工程机械机电一体化技术的应用与发展

杨秦冬 郭军平

【摘 要】随着科学技术与现代化生产的不断推进，传统技术的低效率、低产量已经难以满足现代化生产的要求，因此就需要不断提高技术以提高产品性能与生产效率。将机电一体化技术运用到机械生产与制造中，是机械工程与先进科学技术的完美结合，更加符合现代化建设要求。未来技术将面向微型、更高性能的方向发展。

【关键词】工程机械；机电一体化；应用；发展

机电一体化也叫机械电子学，它是机械技术、微电子技术、计算机技术及信息技术相互影响、渗透与结合而形成的一门新兴的边缘学科。机电一体化是在机械主功能、动力功能、信息功能和控制功能上引进微电子技术，并将机械装置与电子装置用相关软件有机结合而构成系统的总称。机电一体化技术首先在汽车上应用，70年代中期开始人们将机电一体化技术推广到工程机械上，从根本上改变了工程机械的面貌，实现省能化、自动化、智能化。据调查，现阶段国内外许多高性能工程机械普遍应用电子控制系统，该系统以微机或微处理器为核心并且已经成为必不可少的一部分，现在衡量某种工程机械性能的高低是看其机电一体化水平的应用程度。

一、工程机械机电一体化技术的应用

机电一体化技术具有广阔的发展前景和极高的应用价值，尤其是在工程机械中的应用更具广泛性和有效性，机电一体化技术在工程机械中的应用主要表现在以下几个方面：

1、机电一体化技术的在工程机械提高生产效率、节能降耗方面的应用

在传统的工程机械中，能量的充分利用率和使用率比较低。比如说，液压挖掘机其燃料的充分利用率仅仅占了30%，剩下的70%左右的能量都被浪费了。在能源资源高度紧张的今天，迫使机械工程的发展必须向着“节能降耗”的方向发展。比如说，小松公司生产的挖掘机能够很好地达到节能降耗的目的，大约可以节省23%的燃料，最主要的原因就是新型的控制节能器的采用。日立公司生产的挖掘机，采用了“卡特电子效率”节能控制体系，通过对泵以及发动机的综合、全面控制，大大提高了利用率，其能量利用率能够达到98%左右，生产率也相应地得到了大幅度的提升。所以说工程机械中电子节能控制器的运用，大幅度提高挖掘机等大型工程机械设备的能量利用率，一定程度上发挥到了节能的作用。电子节能控制器操作比较简单，对机械的磨损也相对减少，从而提高了工作的效率。

2、在自动化以及半自动化的作业全过程中的应用

工程机械全面地实现作业自动化以及半自动化水平，可以有效地降低操作人员的劳动强度，有效地提高生产效率，大大减少了因为操作人员的经验不足或技术不到位对于操作精度的影响。比如说，三菱公司设计生产的挖掘机，有控制挖掘机轨迹系统的功能，相关的操作人员在控制板上将铲斗的运动形状和运动轨迹设定好之后，相应的微机操作系统就会根据不同角度的传感器发出的信号，对动臂、铲刀和斗杆的运动进行自动的控制，从而实现多种特定断面沟槽、开口和斜坡的精准挖掘，有效地实现了挖掘操作的自动化水平。

3、在控制柴油机上的应用

要想进一步深入发展柴油机技术， 应该要解决发动机排放质量与最低油耗间的矛盾。在电子技术发展十分迅速的今天，采用电子节能液压泵系统能够有效減小能耗， 还能自动控制冷风扇的转速随温度的变化， 这样的条件下， 电子控制自动变速，还包括根据负荷条件自动调节柴油机油门等内容都能得以实现， 能够使得在各种变工况下的柴油机， 在满足经济指标和排放指标的最佳喷油时间的同时， 能够实现净化排气、节约能源、提高效率。

4、机械操作的自动化能够降低劳动强度

在工程机械施工操作中引入机电一体化实现操作的自动化或者半自动化，这样大大降低了劳动强度，提高了工作效率，并且大大减少了因为操作者工作经验不足而造成的作业精度的影响。

5、在工程作业精确度方面的应用

在工程机械设备中使用电子控制系统可以将称量的过程自动化，对称量系统实现微机控制，使得称量更加精确。自动找平装置的应用，大大提高了混凝土沥青摊铺机的工作效率和施工质量。自动供料系统（超声波技术）的应用，完美地完成了混凝土沥青摊铺机对于供料的自动调节，全面提升了摊铺的效果和质量。与此同时，铲运机铲斗刀、平地机刮刀以及推土机铲刀的电子化操作控制，减少了误差，提高了工作效率，同时还节约了人力，降低了施工人员的工作强度，高效、快捷，符合现代工程施工的要求。

6、电子监控、故障自诊以及自动报警的应用

电子监控、故障自诊以及自动报警，也就是说对于工程机械的工作装置，传动系统、发动机、液压系统以及制动系统进行全面的监控，一旦在运行的过程中发生异常情况，就会自动地找出故障的位置并自动进行报警提示。机电一体化的发展和应用，大大地改善了操作人员的现实工作条件，全面提高了机械设备的工作效率。与此同时，简化了机械设备检查和维护的工作，相应地减少了维修费用，大大降低了维修停机的时间，对于提高机械设备的使用寿命有很大的作用和意义。

二、机电一体化技术在工程机械上的发展前景

从人类爆发第一次世界革命以来，社会在不断的发展和变化，历经这么多年代的发展，相关技术也越来越成熟，在人类发展和社会进步方面发挥着越来越重要的作用。在历史的推进过程中，这项技术的价值和意义还将不断的突出，颠覆整个行业的发展。

1、智能化。人类对人工智能的研究从未停止过。今年，由谷歌研发的机器人公司Alpha Dog击败了世界围棋冠军李世石，科学家们进一步研究了机械智能的发展。今天，智能设备无处不在，极大地便利了我们的日常生活。因此，在未来的建筑机械中，机电一体化技术的发展也将伴随着智能参与。在设备的未来，你可以使用人工智能、心理学、算法和其他想法，使建筑机械有一定的计算能力和判断能力。

2、模块化。机电一体化技术产品具有种类繁多、生产厂家标准不统一的特点，因而研制和开发具有统一标准的接口，对产品单元模块化非常有必要，这也是未来机电一体化技术发展的重要目标。比如在研究具有减速、变频调速电机的一体化动力驱动单元，具有图像处理、视觉识别和距离测试等功能电机一体化控制单元等。在进行产品设计时，利用模块化标准进行生产，可以使产品标准化，避免资源的浪费和闲置。

3、环保化。可持续发展一直是我国发展环境保护的理念。这也是一个要求企业在发展过程中遵循的原则。在未来，建筑机械的高度发展可能会造成环境破坏和污染。这与中国想要实现绿色产品理念的愿望背道而驰。因此，这就要求机电一体化技术可以避免环境造成的污染，以及在应用过程中可以回收利用能源的程度。

三、结束语

综上所述，机电一体化在工程机械中的应用发展是当前机械工业发展必然的趋势，也是振兴和发展机械工业的必经之路。随着科学技术的不断发展，工程机械机电一体化还会有着更多的创新与发展，未来工程机械机电一体化技术的应用将会融合机、电、光以及磁的综合性能，更好地促进工程机械的发展。

【参考文献】

[1] 杨乐新.机电一体化技术在机械工程上的应用及发展趋势[J].山东工业技术，2015（22）：169.

[2] 陈伟洪.机电一体化技术在现代工程机械中的发展运用分析[J].装备制造技术，2014（01）：77-78，89.