淺談機電一體化技術在工程機械中的實踐

概況：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。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。現代工程機械正處在一個機電一體化的發展時代。引入機電一體化技術。目前以微機式微處理器為核心的電子控制裝置在現代工程機械中的應用已相當普及。工程機械，機電一體化技術在工程機械中的應用。
　　現代科學技術的不斷發展，極大地扒動了不同學科學的交叉與滲透，導致了工程領域的技術革命與改造。在機械工程領域，由于微電子技術和計算機技術的迅速發展及其向機械工業的滲透所形成的機電一體化，使機械工業的技術結構、產品機構、功能與構成、生產方式及管理體系發生了巨大變化，使工業生產由“機械電氣化”邁入了“機電一體化”為特征的發殿階段。
一、現代工程機械的發展：
　　現代工程機械正處在一個機電一體化的發展時代。引入機電一體化技術，使機械、液壓技術和電子控制技術等有機地結合，可以極大地提高工程機械的各種性能，如動力性、燃油經濟性、可靠性、安全性、操作舒適性以入作業精度、作業效率、使用壽命等。目前以微機式微處理器為核心的電子控制裝置在現代工程機械中的應用已相當普及，電子控制技術已深入到工程機式的許多領域，如攤鋪機和平地機的自動找平，攤鋪機的自動供料，拌利設備稱重計量過程的自動控制，挖掘機的電子功率優化，柴油機的電子調速，裝載機、鏟運機變速箱的自動控制，工程機械的狀態監控與故障自診等。隨著科學技術不斷發展，對工程機械的性能要求不斷提高，電子控制裝置在工程機械上的應用將更加廣泛，結構將更加復雜。特別是，隨著克國進口及國產工程機械保有量的逐年增加，如何用好、管好這些價格昂貴的工程機械，使其發揮最大的效率，是工程施工部門所面臨的一個重要的問題。為幫助廣大工程機械使用人員、維修人員、管理人員對工程機械中的電氣與電子控制裝置的功能、類別及特性有一些初步的了解和掌握，現在作簡單的介紹與論述。
二、工程機械具有以下性能：
　　現代工程施工要求工程機械具有以下性能：生產效率且能量損失小，節約能源：自動化程度高，施工質量好，精度高：性能穩定，工作可靠、安全，使用壽命長；具有較好的經濟性，即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；具有運行狀態監視、故障自診及自動報警功能，能及時準確地指出故障部位，減少停機維修作業效率。為滿足上述的性能要求，工程機械僅僅依靠機械和液壓技術的進步已顯得力不從心。電子控制技術的發展及在工程機械上的應用，為工程機械技術的發展注入了新鮮的血液。機電一體化作為一項高新技術，將其引入到工程機械中，為工程機械帶來了新的技術變革，使其各種性能有了質的飛躍。
　　為滿足上述的性的要求，工程機械僅僅依靠機械和液壓技術的進步已顯得力不從心。電子控制技術的發展及在工程機械上的應用，為工程機械技術的發展注入了新鮮的血液。機電一體化作為一項高新技術，將其引入到工程機械小，為工程機械帶來了新的技術變革，使其各種姓能有了質的飛躍。
　　目前以微機或微處理器為核心的電子控制裝置（系統）在現代工程機械中的應用已相當普及，電子控制技術已深入到工程機械的許多領域，如攤鋪機和平地機的自動找平，攤鋪機的自動供料，拌利設備稱重計量過程的自動控制，挖掘機的電子功率優化，柴油機的電子調速，裝載機，鏟運機變速箱和自動控制，工程機械的狀態監控與故障自診等。發表論文，工程機械。隨著科學技術的不斷發展，對工程機械的性能要求不斷提高，電子（微機）控制裝置在工程機械上的應用將更加廣泛，結構晚霞更加復雜。
三、機電一體化在工程機械中的運用：
　　（一）機電一體化和工程機械的關系
　　現代工程機械正處在一個機電一體化的發展時代。引入機電一體化技術，使機械、液壓技術和電子控制技術等有機的結合，可以極大地提高了工程機械的各種性能，如動力性、燃油經濟性、可靠性、安全性、操作舒適性以及作業精度、作業效率、使用壽命等。
　　（二）機電一體化對工程機械功能的改進
　　目前工程機械的電子（微機）控制系統主要用以實現臺下功能：
　　（2．1）電子監控、自動報警及故障自診
