机电一体化在工程机械上的应用

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机电一体化在工程机械上的应用

【摘要】机电一体化在工程机械上的应用打破了传统机械的设计，从而提高了机械的安全性、可靠性、经济性等，电子控制系统也提高了工程机械的工作效率及产品的工艺，使机械的优越性能得到最大的发挥。

【关键词】机电一体化工程机械应用

目前，电子控制技术已被工程机械众多领域广泛采用。

随着经济水平的提高和科学技术的进步，生产过程中对工程机械的性能要求有所提高，这就使以微处理器为核心的电子控制装置在工程机械领域的运用越来越普遍，结构也越来越复杂。

1. 机电一体化在工程机械领域应用的必要性

现代工程施工中，工程机械的性能、自动化程度及其经济性等可直接影响到施工工艺的好坏，而工程机械的电气与电子控制系统部分质量与性能的优劣又直接影响到工程机械的动力性，经济性，可靠性施工质量，生产效率及使用寿命等。

电子控制系统已成为现代工程机械技术水平的一个重要依据。

随着科学技术的不断发展及对产品性能要求不断提高，电子控制系统在工程机械中所占的比重将会越来越大，其功能将会越来越强，应用范围也将越来越广而且其复杂程度也随之提高。

这样就对使用与维修人员提出了更高的要求。

2. 机电一体化在工程机械领域的应用现状

2.1 机电一体化和工程机械的关系

在工程机械领域引入机电一体化技术大大提高了机械性能，而工程机械性能的不断提高也使机电一体化应用更加广泛，两者相互影响，共同促进形成了一个良性发展的循环系统。

2.2 机电一体化对工程机械功效的改进

现代工程施工通常要求工程机械具有较高的性能：机械功效高且能耗小;自动化程度及精度越高越好;操作安全、简单，使用寿命长;较高的技术性价比;较低的使用成本;具备运行状态的监视功能、自动报警及故障自诊功能，以降低停机维修频率，提高工作效率。

以下对工程机械的电子控制系统功效进行具体说明：

2.2.1 及时发现故障，提高设备利用率

监视功能、自动报警及故障自诊功能即针对工程机械的传动系统、制动系统、工作装置、液压系统及发动机的运行状态实施电子监视，一旦工程机械在运行过程中出现异常情况，能够发出自动警报，同时准确地对故障部位进行定位，因此，能够最大限度地提高操作人员的工作安全性及工程机械的使用效率，使机械设备的维修工作难度降低，缩短停机维修时间，降低维修作业频率，延长设备使用寿命，最终提高机械设备的利用效率，降低生产成本。

2.2.2 降低能耗，提高生产效率

与传统工程机械相比，现代工程机械的能源利用率高出很多，目前相关部门正在倡导节能减排，这就要求对能源利用率低的传统机械设备进行节能改造。

2.2.3 提高作业精度和作业效率

现代工程施工中的水泥混凝土搅拌设备应用了先进的微机控制电子称量系统，使称量过程最终实现了现代化，成品料的作业精度和作用效率得以保证。

沥青混凝土摊铺机设备采用了自动找平系统，使工程施工质量得到了很大程度的提高;同时，供料系统中引入的超声波技术也提高了沥青混凝土摊铺机的摊铺质量。

而电子控制系统应用于铲运机铲斗刀刃、平地机刮刀以及推土机铲刀中，不仅可以使作业精度和作业效率得到提高，还能使操作人员的劳动强度降低。

2.2.4 降低劳动强度，提高劳动生产率

在工程机械领域实现自动化或半自动化控制，可以大大降低操作人员的劳动强度，提高设备的工作效率和劳动生产率，还能降低由于操作人员缺乏经验造成的对作业精度的影响程度。

如日本小松公司生产的挖掘机配备轨迹控制系统，它能够根据操作者所操控的铲斗运动轨迹，自动感应不同角度的传感信号，控制斗杆和铲刀的运动，自动进行斜面精确挖掘、断面沟槽等动作，大大提高了机械设备的利用效率，进而提高了劳动生产率。

2.2.5 其他应用

国外在生产工程机械设备时采用了电子控制的自动变速器，使发动机的功率得到很大提升。

如装载机、推土机、铲运机等可以依据外负荷的改变自动对传动系统的传动比进行相应调整，这就大大简化了操作程序，降低了燃油消耗率，同时使劳动强度也大幅降低;为提高操作的安全性，防止作业过程中断臂和翻车等危险事故的发生，现代起重设备中运用了电子控制的力矩限制器;为减少危险施工环境中的人为施工，实现无人操作，国外有些工程机械设备生产公司在生产机械设备时采用了无线遥控设备。

3. 机电一体化在工程机械领域应用的发展趋势

机电一体化的发展依赖于电子、控制、光学、计算机信息等多种技术和学科的发展，其在工程机械领域的应用趋势可概括为以下几点：

3.1 智能化

作为21世纪机电一体化的重要发展方向，在工程机械领域，智能化的应用趋势将更加明显。

从目前看来，人工智能方面的研究越来越多，数控机床与机器人的智能化应用就是其中的重要表现。

我们通常所说的智能化是指在相关控制理论的基础上，通过对运筹学、人工智能、模糊数学、计算机科学、心理学、生理学等新思想、新方法在工程机械上的分析和应用，使工程机械的行为能够具有判断推理、逻辑思维及自主决策等能力，以满足机电一体化的更高要求。

虽然使工程机械具有等同或接近人的智能是不可能的，但工程机械的智能化仍是时代发展的大势所趋。

3.2 模块化

随着科技的进步和社会分工的不断深入，机电一体化产品的种类和数量也越来越多，因此，机械产品的电气接口、动力接口和机械接口等的生产一定要实现标准化，这虽然比较复杂却至关重要，所以说，模块化是工程机械机电一体化发展的一项长期而又艰巨的任务。

模块化有利于各部件或单元之间的匹配，例如研制集智能调速、减速于一体的动力单元，或具备图像处理、视觉、识别等功能的控制单元等。

唯有如此，才能促进社会的进一步分工，加快新产品的研发速度，扩大工程机械的生产规模。

模块化必将进一步促进机电一体化在工程机械中的应用。