張相宏

(秦皇島市首鋼長(zhǎng)白機(jī)械有限公司，河北 撫寧 066311)

隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展及對(duì)產(chǎn)品性能要求的不斷提高，電子控制系統(tǒng)在工程機(jī)械中所占的比重將會(huì)越采越大，其功能將會(huì)越采越強(qiáng)，應(yīng)用范圍也將越來越廣，而其復(fù)雜程度也隨之提高，這樣就對(duì)使用與維修人員提出了更高的要求。

機(jī)電一體化技術(shù)從70年代中期開始在國(guó)外工程機(jī)械上得到應(yīng)用。80年代以微電子技術(shù)為核心的高新技術(shù)的興起，推動(dòng)了工程機(jī)械制造技術(shù)的迅速發(fā)展，特別是隨著微型計(jì)算機(jī)及微處理技術(shù)、傳感與檢測(cè)技術(shù)、信息處理技術(shù)等的發(fā)展及其在工程機(jī)械上的應(yīng)用，從根本上改變了工程機(jī)械的面貌，極大促進(jìn)了產(chǎn)品性能的提高，使工程機(jī)械進(jìn)入了一個(gè)全新的發(fā)展階段。以微機(jī)或微處理器為核心的電子控制系統(tǒng)目前在國(guó)外工程機(jī)械上的應(yīng)用已相當(dāng)普及，并已成高性能工程機(jī)械不可缺少的組成部分。工程機(jī)械的機(jī)電一體化和智能化將是今后的發(fā)展方向。

1 目前工程機(jī)械的電子(微機(jī))控制系統(tǒng)主要功能

(1)電子監(jiān)控、自動(dòng)報(bào)警及故障自診。即對(duì)工程機(jī)械的發(fā)動(dòng)機(jī)、傳動(dòng)系統(tǒng)、工作裝置、制動(dòng)系統(tǒng)和液壓系統(tǒng)等的運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)控，工作中一旦出現(xiàn)異?，F(xiàn)象，能動(dòng)報(bào)警并準(zhǔn)確地指出故障的部位，從而改善駕駛員的工作條件，提高機(jī)器的工作效率，簡(jiǎn)化設(shè)備維護(hù)檢查工作，降低使用維修費(fèi)用，縮短停機(jī)維修時(shí)間，延長(zhǎng)設(shè)備的使用壽命。

(2)節(jié)能降耗，提高生產(chǎn)率。傳統(tǒng)工程機(jī)械的能量利用率較低，例如液壓挖掘機(jī)的燃汕能量利用率僅為20%左右，如此低的能量利用率迫使工程機(jī)械的發(fā)展必須著眼于節(jié)能。日本小松公司挖掘機(jī)所采用的新型節(jié)能控制器(OLLS系統(tǒng))，具有良好的節(jié)能效果，燃汕可節(jié)省23%；日本日立公司挖掘機(jī)節(jié)能控制系統(tǒng)采用了卡特電子效率控制系統(tǒng)，通過對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)和泵的綜合控制，使功率的利用率可達(dá)98%，同時(shí)生產(chǎn)率也大大提高。

(3)柴油機(jī)的控制。如電子調(diào)速器、電子油門控制裝置、自動(dòng)停機(jī)裝置、自動(dòng)升溫控制裝置等。

(4)提高作業(yè)精度。為保證成品料的級(jí)配精度，現(xiàn)代瀝青及水泥混凝土拌和設(shè)備廣泛采用了微機(jī)控制的電子稱量系統(tǒng)，并使計(jì)量過程實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)化。自動(dòng)找平系統(tǒng)的應(yīng)用，使瀝青混凝土攤鋪機(jī)的施工質(zhì)量有了較大的提高，路面的平整度可達(dá)到0.127m/3m。采用超聲波技術(shù)的自動(dòng)供料系統(tǒng)，使瀝青混凝土攤鋪機(jī)的供料實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)調(diào)節(jié)，進(jìn)一步提高了攤鋪質(zhì)量。推土機(jī)鏟刀、平地機(jī)刮刀、鏟運(yùn)機(jī)鏟斗刀刃的電子(微機(jī))控制，不僅提高了作業(yè)精度和作業(yè)效率，而且也減輕了操作人員的勞動(dòng)強(qiáng)度。

