申寧　李國(guó)銘

摘 要：現(xiàn)代工程機(jī)械的進(jìn)步，尤其是信息技術(shù)的發(fā)展，使得機(jī)電一體化的進(jìn)程加快。無(wú)論是關(guān)于機(jī)電一體化的理論研究還是實(shí)踐都呈現(xiàn)出良好的發(fā)展勢(shì)頭，機(jī)電一體化在工程機(jī)械的設(shè)計(jì)、制造以及使用過(guò)程中可以發(fā)揮重要作用。文章在分析機(jī)電一體化目前發(fā)展態(tài)勢(shì)的基礎(chǔ)上，對(duì)機(jī)電一體化在工程機(jī)械中的應(yīng)用進(jìn)行深入的探討和分析。

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

中圖書分類號(hào)：TH-39 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1006-8937（2012）32-0090-02

機(jī)電一體化技術(shù)是一門將機(jī)械技術(shù)、電子科技技術(shù)，微電子技術(shù)以及控制技術(shù)、變換技術(shù)等各種技術(shù)融合在一起的綜合性技術(shù)。現(xiàn)代信息時(shí)代的到來(lái)使機(jī)電一體化快速發(fā)展并且在現(xiàn)實(shí)生活當(dāng)中得到了廣泛的應(yīng)用。尤其是隨著現(xiàn)代計(jì)算機(jī)技術(shù)的不斷改進(jìn)和完善，機(jī)電一體化技術(shù)已經(jīng)成為機(jī)械和微電子技術(shù)緊密結(jié)合的技術(shù)，成為推動(dòng)工程機(jī)械發(fā)展的核心要素。將機(jī)電一體化技術(shù)應(yīng)用到對(duì)工程機(jī)械的使用性能、操作效率等產(chǎn)生了革命性的影響，充分認(rèn)識(shí)機(jī)電一體化技術(shù)對(duì)于工程機(jī)械產(chǎn)生的影響和作用，對(duì)于在理論上切實(shí)有效的開展相關(guān)研究，在實(shí)踐當(dāng)中做到新型技術(shù)的開拓與創(chuàng)新，都具有十分重要的意義和價(jià)值，因此本文將對(duì)這些問(wèn)題進(jìn)行探討和分析，以期能夠推動(dòng)機(jī)電一體化相關(guān)的理論研究與實(shí)踐，有效的推動(dòng)工程機(jī)械技術(shù)的創(chuàng)新與進(jìn)步。

1 機(jī)電一體化技術(shù)的發(fā)展

現(xiàn)代信息技術(shù)以及科學(xué)技術(shù)的迅速發(fā)展，推動(dòng)的了不同學(xué)科的之間的交叉發(fā)展，導(dǎo)致工程機(jī)械領(lǐng)域出現(xiàn)了新的現(xiàn)象和趨勢(shì)。在機(jī)械工程機(jī)械領(lǐng)域微電子技術(shù)與計(jì)算機(jī)技術(shù)迅速向工程機(jī)械領(lǐng)域滲透，從而加速了機(jī)械工業(yè)技術(shù)的結(jié)構(gòu)以及生產(chǎn)方式以及管理體系發(fā)生了革命性的變化。機(jī)電一體化是指機(jī)械的主功能引入信息處理與控制功能，從而將機(jī)械裝置與電子化設(shè)計(jì)與軟件結(jié)合起來(lái)，從而計(jì)算機(jī)與機(jī)械結(jié)合的信息自動(dòng)化系統(tǒng)。機(jī)電一體化發(fā)展到現(xiàn)在已經(jīng)形成一門新的學(xué)科，隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，機(jī)電一體化技術(shù)被賦予新的內(nèi)容。

機(jī)電一體化的發(fā)展大概分為了三個(gè)階段，在20世紀(jì)60年代為初級(jí)階段，這一階段人們利用電子技術(shù)來(lái)逐步完善機(jī)械產(chǎn)品的性能，從而提高產(chǎn)品的質(zhì)量和效率。尤其是第二次世界大戰(zhàn)，戰(zhàn)爭(zhēng)促使機(jī)械產(chǎn)品自動(dòng)化技術(shù)的出現(xiàn)，計(jì)算機(jī)技術(shù)在機(jī)械產(chǎn)品的使用中功能被逐漸強(qiáng)化。在初級(jí)階段，機(jī)電一體化技術(shù)應(yīng)用還基本處于自發(fā)狀態(tài)，由于計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展尚未達(dá)到一定水平，因此機(jī)電一體化生產(chǎn)的產(chǎn)品并沒(méi)有得到大量的推廣和普及。到了20世紀(jì)70～80年代，機(jī)電一體化技術(shù)進(jìn)入到第二階段，這個(gè)階段機(jī)電一體化進(jìn)入到蓬勃發(fā)展的時(shí)期。在世界范圍，機(jī)電一體化技術(shù)以及產(chǎn)品得到了極大發(fā)展，機(jī)電一體化產(chǎn)品得到了極大的推廣和關(guān)注。20世紀(jì)90年代，機(jī)電一體化出現(xiàn)了新的發(fā)展方向和趨勢(shì)，光學(xué)以及通信技術(shù)融入到了工程機(jī)械產(chǎn)品生產(chǎn)中，由此微電技工技術(shù)、光電技術(shù)等新的分支開始形成，機(jī)電一體化的建模設(shè)計(jì)以及各種集成方法不斷涌現(xiàn)，導(dǎo)致改技術(shù)進(jìn)入到了一個(gè)高速發(fā)展的時(shí)代。

