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摘要：机电一体化技术的快速发展，推动了我国工程机械技术的发展。在当代机电一体化在工程机械中的应用主要是通过电子控制系统来加以实现和应用的。随着电子控制系统在机械工程中的利用的比例越来越大发挥的作用也越来越明显，工程机械中的电子控制系统使用的好坏直接影响到了工程机械施工的质量和进度。控制系统在工程机械中作用的不断提升，给相關人员和维修技术人员提出更高的要求。机电一体化在工程机械中的应用和发展是工程机械人员必修的课题。本文根据笔者工作实践，对机电一体化在工程机械上的应用与发展进行了探讨
关键词：机电一体化 工程机械 应用
中图分类号：TH-39 文献标识码：A
机电一体化也就是所谓的机械电子学,这是一门新兴的边缘综合科学,包括机械技术、信息技术、计算机技术以及微电子技术等等结合[1]。通过微电子技术应用,能够把微电子技术引进到相关的动力功能、机械主功能、控制功能等方面,在软件方面能够使得机械装置与电子装置相互进行有机结合而形成有效的系统。本世纪的70年代中期,越来越多人们在工程机械领域上应用机电一体化技术,使得工程机械的面貌得以大幅度改善,满足在工程领域省能化、智能化和自动化。
1.机电一体化的发展趋势
1.1 高智能化
高智能化是机电一体化技术和传统机械自动化技术的主要不同之处。它是在控制理论的基础之上结合了心理学、生理学、计算机科学等多种学科知识的思想和方法，通过对人类的智能进行模拟，对人和机器的接口进行分析和推理，最终以机器来取代人的劳动，从而达到最高的控制目标。
1.2 微型化趋势
微型机电一体化，是机电一体化发展的必然趋势，将一体化产品向体积小、耗能小、运动灵活的方向发展。现在的机电一体化产品都向着不超过 1 立方厘米的体积来发展，甚至是微米、纳米。
1.3 网络化趋势
计算机网络的普及，各种应用网络的远程控制盒监控技术的迅速发展和在工程机械中的使用，这使得机电一体化技术朝着网络化方向发展成为必然趋势。
1.4 个性化趋势
在信息时代，机电一体化产品在生产模式和结构以及观念都发生改变，使得机电一体化呈现个性化的发展趋势。现代的机电一体化呈现智能制造、模拟制造、敏捷制造等个性化的特点。
1.5 绿色化趋势
机电一体化的产品在向绿色化的发展趋势前进，只要是在机电一体化的使用时不污染生态环境，产品报废后能够进行回收利用，减少资源的浪费和对生态环境的影响，实习绿色化的机电一体化，是适应社会未来发展的一大特点。总之，机电一体化技术具有广阔的发展前景和极高的应用价值，对机电一体化专业人才的需求也是社会发展的必然趋势。将机电一体化应用到工程机械上就是最终的目的。
2 工程机械中机电一体化技术的应用
2 . 1 机电一体化和工程机械的关系
思考对于较传统工程机械来说,在现阶段,通过利用机电一体化技术,能够使得各种性能方面都得以明显改善,比如操作舒适性能够得以有效提高;机械能耗能有效大幅度降低,明显提高机械功效。可靠性不断提高;不断提高相应的作业精度和作业效率。
2 . 2 机电一体化对工程机械功能的改进探讨
在现代工程机械领域中,高性能的要求表现无所不在:第一,需要较高的机械功效且较小的能耗;第二,系统一般具有监视运行状态的功能,以及故障自诊和自动报警功能;第三,应具有较高的技术性价比;第四,较低的使用成本;第五,越来越高的自动化程度及精度;第六,具有较长的使用寿命,较为简单且安全的操作。下面对于现代工程机械的电子控制相关内容进行分析。
2.2.1 控制柴油机
要想进一步深入发展柴油机技术,应该要解决发动机排放质量与最低油耗间的矛盾。在电子技术发展十分迅速的今天,采用电子节能液压泵系统能够有效减小能耗,还能自动控制冷风扇的转速随温度的变化,这样的条件下,电子控制自动变速,还包括根据负荷条件自动调节柴油机油门等内容都能得以实现,能够使得在各种变工况下的柴油机,在满足经济指标和排放指标的最佳喷油时间的同时,能够实现净化排气、节约能源、提高效率。
