机电一体化技术在机械工程上的应用及发展趋势

摘 要：机电一体化技术在工程机械中的应用具有安全性高、应用面广、追加效益、操作简便、生产力强等价值。基于此，技术人员需树立机电一体化技术与工程机械融合发展意识，应用机电一体化技术增强工程机械功能性，立足实际加大机电一体化技术在工程机械应用中的创新力度，同时培养优秀技术型人才，继而发挥机电一体化技术作用，助推工程机械应用与发展。

关键词：机电一体化技术;机械工程;应用;发展趋势

1机电一体化技术发展概况

机电一体化一词最先是来源于日本的机电公司，在20世纪60年代末期商业注册时首先使用。但是当时由于技术水平的限制，只是把机电一体化看作机械与电子的简单融合，许多机电一体化产品从技术含量上来说是比较简单的，却开创了新方法的先河，为以后的机电一体化发展指引了方向。随着时代的发展，全球在20世纪80年代迎来了信息时代，信息技术崭露头角，这一技术的发展给微处理带来了技术支撑，同时也推动了机电一体化技术的发展。这时期兴起的机电一体化产品有数控机床、工业机器人以及各种电机控制系统，随着信息技术的发展，当然也在不同程度上建立了数据库技术。这一时期的工程机械机电一体化是以微机为中心，自动化系统取代了原来的机械控制系统，改善了工程机械的性能和功能，提高了其运行的可靠性、安全性、方便性、舒适性，同样也达到了节约能源、降低油耗的效果，主要是用于发动机点火系统。随着时代的发展，进入20世纪90年代后通信技术进入了机电一体化领域，工程机械引入了新的技术及遥控技术，通过虚拟现实和多媒体技术的联系，构建了计算机控制网络化、机电一体化技术，这些技术包括全球定位系统、自动导向系统、遥控系统等多方面。

2机电一体化技术的应用优势

2.1提高安全系数

通过该技术系统，开发以一些集聚机械技术以及电子技术的科学管理系统，不仅优化的相关的工作程序，还使得一些较为危险的人工操作变成了由机械系统代替进行，这不仅提高了相关工作方面的效率，更提高了工程的安全系数，无论是对企业发展还是工作人员的个人安全，都是非常有利的。

2.2节能降耗

对工业生产来说，能耗问题一直都是一个非常严峻的问题，因为能源的消耗也就代表着资源的消耗，如果能有效减少生产能耗，就可以节省一大批资金的投入。如今工程机械技术的发展并不能做到生产零消耗的地步，人们所能做到的就是不断地研发新技术，减少生产能耗。在工程机械中机电一体化系统的应用，很好地实现了这一目标。通过对该技术系统的应用，能很好的改进一些机械设备的生产功能，通过消耗与以往同样的能量，就能生产出比以往更多的产品。

3机电一体化技术在工程机械中的应用难点

3.1融合意识缺位

从表面上看，工程机械与机电一体化技术属于独立的两个概念，二者融合存在一定难度，这就需要工程机械在设计之初用到机电一体化技术，在此基础上为有关技术升级迭代铺平道路。然而，有些技术人员未能了解、学习并运用机电一体化技术，使之与工程机械缺乏融合性，就算具有相关功能也无法在应用中发挥优势，影响机电一体化技术在工程机械中的应用成效。

3.2功能性较差

工程机械种类繁多，以钢筋混凝土机械为例，囊括混凝土搅拌站、混凝土搅拌机、混凝土搅拌输送车等机械，在混凝土生产进程中发挥作用。除具有针对性较强的生产功能外，应用机电一体化技术还可丰富工程机械功能，如通信功能、故障检修等功能。受工程现场条件、技术人员素养等因素影响，机电一体化技术加持下的工程机械无法增强功能性，降低工程机械运行有效性。