2 機(jī)電一體化與工程機(jī)械的關(guān)系

將機(jī)電一體化技術(shù)引入到工程機(jī)械當(dāng)中，可以極大的改善工程機(jī)械的性能和質(zhì)量，使工程機(jī)械的經(jīng)濟(jì)性、可靠性以及安全性，操作性大大提高。例如工程機(jī)械的液壓技術(shù)與電子控制技術(shù)相結(jié)合，就可以大大提高工程機(jī)械的操作效率和質(zhì)量。目前微機(jī)處理器在工程機(jī)械應(yīng)用到相當(dāng)普及，并且取得了不錯(cuò)的效果。隨著機(jī)電一體化技術(shù)的發(fā)展，工程機(jī)械與機(jī)電一體化技術(shù)的融合達(dá)到了前所未有的高度，電子控制技術(shù)已經(jīng)深入到工程機(jī)械的諸多領(lǐng)域，并且還有拓展和擴(kuò)大的趨勢(shì)。

目前隨著電子控制技術(shù)的成熟，將其應(yīng)用到工程機(jī)械領(lǐng)域，已經(jīng)是相當(dāng)普遍的事情。很多機(jī)械在安裝上電子控制系統(tǒng)之后，都可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化或半自動(dòng)化的操作。諸如平地機(jī)的自動(dòng)找平、稱重機(jī)械的自動(dòng)控制與升級(jí)、發(fā)動(dòng)機(jī)的自動(dòng)調(diào)整，汽車自動(dòng)調(diào)檔等。隨著相關(guān)技術(shù)的不斷發(fā)展與成熟，相信機(jī)電一體化技術(shù)在工程機(jī)械中的應(yīng)用將會(huì)更加普遍，其結(jié)構(gòu)也更加復(fù)雜，但是其操作的難度可能將會(huì)隨之簡(jiǎn)化，效率也會(huì)大大提高。

總體來(lái)看機(jī)電一體化技術(shù)融入到工程機(jī)械當(dāng)中，可以極大的改善了機(jī)械的性能，對(duì)工程機(jī)械的操作平臺(tái)的建設(shè)以及使用產(chǎn)生了革命性的影響，同時(shí)在工程機(jī)械當(dāng)中使用機(jī)電一體化技術(shù)，對(duì)于未來(lái)該項(xiàng)技術(shù)的發(fā)展與深入，對(duì)于電子信息技術(shù)、控制技術(shù)、數(shù)據(jù)處理技術(shù)等的發(fā)展也產(chǎn)生了重要影響。兩者之間相互影響彼此結(jié)合共同推動(dòng)了經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和人類社會(huì)的進(jìn)步。未來(lái)智能化以及網(wǎng)絡(luò)化將是機(jī)電一體化發(fā)展的主要趨勢(shì)和方向，并且隨著這些技術(shù)的成熟，將會(huì)逐步引入到工程機(jī)械當(dāng)中，從而推動(dòng)工程機(jī)械制造以及相關(guān)技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展。

3 機(jī)電一體化在工程機(jī)械應(yīng)用中的具體表現(xiàn)

