机电一体化技术在工程机械中的应用

刘宗宝

（中交第三航务工程局有限公司，浙江宁波，315000）

机电一体化技术在工程机械中的应用

刘宗宝

（中交第三航务工程局有限公司，浙江宁波，315000）

为了促进机电一体化在工程机械中得以更加广泛应用，本文首先基于我国机电一体化的发展历程，总结了机械工程领域中先进技术的应用。其次，简要阐述了针对机械工程领域推进机电一体化技术深度应用的思考。最后，探讨了未来机电一体化设备的发展趋势。本文观点表明，随着我国科学技术的不断发展，机械工程在机电一体化技术的推动下将取得更大进步。

机电一体化；科学技术；机械工程

引言

机电一体化是机械、电子、计算机、自动控制等技术的融合［1］。从技术发展历程看，机电一体化经历了机械制图、CAD/CAM、机械设计、机械制造、信息技术应用、可编程控制器PLC控制技术、液压与气压传动、数控技术应用、监控与测试技术等阶段，直到现阶段的机械设备自动化、电子化乃至智能化［2-3］。

当前，机电一体化已经发展为系统工程。设计上，要从总体应用领域出发，以需求为导向，以系统工程的思维，做好机电一体化的顶层设计。在机电一体化系统建设中，要秉承安全性、易操作、易控制、高强度等原则。本文探讨了我国机电一体化发展历程，对其在机械工程中的应用进行了研究。

1 机电一体化发展历程

我国工业化起步较晚，但是在改革开放初期，我国大力推动工业化发展，将我国从农业大国迈向工业大国确定为发展目标以来，工业自动化发展进展迅速，国家工业化进程达到了预期水平。

随着我国企业更加重视信息与通信技术的研发，信息技术、信息化系统建设与深度应用不断前进，信息、控制、通信、软件工程等技术不断融合，“机电一体化”进程为我国机械行业注入发展动力［4，5］。

当前“机电一体化”正在向着绿色、智能、安全方向发展，其涵盖的领域越来越广，对国家工业现代化进程影响也越来越大。随着应用成效逐渐显露，我国对“机电一体化”技术的研究也更加深入。机电一体化已经成为各大高校的热门专业，通过高等教育来培养更加优秀的行业开发与应用人才。对于机电一体化的重视程度一直未被减弱，而且在发展过程中不断融入新科技，让其满足科学技术的发展要求。我国对机电一体化的定义为机械工程技术和产品的结合，在实际工作中相关人员要根据具体需求投入新的技术实现技术和产品的发展。

现在的工业发展中离不开机电一体化技术，为了满足工业发展需求，机电一体化技术也在不断融入新的技术。在不断提升与完善的过程中，机电一体化技术的作用更加显著，机械工程的发展也愈发离不开它的支持，两者呈现相辅相成的状态。

2 先进技术应用探讨

2.1技术自动化改造

机械工程是现代化经济发展的领导者，也是机电一体化的雏形，以机械工程的技术经验为基础，经过不断研究，从而衍生出了机电一体化技术。在过去，机械本体技术存在水平低下，准确度低等缺点，然而随着技术的不断改善，目前应用的机械本体技术已经克服了这些缺点。尽管如此，我们仍不能懈怠，而应继续提高其质量、精度，以及整体性能。在改善方面，我们可以采用其他原材料，例如新型合成材料性能更加良好，具有传统材料所不具有的优点。同时可以提高机械工程材料的利用率，避免浪费。

2.2电子信息技术

经济发展与科学技术研究都进入了电子信息时代，所以机电一体化技术也需要融入电子信息技术，两者结合之后可以促进机械工程的发展。电子信息技术主要是将外部机械化信息转化为电子信息，并且进一步处理，使机械和信息合二为一。电子信息技术的进步是需要技术和设备共同发展的，为此我们必须不断更新电子设备系统，改进信息技术，使其可靠性和精确性有所提升，更好为机械工程服务。

2.3感应技术和软件管理技术

感应技术和软件管理技术进入机电一体化技术的时间比较晚，但是其作用并不会因此减弱。这二者从开始投入使用到今天，对机械工程发展有着不可或缺的作用。为了使机电一体化技术发展，我们必须从方方面面入手。感应技术又称传感技术，主要作用是以其高度的灵敏性和精确度帮助信息传导，提高该技术的重点是防止外界环境的干扰，使信息传导更加准确。软件管理技术是与软件和硬件相协调的技术，软件的研发是十分消耗资金的，为了使得机电一体化技术在机械工程中的应用性价比更高，我们必须加强对软件的管理。定期维护软件系统，使软件更加标准化和稳定化，使其更好服务于机械工程。

