工程機(jī)械機(jī)電一體化應(yīng)用分析

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摘要：隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展,機(jī)電一體化技術(shù)的應(yīng)用環(huán)境越來越廣。本文基于目前機(jī)電一體化技術(shù)的發(fā)展與研究現(xiàn)狀，分析了機(jī)電一體化技術(shù)在煤礦機(jī)械領(lǐng)域、化工機(jī)械領(lǐng)域和數(shù)控機(jī)床機(jī)械領(lǐng)域的應(yīng)用，最后總結(jié)了機(jī)電一體化技術(shù)在機(jī)械工程設(shè)備中應(yīng)用的意義，闡述了對(duì)于機(jī)電一體化技術(shù)的新認(rèn)知。

關(guān)鍵詞：機(jī)電一體化；煤礦機(jī)械；化工機(jī)械；數(shù)控機(jī)床

一.機(jī)電一體化的發(fā)展與研究現(xiàn)狀

20世紀(jì)40年代，計(jì)算機(jī)的出現(xiàn)為機(jī)械系統(tǒng)的復(fù)雜控制提供了更堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)，進(jìn)入70年代，機(jī)械技術(shù)與電子技術(shù)的結(jié)合已經(jīng)成為一種非常普遍的做法，相繼在工業(yè)機(jī)器人、各種生產(chǎn)設(shè)備和汽車、飛機(jī)等領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用，21世紀(jì),機(jī)電一體化技術(shù)將成為機(jī)械行業(yè)的主導(dǎo),在各方面都能帶來明顯的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。機(jī)電一體化發(fā)展至今也已成為一個(gè)新的主題。它作為一種新技術(shù)被引入工程機(jī)械，這次技術(shù)的改革，使其各種性能有一個(gè)質(zhì)的飛躍。進(jìn)一步改進(jìn)的同時(shí),由于傳感器的性能,傳感器信號(hào)處理和判斷的智能程度也達(dá)到了一個(gè)更高的水平,體現(xiàn)了較高的機(jī)電一體化系統(tǒng)的靈活性和適應(yīng)性。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展,各種技術(shù)融合的趨勢(shì)將越來越明顯,機(jī)電一體化技術(shù)廣闊的發(fā)展前景將受到越來越多的矚目。

二.機(jī)電一體化在機(jī)械工程中的運(yùn)用

機(jī)電一體化技術(shù)不僅適用于各類生產(chǎn)型企業(yè)，更因?yàn)楣こ虣C(jī)械的功能的擴(kuò)張,各種技術(shù)融合的趨勢(shì)將越來越明顯,機(jī)電一體化技術(shù)的應(yīng)用環(huán)境也越來越廣泛，在煤礦機(jī)械領(lǐng)域，化工機(jī)械領(lǐng)域和數(shù)控機(jī)床領(lǐng)域尤為突出。

（1）煤礦機(jī)械領(lǐng)域

煤礦機(jī)械領(lǐng)域到處都有的機(jī)電一體化技術(shù)的存在,如由于連續(xù)輸送與長(zhǎng)距離帶式輸送機(jī),吞吐量大、效率高、容易實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化,和許多其他的優(yōu)點(diǎn),因此,我國(guó)大部分煤礦用帶式輸送機(jī),機(jī)電一體化技術(shù)應(yīng)用于帶式輸送機(jī)系統(tǒng)增強(qiáng)抵御外界干擾的能力,從而實(shí)現(xiàn)不好環(huán)境的條件下長(zhǎng)時(shí)間工作。例如,煤炭開采,礦井提升機(jī)是一種機(jī)電一體化更好的挖掘大型設(shè)備,特別是內(nèi)置提升機(jī),把滾筒和驅(qū)動(dòng)作為一個(gè)整體,極大地簡(jiǎn)化了機(jī)械結(jié)構(gòu),是典型的機(jī)電一體化設(shè)備,充分反映機(jī)械-電氣復(fù)雜的計(jì)算機(jī)自動(dòng)控制。此外,液壓支架是綜合機(jī)械化采煤工作面配套設(shè)備,是目前電動(dòng)液壓控制方向,計(jì)算機(jī)技術(shù)和液壓控制的有機(jī)結(jié)合,實(shí)現(xiàn)恒壓雙向或一組自動(dòng)移動(dòng)框架,避免對(duì)頂板和支架負(fù)載的影響。

（2）化工機(jī)械領(lǐng)域

化工生產(chǎn)中，化工機(jī)械是電氣和電子控制系統(tǒng)的一部分,質(zhì)量和性能直接影響到機(jī)械性能、燃油經(jīng)濟(jì)性、可靠性,因此影響施工質(zhì)量,生產(chǎn)效率和使用壽命等。化工機(jī)械的各種形式的能源和相互轉(zhuǎn)換過程更加復(fù)雜,最常見的形式的能量是熱能,機(jī)械能、化學(xué)能、電磁能量,工作介質(zhì)的性質(zhì)是多變的,如它的組成、成分和形態(tài)的變量等;作業(yè)領(lǐng)域很廣,操作參數(shù)特殊，如：高低電壓、高低速度、高溫和低溫,高粘度等;基于這些特點(diǎn)，機(jī)電一體化技術(shù)應(yīng)用于化工領(lǐng)域可使得化工機(jī)械設(shè)備在化學(xué)環(huán)境溫度可靠下穩(wěn)定的工作,抗壓強(qiáng)度高、抗老化,使用壽命長(zhǎng),密封性能好,可以防止水分和灰塵侵入;良好的抗沖擊性和抗振性,抗干擾能力強(qiáng),系統(tǒng)可以在各種干擾下工作可靠。

