機(jī)電一體化在工程機(jī)械的應(yīng)用分析

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摘要：機(jī)電一體化技術(shù)通過(guò)依托機(jī)械電子理論根基，運(yùn)用現(xiàn)代科技、計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)、機(jī)械設(shè)計(jì)技術(shù)等對(duì)工程機(jī)械項(xiàng)目中的相關(guān)信息進(jìn)行全面以及系統(tǒng)深入的分析，更深層次的對(duì)工作人員提供高質(zhì)量的技術(shù)輸出。與此同時(shí)，將機(jī)電一體化技術(shù)與工程機(jī)械行業(yè)的發(fā)展有機(jī)結(jié)合，能夠大幅度的提升工程機(jī)械的工作效率和工作質(zhì)量，切實(shí)可行的實(shí)現(xiàn)工程機(jī)械類(lèi)制造企業(yè)的發(fā)展規(guī)劃，增加企業(yè)的利潤(rùn)。本文對(duì)機(jī)電一體化在工程機(jī)械中的應(yīng)用以及其作用和發(fā)展方向作了重點(diǎn)論述。

關(guān)鍵詞：工程機(jī)械；機(jī)電一體化；技術(shù)應(yīng)用

1機(jī)電一體化體系包含的關(guān)鍵技術(shù)內(nèi)容

機(jī)電一體化系統(tǒng)技術(shù)的核心還是要以機(jī)械為重點(diǎn)。區(qū)別于普通機(jī)械，它是將智能電子技術(shù)完美的融入到機(jī)械主要功能、動(dòng)力系統(tǒng)以及信息控制功能中，同時(shí)依靠計(jì)算機(jī)軟件技術(shù)把智能化與機(jī)械合理結(jié)合，最終形成智能的機(jī)電一體化技術(shù)系統(tǒng)。從實(shí)現(xiàn)的功能講，機(jī)電一體化系統(tǒng)包含的內(nèi)容廣泛，涉及到機(jī)械學(xué)、運(yùn)動(dòng)學(xué)、能量流等諸多動(dòng)力學(xué)領(lǐng)域的知識(shí)，該系統(tǒng)具有集成性、融合性、跨學(xué)科性以及復(fù)雜性等多種特點(diǎn)，其最終的目的是為了實(shí)現(xiàn)工程機(jī)械智能化操控，并能夠完成多種信息處理命令。傳統(tǒng)的工程機(jī)械領(lǐng)域的主要?jiǎng)恿υ匆廊皇莾?nèi)燃機(jī)，其包括動(dòng)力、傳動(dòng)、行走、工作以及操控裝置五大系統(tǒng)，這五大系統(tǒng)代表的是傳統(tǒng)機(jī)械一體化系統(tǒng)。隨著社會(huì)的發(fā)展以及計(jì)算機(jī)信息技術(shù)的進(jìn)步，電子智能化設(shè)備如智能電子控制系統(tǒng)、機(jī)電控制、遙控控制、仿真控制等智能控制技術(shù)的融入，傳統(tǒng)機(jī)械一體化系統(tǒng)也逐步過(guò)渡為機(jī)電一體化技術(shù)新系統(tǒng)。機(jī)電一體化技術(shù)新系統(tǒng)的出現(xiàn)有力推動(dòng)了工程機(jī)械的自動(dòng)化發(fā)展進(jìn)程，有力推動(dòng)了工業(yè)進(jìn)步進(jìn)程。

2機(jī)電一體化技術(shù)在工程機(jī)械中的應(yīng)用

2.1傳感器檢測(cè)技術(shù)

傳感器檢測(cè)技術(shù)可以把非電量信號(hào)轉(zhuǎn)換為電量信號(hào)，這是一種電信號(hào)轉(zhuǎn)換的功能塊，在工程機(jī)械中，它能夠?qū)崿F(xiàn)最佳數(shù)據(jù)的顯示與過(guò)程控制，現(xiàn)代傳感器檢測(cè)技術(shù)是以信息技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)系統(tǒng)為基礎(chǔ)的，在工程機(jī)械中使用傳感器可以提高機(jī)械設(shè)備本體的抗干擾性、靈敏度以及穩(wěn)定性，同時(shí)可以保證設(shè)備具有較強(qiáng)的抗沖擊能力以及良好的氣候適應(yīng)能力[1]?？紤]到工程機(jī)械的主要運(yùn)行特性，它要求傳感器具有高密封性和耐磨度。工程機(jī)械中車(chē)輛的傳感器溫度控制精度應(yīng)控制在40°到130°之間，且其變化范圍要小于1%?？紤]使用高度發(fā)達(dá)的電子設(shè)備將微控制器應(yīng)用于固態(tài)傳感器的支撐部件，從而實(shí)現(xiàn)工程機(jī)械溫度補(bǔ)償功能的標(biāo)準(zhǔn)化與線性化。

