劉奇

摘要：本文探討了機(jī)電一體化技術(shù)，對(duì)機(jī)電一體化技術(shù)在工程機(jī)械中的應(yīng)用進(jìn)行研究分析，尤其是在挖掘機(jī)、裝載機(jī)等典型施工機(jī)械，希望能能夠引起工程企業(yè)的重視。

關(guān)鍵詞：機(jī)電一體化；工程機(jī)械；應(yīng)用分析

中圖分類號(hào)：TH-39 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1007-9416（2018）08-0077-02

自20世紀(jì)70年代開始，機(jī)電一體化技術(shù)在國外投產(chǎn)應(yīng)用，時(shí)間進(jìn)入80年代后，微電子技術(shù)的成熟應(yīng)用更是讓機(jī)電一體化技術(shù)推向了發(fā)展快車道。工程施工機(jī)械引入機(jī)電一體化，將電子控制技術(shù)和機(jī)械技術(shù)進(jìn)行有機(jī)結(jié)合，促進(jìn)工程施工機(jī)械性能（可靠性、動(dòng)力性、安全性、精度、經(jīng)濟(jì)性以及操作舒適性）的提高[1]。

1 機(jī)電一體化

機(jī)電一體化技術(shù)將機(jī)械技術(shù)、計(jì)算機(jī)科學(xué)技術(shù)、傳感檢測(cè)技術(shù)、信息處理技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)、系統(tǒng)技術(shù)、電工電子技術(shù)等多種技術(shù)有機(jī)結(jié)合，綜合利用，可以說現(xiàn)代化的自動(dòng)生產(chǎn)設(shè)備都不同程度利用了機(jī)電一體化的相關(guān)的技術(shù)。

1.1 機(jī)械技術(shù)

機(jī)械技術(shù)是機(jī)電一體化的基礎(chǔ)，更是其他各項(xiàng)技術(shù)概念實(shí)現(xiàn)的載體，以往的機(jī)械技術(shù)無論是在結(jié)構(gòu)、材料還是性能上都不能滿足當(dāng)前機(jī)電一體化發(fā)展的需要，因此機(jī)械方面的技術(shù)需要緊隨發(fā)展潮流，保證相關(guān)理論迭代更新的及時(shí)性，可以從結(jié)構(gòu)、材料、性能等角度進(jìn)行變更，借助計(jì)算機(jī)輔助技術(shù)、人工智能等先進(jìn)的技術(shù)理念，滿足體積變小、精度提高、性能改善、剛度更強(qiáng)等發(fā)展趨勢(shì)。

1.2 計(jì)算機(jī)與信息技術(shù)

計(jì)算機(jī)與信息技術(shù)為實(shí)現(xiàn)機(jī)電一體化提供了“思維大腦”，利用計(jì)算機(jī)與信息技術(shù)，機(jī)械設(shè)備不再是執(zhí)行工作，而是在信息傳遞、運(yùn)算、處理等的基礎(chǔ)上，保證機(jī)械設(shè)備可以自動(dòng)化、智能化的運(yùn)行。

1.3 傳感檢測(cè)技術(shù)

當(dāng)今的傳感檢測(cè)技術(shù)日趨發(fā)達(dá)，在機(jī)電一體化中，傳感檢測(cè)技術(shù)扮演了感受器官的角色，基于日益強(qiáng)大的傳感檢測(cè)技術(shù)，機(jī)械設(shè)備實(shí)現(xiàn)了自我檢測(cè)、自我調(diào)節(jié)、自我控制。傳感檢測(cè)技術(shù)水平的高低直接反映了機(jī)械自動(dòng)化程度的高低，兩者可以說是成正比的?，F(xiàn)代工程要求傳感器能快速、精確地獲取信息，并且能夠在嚴(yán)酷惡劣的環(huán)境中正常工作，例如在高溫、高濕、海水浸泡等惡劣環(huán)境，可以說傳感檢測(cè)技術(shù)是檢驗(yàn)機(jī)電一體化系統(tǒng)是否達(dá)到高水平的重要參數(shù)。

1.4 自動(dòng)控制技術(shù)

自動(dòng)控制技術(shù)范圍很廣，包括如速度控制、進(jìn)程控制、自我調(diào)整（自糾錯(cuò)、自動(dòng)校正、自動(dòng)報(bào)警等）高精度定位控制等技術(shù)，自動(dòng)控制技術(shù)從控制方式上將分為兩種，分別是閉環(huán)控制與開環(huán)控制，其中閉環(huán)控制是指有反饋的控制技術(shù)，開環(huán)控制技術(shù)主要是指按照事先確定好的程序，依次發(fā)出信號(hào)去控制對(duì)象。