（3）數(shù)控機(jī)床領(lǐng)域

目前，數(shù)控機(jī)床正不斷吸收最新技術(shù)成就，向著高可靠性、高柔性化、高精度化、高效率化、多功能復(fù)合化、制造系統(tǒng)自動(dòng)化及設(shè)計(jì)CAD化和宜人化等方向發(fā)展。所謂的數(shù)控機(jī)床,是用于零件處理,但在機(jī)電一體化技術(shù)的應(yīng)用之后,一個(gè)簡(jiǎn)單的機(jī)器不再是原來的意義。機(jī)電一體化技術(shù)在數(shù)控機(jī)床中的應(yīng)用,使數(shù)控機(jī)床的結(jié)構(gòu)、功能、操作和控制精度已迅速增加,具體表現(xiàn)為：總線式,模塊化,結(jié)構(gòu)緊湊,采用CPU、主要總線架構(gòu),系統(tǒng)可提供面向車間的編程技術(shù)和實(shí)現(xiàn)的三維加工過程動(dòng)態(tài)模擬,并引入在線診斷和智能模糊控制;大容量存儲(chǔ)器的應(yīng)用程序和軟件模塊化設(shè)計(jì),不僅豐富了數(shù)控功能,同時(shí)也增強(qiáng)了數(shù)控系統(tǒng)的控制功能,可以實(shí)現(xiàn)這一過程中,多通道控制和系統(tǒng)的多級(jí)網(wǎng)絡(luò)功能,加強(qiáng)系統(tǒng),構(gòu)成一個(gè)復(fù)雜的處理系統(tǒng)的能力。

三.機(jī)電一體化在機(jī)械工程設(shè)備中的意義

隨著機(jī)電一體化技術(shù)的發(fā)展和完善，機(jī)電一體化產(chǎn)品的概念已經(jīng)逐步擴(kuò)大到控制系統(tǒng)和被控制系統(tǒng)相結(jié)合的產(chǎn)品制造和過程控制的大系統(tǒng)。機(jī)電一體化技術(shù)的發(fā)展最終將使機(jī)電產(chǎn)品向多功能化、高效率化、高自動(dòng)化、高智能化、高可靠性、省材料和省能源的方向發(fā)展。機(jī)電一體化技術(shù)應(yīng)用于工程機(jī)械設(shè)備當(dāng)中，對(duì)于機(jī)械系統(tǒng)的功能、性能、操縱性和可靠性方面都會(huì)產(chǎn)生影響。

(1)邏輯聯(lián)系的可編程性以及單個(gè)驅(qū)動(dòng)部件的智能化，是機(jī)電一體化系統(tǒng)的功能得到豐富和提高的主要原因，通過軟件的設(shè)計(jì)，機(jī)電一體化系統(tǒng)可以完成極其復(fù)雜的任務(wù)，從而賦予傳統(tǒng)機(jī)械產(chǎn)品許多新的功能。

(2)機(jī)電一體化系統(tǒng)的動(dòng)力智能化、分散化，不但使傳動(dòng)鏈縮短，提高了傳動(dòng)精度，而且使整個(gè)機(jī)電一體化系統(tǒng)的機(jī)械結(jié)構(gòu)更為簡(jiǎn)單，機(jī)械部件數(shù)量減少，使系統(tǒng)的剛度更好，從而使得機(jī)電一體化系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)特性和動(dòng)力特性都得到很大的提高。

(3)電子技術(shù)的發(fā)展使得操縱系統(tǒng)不再受機(jī)械結(jié)構(gòu)的限值，可以將操縱設(shè)備和顯示設(shè)備安裝在任何方便操作的地方，并可以通過互聯(lián)網(wǎng)和無(wú)線網(wǎng)完成遠(yuǎn)程操作，提高了危險(xiǎn)環(huán)境下操縱的安全性。

(4)傳動(dòng)鏈的縮短和嵌入式電子控制系統(tǒng)的應(yīng)用，使系統(tǒng)結(jié)構(gòu)大幅度簡(jiǎn)化，系統(tǒng)的可動(dòng)部件減少，磨損也大為減少，進(jìn)一步提高了機(jī)械系統(tǒng)的強(qiáng)度、剛度和過載能力，從而提高了可靠性。

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作者：劉全新 劉加嶺 杜傳明 單位：山東科技大學(xué)機(jī)械電子工程學(xué)院