梁仕添

摘要：現(xiàn)代工程施工中，工程機械的性能、自動化程度及其經(jīng)濟性等可以直接影響到施工工藝的好壞，而工程機械的電氣與電子控制系統(tǒng)質(zhì)量與性能優(yōu)劣又直接影響到工程機械的施工質(zhì)量、生產(chǎn)效率及使用壽命等。所以，機電一體化技術(shù)是現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)發(fā)展的必然結(jié)果。

關(guān)健詞：機電一體化；技術(shù)；工程機械；應(yīng)用

機電一體化發(fā)展至今也已成為一門有著自身體系的新型學(xué)科，隨著相關(guān)技術(shù)的不斷發(fā)展，其內(nèi)容將不斷更新。但其基本特征可概括為：機電一體化是從系統(tǒng)的觀點出發(fā)，綜合運用機械技術(shù)、微電子技術(shù)、自動控制技術(shù)、計算機技術(shù)、光學(xué)技術(shù)、電力電子技術(shù)、接口技術(shù)等群體技術(shù)，合理配置各功能單元，在多功能、高質(zhì)量、高可靠性、低能耗的意義上實現(xiàn)特定功能價值，并使整個系統(tǒng)最優(yōu)化的系統(tǒng)工程技術(shù)，它使工業(yè)生產(chǎn)由“機械電氣化”邁人了“機電一體化”為特征的發(fā)展階段。本文主要介紹了機電一體化技術(shù)在工程機械中的應(yīng)用及發(fā)展。

1、機電一體化技術(shù)在工程機械中的作用

1.1 電子監(jiān)控、自動報警及故障自診

即對工程機械的發(fā)動機、傳動系統(tǒng)、工作裝置、制動系統(tǒng)和液壓系統(tǒng)等的運行狀態(tài)監(jiān)控，工作中一旦出現(xiàn)異?，F(xiàn)象，能自動報警并準(zhǔn)確地指出故障的部位，從而改善駕駛員的工作條件，提高機器的工作效率，簡化設(shè)備維護檢查工作，降低使用維修費用，縮短停機維修時問，延長設(shè)備的使用壽命。

1.2 節(jié)能降耗，提高生產(chǎn)率

傳統(tǒng)工程機械的能量利用率較低.例如液壓挖掘機的燃料能量利用率僅為30%左右.如此低的能量利用率迫使工程機械的發(fā)展必須著眼于節(jié)能。日本小松公司挖掘機采用新型節(jié)能控制器。具有良好的節(jié)能效果，燃料可節(jié)省23%；日本日立公司挖掘機節(jié)能控制系統(tǒng)采用了卡特電子效率控制系統(tǒng)，通過對發(fā)動機和泵的綜合控制，使功率的利用率可達98% .同時生產(chǎn)率也大大提高。

1.3 保證成品的作業(yè)精度

電子控制系統(tǒng)應(yīng)用到工程機械設(shè)備上，可以使稱量變得更為精確，使稱量過程自動化，避免了人工測量誤差較大的弱點，使成品的作業(yè)精度明顯提高。電子自動測量還節(jié)約了人力資源，降低了施工人員的工作強度，高效、快捷，符合現(xiàn)代工程施工的要求。

1.4 降低勞動強度

機電一體化技術(shù)的引入，使工程機械施工操作過程實現(xiàn)自動化或者半自動化。操作者可以更好地借助機械設(shè)備完成各種工作，勞動強度降低，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，實現(xiàn)了自動化、標(biāo)準(zhǔn)化的操作。工程質(zhì)量和精度得到了充分保證，勞動力資源也可以得到更加合理的配置。

2、機電一體化在工程機械中的應(yīng)用

機電一體化技術(shù)從20世紀70年代中期開始在國外工程機械上得到應(yīng)用。80年代以微電子技術(shù)為核心的高新技術(shù)的興起.推動了工程機械制造技術(shù)的迅速發(fā)展，特別是隨著微型計算機及微處理技術(shù)、傳感與檢測技術(shù)、信息處理技術(shù)等的發(fā)展及其在工程機械上的應(yīng)用，從根本上改變了工程機械的面貌，極大促進了產(chǎn)品性能的提高，使工程機械進入了一個全新的發(fā)展階段。以微機或微處理器為核心的電子控制系統(tǒng)目前在國外工程機械上的應(yīng)用已相當(dāng)普及，并已成高性能工程機械不可缺少的組成部分。工程機械的機電一體化和智能化將是今后的發(fā)展方向現(xiàn)代工程施工中，工程機械的性能、自動化程度及其經(jīng)濟性等可直接影響到施工工藝的好壞：而工程機械的電氣與電子控制系統(tǒng)部分質(zhì)量與性能的優(yōu)劣又直接影響到工程機械的動力性、經(jīng)濟性、可靠性、施工質(zhì)量、生產(chǎn)效率及使用壽命等。電子控制系統(tǒng)已成為現(xiàn)代工程機械技術(shù)水平的一個重要依據(jù)。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展及對產(chǎn)品性能要求不斷提高，電子控制系統(tǒng)在工程機械中所占的比重將會越來越大.其功能將會越來越強，應(yīng)用范圍也將越來越廣，而且其復(fù)雜程度也隨之提高，這樣就對使用與維修人員提出了更高的要求。