2.2.2 降低能耗,提高生产率
在现代工程机械的发展中提高能量利用率显得十分必要,这是因为传统工程机械的燃料能量利用率非常低,往往只有20%左右。通过在日本小松公司生产的新型挖掘机上应用新型节能控制器(OLLS系统),具有比较好的节能效果,相比可节省能源23%。该系统能有效地利用发动机功率,满足发动机转矩和泵吸收转矩能保持在最佳配合状态,通过动作迅速的作业机构而实现生产率的大大提高。
2.2.3 保证成品的作业精度
通过在某些工程机械设备上引入电子控制系统,能够满足系统对于称量精确且过程自动化的要求,同时还能使得劳动强度的以降低,工作效率不断提高,使得人工称量的误差尽可能减少,从而使得拌合成品的作业精度有所保证。比如,对于沥青、混凝土拌合机械设备来说,其计量功能都基本实现自动化,微机控制技术在电子计量系统中被广泛采用。
2.2.4 作业过程的自动化或半自动化
为了尽可能的提高工程机械的运作质量和效率,通过采用自动化或半自动化控制方式,一方面能够使得操作者的劳动强度有所降低,另外一方面也能保证作业精度也不会受到操作人员的技术和生产经验的影响。
2.2.5 电子监控、自动报警及故障自诊
为了进一步保证作业人员和机械设备的安全,避免机件或设备事损坏故的发生,应该监控工程机械的发动机、传动系统和液压系统等的运行状态,这是通过电子监控和故障诊断专家系统设置各种类型的传感器得以实现。在在故障发生之前预先发现问题更有助于问题的解决。
2.2.6 提高安全性
微机控制的力矩限制器在一些国外的塔式起重机和轮式起重机应用,这一般是为了提高作业安全性,防止翻车和断臂事故,当出现超负荷问题的情况,应该立即报警。另外,通过无线遥控装置的许多井下挖掘机能够实现无人驾驶的特点,这对于在有放射性物质污染地区和高温或水下等危险地点上进行作业就尤为必要。
2.3其他应用
现在一些电子控制的自动化变速器在推土机、装载机等工程机械上的使用，能够根据实际的施工要求来改变传动系统的传动化，这不仅能够提高工作的效率，一定程度上还提高了燃料的经济性，简化了人工的操作过程，降低了劳动的强度。比如在推土机、装载机上面加上电子控制的自动变速器，它就能根据负荷的变化情况来自动改变传动系统的传动比，这不仅仅提高了发动机的工作效率，同时也提高了燃油的经济性，而且也降低了工作难度，减轻了劳动强度。总结机电一体化在工程机械中的应用发展是当前机械工业发展必然的趋势，也是振兴和发展机械工业的必经之路。
3 工程机械中机电一体化技术的展望
3.1 计算机与信息处理技术
计算机是实现信息处理的主体,信息处理技术包括范围应用比较广,主要包括信息的输入、识别、运算、变换、存储及输出等等方面。计算机技术范围涉及到网络与通信技术、硬件和软件技术、数据库技术等等方面。要想工程机械机电一体化技术发展不断进步,应该大力发展计算机应用及信息处理技术。
3.2 电子控制理论
工程机械现代化的重要标志就是以微电子为核心的高新技术,通过其应用和推广,在相关控制理论指导下,能够满足系统智能化设计的要求,完成相关的设计后的系统仿真等等。
3.3 传感器技术
目前,传感器技术在现代工程机械上应用较为广泛,比如,发动机可以通过机油压力传感器、冷却水温度传感器等来进行发动机的运转状态的检测和控制;沥青摊铺机上的传感器能够实现摊铺机在工作时实现自动找平且行走速度不变的特点,还能满足摊铺出来预定的平整度、坡度和厚度的路面的要求。在感器技术的迅猛发展的今天,精度要求越来越高,可靠性和稳定性也能不断提高,越来越广的采集信息范围也超着集成、多功能化和智能化方向发展,所以,未来在工程机械上将应用越来越多种类的传感器。
4.结语
从以上分析可以看出,工程机械机电一体化技术已经应用较为广泛,但是随着工程技术不断发展,工程机械机电一体化还会向着更高的阶段升级和发展,朝着机、电、光、磁的综合应用发展。
参考文献
[1] 黄洪钟.机电一体化技术在工程机械上的应用[J].筑路机械与施工机械化,1990(7):6-8.