機(jī)電一體化技術(shù)在工程機(jī)械的應(yīng)用涉及的領(lǐng)域和范圍很廣泛，本文從以下幾個(gè)方面進(jìn)行深入探討和分析。

①監(jiān)督與控制作用。監(jiān)督與控制作用是利用電子控制技術(shù)發(fā)揮作用的重要方面，通過(guò)將微電子控制技術(shù)引入到工程機(jī)械當(dāng)中，可以對(duì)工程機(jī)械的使用過(guò)程以及出現(xiàn)故障時(shí)進(jìn)行自動(dòng)的監(jiān)督和控制，從而減少相關(guān)事故的發(fā)生。工程機(jī)械的電子監(jiān)控系統(tǒng)可以對(duì)機(jī)械設(shè)備進(jìn)行監(jiān)控，具有故障報(bào)警與自動(dòng)診斷的功能，對(duì)機(jī)械設(shè)備及時(shí)進(jìn)行檢查，及時(shí)發(fā)現(xiàn)故障和問(wèn)題，提醒操作人員注意排除和維修。一旦出現(xiàn)異常情況，電子監(jiān)控系統(tǒng)可以迅速確定故障部位和原因，便于工作人員及時(shí)檢修，極大地提高了工作效率，減少不必要的損失，也可以避免重大故障的發(fā)生?，F(xiàn)在電子監(jiān)控系統(tǒng)在工程機(jī)械當(dāng)中的應(yīng)用已經(jīng)相當(dāng)普遍，并且極大的改善了工程機(jī)械自身的預(yù)警系統(tǒng)，通過(guò)電子自動(dòng)監(jiān)控系統(tǒng)使用工程機(jī)械的操作人員的效率也得到了極大提升。

②節(jié)能作用。傳統(tǒng)的工程機(jī)械無(wú)論是制造生產(chǎn)的過(guò)程，還是在現(xiàn)實(shí)當(dāng)中的應(yīng)用。由于沒(méi)有將機(jī)電一體化引用進(jìn)來(lái)，造成工程機(jī)械設(shè)備自身的各個(gè)功能無(wú)法進(jìn)行有機(jī)的整合，設(shè)備利用效率比較低，能源浪費(fèi)比較嚴(yán)重。采取新型的電子節(jié)能控制器則可以大幅度提高挖掘機(jī)等大型工程機(jī)械設(shè)備的能量利用率，達(dá)到較好的節(jié)能效果，不但節(jié)約了能源，還安全、環(huán)保。操作起來(lái)也比較簡(jiǎn)便，還可以減少機(jī)械磨損，提高工作效率。節(jié)能作用是現(xiàn)代信息技術(shù)條件下追求的一個(gè)主要目標(biāo)，隨著人類經(jīng)濟(jì)活動(dòng)頻率的增加，各種資源的浪費(fèi)已經(jīng)成為一個(gè)主要問(wèn)題，大力興建工程以及房屋導(dǎo)致資源的浪費(fèi)程度進(jìn)一步增加，因此在使用各種機(jī)械的過(guò)程中，有效降低機(jī)械對(duì)于環(huán)境的破壞，資源的耗費(fèi)將是現(xiàn)代電子控制技術(shù)追求的一個(gè)主要目標(biāo)，工程機(jī)械在使用過(guò)程中通過(guò)利用相關(guān)技術(shù)以及系統(tǒng)平臺(tái)的改造，可以達(dá)到節(jié)省自身資源耗費(fèi)以及對(duì)外部資源依賴程度過(guò)高的問(wèn)題，通過(guò)提高資源的利用效率，達(dá)到節(jié)能的作用和目標(biāo)。

③保證成品的作業(yè)精度。電子控制系統(tǒng)應(yīng)用到工程機(jī)械設(shè)備上，可以使稱量變得更為精確，使稱量過(guò)程自動(dòng)化，避免了人工測(cè)量誤差較大的弱點(diǎn)，使成品的作業(yè)精度明顯提高。電子自動(dòng)測(cè)量還節(jié)約了人力資源，降低了施工人員的工作強(qiáng)度，高效、快捷，符合現(xiàn)代工程施工的要求。機(jī)電一體化的控制系統(tǒng)極大的改善了工程機(jī)械的工作精度，對(duì)于提高工程機(jī)械生產(chǎn)出來(lái)的產(chǎn)品的性能和質(zhì)量都起到了關(guān)鍵性的作用。通過(guò)電子控制系統(tǒng)，不但可以實(shí)現(xiàn)工程機(jī)械作業(yè)的自動(dòng)化、智能化，而且還可以減少由于人工操作帶來(lái)的各種失誤和偏差，從而保證工程機(jī)械作業(yè)產(chǎn)品的精度。提高產(chǎn)品的精度，對(duì)于提高工程機(jī)械作業(yè)產(chǎn)品的質(zhì)量和效果具有十分重要的意義，工程機(jī)械無(wú)論是用于施工還是用于簡(jiǎn)單的生產(chǎn)一些工程產(chǎn)品，其產(chǎn)品的作業(yè)精度，將直接影響到未來(lái)相關(guān)工程的質(zhì)量，對(duì)于其產(chǎn)生的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效應(yīng)，也具有十分重要的影響，因此提高成品的作業(yè)精度將是利用電子控制系統(tǒng)發(fā)揮其功能的一個(gè)主要方面。