1.5 系統(tǒng)技術(shù)

機(jī)電一體化是將上述技術(shù)有機(jī)融合，綜合使用，而不是簡(jiǎn)單的堆積，因此這就涉及到系統(tǒng)技術(shù)，在設(shè)計(jì)規(guī)劃階段就要從全局角度和系統(tǒng)目標(biāo)出發(fā)，利用整體的概念科學(xué)組織應(yīng)用各種相關(guān)技術(shù)，每個(gè)功能單元并不是獨(dú)立的，而是互相緊密相連的，其中，接口技術(shù)是系統(tǒng)技術(shù)的關(guān)鍵，保證了各個(gè)功能單元的高匹配性。

2 機(jī)電一體化技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)

2.1 綠色化趨勢(shì)

當(dāng)前國家提出可持續(xù)化發(fā)展戰(zhàn)略，改變以往的高能耗、高污染的使用現(xiàn)狀，因此機(jī)電一體化技術(shù)必須按照國家發(fā)展要求，朝著綠色節(jié)能的方向發(fā)展，降低環(huán)境污染，例如促使企業(yè)使用更加清潔的能源，機(jī)械排放的尾氣、噪音改善等；同時(shí)提高機(jī)械產(chǎn)品的可回收性等。

2.2 智能化趨勢(shì)

計(jì)算機(jī)與信息技術(shù)將促使機(jī)電一體化朝著智能化的發(fā)展方向邁進(jìn)。從設(shè)備運(yùn)行、控制、調(diào)整、反饋等多個(gè)環(huán)節(jié)實(shí)現(xiàn)智能化控制。

2.3 個(gè)性化趨勢(shì)

隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展，消費(fèi)者對(duì)于產(chǎn)品的需要不斷提升，不同消費(fèi)者對(duì)產(chǎn)品的需求各不相同，尤其是現(xiàn)階段高度信息化時(shí)代，例如數(shù)控車床就是根據(jù)使用人員要求進(jìn)行個(gè)性化定制，因此機(jī)電一體化的產(chǎn)品如果想要順應(yīng)時(shí)代潮流發(fā)展，就必要改變以往產(chǎn)品“一刀切”的情況，轉(zhuǎn)而向個(gè)性化發(fā)展，機(jī)電一體化技術(shù)在這個(gè)過程中也應(yīng)該順應(yīng)這種趨勢(shì)。

2.4 網(wǎng)絡(luò)化趨勢(shì)

當(dāng)前已進(jìn)入物聯(lián)網(wǎng)時(shí)代，網(wǎng)絡(luò)化也是機(jī)電一體化的發(fā)展趨勢(shì)，例如將機(jī)械所用到的各類檢測(cè)設(shè)備以及精密儀器聯(lián)網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)設(shè)的遠(yuǎn)程監(jiān)控，這樣可以大大降低人力資源成本，提高工作效率，同時(shí)監(jiān)控設(shè)備可以與應(yīng)急控制設(shè)備相連，保證設(shè)備運(yùn)行安全。

2.5 集約化的發(fā)展趨勢(shì)

正如電腦的發(fā)展一樣，晶體管、集成電路的誕生將電腦又龐然大物發(fā)展成為便攜式的筆記本，同樣機(jī)電一體化也是如此，例如傳感器的信息采集、傳遞就要實(shí)現(xiàn)集約化發(fā)展，舉個(gè)例子，在瀝青攤鋪機(jī)上充分應(yīng)用傳感技術(shù)，首先是攤鋪機(jī)可以自動(dòng)找平，保證路面的平整度，其次是能夠保證攤鋪機(jī)在工作過程中勻速前進(jìn)，一舉兩得，集約化的發(fā)展趨勢(shì)在其余方面也是如此。