3 机电一体化系统发展趋势

3.1自动化强度越来越高

自动化发展是我国现阶段所有技术发展的主要方向，机电一体化技术也不例外。自动化发展是大趋势，能够帮助机械工程现代化进程的发展［6，7］。自动化使得工程机械能够听从主体的指挥，在没有工作人员的控制下也能够正常运行，当出现突发情况时，工程机械能够将各个开关断开，自动停止工作，其保护系统也是一种自动分配系统。自动分配系统是工程机械可以自行处理其内部结构，并且将各个系统分开运行，彼此之间不影响而且保持一定的规律性的系统，要经过系统的主体进行控制，主体系统对各个子系统的信息进行处理。自动化的这一发展对工程机械的安全运行来说是十分有利的，可以避免部分因素而影响整体的情况发生。

3.2系统化、协同力度更强

整体化发展也称作系统发展，也就是机械工程技术的全方位进步，这一进步主要是在机电一体化技术全面进步的情况下出现的。机电一体化技术在智能技术的控制下接受精确的信息，掌握整个系统的工作状态。整体化智能发展需要信息技术的支持，因此在未来信息技术不断提高的条件下，机电工程一体化技术的全息系统化方向是主要发展趋势。另外，作为自动化技术中的光机电一体化技术也是主要发展趋势之一，它主要是将光学技术融合进来，并且充分利用其特点改善传感系统的灵敏性和精确度同时是电子信息的处理技术有所发展，这对机电工程一体化技术来说是十分重要的，它既提高了该技术，又能够在很大程度上节约能源。

3.3网络上互联互操作成为可能

任何一项技术在发展的道路上都需要经过细化研究的考验，机电一体化技术也不例外，同时也是对研究人员的考验。细致化发展的主要工作就是将机电一体化中的各个模块分开发展，由于机电一体化的产品越来越多，需要我们将其生产商和生产的产品进行细致划分，这样能够使机电一体化技术更加深入到工程机械中去，并且细致地了解工程机械特点，使不同的工程机械可以有其自己的发展轨道。

3.4智能化发展势不可当

智能化要求信息技术根据外部情况和要求进行相应的调整。智能化发展是现代技术的发展要求，尤其是在信息一体化发展过程中，其信息量的承载越来越大，这就需要信息技术智能化来解决。智能化的信息技术可以有效地处理各个信息，并且将处理的结果传达到各个系统中，使系统听从主体指挥正常工作。

4 机电一体化系统在工程机械中应用案例

我国的工程机械依靠机电一体化技术加快了发展脚步，从而对整个工业发展领域的改革都会起到促进作用，那么就需要更加谨慎科学地研究机械一体化技术，合理规划其未来的应用方向，以帮助和指引我国工业发展。为使机电一体化技术能够更好地推动工程机械的发展，笔者对该技术在机械工程领域的应用进行探讨与研究。

图1　C6140普通车床结构布局

4.1电子监控应用

机械工程中的电子监控主要通过机电一体化技术进行工作，控制方位覆盖了操作系统、处理设备以及加工机械等，这些系统若出现任何问题，都会在电子监控中反映出来，工作人员可以根据其反映情况对具体部分进行维修［8］。该系统在很大程度上降低了机械工程意外事故的发生，同时提高了检修人员的工作效率，简约了机械工厂的资金消耗。另外电子监控可以检测各个系统的工作状态，并且将各个情况如实传达到机电一体化的主体部分，使主体能够根据工作情况对下面的各个系统发出正确指令。

4.2节能系统应用在过去，机电一体化系统应用的能量主要来源于柴油机的供给，在此过程中浪费了很多不必要的能量，同时产生了废气，排放到空气中，加剧了我国环境的恶化。为了解决这一问题，我们在机电一体化系统中加入电子控制系统，使柴油机的工作效率更高，减少燃烧原料的浪费，而且还能够降低废气的排放量，这对机电一体化来说是一举两得的。根据资料显示，目前我国使用的机电一体化柴油机的供给效率可以达到97%，原材料的节约率达到22%。

4.3自动化应用

工程机械在采用自动化应用之前，基本靠人工操作，存在很多不安全因素，而应用自动化之后，可有效提高安全操作系数。自动化可以使工程机械在无人操控的情况下进行工作，其主体部分还可根据系统的工作情况发出相关指令，以调整整个系统。机电一体化的自动化能够精确传输数据，使信息处理准确性更高，同时降低了人为错误，提高了工作效率。例如，在工程机械生产精密零件过程中，需要高度控制零件的各个参数，使用机电工程一体化系统可以使零件更加精密，自动化系统能够根据设定的参数进行零件的制造，而且可以有效的检测出不合格的产品，明显提高产品的质量；在汽车生产中，生产商要求高度的稳定系数和安全性能，工作人员就可以将所要求的系数记录在机电一体化装置中，通过机电一体化中的监控系统和信息处理系统设置好正确的参数，并将此传递给工作设备，以提高产品的质量和安全稳定性。