(5)作業(yè)過程的自動(dòng)化或半自動(dòng)化。工程機(jī)械實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化或半自動(dòng)化控制，可以減輕操作者的勞動(dòng)強(qiáng)度，提高生產(chǎn)率，并減少因操作者的經(jīng)驗(yàn)不足，對(duì)作業(yè)精度的影響。例如，日本三菱公司的挖掘機(jī)設(shè)有挖掘軌跡控制系統(tǒng)，操作者在控制板上設(shè)定耗鏟斗運(yùn)動(dòng)軌跡的形狀后，微機(jī)控制系統(tǒng)能夠根據(jù)各種角度傳感器的信號(hào)，自動(dòng)控制動(dòng)臂、斗桿和鏟刀的運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)各種特定形狀和斷面溝槽，斜面的精確挖掘，使挖掘作業(yè)實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)化。

(6)其他應(yīng)用。一些國(guó)外生產(chǎn)的推土機(jī)、裝載機(jī)、鏟運(yùn)機(jī)等采用了電子控制的自動(dòng)變速器，其能夠根據(jù)外負(fù)荷的變化情況自動(dòng)改變傳動(dòng)系的傳動(dòng)比，這不僅充分利用了發(fā)．動(dòng)機(jī)功率，提高了燃油經(jīng)濟(jì)性，而且也簡(jiǎn)化了操作，降低了勞動(dòng)強(qiáng)度。為有效地防止翻車和斷臂事故，提高作業(yè)的安全性，現(xiàn)代起重機(jī)上廣泛地采用了電子(微機(jī))控制的力矩限制器。為實(shí)現(xiàn)無人駕駛，使工程機(jī)械能在危險(xiǎn)地帶或人無法接近的地點(diǎn)進(jìn)行作業(yè)，某些國(guó)外工程機(jī)械上設(shè)置了無線遙控裝置。

電子系統(tǒng)的可靠性是現(xiàn)代工程機(jī)械非常重要的一項(xiàng)性能指標(biāo)。由于工程機(jī)械一般露天作業(yè)，其直接受到烈日的暴曬、雨霧、強(qiáng)風(fēng)、塵埃等的侵襲，此外還受到強(qiáng)烈的振動(dòng)和沖擊以及各種電、磁等的干擾，工作環(huán)境非常惡劣，因此電子控制系統(tǒng)應(yīng)能在-40℃~80℃的環(huán)境溫度下可靠、穩(wěn)定地工作；抗老化，具有較長(zhǎng)的使用壽命；密封性能好，能防止水分和污物的侵入；較好耐沖擊和抗振性能；較強(qiáng)的抗干擾能力，系統(tǒng)能在各種干擾下可靠地工作。

工程機(jī)械種類繁多，因此各種機(jī)型所配備的電器與控制裝置(系統(tǒng))的組成，數(shù)量及復(fù)雜程度等也差別較大。各種自行式工程機(jī)械(即靠自身的動(dòng)力行駛的機(jī)械，如壓路機(jī)、推土機(jī)、攤鋪機(jī)等)，所配備的電器與控制裝置基本上可分為車輛電氣設(shè)備與電氣、電子(微機(jī))控制裝置兩大類。

2 車輛電氣設(shè)備

這是各種自行式機(jī)械應(yīng)配備的最基本的電器，通常包括以下部分：①電源包括蓄電池、發(fā)電機(jī)及其調(diào)節(jié)器。②起動(dòng)機(jī)用于起動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)。③點(diǎn)火系用于汽油機(jī)，功能是產(chǎn)生電火花，點(diǎn)燃?xì)飧字械目扇蓟旌蠚?。④照明及信?hào)設(shè)備包括各種照明和信號(hào)燈以及電喇叭、蜂鳴器等，用以保證行駛和施工的人機(jī)安全。⑤儀表包括燃油表、機(jī)油壓力表、水溫表、發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速表等，用來監(jiān)視發(fā)動(dòng)機(jī)和其他裝置的工作情況。

3 電氣、電子(微機(jī))控制裝置

用于實(shí)現(xiàn)各種控制功能。例如，攤鋪機(jī)的自動(dòng)找平裝置及供料自控裝置；電控的電子功率優(yōu)化系統(tǒng)；裝載機(jī)、鏟運(yùn)機(jī)變速器的電子控制裝置等。

4 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，機(jī)電一體化技術(shù)在工程機(jī)械中的應(yīng)用將越來越廣泛，地位也越來越重要，設(shè)備使用和管理“以人為本”的原則也說明，作為工程施工中工程機(jī)械的使用、維修和管理人員應(yīng)盡快了解和掌握這門技術(shù)，更好地融入科技含量越來越加深厚的現(xiàn)代工程施工中。

[1]王軍.談機(jī)電一體化在工程機(jī)械中的應(yīng)用[J].黑龍江科技信息，2009，(10).

[2]許海濤.論機(jī)電一體化的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)[J].China's Foreign Trade，2010，(24).