yùn)用可以明顯提高生產(chǎn)效率，促進(jìn)工程機(jī)械的改進(jìn)和創(chuàng)新。本文主要分析了機(jī)電一體化技術(shù)在工程機(jī)械中的應(yīng)用，以盡可能發(fā)揮機(jī)電一體化技術(shù)的優(yōu)勢(shì)，推動(dòng)工程機(jī)械行業(yè)的進(jìn)一步發(fā)展。
關(guān)鍵詞：工程機(jī)械；機(jī)電一體化；應(yīng)用
機(jī)電一體化技術(shù)將機(jī)械技術(shù)和電子技術(shù)融為一體，將計(jì)算機(jī)與信息技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)、傳感檢測(cè)技術(shù)和伺服傳動(dòng)技術(shù)應(yīng)用于機(jī)械系統(tǒng)中，提高了機(jī)械裝備的自動(dòng)化、智能化水平。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。
1機(jī)電一體化技術(shù)概述
機(jī)電一體化技術(shù)廣泛應(yīng)用于工程機(jī)械行業(yè)，涉及內(nèi)容較多，如機(jī)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(jī)械融入機(jī)電一體化技術(shù)，可以優(yōu)化生產(chǎn)操作?，F(xiàn)階段，我國工程機(jī)械行業(yè)對(duì)機(jī)電一體化技術(shù)的應(yīng)用主要體現(xiàn)在微處理器的改進(jìn)上，改進(jìn)后的微處理器電子控制裝置的控制協(xié)調(diào)性更強(qiáng)，可以避免后續(xù)工程機(jī)械操作產(chǎn)生較大的誤差。如今，我國工程機(jī)械不斷發(fā)展，機(jī)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(dòng)機(jī)電一體化技術(shù)。因此，設(shè)計(jì)人員需要結(jié)合工程機(jī)械運(yùn)行特點(diǎn)和需求，創(chuàng)新機(jī)電一體化技術(shù)。機(jī)電一體化技術(shù)可以將機(jī)械技術(shù)和電子技術(shù)有機(jī)結(jié)合，進(jìn)一步優(yōu)化控制模式。目前，機(jī)電一體化技術(shù)已經(jīng)成為綜合性的技術(shù)手段，計(jì)算機(jī)技術(shù)的融入更是展示出機(jī)電一體化技術(shù)的優(yōu)勢(shì)。我國對(duì)機(jī)電一體化技術(shù)的應(yīng)用已經(jīng)較為成熟，如數(shù)控機(jī)床技術(shù)、自動(dòng)化制造技術(shù)等。機(jī)電一體化技術(shù)的發(fā)展極大地推動(dòng)了我國工業(yè)領(lǐng)域的變革［1］。
2機(jī)電一體化技術(shù)的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)
2.1安全性高
工程機(jī)械應(yīng)用機(jī)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(jī)電一體化技術(shù)可以豐富工程機(jī)械的功能，如監(jiān)視功能、報(bào)警功能以及自動(dòng)保護(hù)功能。如果工程機(jī)械在運(yùn)行過程中出現(xiàn)異常情況，機(jī)電一體化技術(shù)可以提供自動(dòng)化保護(hù)，確保操作人員和機(jī)械設(shè)備不會(huì)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(jī)械應(yīng)用機(jī)電一體化技術(shù)，可進(jìn)行數(shù)字化顯示，而且機(jī)電一體化技術(shù)具備程序控制功能。工程機(jī)械操作人員不需要手動(dòng)操作按鈕或者手柄就可以完成設(shè)計(jì)任務(wù)，因此機(jī)電一體化技術(shù)可以明顯簡(jiǎn)化操作流程。此外，機(jī)電一體化技術(shù)可以提升工程機(jī)械設(shè)備的先進(jìn)性，自動(dòng)選擇所需程序，減低操作人員勞動(dòng)強(qiáng)度，提高生產(chǎn)效率［2］。
2.3生產(chǎn)能力強(qiáng)