4.4智能型模式应用

我国计算机技术在近几年有了很大的进步，使得智能化技术也能得以更加深入研究。机电一体化逐渐走向智能化，将极为显著地提升工作效率，并能够打破固有模式的生产局限，进行大规模、高质量产出，有效降低了对人力物力的投入，对优化资源结构配置有很大的作用。智能化除了能够应用于机械生产设备中，还可应用于时下最火爆、最先进的机器人研究领域，让机器人研究能够更加人性化、更加贴近于人类智慧，为人类生活更好服务。现今，国内在机器人领域的开发与应用还不够普遍，所能应用的领域仅仅是少数的服务行业，使用机器人的营销效应远远超出机器人所能提供的智能服务。相信随着我国机电一体化技术智能化的发展，机器人领域定会有长足的进步，赋予机器人更多、更好、更新、更人性的功能与科技，以达到造福于人类的目的。

4.5环保型模式应用

机电一体化技术在环保化方面的发展中，会让自然界中的资源能被更加合理的开发，能有效促进人类社会的发展的进程。但随着资源减少速度的迅速提升，自然环境的变化速度也会随之加快。近几年，构建人与自然的和谐关系成为国内外专家学者的一致呼声，在不远的未来，低碳环保、可再生资源会成为各领域共同追求的目标。此种改变将会影响到人们生活的许多方面，例如环保低耗的生产过程，可回收可分解可再利用的环保产品等，从根本上让资源的利用率得到提升，最大限度减少对环境以及不可再生资源的消耗与影响，并努力保证对既有资源的高利用率与高转化率。日后，产品从整体上会逐渐做到以下几个要求：第一，资源利用率先比提升；第二，杜绝对环境的污染；第三，对资源进行二次使用。机电一体化技术环保化发展将促进我国经济发展模式的有一次升华重组，对未来环保经济的持续发展铺垫了基石。

4.6网络型模式应用

现阶段，全球经济一体化形势发展迅速且不可逆转，人们通过网络可以第一时间了解想要的市场信息，最新的技术发展方向，最新的国家政策与相关规定等。因为网络技术是当今科学技术发展中速度最快的，为人们的生活和工作提供了效率保障，减少了很大的劳动量。由此，机电一体化技术也将投身于网络化发展的浪潮中，通过网络了解国内外在技术领域的最新动向与研究成果，专家学者们也可以实现无国界、跨时空的交流和讨论，打破技术垄断，实现资源最优配比，共同推进人类文明向前发展。

5 结束语

机械工程是我国发展的主要行业，机械工程领域中涉及到多种技术，对机械工程发展都起着一定的作用，机电一体化具备的优点也在不断地被挖掘。本文只是笔者的简要总结加个人拙见，希望本文的研究能够为相关工作人员提供思考，相信随着我国科学技术的不断发展，机械工程在机电一体化技术的推动下将取得更大的进步。

［1］刘伟. 机电一体化技术的主要内容［J］. 科技发展， 2013（21）.

［2］陈军宇. 机械工程中技术应用［J］. 工业期刊， 2014（8）.

［3］钟燕林. 经济全球化背景下机械工程的发展［N］. 工业发展报，2016（9）.

［4］郑寒松. 浅析机电一体化技术的应用［J］. 河北机械制造， 2014，24-39.

［5］邵志阳. 探究机电一体化的发展趋势［J］. 科技创新期刊， 2013，10-12.

［6］焦亮. 如何加快机电一体化进程［J］. 辽宁工业大学， 2012， 25-29.

［7］丁子峰. 机电一体化技术的发展和应用［N］. 河南晚报，2015（21）.

［8］杨瑜. 机电一体化中自动化的发展［J］. 自动化科技， 2012， 76.

Application of Mechanical and Electrical Integration Technology in Engineering Machinery

Zongbao Liu
（CCCC Third Harbor Engineering Co.， Ltd.， Ningbo， Zhejiang， 315000， China）

In order to promote a wider application of mechanical and electrical integration in engineering machinery， this paper bases on the development of China's mechanical and electrical integration process，as to conclude the applications of advanced technology in the field of mechanical engineering. Also， ideas on the deep applications of mechanical and electrical integration promoted by the field of mechanical engineering are briefly elaborated. Finally， the development trend of future devices of mechanical and electrical integration is discussed. The opinion of this paper implies that， under the promotion of mechanical and electrical integration， mechanical engineering will obtain greater progress with the increasing development of science and technology in China.

Mechanical and Electrical Integration； Science and Technology； Mechanical Engineering

TU74

A

2095-8412 （2016） 04-827-04

工业技术创新 URL： http://www.china-iti.com 10.14103/j.issn.2095-8412.2016.04.067

刘宗宝（1980-），男，工程师，研究方向：施工机械机电一体化。E-mail: 2382990218@qq.com