3.機電一體化技術(shù)的發(fā)展趨勢

3.1 智能化趨勢

智能化是21世紀機電一體化技術(shù)發(fā)展的一個重要發(fā)展方向。智能化是對機器行為的描述，是在控制理論的基礎(chǔ)上，吸收人工智能、運籌學(xué)、計算機科學(xué)、模糊數(shù)學(xué)、心理學(xué)、生理學(xué)和混沌動力學(xué)等新思想、新方法，模擬人類智能，使它具有判斷推理、邏輯思維、自主決策等能力，以求得到更高的控制目標(biāo)。

3.2 微型化趨勢

微型化興起于20世紀80年代末，指的是機電一體化向微型機器和微觀領(lǐng)域發(fā)展的趨勢。國外稱其為微電子機械系統(tǒng)（MEMS），泛指幾何尺寸不超過1立方厘米的機電一體化產(chǎn)品，并向微米、納米級發(fā)展。微機電一體化產(chǎn)品體積小、耗能少、運動靈活，在生物醫(yī)療、軍事、信息等方面具有不可比擬的優(yōu)勢。微機電一體化發(fā)展的瓶頸在于微機械技術(shù)，微機電一體化產(chǎn)品的加工采用精細加工技術(shù)，即超精密技術(shù)，它包括光刻技術(shù)和蝕刻技術(shù)兩類。

3.3 網(wǎng)絡(luò)化趨勢

網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的興起和飛速發(fā)展給科學(xué)技術(shù)、工業(yè)生產(chǎn)、政治、軍事、教育及人們的日常生活都帶來了翻天覆地的變化。機電一體化新產(chǎn)品一經(jīng)研制出來，只要其功能獨到，質(zhì)量可靠，很快就會暢銷全球。由于網(wǎng)絡(luò)的普及，基于網(wǎng)絡(luò)的各種遠程控制和監(jiān)視技術(shù)迅速發(fā)展起來，而遠程控制的終端設(shè)備本身就是機電一體化產(chǎn)品?，F(xiàn)場總線和局域網(wǎng)技術(shù)是家用電器網(wǎng)絡(luò)化已成大勢，利用家庭網(wǎng)絡(luò)將各種家用電器連接成以計算機為中心的計算機集成家電系統(tǒng)，使人們在家里分享各種高技術(shù)帶來的便利與快樂。這也使機電一體化技術(shù)朝著網(wǎng)絡(luò)化方向發(fā)展成為必然趨勢。

3.4 系統(tǒng)化趨勢

系統(tǒng)化的特點之一就是系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)進一步采用開放式和模式化的總線結(jié)構(gòu)，系統(tǒng)可以靈活組態(tài)，進行任意剪裁和組合，同時尋求實現(xiàn)多子系統(tǒng)協(xié)調(diào)控制和綜合管理。系統(tǒng)化的特點之二是通信功能的大大加強，即未來的機電一體化更加注重產(chǎn)品與人的關(guān)系。機電一體化產(chǎn)品的最終使用對象是人，如何賦予機電一體化產(chǎn)品人的智能、情感、人性顯得越來越重要，特別是對家用機器人，其高層境界就是人機一體化。

3.5數(shù)字化趨勢

微控制器及其發(fā)展奠定了機電產(chǎn)品數(shù)字化的基礎(chǔ)，如不斷發(fā)展的數(shù)控機床和機器人；而計算機網(wǎng)絡(luò)的迅速崛起，為數(shù)字化設(shè)計與制造鋪平了道路，如虛擬設(shè)計、計算機集成制造等。數(shù)字化要求機電一體化產(chǎn)品的軟件具有高可靠性、易操作性、可維護性、自診斷能力以及友好人機界面。數(shù)字化的實現(xiàn)將便于遠程操作、診斷和修復(fù)。

3.6人性化趨勢

機電一體化產(chǎn)品的最終使用對象是人，如何給機電一體化產(chǎn)品賦予人的智能、情感和人性顯得愈來愈重要，機電一體化產(chǎn)品除了完善的性能外，還要求在色彩、造型等方面與環(huán)境相協(xié)調(diào)，使用這些產(chǎn)品，對人來說還是一種藝術(shù)享受，如家用機器人的最高境界就是人機一體化。

4、結(jié)語

總之，機電一體化技術(shù)具有廣闊的發(fā)展前景和極高的應(yīng)用價值，對機電一體化專業(yè)人才的需求也是社會發(fā)展的必然趨勢。如何把機電一體化技術(shù)應(yīng)用到工程機械乃至更廣泛的領(lǐng)域中，為社會經(jīng)濟發(fā)展做出更大的貢獻，為人們的生活提供更多的便利和樂趣，這是現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)發(fā)展的必然結(jié)果。

參考文獻：

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