　　即對工程機械的發動機、傳動系統、工作裝置、制動系統和液壓系統等的動行狀態監控工作中一旦出現異常現象，能動報警并準確地指出故障部位，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。
　　（2．2）節能降耗，提高生產率
　　傳統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20%左右，如此低的能量利用率迫使工程機械化的發展必需品著眼于節能。日本小松公司挖掘機所采用的新型節能控制器（OLLS系統），具有良好的節能效果燃料可節省23%；日本日立公司挖掘機節能控制系統采用了卡特電子效率控制系統，通過對發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。
　　（2．3）柴油機的控制
　　如電子調速成器、電子油門控制裝置、自動停機裝置、自動升溫控制裝置等。發表論文，工程機械。
　　（2．4）提高作業精度
　　為保證成品料的級配精度，現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，并使計量過程實現了自動化。自動找平系統的應用，使瀝青混凝土攤鋪機的施工質量有了較大的提高，路面的平整度可達到0。127MM/3M。采用超聲波技術的自動供料系統，使瀝青混凝土攤鋪機的供料實現了自動調節，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（微機）控制不僅提高了作業精度和作業效率，而且也減輕了操作人員的勞動強度。
　　（2．5）作業過程的自動化或半自動化
　　工程機械實現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，操作者在控制板上設定耗鏟斗運動軌跡的形狀后，微機控制系統能夠根據各種角度傳感器的信號，自動控制動臂、斗桿和鏟刀的運動，實現各種特定形狀和斷面溝槽,斜面的精確挖掘,使挖掘作業實現了自動化.
四、其它應用：
　　一些國處生產的推土機、裝載機、鏟運機等采用了電子控制的自動變速器，其能夠根據外負荷的變化情況自動改變傳動系統比，這不僅充分利用了發。發表論文，工程機械。動機功率，提高了燃油經濟性，而且也簡化了操作，降低了勞動強度。為有效地防止翻車和斷臂事故提高作業的安全性，現代起重機上廣泛地采用了電子（微機）控制的力矩限制器。為實現無人駕駛，使工程機械能在危險地帶或人無法接近的地點進行作業，某些國外工程機械上設置了無線遙控裝置。
　　電子系統的可靠性是現代工程機械非常重要的一項性能指標。由于工程機械一般露天作業，其直接受到烈日的暴曬、雨霧、強風、塵埃等的侵襲，此外還受到強烈的振動和沖擊以及各種電、磁等的干擾，工作環境非常惡劣，因此電子控制系統應滿足：能在-40℃·80℃的環境溫度下可靠、穩定地工作；抗老化，具有較長的使用壽命；密封性能好，能防止水分和污物的侵入；較好耐沖擊和抗振性能；較強的抗干擾能力，系統能在各種干擾下可靠地工作。
　　工程機械種類繁多，因此各種機型所配備的電器與控制裝置（系統）的組成，數量及復雜程度等也差別較大。各種自行式工程機械（即靠自身的動力行駛的機械，如壓路機、推土機、攤鋪機等），所配備的電器與控制裝置基本上可分為以下兩大類：
　　（一）車輛電氣設備
　　這種各種自行式機械應配備的最基本的電器，通常包括以下部分：
　　A、電源：包括蓄電池、發電機及其調節器。B、起動機：用于起動發動機。C、點火系：用于汽油機、功能是產生電火花，點燃氣缸中的可燃混合氣。發表論文，工程機械。D、照明及信號設備：包括各種照明和信號燈以及電喇叭、蜂鳴器等，用以保證行駛和施工的人機安全。發表論文，工程機械。E、儀表：包括燃油表、機油壓力表、水溫表、發動機轉速表等，用來監視發動機和其他裝置的工作情況。發表論文，工程機械。
　　（二）電氣、電子（微楊）控制裝置
　　用于實現各種控制功能。例如，攤鋪機的自動找平裝置及供料自控裝置；電控的電子功率優化找平裝置及供料自控裝置；電控的電子功率優化系統；裝載機、鏟動機變速器的電子控制裝置等。
五、結束語：
機電一體化技術在工程機械中的應用將越來越廣泛，地位也越來越重要，設備使用和管理“以人為本”的原則也說明，作為工程施工中工程機械的使用、維修的管理人員應盡快了解和掌握這門技術，更好地融入科技含量越來越深厚的現代工程施工中。