2.2信號(hào)處理

I/O接口技術(shù)現(xiàn)代工程機(jī)械越來(lái)越重視各種形式的信號(hào)。比如：在機(jī)械設(shè)備中加入一臺(tái)微處理器，結(jié)合I/O接口技術(shù)，實(shí)現(xiàn)信息信號(hào)的有效處理，使用傳感器檢測(cè)機(jī)械設(shè)備中的各種信息，進(jìn)行必要的邏輯分析、判斷以及轉(zhuǎn)換，最終全面綜合執(zhí)行機(jī)構(gòu)控制命令[2]。此外，工程機(jī)械設(shè)備中還增加了自動(dòng)診斷功能，以實(shí)現(xiàn)基于I/O接口技術(shù)的信息優(yōu)化，并通過(guò)系統(tǒng)顯示、響應(yīng)和可靠有效的傳輸實(shí)現(xiàn)人機(jī)交互過(guò)程。

2.3工程機(jī)械故障診斷技術(shù)

包含機(jī)電一體化系統(tǒng)的新型工程機(jī)械具有較低的運(yùn)行噪音和燃料成本，降低了操作技術(shù)人員的工作壓力，也使得生產(chǎn)效率得到提升。然而，由于工程機(jī)械涉及的技術(shù)環(huán)節(jié)多而廣，其出現(xiàn)故障是不可避免的。機(jī)電一體化系統(tǒng)中的安全容錯(cuò)技術(shù)可以幫助機(jī)械設(shè)備避免風(fēng)險(xiǎn)。其故障自動(dòng)診斷功能塊可以服務(wù)于工程機(jī)械的各個(gè)部件，通過(guò)電子監(jiān)測(cè)控制系統(tǒng)識(shí)別設(shè)備異常，其后依據(jù)科學(xué)的算法判定實(shí)際故障點(diǎn)，從而實(shí)現(xiàn)設(shè)備的有效定位以及修復(fù)。

3機(jī)電一體化技術(shù)的作用

3.1提高施工操作質(zhì)量和準(zhǔn)確性

機(jī)電一體化系統(tǒng)集成到工程機(jī)械操作體系中后，其性能和功能得到了明顯提高，它實(shí)現(xiàn)了傳統(tǒng)工程機(jī)械無(wú)法實(shí)現(xiàn)的精細(xì)微調(diào)作業(yè)。如推土機(jī)、挖掘機(jī)的自適應(yīng)操作、激光自動(dòng)調(diào)平操作、自動(dòng)換擋操作等。這種新的機(jī)電一體化技術(shù)大大提高了推土機(jī)和挖掘機(jī)在大范圍內(nèi)的調(diào)平精度，同時(shí)操作人員的工作強(qiáng)度也得到了降低[3]。該系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了設(shè)備的無(wú)人遠(yuǎn)程控制，大大降低了一些危險(xiǎn)區(qū)域施工作業(yè)人員的施工風(fēng)險(xiǎn)因素。

3.2提高工程機(jī)械運(yùn)行的節(jié)能效率

機(jī)電一體化系統(tǒng)技術(shù)顛覆了傳統(tǒng)工程機(jī)械的液壓傳動(dòng)方式，實(shí)現(xiàn)了設(shè)備液壓傳動(dòng)的自動(dòng)負(fù)載控制，使發(fā)動(dòng)機(jī)的輸出功率得到提升，合理分配工程機(jī)械的液壓負(fù)荷，滿足了更高操作技術(shù)需求的應(yīng)用。以工程機(jī)械發(fā)動(dòng)機(jī)為例，根據(jù)設(shè)備溫度的變化高低實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制，有效的確保了發(fā)動(dòng)機(jī)的熱效率始終保持最佳指標(biāo)，實(shí)現(xiàn)了工程機(jī)械的整體節(jié)能目的[4]。此外，在節(jié)能液壓系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，為工程機(jī)械建立了電子燃油控制系統(tǒng)，以降低油耗，延長(zhǎng)設(shè)備的使用壽命，如當(dāng)工程機(jī)械發(fā)動(dòng)機(jī)的燃油消耗率會(huì)降低到0.23kg/kW•h時(shí)，而它的平均熱效率卻能提高約50%，設(shè)備使用壽命將延長(zhǎng)18000min或以上。

4結(jié)束語(yǔ)

機(jī)電一體化技術(shù)在工程機(jī)械領(lǐng)域的應(yīng)用以及帶來(lái)的提升是多維化的，其智能化、模塊化和綠色環(huán)保均是目前人類(lèi)社會(huì)最關(guān)注的領(lǐng)域，它也必將會(huì)成為未來(lái)工業(yè)發(fā)展的核心，被人類(lèi)廣泛使用、深入研究和推廣。

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作者:何祚勇 趙元航 王良禮 郭又銘 單位:成都理工大學(xué)