机电一体化在工程机械中的运用

摘 要:随着机电一体化技术的迅速发展以及在工程机械中的广泛应用,机械一体化技术的优势也越来越明显地体现出来,提高了工程机械设备的安全性、节能性和精准性,还降低了施工人员的劳动强度。未来的机电一体化技术还会朝着智能化、微型化、网络化和系统化的方向发展。

关键词:机电一体化;工程;机械;运用

机电一体化又称机械电子学。机电一体化技术是将机械技术、电工电子技术、微电子技术、信息技术、传感器技术、接口技术、信号变换技术等多种技术进行有机地结合,并综合应用到实际中去的综合技术。随着机电一体化技术的快速发展,机电一体化的概念被我们广泛接受和普遍应用。随着计算机技术的迅猛发展和广泛应用,机电一体化技术获得前所未有的发展。现在的机电一体化技术,是机械和微电子技术紧密集合的一门技术。
  在国外,从上世纪70年代开始,机电一体化技术被应用到工程机械上。80年代开始,微电子技术也被广泛应用,进一步推动了机电一体化技术的发展。计算机控制、信息处理以及传感技术等在工程机械中的应用,使工程机械技术发生了本质的变化,使各个领域的工程机械制造与控制都向数字化、自动化以及智能化的方向发展。不但提高了施工工艺,还节约了大量的人力、物力和资源,使工程机械的性能得到了前所未有的提高,无论是在动力性、安全性、节能性和操控性上都有了极大的改善,充分满足了现代社会与经济发展的需求。
  目前机电一体化技术在工程机械中的应用主要是通过电子控制系统来实现的。随着电子控制系统在工程机械中的比重不断增加,其重要作用也就体现得更为明显,电子控制系统的优劣直接影响到工程机械施工的工艺和施工进度,其应用的广泛性和复杂性也对从事相关应用与维修的技术人员提出了更高的要求。
  1.机电一体化技术在工程机械中的作用与功能
  1.1 监控作用
   工程机械的电子监控系统可以对机械设备进行监控,具有故障报警与自动诊断的功能,对机械设备及时进行检查,及时发现故障和问题,提醒操作人员注意排除和维修。一旦出现异常情况,电子监控系统可以迅速确定故障部位和原因,便于工作人员及时检修,极大地提高了工作效率,减少不必要的损失,也可以避免重大故障的发生。
  1.2 节能功能
  传统的工程机械设备能量利用率较低,能源浪费比较严重。采取新型的电子节能控制器则可以大幅度提高挖掘机等大型工程机械设备的能量利用率,达到较好的节能效果,不但节约了能源,还安全、环保。操作起来也比较简便,还可以减少机械磨损,提高工作效率。
  1.3 保证成品的作业精度
  电子控制系统应用到工程机械设备上,可以使称量变得更为精确,使称量过程自动化,避免了人工测量误差较大的弱点,使成品的作业精度明显提高。电子自动测量还节约了人力资源,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。
  1.4 降低劳动强度
  机电一体化技术的引入,使工程机械施工操作过程实现自动化或者半自动化。操作者可以更好地借助机械设备完成各种工作,劳动强度降低,工作效率却提高了,也减少了由于技术原因而导致的失误,实现了自动化、标准化的操作。工程质量和精度得到了充分保证,劳动力资源也可以得到更加合理的配置。
  2.机电一体化技术的发展趋势与方向
  2.1 智能化趋势
  智能化是21世纪机电一体化技术发展的一个重要发展方向。智能化是对机器行为的描述,是在控制理论的基础上,吸收人工智能、运筹学、计算机科学、模糊数学、心理学、生理学和混沌动力学等新思想、新方法,模拟人类智能,使它具有判断推理、逻辑思维、自主决策等能力,以求得到更高的控制目标。
  2.2 微型化趋势
  微型化兴起于20世纪80年代末,指的是机电一体化向微型机器和微观领域发展的趋势。国外称其为微电子机械系统(MEMS),泛指几何尺寸不超过1立方厘米的机电一体化产品,并向微米、纳米级发展。微机电一体化产品体积小、耗能少、运动灵活,在生物医疗、军事、信息等方面具有不可比拟的优势。微机电一体化发展的瓶颈在于微机械技术,微机电一体化产品的加工采用精细加工技术,即超精密技术,它包括光刻技术和蚀刻技术两类。
  2.3 网络化趋势
  网络技术的兴起和飞速发展给科学技术、工业生产、政治、军事、教育及人们的日常生活都带来了翻天覆地的变化。机电一体化新产品一经研制出来,只要其功能独到,质量可靠,很快就会畅销全球。由于网络的普及,基于网络的各种远程控制和监视技术迅速发展起来,而远程控制的终端设备本身就是机电一体化产品。现场总线和局域网技术是家用电器网络化已成大势,利用家庭网络将各种家用电器连接成以计算机为中心的计算机集成家电系统,使人们在家里分享各种高技术带来的便利与快乐。这也使机电一体化技术朝着网络化方向发展成为必然趋势。
  2.4 系统化趋势
  系统化的特点之一就是系统体系结构进一步采用开放式和模式化的总线结构,系统可以灵活组态,进行任意剪裁和组合,同时寻求实现多子系统协调控制和综合管理。系统化的特点之二是通信功能的大大加强,即未来的机电一体化更加注重产品与人的关系。机电一体化产品的最终使用对象是人,如何赋予机电一体化产品人的智能、情感、人性显得越来越重要,特别是对家用机器人,其高层境界就是人机一体化。
  总之,机电一体化技术具有广阔的发展前景和极高的应用价值,对机电一体化专业人才的需求也是社会发展的必然趋势。如何把机电一体化技术应用到工程机械乃至更广泛的领域中,为社会经济发展做出更大的贡献,为人们的生活提供更多的便利和乐趣,是我们应该思考和努力的。

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