[2] 张青.工程机械概论[M].北京:化学工业出版社,2009:4-5.
[3] 魏建碑.浅谈机电一体化在工程机械中的应用[J].黑龙江科技息.
关键词：机电一体化 工程机械 应用
中图分类号：TH-39 文献标识码：A
机电一体化也就是所谓的机械电子学,这是一门新兴的边缘综合科学,包括机械技术、信息技术、计算机技术以及微电子技术等等结合[1]。通过微电子技术应用,能够把微电子技术引进到相关的动力功能、机械主功能、控制功能等方面,在软件方面能够使得机械装置与电子装置相互进行有机结合而形成有效的系统。本世纪的70年代中期,越来越多人们在工程机械领域上应用机电一体化技术,使得工程机械的面貌得以大幅度改善,满足在工程领域省能化、智能化和自动化。
1.机电一体化的发展趋势
1.1 高智能化
高智能化是机电一体化技术和传统机械自动化技术的主要不同之处。它是在控制理论的基础之上结合了心理学、生理学、计算机科学等多种学科知识的思想和方法，通过对人类的智能进行模拟，对人和机器的接口进行分析和推理，最终以机器来取代人的劳动，从而达到最高的控制目标。
1.2 微型化趋势
微型机电一体化，是机电一体化发展的必然趋势，将一体化产品向体积小、耗能小、运动灵活的方向发展。现在的机电一体化产品都向着不超过 1 立方厘米的体积来发展，甚至是微米、纳米。
1.3 网络化趋势
计算机网络的普及，各种应用网络的远程控制盒监控技术的迅速发展和在工程机械中的使用，这使得机电一体化技术朝着网络化方向发展成为必然趋势。
1.4 个性化趋势
在信息时代，机电一体化产品在生产模式和结构以及观念都发生改变，使得机电一体化呈现个性化的发展趋势。现代的机电一体化呈现智能制造、模拟制造、敏捷制造等个性化的特点。
1.5 绿色化趋势
机电一体化的产品在向绿色化的发展趋势前进，只要是在机电一体化的使用时不污染生态环境，产品报废后能够进行回收利用，减少资源的浪费和对生态环境的影响，实习绿色化的机电一体化，是适应社会未来发展的一大特点。总之，机电一体化技术具有广阔的发展前景和极高的应用价值，对机电一体化专业人才的需求也是社会发展的必然趋势。将机电一体化应用到工程机械上就是最终的目的。
2 工程机械中机电一体化技术的应用
2 . 1 机电一体化和工程机械的关系
思考对于较传统工程机械来说,在现阶段,通过利用机电一体化技术,能够使得各种性能方面都得以明显改善,比如操作舒适性能够得以有效提高;机械能耗能有效大幅度降低,明显提高机械功效。可靠性不断提高;不断提高相应的作业精度和作业效率。
2 . 2 机电一体化对工程机械功能的改进探讨
在现代工程机械领域中,高性能的要求表现无所不在:第一,需要较高的机械功效且较小的能耗;第二,系统一般具有监视运行状态的功能,以及故障自诊和自动报警功能;第三,应具有较高的技术性价比;第四,较低的使用成本;第五,越来越高的自动化程度及精度;第六,具有较长的使用寿命,较为简单且安全的操作。下面对于现代工程机械的电子控制相关内容进行分析。
2.2.1 控制柴油机
要想进一步深入发展柴油机技术,应该要解决发动机排放质量与最低油耗间的矛盾。在电子技术发展十分迅速的今天,采用电子节能液压泵系统能够有效减小能耗,还能自动控制冷风扇的转速随温度的变化,这样的条件下,电子控制自动变速,还包括根据负荷条件自动调节柴油机油门等内容都能得以实现,能够使得在各种变工况下的柴油机,在满足经济指标和排放指标的最佳喷油时间的同时,能够实现净化排气、节约能源、提高效率。
2.2.2 降低能耗,提高生产率
在现代工程机械的发展中提高能量利用率显得十分必要,这是因为传统工程机械的燃料能量利用率非常低,往往只有20%左右。通过在日本小松公司生产的新型挖掘机上应用新型节能控制器(OLLS系统),具有比较好的节能效果,相比可节省能源23%。该系统能有效地利用发动机功率,满足发动机转矩和泵吸收转矩能保持在最佳配合状态,通过动作迅速的作业机构而实现生产率的大大提高。
