机电一体化在工程机械中的应用 余文刚

发表时间:2020/5/18   来源:《基层建设》2019年第35期   作者:余文刚 陆燕 张天成
[导读] 摘要:在我国经济高速发展与科学技术持续进步的当下,无论是人们的日常生活还是工作中均已经十分广泛的使用机电一体化技术,尤其是针对工程机械而言,高效应有机电一体化技术,一方面能够真正的提高机械实际生产效率,另一方面还能够实现更为便利的管理与应用。
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        摘要:在我国经济高速发展与科学技术持续进步的当下,无论是人们的日常生活还是工作中均已经十分广泛的使用机电一体化技术,尤其是针对工程机械而言,高效应有机电一体化技术,一方面能够真正的提高机械实际生产效率,另一方面还能够实现更为便利的管理与应用。因此在机械生产领域中,使用机电一体化无疑是其在技术层面所取得的重大技术突破。文章也会以此为着眼点对其相关应用进行简要分析。
        关键词:机电一体化;工程机械;应用分析
        引言
        所谓的机电一体化技术,其主要包括计算机信息技术等许多类型的技术,不仅具有很强的系统性而且也具备一定的实践性。早在上世纪中晚期人们便已经熟知并逐渐使用机电一体化技术。加之我国科学技术的腾飞和微型电子技术的研发,在根本上革新了机电一体化技术的应用模式,其正在大范围使用于工程机械中,不仅让以往的机械面貌获得新生,也可以在提升生产质量的基础上增强了产品性能。
        一、简述机电一体化的基本内涵
        对于机电一体化的内涵有许多观点,而文章对于机电一体化内涵的理解如下:所谓“机电一体化”,其主要是让机械制造技术连同信息与电子技术,在其相关部件、应用模块以及系统中达到功能与空间的交互融合[1]。我们应该把机电一体化当作一个相对独立的工程学科,不能片面的认为其是多种传统学科的组合,只有这样才可以深度挖掘这种多学科合作模式下所存在的共生潜能。无论是哪一种技术系统均具备主要功能以及辅助功能,这样实现这样的功能已成为对各种技术系统进行判断与定义的首要出发点。
        其实机电一体化系统属于现代化机械系统的一种,其是将传统的机械系统进行升级。对于现代机械系统而言,其一方面包含着传统机械中的零件,另一方面还有包含气动、声与等等多种学科与技术所涉及的元器件等,可是该种升级形式仅仅体现在系统物理组成方面的变化,并不能改变系统功能模块中的逻辑性。从功能到结构整个的求解过程与结果,就是机电一体化技术可以影响的范围,并不能实现系统功能以及功能关系的改变。其实机电一体化系统最后要达到的效果就是控制运动行为,所以究其实质它是一个借助非机械方式去实现而且具极强控制能力的现代化机械系统,需要注意的是该项控制功能无论是在机械本体单元层次还是系统中均有被非机械方式渗透的可能[2]。
        针对这一系统现实的逻辑构成而言,其主要包含着以下两个功能模块分别是主控模块与执行模块。关于主控功能模块,不仅具有信息处理系统与相关的控制子系统,还有具备传感检测功能的子系统;关于执行功能模块,也就是执行子系统,其主要是由众多的执行单元组合而成的,而且其中的执行单元的构成要素主要是制动器、传感器以及控制器。我们可以从很多观点与角度对机电一体化系统进行考察。比如站在机械工程的视角,机电一体化系统就是解决机械问题的一种全新的解决手段;若是从软件工程的角度出发,那么这一系统又可被视为嵌入性的实时系统,能够科学分析并模拟系统的结构、系统行为,还能实现对数据的逻辑建模;就控制工程而言,机电一体化系统就是具有动态性的机械系统。
        关于机电一体化系统的明显特征,出于有效实现计划中机械转换过程的目的,相关的机械技术连同信息控制及处理技术,特别是其中的电子技术与软件技术更应该实现紧密的集成,这样的集成能够让设计人员在撰写方案时具有更大的自由空间,进而可以更好满足用户的实习需求:关于机械技术,其可以发出运动并生成物理结构;关于信息处理技术以及控制技术,其可以进一步提高功能执行水平,有助于引进逻辑行为并实现对其的控制,在两者的共同作用下才产生具有独特性的机电一体化系统,而且最后形成系统的功能会比各个子系统功能总和更大。与构成其单个技术系统相对比,机电一体化系统不仅结构清晰简便而其成本投入较低,可是性能更强,而且使用其他途径都无法实现更好的柔性与更多的功能。但需要注意的是,得到该些利益的筹码是这一系统需要跨越很多学科在加之系统设计的复杂与困难。这一系统的主要特征并不只限制在跨学科。电子、机械工程学科相比较,在设计机电一体化系统的过程中更多情况下是基于制造技术,缺乏能够成实现的工程原理以及物理规律。这一方面也是和研究以往工程领域方法存在差异的地方。