工程機(jī)械采用機(jī)電一體化技術(shù)，可以自動(dòng)處理相關(guān)信息，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化控制，保障自動(dòng)化控制精度，提高設(shè)備檢測(cè)的靈敏性。一旦工程機(jī)械投入運(yùn)行，自動(dòng)化控制系統(tǒng)就會(huì)啟動(dòng)。工程機(jī)械可以按照系統(tǒng)設(shè)定完成規(guī)定動(dòng)作。自動(dòng)化控制系統(tǒng)的加入可以顯著提高工程機(jī)械的生產(chǎn)效率，提升產(chǎn)品性能，發(fā)揮機(jī)電一體化技術(shù)的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)。
2.4應(yīng)用范圍廣
機(jī)電一體化技術(shù)屬于復(fù)合技術(shù)，因此具備復(fù)合技術(shù)的優(yōu)勢(shì)。傳統(tǒng)工程機(jī)械功能相對(duì)單一，應(yīng)用領(lǐng)域較為局限。與傳統(tǒng)工程機(jī)械相比，采用機(jī)電一體化技術(shù)的新型工程機(jī)械功能更加強(qiáng)大，應(yīng)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(jī)械中機(jī)電一體化技術(shù)的應(yīng)用
3.1電子監(jiān)控方面的應(yīng)用
機(jī)電一體化技術(shù)常應(yīng)用于工程機(jī)械電子監(jiān)控中，可以及時(shí)發(fā)現(xiàn)工程機(jī)械生產(chǎn)問題，實(shí)時(shí)監(jiān)控各個(gè)環(huán)節(jié)的生產(chǎn)情況。在機(jī)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(shí)發(fā)現(xiàn)設(shè)備運(yùn)行故障，保證機(jī)械操作零失誤。另外，電子監(jiān)控系統(tǒng)納入自動(dòng)報(bào)警功能，一旦機(jī)械設(shè)備出現(xiàn)故障，可及時(shí)告知管理人員，縮短故障處理時(shí)間，將工程機(jī)械的安全隱患降到最小，實(shí)現(xiàn)對(duì)機(jī)械設(shè)備的定期維護(hù)和保養(yǎng)。
3.2故障診斷方面的應(yīng)用
機(jī)電一體化技術(shù)可以有效地應(yīng)用在工程機(jī)械故障診斷中。一旦發(fā)現(xiàn)工程機(jī)械出現(xiàn)故障，就可以及時(shí)處理，這對(duì)機(jī)械設(shè)備使用壽命的延長(zhǎng)具有重要作用。此外，機(jī)電一體化技術(shù)中的自動(dòng)診斷技術(shù)可大大降低維修管理人員的工作負(fù)擔(dān)，明顯提升機(jī)械設(shè)備維修效率［4］。
3.3作業(yè)精度提升方面的應(yīng)用
對(duì)于工程機(jī)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(jī)械相關(guān)參數(shù)設(shè)計(jì)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(jī)械有效借助機(jī)電一體化技術(shù)，可以強(qiáng)化對(duì)機(jī)械參數(shù)的控制，確保參數(shù)設(shè)計(jì)的科學(xué)性和合理性。例如，如果路面工程采用自動(dòng)找平技術(shù)，可以確保路面的平整性；將微機(jī)控制電子稱量技術(shù)應(yīng)用在混凝土攪拌中，有助于精確稱量各種原材料，將計(jì)量誤差控制到最??；將超聲波技術(shù)應(yīng)用到自動(dòng)供料系統(tǒng)中，有助于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)供料，保障攤鋪質(zhì)量［5］。
3.4智能化和自動(dòng)化作業(yè)方面的應(yīng)用