④降低勞動(dòng)強(qiáng)度。機(jī)電一體化技術(shù)的引入，使工程機(jī)械施工操作過(guò)程實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化或者半自動(dòng)化。操作者可以更好地借助機(jī)械設(shè)備完成各種工作，勞動(dòng)強(qiáng)度降低，工作效率卻提高了，也減少了由于技術(shù)原因而導(dǎo)致的失誤，實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)化、標(biāo)準(zhǔn)化的操作。工程質(zhì)量和精度得到了充分保證，勞動(dòng)力資源也可以得到更加合理的配置。一些比較先進(jìn)的工程機(jī)械上面都裝有自動(dòng)操作的系統(tǒng)，例如推土機(jī)機(jī)械上就通過(guò)使用具有自動(dòng)功能的電子控制系統(tǒng)，來(lái)幫助操作人員有效識(shí)別內(nèi)外部施工的情況，同時(shí)對(duì)于機(jī)械本身可以形成有效的監(jiān)督與控制，不但可以提高機(jī)械發(fā)動(dòng)機(jī)的功率，降低能源耗費(fèi)，更可以簡(jiǎn)化相關(guān)操作的程序，優(yōu)化操作的程序，從而達(dá)到降低操作人員勞動(dòng)強(qiáng)度的效果。降低勞動(dòng)強(qiáng)度，對(duì)于提高工作效率，提高工程機(jī)械的使用效率，推動(dòng)各種項(xiàng)目的順利完成，具有十分重要的作用。目前將電子控制系統(tǒng)引入到工程機(jī)械當(dāng)中，降低勞動(dòng)工作強(qiáng)度，已經(jīng)成為機(jī)電一體化技術(shù)比較鮮明的一個(gè)特點(diǎn)和價(jià)值應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)。

⑤作業(yè)過(guò)程的自動(dòng)化或半自動(dòng)化。自動(dòng)化或半自動(dòng)化可以提高工程機(jī)械的運(yùn)作效率和質(zhì)量，通過(guò)自動(dòng)化的作業(yè)，可以減輕機(jī)械操作人員的精力付出，降低體能，達(dá)到降低勞動(dòng)強(qiáng)度的目標(biāo)。另外在對(duì)于一些生產(chǎn)系列產(chǎn)品的機(jī)械而言，通過(guò)自動(dòng)化可以降低由于生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)、操作技術(shù)不到位而帶來(lái)的種種不良影響。例如在施工機(jī)械如果裝有可以控制的操作系統(tǒng)，就可以從很大程度上減少由于操作人員體力不足，精神疲憊以及匱乏經(jīng)驗(yàn)而帶來(lái)的種種安全隱患和事故。

一些先進(jìn)的挖掘機(jī)上都裝有自動(dòng)化的挖掘軌跡控制操作系統(tǒng)，操作人員可以根據(jù)這個(gè)控制系統(tǒng)進(jìn)行工作，可以根據(jù)這個(gè)軌跡控制系統(tǒng)設(shè)定耗鏟斗的形狀與軌跡，然后利用各種傳感器信號(hào)以及相關(guān)自動(dòng)設(shè)施及其他裝置，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化挖掘，從而減少人為的失誤和事故發(fā)生。

通過(guò)以上分析可以發(fā)現(xiàn)機(jī)電一體化對(duì)于工程機(jī)械的使用性能、操作效率、安全與可靠性、節(jié)能、自動(dòng)化等多個(gè)方面都產(chǎn)生重要影響。但是需要指出的是使用工程機(jī)械的畢竟是人，因此在將機(jī)電一體化技術(shù)引入到工程機(jī)械當(dāng)中的時(shí)候，不能忽略的人主體作用。要充分重視人的主動(dòng)能量，只有這樣才能更好的發(fā)揮機(jī)電一體化的作用，提高工程機(jī)械的使用效率，推動(dòng)機(jī)械一體化技術(shù)的發(fā)展和進(jìn)步。

4 結(jié) 語(yǔ)

總之，隨著現(xiàn)代信息技術(shù)的發(fā)展，尤其是計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，將微電子控制技術(shù)作為核心的機(jī)電一體化技術(shù)必將在工程機(jī)械使用以及操作、改造中發(fā)揮重要的作用，極大的推動(dòng)工程機(jī)械自身性能的改進(jìn)和技術(shù)的創(chuàng)新，這對(duì)于推動(dòng)工程機(jī)械技術(shù)的發(fā)展，提高工程機(jī)械的使用效率，將產(chǎn)生重要的影響和價(jià)值。相信未來(lái)機(jī)電一體化技術(shù)在工程機(jī)械的應(yīng)用的領(lǐng)域和范圍將會(huì)更加的廣泛和深入，因此將機(jī)電一體化技術(shù)與工程機(jī)械作為一個(gè)理論與實(shí)踐研究的重要課題是具有深遠(yuǎn)意義的。

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