        二、应用机电一体化技术的主要特点分析
        第一,具有高度的精密性。将机电一体化技术合理使用在工程机械中能够在很大程度对相关机械的工作精度起到提升作用,进而提高其工作效率,例如在混凝土搅拌设备中使用电子称量系统,一方面能够实现称重的自动化,另一方面还能够让混凝土的摊铺工作发挥良好的效果,进而提高工程的施工效率与质量,与此同时也有助于机械运行效率进一步提高,最大限度的降低人工成本的投入;第二,具有高度的自动化。在工程机械中有效使用机电一体化技术,能够让工程机械在一定程度上实现全面自动化或是半自动化,这能够让人工的工作量被进一步降低,从而减少人力资源的投入。除此之外,借助人力对机械设备进行操控,在这一过程中往往会出现由于有关操作人员的个人因素而造成的错误操作,可要是在工程机械中将机电一体化有效应用就能够较好地处理此问题的发生;第三,能够实现检测自主化。自主化检测,其主要是指能够在机械实际运行过程中,实现自动化检测所涉及到的相关子系统,而且可以清除反馈工程机械在运行过程中的实际情况,要是发生突发性的检测异常问题,就可以启动自主报警功能从而准确摸清工程机械发生故障的实际位置,正是由于机电一体化所具备的这一特点,使其能够最大限度地提高工程机械的运行效率,进而能够直接降低检测成本投入,并且能够及时找出出现故障的实际位置,避免延长停机时间带来不必要的损失,提升机械设备在运行过程中的质量。
        三、工程机械中应用机电一体化技术的主要表现
        在当代工程机械的实际发展工程中,有效运用机电一体化技术可以体现很大的作用价值,而其所发挥的优势作用也是多元化的,其在下面几个方面均有体现:
        第一,在电子监控功能方面。将机电一体化技术运用于工程机械中,其在电子监控系统中所体现的作用与价值是十分巨大的,关于改进电力监控功能,其主要指的是通过机电一体化技术,可以更为准确的找到工程机械系统在实际运行过程中隐匿的安全隐患与质量问题,可以及时发现一些故障缺陷,通过这样的方式去提升电子监控的实际价值,可以彻底消除故障缺陷。关于电子监控功能的改良方面。其应该与自动报警系统相协同并处理,从而对电子监控中所找到的故障问题加以保证,可以及时发出警报且采取相应的措施加以处理,这样也就可以拉近故障处理的距离,把该种故障问题所造成的威胁与存在的隐患达到最低,从而能够有效控制与维护机械设备。
        第二,运用于智能化与自动化方面。将机电一体化技术运用与现阶段的工程机械中其还能够呈现出较高的自动化与智能化,而且这一模式也是未来创新与发展机电一体化技术的重点方向与主流趋势[3]。将机电一体化的自动化与智能化的现实表现想结合,其可以进实现改进工程机械的整体操作流程,特别是针对当中的关键性环节,可以有效降低对人工的依赖性,提高自动化处理水平,进而缓解并降低操作人员实际劳动负担,而且可以有效规避部分隐匿的威胁与隐患。要想将自动化与智能化的运用有效结合,就需要传感器与有关的智能分析系统具备更高的水平,应以工程机械为原点开展更为细致的分析与探究,保证其可以发挥出更好的使用效果,而且可以与控制管理相结合对其进行有效调整,达到优化管理的目的。
        第三,诊断设备故障。在现实工程机械中应用该技术,其在对故障进行诊断上发挥着十分明显的优势作用,这样也可以做到对故障问题进行及时准确的处理,也有助于确保并延长机械设备的使用寿命,因此需要在实际应用中提高对其的重视程度。

若是可以和机电一体化技术应用于故障诊断相结合,还可以达到自动故障诊断的目的,从而可以在很大程度上降低管理控制人员的工作压力,除此之外还可以有效缩短机械设备的修理时间,在改进维修工作的经济性方面发挥着明显作用。
        第四,提高作业的精确度。将机电一体化技术应用在工程机械中,其在提高作业精确度上也具有十分突出的表现,对于优化其作业精度而言,其主要是能够精准化控制整个生产流程,最大限度地规避在整个环节中存在的失误问题和显著的偏差。而且在这一方面的出色表现可以体现在很多方面,绝大多数的工程机械设备在其实际运行中,都能够通过机电一体化技术得以有效优化,这样一来也就能对工程机械的实现运行价值加以优化,需要与具体生产要求结合并进行一定的控制,保证机电一体化可以更为高效的运行[4]。
        第五,提高生产效率。关于机电一体化应用在工程机械所体现的作用价值还主要体现在提高生产效率上,使用机电一体化可以实现工程机械的实际运行程序进一步优化,能够全面关注工程机械在生产过程中的各个环节,这样一来就可以实现改进运行的整体流程。而其提高与优化生产效率不只能够呈现在经济性,也可以表现在节能降耗方面可以控制能源应用,现下很多工程机械设备应用机电一体化技术与以往的燃料使用量相比可以节约24.5%以上。
