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        機電一體化技術(shù)及其應(yīng)用研究

        2017-11-30 09:42:45劉偉杰馬峰劉相蕊
        科技與創(chuàng)新 2017年18期
        關(guān)鍵詞:傳動機電機械

        劉偉杰,馬峰,劉相蕊

        (西安西電高壓開關(guān)操動機構(gòu)有限責任公司,陜西西安710077)

        機電一體化技術(shù)及其應(yīng)用研究

        劉偉杰,馬峰,劉相蕊

        (西安西電高壓開關(guān)操動機構(gòu)有限責任公司,陜西西安710077)

        如今的機械工程領(lǐng)域,因為微電子與計算機技術(shù)的全面應(yīng)用,機械工業(yè)正朝著機電一體化方向發(fā)展,使機械工業(yè)的技術(shù)構(gòu)架、功能及生產(chǎn)方式等模式有了翻天覆地的變化,也使工業(yè)生產(chǎn)逐漸側(cè)重于“機電一體化”。現(xiàn)階段,一些發(fā)達國家都在全面推廣機電一體化技術(shù)。此技術(shù)已被運用于很多領(lǐng)域,同時以蓬勃的生機向前發(fā)展,這不但從根本影響了科技和經(jīng)濟的發(fā)展,而且影響了機電一體化的發(fā)展趨勢。

        機電一體化;柔性制造機制;機器人;交流傳動技術(shù)

        1 機電一體化的主要技術(shù)

        常規(guī)的機電一體化涵蓋了軟件與硬件2類基礎(chǔ)技術(shù)。硬件即由機械自身、傳感設(shè)備、參數(shù)處理模塊及驅(qū)動模塊等所構(gòu)建。為了與計算機進行有效傳輸,我們就要使相關(guān)參數(shù)傳輸達到標準化和規(guī)格化。接口擇取相同指標、規(guī)格,不僅可以方便信息的傳遞和維修,同時還可以方便設(shè)計。現(xiàn)階段,相關(guān)技術(shù)工作者正側(cè)重于開發(fā)低投資、高速串行的接口,進而規(guī)避光導(dǎo)纖維、信號電纜非接觸化與光藕設(shè)備的大容量化等問題。而軟件和硬件一定要相互制衡,統(tǒng)一發(fā)展。為了降低軟件的研制投資,深化生產(chǎn)維修的有效性,我們要試著將軟件予以指標化處理,將內(nèi)置程序指標化、軟件程序固化、程序模塊化,以及大范圍應(yīng)用軟件工程等?,F(xiàn)階段,機械設(shè)備大多是以鋼鐵材料為基本結(jié)構(gòu)的,為了可以有效減輕質(zhì)量,我們要對產(chǎn)品的基本結(jié)構(gòu)予以簡配舉措,因此可以利用非金屬合成耗材。只有在減輕機械質(zhì)量的前提下,才可以使驅(qū)動系統(tǒng)趨于微型化,進而提高其速率,這樣可以最大化地降低能耗,提高作業(yè)的有效性。以傳感設(shè)備為基點,從提高精確度、靈敏度等方面入手,在此基礎(chǔ)上要確保其具有較強的抗干擾性。機電一體化,即在主功能、信息處理功能和控制功能上滲透進電子技術(shù),把機械設(shè)備和電子化設(shè)計與軟件有機地結(jié)合在一起,所組建的系統(tǒng)的統(tǒng)稱。從宏觀上分析,機電一體化包括技術(shù)和產(chǎn)品2個基本點,是依附于群體技術(shù)有機融合的一種拓展性技術(shù),并非單純的機械技術(shù)或微電子技術(shù)的結(jié)合。機電一體化技術(shù)的核心功能即替代體力勞動。

        2 機電一體化技術(shù)的應(yīng)用范圍

        計算機集成制造系統(tǒng)的實現(xiàn)并非現(xiàn)有各分散模式的隨機排列,而是全局動態(tài)的一種配置手段。其掙脫常規(guī)系統(tǒng)間的束縛,以構(gòu)建核心的基礎(chǔ)去控制物流和信息流,達到從經(jīng)營決策直至產(chǎn)品開發(fā)管理的全套組合。企業(yè)集成水平的提高能夠使相關(guān)生產(chǎn)要素間的配置得到全面深化,相關(guān)生產(chǎn)要素的潛能能夠被全面挖掘。而柔性制造機制即為計算機化的制造模式,其通過計算機、數(shù)控機床、機器人及自動運行車等構(gòu)建。柔性制造機制能夠隨心所欲地根據(jù)裝配系統(tǒng)的需要,生產(chǎn)柔性制造機制范圍內(nèi)的一切工件,尤其適用于類型繁雜和中小批量生產(chǎn)的離散零件。

        同時,機電一體化技術(shù)也被機器人研發(fā)領(lǐng)域所應(yīng)用。我們都知道,第1代機器人即示教再現(xiàn)機器人,其僅可依附于示教予以重復(fù)運動,對工作條件與作業(yè)目的的改變不具備適應(yīng)性和應(yīng)變能力;第2代機器人則裝置了一系列前沿的傳感元件,可以搜集作業(yè)條件與操作目標的基本信息,經(jīng)計算機運算及分析,作出相應(yīng)的判斷,同時對動作予以反饋,其傾向于低級智能,已被一些基礎(chǔ)行業(yè)所應(yīng)用;而第3代機器人則為智能化機器人,其具有一系列感知功能,能夠予以煩瑣的邏輯思維,在此基礎(chǔ)上評定并作出相應(yīng)的舉措。