2.2.3 保证成品的作业精度
通过在某些工程机械设备上引入电子控制系统,能够满足系统对于称量精确且过程自动化的要求,同时还能使得劳动强度的以降低,工作效率不断提高,使得人工称量的误差尽可能减少,从而使得拌合成品的作业精度有所保证。比如,对于沥青、混凝土拌合机械设备来说,其计量功能都基本实现自动化,微机控制技术在电子计量系统中被广泛采用。
2.2.4 作业过程的自动化或半自动化
为了尽可能的提高工程机械的运作质量和效率,通过采用自动化或半自动化控制方式,一方面能够使得操作者的劳动强度有所降低,另外一方面也能保证作业精度也不会受到操作人员的技术和生产经验的影响。
2.2.5 电子监控、自动报警及故障自诊
为了进一步保证作业人员和机械设备的安全,避免机件或设备事损坏故的发生,应该监控工程机械的发动机、传动系统和液压系统等的运行状态,这是通过电子监控和故障诊断专家系统设置各种类型的传感器得以实现。在在故障发生之前预先发现问题更有助于问题的解决。
2.2.6 提高安全性
微机控制的力矩限制器在一些国外的塔式起重机和轮式起重机应用,这一般是为了提高作业安全性,防止翻车和断臂事故,当出现超负荷问题的情况,应该立即报警。另外,通过无线遥控装置的许多井下挖掘机能够实现无人驾驶的特点,这对于在有放射性物质污染地区和高温或水下等危险地点上进行作业就尤为必要。
2.3其他应用
现在一些电子控制的自动化变速器在推土机、装载机等工程机械上的使用，能够根据实际的施工要求来改变传动系统的传动化，这不仅能够提高工作的效率，一定程度上还提高了燃料的经济性，简化了人工的操作过程，降低了劳动的强度。比如在推土机、装载机上面加上电子控制的自动变速器，它就能根据负荷的变化情况来自动改变传动系统的传动比，这不仅仅提高了发动机的工作效率，同时也提高了燃油的经济性，而且也降低了工作难度，减轻了劳动强度。总结机电一体化在工程机械中的应用发展是当前机械工业发展必然的趋势，也是振兴和发展机械工业的必经之路。
3 工程机械中机电一体化技术的展望
3.1 计算机与信息处理技术
计算机是实现信息处理的主体,信息处理技术包括范围应用比较广,主要包括信息的输入、识别、运算、变换、存储及输出等等方面。计算机技术范围涉及到网络与通信技术、硬件和软件技术、数据库技术等等方面。要想工程机械机电一体化技术发展不断进步,应该大力发展计算机应用及信息处理技术。
3.2 电子控制理论
工程机械现代化的重要标志就是以微电子为核心的高新技术,通过其应用和推广,在相关控制理论指导下,能够满足系统智能化设计的要求,完成相关的设计后的系统仿真等等。
3.3 传感器技术
目前,传感器技术在现代工程机械上应用较为广泛,比如,发动机可以通过机油压力传感器、冷却水温度传感器等来进行发动机的运转状态的检测和控制;沥青摊铺机上的传感器能够实现摊铺机在工作时实现自动找平且行走速度不变的特点,还能满足摊铺出来预定的平整度、坡度和厚度的路面的要求。在感器技术的迅猛发展的今天,精度要求越来越高,可靠性和稳定性也能不断提高,越来越广的采集信息范围也超着集成、多功能化和智能化方向发展,所以,未来在工程机械上将应用越来越多种类的传感器。
4.结语
从以上分析可以看出,工程机械机电一体化技术已经应用较为广泛,但是随着工程技术不断发展,工程机械机电一体化还会向着更高的阶段升级和发展,朝着机、电、光、磁的综合应用发展。
参考文献
[1] 黄洪钟.机电一体化技术在工程机械上的应用[J].筑路机械与施工机械化,1990(7):6-8.
[2] 张青.工程机械概论[M].北京:化学工业出版社,2009:4-5.
[3] 魏建碑.浅谈机电一体化在工程机械中的应用[J].黑龙江科技息.