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機電一體化技術在工程機械中的使用
本論文 就機電一體化技術在現(xiàn)代工程機械中的發(fā)展以及應用進行分析和探討，歡迎大家借鑒!
摘 要：現(xiàn)代工程施工中，工程機械的性能、自動化程度及其經濟性等可以直接影響到施工工藝的好壞，而工程機械的電氣與電子控制系統(tǒng)質量與性能優(yōu)劣又直接影響到工程機械的施工質量、生產效率及使用壽命等。
關鍵詞：機電一體化;工程機械;電子控制
機電一體化發(fā)展至今也已成為一門有著自身體系的新型學科，隨著相關技術的不斷發(fā)展，其內容將不斷更新。但其基本特征可概括為：機電一體化是從系統(tǒng)的觀 出發(fā)，綜合運用機械技術、微電子技術、自動控制技術、計算機技術、光學技術、電力電子技術、接口技術等群體技術，合理配置各功能單元，在多功能、高質量、高可靠性、低能耗的意義上實現(xiàn)特定功能價值，并使整個系統(tǒng)最優(yōu)化的系統(tǒng)工程技術，它使工業(yè)生產由“機械電氣化”邁人了“機電一體化”為特征的發(fā)展階段。
1.機電一體化概要
機電一體化是指在機構得主功能、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(tǒng)的總稱。
機電一體化發(fā)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(fā)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(tǒng)的觀點出發(fā)，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(jù)系統(tǒng)功能目標和優(yōu)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(xiàn)特定功能價值，并使整個系統(tǒng)最優(yōu)化的系統(tǒng)工程技術。由此而產生的功能系統(tǒng)，則成為一個機電一體化系統(tǒng)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(qū)別。機械工程技術有純技術發(fā)展到機械電氣化，仍屬傳統(tǒng)機械，其主要功能依然是代替和放大的體力。但是發(fā)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(jié)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(qū)別。
2.機電一體化在工程機械中的應用
機電一體化技術從20世紀70年代中期開始在國外工程機械上得到應用。80年代以微電子技術為核心的高新技術的興起.推動了工程機械制造技術的迅速發(fā)展，特別是隨著微型計算機及微處理技術、傳感與檢測技術、信息處理技術等的發(fā)展及其在工程機械上的應用，從根本上改變了工程機械的面貌，極大促進了產品性能的提高，使工程機械進入了一個全新的發(fā)展階段。以微機或微處理器為核心的電子控制系統(tǒng)目前在國外_T程機械上的應用已相當普及，并已成高性能工程機械不可缺少的組成部分。工程機械的機電一體化和智能化將是今后的發(fā)展方向現(xiàn)代工程施工中，工程機械的性能、自動化程度及其經濟性等可直接影響到施工工藝的好壞：而工程機械的電氣與電子控制系統(tǒng)部分質量與性能的優(yōu)劣又直接影響到工程機械的動力性、經濟性、可靠性、施工質量、生產效率及使用壽命等。電子控制系統(tǒng)已成為現(xiàn)代工程機械技術水平的一個重要依據(jù)。隨著科學技術的不斷發(fā)展及對產品性能要求不斷提高，電子控制系統(tǒng)在工程機械中所占的比重將會越來越大，其功能將會越來越強，應用范圍也將越來越廣，而且其復雜程度也隨之提高，這樣就對使用與維修人員提出了更高的要求。
3.工程機械的電子控制系統(tǒng)功能
利用工程機械的機電一體化和智能化，生產效率高且能量損失小，節(jié)約能源;自動化程度高，施工質量好，精度高;性能穩(wěn)定，工作可靠，安全，使用壽命長：具有較好的經濟性;高的技術價格比和低的制造與使用成本;操作簡單、輕便、勞動強度低，駕駛員的工作條件好，具有運行狀態(tài)監(jiān)視、故障自診及自動報警功能，能及時準確地指出故障部位，減少停機維修作業(yè)時間。目前工程機械的電子控制系統(tǒng)主要實現(xiàn)如下功能。
(1)電子監(jiān)控、自動報警及故障自診。即對工程機械的發(fā)動機、傳動系統(tǒng)、工作裝置、制動系統(tǒng)和液壓系統(tǒng)等的運行狀態(tài)監(jiān)控，工作中一旦出現(xiàn)異常現(xiàn)象，能自動報警并準確地指出故障的部位，從而改善駕駛員的工作條件，提高機器的工作效率，簡化設備維護檢查工作，降低使用維修費用，縮短停機維修時間，延長設備的使用壽命。
(2)節(jié)能降耗，提高生產率。傳統(tǒng)工程機械的能量利用率較低，例如液壓挖掘機的燃料能量利用率僅為30%左右，如此低的能量利用率迫使工程機械的發(fā)展必須著眼于節(jié)能。日本小松公司挖掘機采用新型節(jié)能控制器。具有良好的節(jié)能效果，燃料可節(jié)省23%;日本日立公司挖掘機節(jié)能控制系統(tǒng)采用了卡特電子效率控制系統(tǒng)，通過對發(fā)動機和泵的綜合控制，使功率的利用率可達98%，同時生產率也大大提高。
(3)柴油機的控制。采用電子調速器、電子油門控制裝置、自動停機裝置、自動升溫控制裝置等。
(4)提高作業(yè)精度。為保證成品料的作業(yè)精度，現(xiàn)代瀝青及水泥混凝土拌和設備廣泛采用了微機控制的電子稱量系統(tǒng)，并使稱量過程實現(xiàn)了自動化。自動找平系統(tǒng)的應用，使瀝青混凝土攤鋪機的施工質量有了較大的提高。采有超聲波技術的自動供料系統(tǒng)，使瀝青混凝土攤鋪機的供料實現(xiàn)了自動調節(jié)，進一步提高了攤鋪質量。推土機鏟刀、平地機刮刀、鏟運機鏟斗刀刃的電子控制，不僅提高了作業(yè)精度和作業(yè)效率，而且也減輕了操作人員的勞動強度。
(5)作業(yè)過程的自動化或半自動化。工程機械實現(xiàn)自動化或半自動化控制，可以減輕操作者的勞動強度，提高生產率，并減少因操作者的經驗不足對作業(yè)精度的影響，例如，日本三菱公司的挖掘機設有挖掘軌跡控制系統(tǒng)，操作者在控制板上設定好鏟斗運動軌跡的形狀后，微機控制系統(tǒng)能夠根據(jù)各種角度傳感器的信號，自動控制動臂、斗桿和鏟刀的運動，實現(xiàn)各種特定開口和斷面溝槽、斜面的精確挖掘，使挖掘作業(yè)實現(xiàn)了自動化。
4.結語
機電一體化決不是機械與電子兩種技術的混合或簡單疊加，而是兩者的有機結合。機電一體化系統(tǒng)是先進的自動控制系統(tǒng)，可以處理更多被控參數(shù)的復雜情況，計算速度也更快、更準確。機電一體化技術是新技術，是在傳統(tǒng)技術的基礎上發(fā)展而來的，機電一體化技術具有明顯的綜合性和先進性。機電一體化技術既不同于傳統(tǒng)的機械技術、電子技術和微電子技術，又不同于普通的計算機技術，而是將這些技術相互融合、相互滲透并產生飛躍而形成的新技術。
參考文獻
[1]戴勇.高職機電一體化技術專業(yè)課程開發(fā)[M].北京:機械工業(yè)出版社.2004.
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