3 機(jī)電一體化在工程機(jī)械中的具體應(yīng)用

3.1 應(yīng)用電子控制系統(tǒng)提高施工精度

在工程機(jī)械施工過程中，精度問題直接關(guān)乎施工質(zhì)量好壞，因此高精度施工是現(xiàn)代工程機(jī)械的基本要求，目前在電子控制在挖掘機(jī)等工程機(jī)械中廣泛應(yīng)用，通過設(shè)置相關(guān)參數(shù)，電子控制技術(shù)可自行按照參數(shù)指令設(shè)定運(yùn)行機(jī)械設(shè)備，保證工程機(jī)械在施工過程中運(yùn)行行程、稱量數(shù)據(jù)等更加精確；有些操作需要必須要依靠人工的，也可以由電子控制系統(tǒng)提前設(shè)計(jì)動(dòng)作路徑，操作人員只需要按照提示進(jìn)行操作即可，上述兩種方式不但提高了施工進(jìn)度，還解放了勞動(dòng)力，減少了人力資源成本為工程施工的現(xiàn)代化提供不斷的動(dòng)力源。舉個(gè)具體的實(shí)例，例如利用GPS的定位功能與激光、超聲波等技術(shù)結(jié)合在一起，對(duì)軟件進(jìn)行界面的控制，可以將工程施工機(jī)械的圖像呈現(xiàn)在系統(tǒng)的儀表中，便于施工人員進(jìn)行操作，這樣技術(shù)的精度非常高，可以達(dá)到厘米[2]。在進(jìn)行施工時(shí)，操作人員只需要嚴(yán)格按照界面上的步驟操作即可，我們知道一些挖掘作業(yè)環(huán)境較差，工況復(fù)雜惡劣，電子控制系統(tǒng)的介入大大可以增強(qiáng)作業(yè)的精度。

3.2 監(jiān)控反饋系統(tǒng)應(yīng)用

現(xiàn)代工程機(jī)械通過設(shè)置監(jiān)控反饋系統(tǒng)，能對(duì)工程機(jī)械的各個(gè)模塊進(jìn)行實(shí)時(shí)的動(dòng)態(tài)監(jiān)控，如果各個(gè)模塊出現(xiàn)了工作故障，監(jiān)控系統(tǒng)就會(huì)發(fā)出報(bào)警信號(hào)，提醒操作人員及周邊工作人員，如果出現(xiàn)嚴(yán)重的安全故障，部分機(jī)械的“急?！笨刂苹虬踩?lián)動(dòng)裝置就會(huì)動(dòng)作，暫停機(jī)械的運(yùn)轉(zhuǎn)，甚至有一些先進(jìn)的機(jī)電一體化系統(tǒng)還可以對(duì)設(shè)備的故障判斷識(shí)別，告訴提醒維修人員可能出現(xiàn)故障的地方，一些簡(jiǎn)單的故障甚至可以實(shí)現(xiàn)自行修復(fù)，實(shí)現(xiàn)了實(shí)時(shí)維修的可能，這樣就可以保證機(jī)械長(zhǎng)期高效運(yùn)轉(zhuǎn)，避免因?yàn)楣こ虣C(jī)械的設(shè)備故障問題影響工程進(jìn)度。

3.3 運(yùn)用機(jī)電一體化技術(shù)提高工程機(jī)械的節(jié)能性

工程機(jī)械都是高能耗的，在高能耗的背后既有因?qū)嶋H工作需要而產(chǎn)生的有用功，但是也有很大一部分是無用功，因?yàn)椴涣疾僮髁?xí)慣，工程機(jī)械時(shí)常處在超載運(yùn)行、低功率運(yùn)行的狀態(tài)，從而白白浪費(fèi)燃料，但是如果合理利用機(jī)電一體化技術(shù)中的電工電子相關(guān)技術(shù)，就可以有效解決此類問題，可以設(shè)置電子控制系統(tǒng)，對(duì)作業(yè)過程中的工程機(jī)械的功率進(jìn)行實(shí)時(shí)檢測(cè)調(diào)整，保證機(jī)械在正常荷載和功率下運(yùn)行，這就起到了節(jié)能的作用。

4 結(jié)語

機(jī)電一體化技術(shù)在工程機(jī)械中得到了廣泛的應(yīng)用，也起到了非常好的效果，未來機(jī)電一體化技術(shù)將擁有更加廣闊的發(fā)展前景，朝著智能化、個(gè)性化、網(wǎng)絡(luò)化、集約化、綠色化的方向發(fā)展，為人類社會(huì)進(jìn)步奠定技術(shù)基礎(chǔ)。

參考文獻(xiàn)

[1]彭旺殷.試析工程施工機(jī)械機(jī)電一體化[J].低碳世界，2016，（16）：236-238.

[2]那鳳華.工程施工機(jī)械中的機(jī)電一體化探討[J].中華民居（下旬刊），2014，（7）：161-162.