        四、探究机电一体化未来主要的发展趋势
        第一,机电一体化更具个性化与智能化。在现下社会经济水平持续提高的过程中,消费者针对产品的实际需要也在进一步提高,因此所生产的产品必须要依据经济的实际发展需求凸显其个性化,特别是已经处在高度信息化的当下,机电一体化有关产品若想更好的满足人们的现实需求,就应该把握好社会发展逐渐朝着个性化方面去转变,进而让机电一体化产品更好的满足机械工程的需要、符合社会发展的需要。除此之外,机电一体化和传统的机械生产模式想对比,其最为明显的优势就是高度智能化,这同样也是传统产品难以与之匹敌的,伴随着我国科学技术水平的进一步提高,也会随之提高机电一体化的自身性能与智能化水平,在此基础上还能够积极地应用其他信息化与数字化技术,进而可以在很大程度上更好的满足机械工程的现实需要。
        第二,机电一体化更具绿色化。关于机电一体化,其若想在机电一体化技术中占据一席之地,就需要和时代发展相吻合,当下的机电一体化就可以较好的满足绿色持续的发展目标与发展宗旨,在满足目前工程机械的实际发展的基础上还需要满足进一步实现绿色发展、持续发展,也就是说能够在机械实际运行过程中彰显产品所具备的绿色性,有效降低在工程运行中给环境带去的污染,与此同时也可以实现产品的可回收。由此可见,绿色化是未来机电一体化发展的必经之路。
        第三,机电一体化更具网络化。我们都知道,随着信息技术的有效发展能够提升网络的普及程度,而且网络技术已经在各行各业中被广泛使用,同样在机电一体化的发展过程中,其相关的检测设备与仪器已实现联网,而且这些设备也能实现远程监控,这在很大程度上减少人力成本的投入,而且也使得工程质量与效率有效提升。因此,网络化是现下与未来机电一体化发展的关键趋势之一。
        第四,机电一体化具备更高的性能。若想更好地满足社会实际发展要求,高性能应是在工程机械实际运行过程中必须具备的性能之一,关于高性能其主要是体现子在运行过程中具有较强的稳定性、较高的精准程度等。也正是因为这些性能的存在才能够让机电设备可以操作多数据与多任务。如果产品产生故障,有关工作人员会借助所显示的数据,发现故障位置并可以制定相关的措施及时调整与解决,不断推断在机电一体化未来发展中这一方面会进一步优化,从而使其更能满足工程机械发展的现实需求。
        第五,微电子技术融入机电一体化。如果可以实现微电子技术的融入,能够缩减产品尺寸,而且会向着纳米科技这一方向去发展,通常情况下此类微电子产品均具备着重量较轻与高技能的特征,因此要是在机电一体化中充分运用这一技术,势必会大大提升其作业效率。而所谓的微机机械技术,其主要是能够实现和微电子相结合,只有不断更新与完善微机机械技术,才可以最大限度地实现机电一体化和电子技术的有效结合,而目前微电子融合机电的主要手段依然以蚀刻与光刻为主。
        第六,机电一体化更具集成化。我国现阶段在工程机械的实际施工中已广泛使用传感器,例如在发动机中安装传感器,能够让发动机更好的处在良好的工作状态中,并且也可以实现实时监控装置工作状态的主要目的。要是在沥青摊铺机中应用传感器,一方面能够让摊铺机自动找平,另一方面还可以使其匀速前进,继而使得运作摊铺机更为高效也能达到道路平整度的相关标准。在科学技术迅猛发展的时代背景下,在施工过程中十分重视传感器的使用,也正是因为科技的蓬勃发展使其具备较好的发展态势,也进一步提高其在施工过程中的使用效率,在工程机械施工过程中使用传感器需要注意其可靠性与精密性方面,除此之外,在施工过程中的信息采上也在不断提高其集成程度[5]。因此,在实际施工过程中有效使用传感器已经给成为现下工程机械施工过程中的重点内容,文章相信其在工程机械的未来发展中一定会具有更为广阔的应用前景。
        结束语:总的来讲,我国经济的发展带动着工业化进程的提速,可是工程机械也会面临着不断出现的竞争压力,若想真正的提高工程机械在生产中的运行效率,就应该认识到工程机械运行过程中使用机电一体化的重要性,而且应用机电一体化也是未来工程机械发展的主要趋势。如果要从根本上将工程机械运行效率提升,就应将这一理念贯彻落实,应在不断地研究实践中进一步尝试与改进,进而可以更好地发挥机电一体化在工程机械中的效用。
        参考文献:
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