智能化和自動(dòng)化是未來工程機(jī)械的發(fā)展趨勢(shì)。工程機(jī)械應(yīng)用機(jī)電一體化技術(shù)，可以明顯提升智能化和自動(dòng)化生產(chǎn)水平，進(jìn)一步優(yōu)化機(jī)械操作流程，降低對(duì)勞動(dòng)力的依賴，降低工作人員勞動(dòng)強(qiáng)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(jī)電一體化技術(shù)，就可以有效保障人員的生命安全。工程機(jī)械應(yīng)用機(jī)電一體化技術(shù)，可以實(shí)現(xiàn)智能化和自動(dòng)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(jī)中納入挖掘軌跡控制系統(tǒng)，該系統(tǒng)可以設(shè)定鏟斗運(yùn)動(dòng)軌跡，在微機(jī)控制系統(tǒng)的輔助下自動(dòng)控制鏟刀和動(dòng)臂桿的運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)挖掘機(jī)的精準(zhǔn)作業(yè)。
3.5節(jié)能降耗方面的應(yīng)用
機(jī)電一體化技術(shù)應(yīng)用于工程機(jī)械中，有助于節(jié)能降耗。傳統(tǒng)工程機(jī)械能源利用率不高，比如，液壓挖掘機(jī)的能源利用率不足20%。目前，我國對(duì)工程機(jī)械節(jié)能降耗有迫切需求，人們需要將機(jī)電一體化技術(shù)融入其中，借助機(jī)電一體化技術(shù)實(shí)現(xiàn)工程機(jī)械節(jié)能降耗的目標(biāo)。例如，某公司將新型節(jié)能控制器應(yīng)用在挖掘機(jī)上，在OLLS系統(tǒng)的支持下，挖掘機(jī)能源利用率明顯提升，與傳統(tǒng)挖掘機(jī)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(yīng)用
工程機(jī)械采用機(jī)電一體化技術(shù)，可以進(jìn)一步提高生產(chǎn)效率［7］。機(jī)電一體化技術(shù)可以進(jìn)一步優(yōu)化工程機(jī)械運(yùn)行流程，加強(qiáng)工程機(jī)械管理，提升企業(yè)生產(chǎn)效率，增加經(jīng)濟(jì)效益。
3.7其他領(lǐng)域的應(yīng)用
機(jī)電一體化技術(shù)廣泛應(yīng)用于工程機(jī)械中，除了上述方面以外，還應(yīng)用于裝載機(jī)生產(chǎn)、推土機(jī)生產(chǎn)以及鏟運(yùn)機(jī)生產(chǎn)等領(lǐng)域。機(jī)械生產(chǎn)采用自動(dòng)變速器，可以結(jié)合外負(fù)荷情況，合理調(diào)整傳動(dòng)系的傳動(dòng)比，進(jìn)一步提高發(fā)動(dòng)機(jī)功率利用效率，由達(dá)到節(jié)能降耗的目的［8］。
4未來工程機(jī)械中機(jī)電一體化技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)
高性能、智能化以及微型化是未來工程機(jī)械中機(jī)電一體化技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)，可以確保工程機(jī)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(yīng)用優(yōu)勢(shì)，可以提高工程機(jī)械生產(chǎn)能力和產(chǎn)品性能。微型化也是未來機(jī)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(jì)算，小巧靈活。但是，無論工程機(jī)械中的機(jī)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(jī)電一體化技術(shù)和傳統(tǒng)技術(shù)的主要標(biāo)志［9］。
5結(jié)語
機(jī)電一體化技術(shù)在工程機(jī)械行業(yè)中具有明顯的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)，未來，我國機(jī)電一體化技術(shù)將朝智能化、自動(dòng)化、微型化等方向發(fā)展。當(dāng)前，人們要結(jié)合具體生產(chǎn)情況，將機(jī)電一體化技術(shù)有效地融入工程機(jī)械中，盡可能發(fā)揮機(jī)電一體化技術(shù)的優(yōu)勢(shì)，推動(dòng)我國工程機(jī)械領(lǐng)域的變革。
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作者：李立堯 單位：鹽城市教育科學(xué)研究院