4机电一体化技术在工程机械中的应用研究

4.1电液控制技术

电液控制技术能够代替人从事艰难、危险的操作，在一定程度上避免了危险性，提高了作业效率，而且还实现了操作的精度化。例如，现阶段的液压挖掘机自动控制系统就是电液控制技术在工程机械中的应用，该系统是以传感器、控制器、角度设定器和自动挖掘形状组成，能够适用于平整加工、压实整平。比如，现在已经拥有了自由控制、变结构控制、神经网络控制的完整的理论体系，但将它们运用到实际的工程当中去却仍存在一定的难度，因为这些控制算法复杂，靠传统的机械技术很难实现，所以要想实现这一系列的控制方法，就必须推动工程机械等技术革新化，以更优的技术来运行这些难以操作的理论。

4.2节能控制技术

工程机械是大型机器，其可以实现大功率、高密度的作业，而能量的利用率基本在20%左右，如此有80%的能量都被浪费，由此可见，可将机电一体化中的节能控制技术应用于工程机械之中。现阶段的功率单元电子控制器就是现代电子技术和节能控制技术的成功应用，它是一种在微型电子计算机参与条件下，控制发动机的速度和液压泵的输出，通过检测油源的输出，降低燃油的消耗。而且CPUC可以监测发动机的速度、液压压力以及其它相关数据，从而确定最佳的泵输出，使得发动机能够在最佳的状态进行工作，以提高动作效率，降低能源消耗。

4.3电子负荷传感技术

电子负荷传感技术应用于液压挖掘机上可以简化机体结构，优化了操作整个流程。比如，日本著名制造厂商在其研制的液压挖掘机基础之上创立了电子负荷传感挖掘系统。GELL1系统称为世界上第一个电子计算机控制的液压挖掘机系统，是由传感分布的动力和铲斗的不同位置把盒子数据传回驾驶室内，通过控制发动机、液压泵、控制阀来操作铲斗和斗杆。当机器工作时，它的工作速度都是与实际情况相匹配的，真正实现了同时操作、精确控制的效用。并且这种技术使用了可调压力补偿法以提供最佳流量，以平稳操作动力、斗杆、铲斗，确保操作过程的平稳性、无冲击性，同时也提高了生产力，能够使得发动机的转速以及液压泵的排量与实际需求相匹配。

4.4遥控通信技术

遥控通信是现代工程机械中应用比较广泛的一种技术，它能够用于核污染、火力密集、水下难以到达的场合。随着信息技术、通信技术的快速发展，尤其是GPS定位系统的完善和成熟，目前美国已经在车辆中安装了一款无人地面车辆系统，体现了遥控通信技术的真正优势，实现了车辆之间的密切通讯，信息交换，同时也能够依靠全球定位系统调控车的位置，进而进行协作完成作业。

4.5自动化技术

随着社会的快速发展，我国交通运输发展规模也在急剧增大，尤其是在电子商务的带动下，我国物资运输、交通运输得到了可持续地发展，同时我国交通行业也出现了新的局面，意味着各种交通运输设备也在不断地更新优化。工程机械交通设备自动化是依托计算机和信息技术逐步完成自动化，使得其运输能力和效率都有了质的提升。在自动化的状态下，能够对交通设备进行远程监控，明确定位监测目标。并且，工程机械自动化技术的应用，使得交通运输的机械设备自动化，能够实现对各种资源和多项技术的整合，在一定程度上推动了自动化、智能化监控，使得交通运输行业得到了快速地发展。

结束语

工程机械在我国装备工业中不可或缺，在流动式起重装卸作业、路面建设养护、能源工业建设、农林水利建设、土石方施工等工程中均需用到工程机械设备，如何延长工程机械使用寿命，确保有关机械设备安全稳定，成为工程机械应用进程中需解决主要问题之一。其中，机电一体化技术作为可把控机械设备运行实况的先进技术手段，有利于提高大型、复杂、成本高、运维难机械设备综合管理质量。

参考文献

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[2]聂海燕.机电一体化技术在现代工程机械中的应用[J].南方农机，2019，50（24）：166+200.

[3]刘英建，王硕，孟天彬，申静怡.浅析机电一体化技术在现代机械制造业中的应用[J].科技经济导刊，2019，27（35）：62.

作者簡介：

刘文栋，男，1985年10月，内蒙古自治区赤峰市人。