機(jī)電一體化技術(shù)在工程機(jī)械中的使用

　　本論文 就機(jī)電一體化技術(shù)在現(xiàn)代工程機(jī)械中的發(fā)展以及應(yīng)用進(jìn)行分析和探討，歡迎大家借鑒!

　　摘　要：現(xiàn)代工程施工中，工程機(jī)械的性能、自動(dòng)化程度及其經(jīng)濟(jì)性等可以直接影響到施工工藝的好壞，而工程機(jī)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(jī)械的施工質(zhì)量、生產(chǎn)效率及使用壽命等。

　　關(guān)鍵詞：機(jī)電一體化;工程機(jī)械;電子控制

　　機(jī)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(jī)電一體化是從系統(tǒng)的觀 出發(fā)，綜合運(yùn)用機(jī)械技術(shù)、微電子技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)、計(jì)算機(jī)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(shí)現(xiàn)特定功能價(jià)值，并使整個(gè)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(jī)械電氣化”邁人了“機(jī)電一體化”為特征的發(fā)展階段。

　　1.機(jī)電一體化概要

　　機(jī)電一體化是指在機(jī)構(gòu)得主功能、動(dòng)力功能、信息處理功能和控制功能上引進(jìn)電子技術(shù)，將機(jī)械裝置與電子化設(shè)計(jì)及軟件結(jié)合起來所構(gòu)成的系統(tǒng)的總稱。

　　機(jī)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，隨著科學(xué)技術(shù)的不但發(fā)展，還將被賦予新的內(nèi)容。但其基本特征可概括為：機(jī)電一體化是從系統(tǒng)的觀點(diǎn)出發(fā)，綜合運(yùn)用機(jī)械技術(shù)、微電子技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、信息技術(shù)、傳感測(cè)控技術(shù)、電力電子技術(shù)、接口技術(shù)、信息變換技術(shù)以及軟件編程技術(shù)等群體技術(shù)，根據(jù)系統(tǒng)功能目標(biāo)和優(yōu)化組織目標(biāo)，合理配置與布局各功能單元，在多功能、高質(zhì)量、高可靠性、低能耗的意義上實(shí)現(xiàn)特定功能價(jià)值，并使整個(gè)系統(tǒng)最優(yōu)化的系統(tǒng)工程技術(shù)。由此而產(chǎn)生的功能系統(tǒng)，則成為一個(gè)機(jī)電一體化系統(tǒng)或機(jī)電一體化產(chǎn)品。

　　因此，“機(jī)電一體化”涵蓋“技術(shù)”和“產(chǎn)品”兩個(gè)方面。只是，機(jī)電一體化技術(shù)是基于上述群體技術(shù)有機(jī)融合的一種綜合技術(shù)。而不是機(jī)械技術(shù)、微電子技術(shù)以及其它新技術(shù)的簡(jiǎn)單組合、拼湊。這是機(jī)電一體化與機(jī)械加電氣所形成的機(jī)械電氣化在概念上的根本區(qū)別。機(jī)械工程技術(shù)有純技術(shù)發(fā)展到機(jī)械電氣化，仍屬傳統(tǒng)機(jī)械，其主要功能依然是代替和放大的體力。但是發(fā)展到機(jī)電一體化后，其中的微電子裝置除可取代某些機(jī)械部件的原有功能外，還能賦予許多新的功能，如自動(dòng)檢測(cè)、自動(dòng)處理信息、自動(dòng)顯示記錄、自動(dòng)調(diào)節(jié)與控制自動(dòng)診斷與保護(hù)等。即機(jī)電一體化產(chǎn)品不僅是人的手與肢體的延伸，還是人的感官與頭腦的眼神，具有智能化的特征是機(jī)電一體化與機(jī)械電氣化在功能上的本質(zhì)區(qū)別。

　　2.機(jī)電一體化在工程機(jī)械中的應(yīng)用

　　機(jī)電一體化技術(shù)從20世紀(jì)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_T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)展方向現(xiàn)代工程施工中，工程機(jī)械的性能、自動(dòng)化程度及其經(jīng)濟(jì)性等可直接影響到施工工藝的好壞：而工程機(jī)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(jī)械的動(dòng)力性、經(jīng)濟(jì)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(jī)械技術(shù)水平的一個(gè)重要依據(jù)。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展及對(duì)產(chǎn)品性能要求不斷提高，電子控制系統(tǒng)在工程機(jī)械中所占的比重將會(huì)越來越大，其功能將會(huì)越來越強(qiáng)，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(duì)使用與維修人員提出了更高的要求。

　　3.工程機(jī)械的電子控制系統(tǒng)功能

　　利用工程機(jī)械的機(jī)電一體化和智能化，生產(chǎn)效率高且能量損失小，節(jié)約能源;自動(dòng)化程度高，施工質(zhì)量好，精度高;性能穩(wěn)定，工作可靠，安全，使用壽命長(zhǎng)：具有較好的經(jīng)濟(jì)性;高的技術(shù)價(jià)格比和低的制造與使用成本;操作簡(jiǎn)單、輕便、勞動(dòng)強(qiáng)度低，駕駛員的工作條件好，具有運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)視、故障自診及自動(dòng)報(bào)警功能，能及時(shí)準(zhǔn)確地指出故障部位，減少停機(jī)維修作業(yè)時(shí)間。目前工程機(jī)械的電子控制系統(tǒng)主要實(shí)現(xiàn)如下功能。

　　(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，能自動(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(jī)械的發(fā)展必須著眼于節(jié)能。日本小松公司挖掘機(jī)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(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。采用電子調(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。為保證成品料的作業(yè)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)，并使稱量過程實(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。采有超聲波技術(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)定好鏟斗運(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)各種特定開口和斷面溝槽、斜面的精確挖掘，使挖掘作業(yè)實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)化。

　　4.結(jié)語

　　機(jī)電一體化決不是機(jī)械與電子兩種技術(shù)的混合或簡(jiǎn)單疊加，而是兩者的有機(jī)結(jié)合。機(jī)電一體化系統(tǒng)是先進(jìn)的自動(dòng)控制系統(tǒng)，可以處理更多被控參數(shù)的復(fù)雜情況，計(jì)算速度也更快、更準(zhǔn)確。機(jī)電一體化技術(shù)是新技術(shù)，是在傳統(tǒng)技術(shù)的基礎(chǔ)上發(fā)展而來的，機(jī)電一體化技術(shù)具有明顯的綜合性和先進(jìn)性。機(jī)電一體化技術(shù)既不同于傳統(tǒng)的機(jī)械技術(shù)、電子技術(shù)和微電子技術(shù)，又不同于普通的計(jì)算機(jī)技術(shù)，而是將這些技術(shù)相互融合、相互滲透并產(chǎn)生飛躍而形成的新技術(shù)。

　　參考文獻(xiàn)

　　[1]戴勇.高職機(jī)電一體化技術(shù)專業(yè)課程開發(fā)[M].北京:機(jī)械工業(yè)出版社.2004.

　　[2]顧京.現(xiàn)代機(jī)床設(shè)備[M].北京:化學(xué)工業(yè)出版社.2001.

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