        電力電子技術(shù)和微電子技術(shù)的持續(xù)發(fā)展,交流傳動技術(shù)也得到了全面的應(yīng)用。由于交流傳動的優(yōu)勢,交流傳動技術(shù)慢慢取代了電氣傳動技術(shù),進而實現(xiàn)數(shù)字化目標,同時達到了矢量控制的目的,提升了系統(tǒng)功能的有效性。對于開放式控制系統(tǒng)來說,其基本是對一類指標信息交換規(guī)程進行支持,達成共識,能夠?qū)ο嚓P(guān)指標予以設(shè)計的系統(tǒng),可以對各廠家產(chǎn)品進行兼容,具有優(yōu)異的資源共享。開放式控制系統(tǒng)主要就是利用工業(yè)通信網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)各控制設(shè)備、管理計算機互聯(lián)的集成,通過控制室控制設(shè)備和現(xiàn)場總線儀表的互聯(lián),實現(xiàn)控制與測量的一體化。對于分布式控制系統(tǒng)而言,其主要就是利用一臺中央計算機指揮若干臺面進行現(xiàn)場測控與智能控制。在實際工作中,分布式控制系統(tǒng)主要就是依附于計算機對生產(chǎn)過程予以集中監(jiān)視及管理,進而確保生產(chǎn)環(huán)節(jié)的順利完成,達到預(yù)期的生產(chǎn)目標。與集中式控制系統(tǒng)相比,分布式控制系統(tǒng)的功能更強大,且具有較高的穩(wěn)定性,是未來大型機電一體化系統(tǒng)的主要發(fā)展內(nèi)容。在鋼鐵行業(yè)中,機電一體化要依附于微處理機,將微機、工控設(shè)備及參數(shù)傳輸?shù)燃夹g(shù)進行有效配置,擇取組裝合并的舉措,為深化系統(tǒng)的一體化奠定良好的基礎(chǔ),提高系統(tǒng)控制的有效性和穩(wěn)定性。

        近年來,機電一體化技術(shù)已被應(yīng)用于煤炭企業(yè),其對煤礦設(shè)備的電動機、傳動機制、工作設(shè)備及制動系統(tǒng)等的在線運行情況予以實時監(jiān)控,發(fā)生故障后可以自動報警,同時精準地指出故障區(qū)域。因此,應(yīng)用機電一體化技術(shù)可以改善操作人員的工作環(huán)境,提高設(shè)備的工作有效性,降低相關(guān)裝置的維護檢查工作量,減少維修耗資,延長裝置的使用周期。

        很多引進的機械工程均擇取了電子控制的自動變速技術(shù),此技術(shù)可以依附于外負荷的改變狀態(tài)自行調(diào)節(jié)傳動系的傳動參數(shù),這不僅使發(fā)動機功率最大限度地被利用,提高了燃油的利用率,同時還方便了操作程序,降低了工作者的勞動強度。為從根本避免翻車及斷臂事故的發(fā)生,從實質(zhì)上提升作業(yè)的穩(wěn)定性,目前一些前沿的起重設(shè)備都被安裝了電子控制的力矩限制裝置。為實現(xiàn)無人駕駛,鋪平了道路,使工程設(shè)備能夠在危險區(qū)域工作。而電子系統(tǒng)的穩(wěn)定性即為工程機械十分重要的一項性能標準。因為工程機械通常處于露天工作的狀態(tài),經(jīng)常會遭受暴曬、雨淋,而且在作業(yè)過程中還存在振動及外在的電磁干擾,工作條件可想而知,所以對電子控制系統(tǒng)的基本要求為:可以在-40~80℃的條件下穩(wěn)定工作,同時要具備較強的抗老化性和抗干擾性。

        3 總結(jié)

        總的來說,機電一體化技術(shù)的側(cè)重點即替代體力勞動。不過發(fā)展至機電一體化機制后,微電子設(shè)備不僅能夠替代個別機械部件發(fā)揮功能,同時還能夠加設(shè)相對前沿的功能,其中包括自動檢測、自動處理參數(shù)和自動調(diào)節(jié)等。機電一體化從根本推動了機械工業(yè)的變革,讓常規(guī)的機械設(shè)計舉措和設(shè)計理念發(fā)生了翻天覆地的變化。全面研究前沿的機電一體化產(chǎn)品,不僅是優(yōu)化常規(guī)機械裝置的先決條件,還是促進機械產(chǎn)品更新?lián)Q代及推動機械工業(yè)全面發(fā)展的有效舉措。

        [1]羅鳳曼,謝志萍,鄭向華.高職高專機電一體化專業(yè)課程體系的構(gòu)建[J].成都電子機械高等??茖W(xué)校學(xué)報,2011(02).

        [2]羅輯,杜柳青,袁冬梅,等.機電一體化技術(shù)在機械工程上的應(yīng)用及發(fā)展趨勢[J].機床與液壓,2014(01).

        〔編輯:劉曉芳〕

        TH-39

        A

        10.15913/j.cnki.kjycx.2017.18.156

        2095-6835(2017)18-0156-02

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