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    淺析工程機械機電一體化技術的應用

    來源:UC論文網2018-01-24 10:38

    摘要:

      摘要:機電一體化技術在工程機械當中的應用,進一步提高了工程施工的效率、質量及安全性。筆者結合自身實際工作經驗,首先簡單分析了機電一體化技術的概況,然后對機電一體化技術在工程機械中的應用進行了探討,...

      摘要:機電一體化技術在工程機械當中的應用,進一步提高了工程施工的效率、質量及安全性。筆者結合自身實際工作經驗,首先簡單分析了機電一體化技術的概況,然后對機電一體化技術在工程機械中的應用進行了探討,以期進一步推動機電一體化技術在工程機械中的普及應用。


      關鍵詞:機電一體化;工程機械;概況


      一、工程機械中機電一體化的概況


      機電一體化是指在機構主功能、動力功能、信息處理功能和控制功能上引進電子技術,將機械裝置與電子化設計及軟件結合起來所構成的系統的總稱。


      機電一體化發展至今也已成為一門有著自身體系的新型學科,隨著科學技術的不但發展,還將被賦予新的內容。但其基本特征可概括為:機電一體化是從系統的觀點出發,綜合運用機械技術、微電子技術、自動控制技術、計算機技術、信息技術、傳感測控技術、電力電子技術、接口技術、信息變換技術以及軟件編程技術等群體技術,根據系統功能目標和優化組織目標,合理配置與布局各功能單元,在多功能、高質量、高可靠性、低能耗的意義上實現特定功能價值,并使整個系統最優化的系統工程技術。由此而產生的功能系統,則成為一個機電一體化系統或機電一體化產品。


      因此,“機電一體化”涵蓋“技術”和“產品”兩個方面。只是,機電一體化技術是基于上述群體技術有機融合的一種綜合技術。而不是機械技術、微電子技術以及其它新技術的簡單組合、拼湊。這是機電一體化與機械加電氣所形成的機械電氣化在概念上的根本區別。機械工程技術有純技術發展到機械電氣化,仍屬傳統機械,其主要功能依然是代替和放大的體力。但是發展到機電一體化后,其中的微電子裝置除可取代某些機械部件的原有功能外,還能賦予許多新的功能,如自動檢測、自動處理信息、自動顯示記錄、自動調節與控制自動診斷與保護等。即機電一體化產品不僅是人的手與肢體的延伸,還是人的感官與頭腦的眼神,具有智能化的特征是機電一體化與機械電氣化在功能上的本質區別。


      二、機電一體化在工程機械中的應用


      1、機電一體化技術在機床的應用


      我國數控機床一般使用Z80-CPU軟件實現機電一體化,這是因為Z80-CPU系統開發較為簡單,且配套的芯片具有普遍性和廉價性,因此在機電一體化技術上具有額可靠性和通用性。由于我國的數控機床是按照坐標軸進行工作臺運動的,因此一般需要采用插補功能實現連續控制的目的。其中滾珠絲杠具有摩擦損失小、傳動效率高的優勢可以有效消除低速爬行的現象,因此在數控機床的執行機構傳動方式可以使用該種傳動方式。


      2、監控系統的應用


      機電一體化技術在工程機械加裝電子監控和故障診治以及自動報警系統可以對工程機械的各種裝置如傳動系統、液壓系統、發動機以及制動系統等進行綜合的全方位的監控。監控系統在工程機械運行過程中如果發現異常,能夠自動找出機械出現故障的部位,并發出警報,提醒工作人員注意。因此機電一體化技術的應用不僅提高了工程機械的工作效率,而且改善了操作人員的工作環境,降低了工程機械故障維修的費用,縮減了停機維修的時間,對延長機械使用壽命和提高機械經濟效益具有重要的作用。


      3、柴機控制


      借助機電一體化技術的電子油門控制系統,對柴油機安裝電子調速器和升溫控制自動系統可以提高對柴油機控制的便捷性。


      4、降低工程機械功耗,促進生產效率的提高


      沒有使用機電一體化的工程機械存在功耗較高、生產率較低的現象,如液壓挖掘機其能量利用率只有20%左右,且生產率較低,應用機電一體化技術后,給液壓挖掘機安裝電子控制系統,如卡特電子系統。安裝科特電子系統的液壓挖掘機其功耗明顯降低,且生產率在不斷提高。或者如給柴油機安裝電子調速器,可以根據不同的工況選用的不同的柴油機工作模式,降低柴油機的功耗,這有利于提高柴油機的工作效率。


      5、提高產品質量


      機電一體化技術應用于工程機械中,借助電子系統的精密控制系統,可以提高工程機械工作的精密程度,提高產品質量,促進良品率的提高。一般的機床在加工產品時是操作人員依據自身的操作經驗和技術進行操作的,這造成的機床生產的良品較低。實現機電一體化的機床在進行產品加工時依賴于電子系統的控制,因此精確度較高,同時監控系統可以及時對機床操作進行調整,確保良品率的提高。我國較為先進的數控金切機床已經可以進行精度為0.001毫米的作業加工,這是單純的依靠人工操作的機床難以做到的。


      三、工程機械領域機電一體化的發展趨勢


      1、智能化


      智能化是機電一體化技術的必然發展趨勢,其應用需求也越來越高。所謂智能化,即立足于相關控制理論,將心理學、生理學、計算機網絡、運籌學、人工智能等多學科知識運用到工程機械領域,使工程機械的操作可以逐漸取代人為操作,進一步降低工程預算成本,實現更精準的控制,滿足工程施工的更高要求,因此工程機械的智能化仍是大勢所趨。


      2、微型化


      微型化這一概念源于上世紀80年代末期,是指機電一體化向微電子機械系統領域發展的趨勢。微型機電一體化產品是電子技術與機械技術在納米尺度上相融合的產物,它的特點主要是體積小、耗能低、運動靈活,在生物醫療、軍事、信息等領域有著不可超越的優越性。現階段微型機電一體化產品都朝著小于l立方厘米的體積發展,甚至是朝著微米、納米級別發展,其瓶頸為微機械技術。


      3、網絡化


      隨著計算機網絡的普及,基于網絡的各種遠程控制設備可以達到讓人們足不出戶即可控制多種設備的目標,使工程機械的操作更加便捷,而遠程控制的終端設備本身就是機電一體化產品。工程機械領域中遠程控制盒監控技術的快速發展使得機電一體化產品向著網絡化方向發展成為必然趨勢。


      4、節能環保化


      隨著工業化進程的持續推進,人類社會的經濟化水平不斷提高,但與此同時人們賴以生存的環境也遭到了巨大的破壞。進入新世紀以來,社會公眾對環保的關注和呼聲越來越高,國家也出臺了一系列的相關政策來號召節能減排,為適應節約型社會的發展,機電一體化產品在使用時不造成資源浪費和環境污染,報廢后可以回收利用,實現綠色化產品概念和綠色化設計制造更能適應今后的市場需求。


      四、結束語


      綜上所述,工程機械領域中機電一體化技術的應用日趨廣泛,發展前景可觀,工程機械為適應機電一體化這一趨勢,盡可能的提高機械運作效率,需要其操作者或使用者順應科學發展潮流,加大研究力度,全面掌握機電一體化技術,振興機械工業,更好的為我國建設事業服務。


      作者;楊飛彪

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