浅析机电一体化在工程机械中的应用

陆晓环

（身份证号：130106198705301866）

浅析机电一体化在工程机械中的应用

陆晓环

（身份证号：130106198705301866）

本文阐述了机电一体化的内涵和发展趋势，并对机电一体化技术在工程机械中的应用进行了讨论。

机电一体化；工程机械；电子控制；应用

机电一体化又称机械电子学，是一门跨学科的综合性高技术，是由微电子技术、计算机技术、信息技术、自动控制技术、机械技术、液压技术以及其他技术相互融合而成的一门独立的交叉学科。机电一体化技术从20世纪70年代中期在国外工程机械上得到初步应用，80年代以微电子技术为核心代表的高新技术的蓬勃发展，使得微型计算机及微处理技术、传感与检测技术、信息处理技术等在工程机械上得到应用，推动了工程机械制造技术的迅速发展，从根本上改变了工程机械的面貌，极大提高了产品性能，使工程机械进入了一个全新的发展阶段。以微机或微处理器为核心的电子控制系统在国外工程机械上的应用已相当普及，并已成高性能工程机械不可缺少的组成部分。

1 机电一体化发展方向

机电一体化是集机械、电子、信息、计算机、控制、光学等多种学科的交叉综合，它的发展和进步依赖并促进相关技术的发展和进步。纵观世界各国机电一体化在工程机械中的应用，其主要发展方向大致有以下几个方面：

1.1 智能化

智能化是新世纪机电一体化技术的一个重要发展方向，人工智能在机电一体化的科学研究中日益受到重视。机电一体化产品的智能化主要是使高性能、高速的微处理实现机电一体化产品赋有低级智能或者人的部分智能，机器人与数控机床的智能化就是重要应用代表。智能化通过对机器行为的描述，在控制理论科学的基础上，应用人工智能、运筹学、模糊数学、计算机科学、生理学、心理学等新思想和新方法，使机器具有逻辑思维、判断推理最终能够自主决策。

1.2 模块化

模块化是机电一体化技术中的一项重要而艰巨的工程。机电一体化产品种类和生产厂家繁多的现实情况使得相关单位制定各项标准，以便于各部件、单元的匹配，企业研制和开发具有标准机械接口、动力接口、电气接口和环境接口等的机电一体化产品单元，比如研制集减速、智能调速、电机于一体的动力单元以及各种能完成操作的机械装置等。在这些标准单元的基础上就可迅速开发新产品，同时也可以扩大生产规模。但是，由于部分企业的短视行为与利益保护，近期很难制定出国际或国内这方面的标准，但可喜的是，通过组建一些大企业可以逐渐形成一定范围内的标准。

1.3 环保化

工业的高速发展致使全球资源减少，生态环境受到严重污染。政府和人民越来越重视保护环境资源，回归自然，绿色产品在这种呼声下应运而生。绿色产品在其设计、制造、使用和销毁的全过程中，既符合特定的环境保护和人类健康的要求，又对自然生态环境无害或甚至危害极少，同时资源利用率极高。机电一体化产品的绿色化主要是使用时不污染生态环境，报废后能回收利用，因此绿色的机电一体化产品，具有远大的发展前景。

2 机电一体化的应用

机电一体化技术推动了工程机械的迅速发展，从根本上改变了工程机械的原始面貌，极大促进了机械产品性能的提高，使工程机械进入了一个全新的发展阶段。

2.1 在线监控与故障自诊

对工程机械的发动机、工作装置、传动系统、制动系统与液压系统等的运行状态进行实时监控，一旦出现异常现象，能自动报警并准确地指出故障的部位，从而改善技术人员的工作条件，提高机器的工作效率，简化设备维护检查工作，降低使用维修费用，延长设备的使用寿命。

2.2 节约能源，提高效率

传统工程机械的能量利用率较低，这种现状迫使工程机械的发展必须着眼于节能。日本某公司研发的新型挖掘机采用节能控制器，燃料可节省23%，具有良好的节能效果；挖掘机节能控制系统采用了卡特电子效率控制系统，对发动机和泵的综合控制使功率的利用率可达98%。

2.3 作业自动化

工程机械实现自动化或半自动化控制，可以减轻操作者的劳动强度，提高生产率，并减少因操作者的经验不足对作业精度的影响。例如，日本某挖掘机公司的设有挖掘轨迹控制系统，技术人员在控制板上预先设定好铲斗运动轨迹后，微机控制系统就能根据传感器的信号，自动控制动臂、斗杆和铲刀的运动，实现各种条件下精确挖掘，使挖掘作业实现了自动化。为实现无人驾驶，使工程机械能在危险地带或人无法接近的地点进行作业，某些国外工程机械上设置了无线遥控装置。

3 结语

机电一体化是当今世界机械工业发展的主要方向，其应用与发展已引起工农业、科技、经济、社会等各方面的巨大变革。机电一体化技术在工程机械中的应用将越来越广泛，地位也越来越重要，大力发展新一代机电一体化机械产品，不仅是改造和武装我国传统老机械设备的必经之路，而且是推动机械产品更新换代、开辟新领域和发展与振兴我国机械工业的必由之路。

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TU85

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1673-0038（2015）33-0255-01

2015-7-28