论机电一体化的发展及在工程机械中的应用

申宁　李国铭

摘 要：现代工程机械的进步，尤其是信息技术的发展，使得机电一体化的进程加快。无论是关于机电一体化的理论研究还是实践都呈现出良好的发展势头，机电一体化在工程机械的设计、制造以及使用过程中可以发挥重要作用。文章在分析机电一体化目前发展态势的基础上，对机电一体化在工程机械中的应用进行深入的探讨和分析。

关键词：机械；一体化；工程机械；应用

中图书分类号：TH-39 文献标识码：A 文章编号：1006-8937（2012）32-0090-02

机电一体化技术是一门将机械技术、电子科技技术，微电子技术以及控制技术、变换技术等各种技术融合在一起的综合性技术。现代信息时代的到来使机电一体化快速发展并且在现实生活当中得到了广泛的应用。尤其是随着现代计算机技术的不断改进和完善，机电一体化技术已经成为机械和微电子技术紧密结合的技术，成为推动工程机械发展的核心要素。将机电一体化技术应用到对工程机械的使用性能、操作效率等产生了革命性的影响，充分认识机电一体化技术对于工程机械产生的影响和作用，对于在理论上切实有效的开展相关研究，在实践当中做到新型技术的开拓与创新，都具有十分重要的意义和价值，因此本文将对这些问题进行探讨和分析，以期能够推动机电一体化相关的理论研究与实践，有效的推动工程机械技术的创新与进步。

1 机电一体化技术的发展

现代信息技术以及科学技术的迅速发展，推动的了不同学科的之间的交叉发展，导致工程机械领域出现了新的现象和趋势。在机械工程机械领域微电子技术与计算机技术迅速向工程机械领域渗透，从而加速了机械工业技术的结构以及生产方式以及管理体系发生了革命性的变化。机电一体化是指机械的主功能引入信息处理与控制功能，从而将机械装置与电子化设计与软件结合起来，从而计算机与机械结合的信息自动化系统。机电一体化发展到现在已经形成一门新的学科，随着科学技术的发展，机电一体化技术被赋予新的内容。

机电一体化的发展大概分为了三个阶段，在20世纪60年代为初级阶段，这一阶段人们利用电子技术来逐步完善机械产品的性能，从而提高产品的质量和效率。尤其是第二次世界大战，战争促使机械产品自动化技术的出现，计算机技术在机械产品的使用中功能被逐渐强化。在初级阶段，机电一体化技术应用还基本处于自发状态，由于计算机技术的发展尚未达到一定水平，因此机电一体化生产的产品并没有得到大量的推广和普及。到了20世纪70～80年代，机电一体化技术进入到第二阶段，这个阶段机电一体化进入到蓬勃发展的时期。在世界范围，机电一体化技术以及产品得到了极大发展，机电一体化产品得到了极大的推广和关注。20世纪90年代，机电一体化出现了新的发展方向和趋势，光学以及通信技术融入到了工程机械产品生产中，由此微电技工技术、光电技术等新的分支开始形成，机电一体化的建模设计以及各种集成方法不断涌现，导致改技术进入到了一个高速发展的时代。

2 机电一体化与工程机械的关系

将机电一体化技术引入到工程机械当中，可以极大的改善工程机械的性能和质量，使工程机械的经济性、可靠性以及安全性，操作性大大提高。例如工程机械的液压技术与电子控制技术相结合，就可以大大提高工程机械的操作效率和质量。目前微机处理器在工程机械应用到相当普及，并且取得了不错的效果。随着机电一体化技术的发展，工程机械与机电一体化技术的融合达到了前所未有的高度，电子控制技术已经深入到工程机械的诸多领域，并且还有拓展和扩大的趋势。

目前随着电子控制技术的成熟，将其应用到工程机械领域，已经是相当普遍的事情。很多机械在安装上电子控制系统之后，都可以实现自动化或半自动化的操作。诸如平地机的自动找平、称重机械的自动控制与升级、发动机的自动调整，汽车自动调档等。随着相关技术的不断发展与成熟，相信机电一体化技术在工程机械中的应用将会更加普遍，其结构也更加复杂，但是其操作的难度可能将会随之简化，效率也会大大提高。

总体来看机电一体化技术融入到工程机械当中，可以极大的改善了机械的性能，对工程机械的操作平台的建设以及使用产生了革命性的影响，同时在工程机械当中使用机电一体化技术，对于未来该项技术的发展与深入，对于电子信息技术、控制技术、数据处理技术等的发展也产生了重要影响。两者之间相互影响彼此结合共同推动了经济的发展和人类社会的进步。未来智能化以及网络化将是机电一体化发展的主要趋势和方向，并且随着这些技术的成熟，将会逐步引入到工程机械当中，从而推动工程机械制造以及相关技术的进一步发展。

3 机电一体化在工程机械应用中的具体表现

机电一体化技术在工程机械的应用涉及的领域和范围很广泛，本文从以下几个方面进行深入探讨和分析。

①监督与控制作用。监督与控制作用是利用电子控制技术发挥作用的重要方面，通过将微电子控制技术引入到工程机械当中，可以对工程机械的使用过程以及出现故障时进行自动的监督和控制，从而减少相关事故的发生。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。现在电子监控系统在工程机械当中的应用已经相当普遍，并且极大的改善了工程机械自身的预警系统，通过电子自动监控系统使用工程机械的操作人员的效率也得到了极大提升。

②节能作用。传统的工程机械无论是制造生产的过程，还是在现实当中的应用。由于没有将机电一体化引用进来，造成工程机械设备自身的各个功能无法进行有机的整合，设备利用效率比较低，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。节能作用是现代信息技术条件下追求的一个主要目标，随着人类经济活动频率的增加，各种资源的浪费已经成为一个主要问题，大力兴建工程以及房屋导致资源的浪费程度进一步增加，因此在使用各种机械的过程中，有效降低机械对于环境的破坏，资源的耗费将是现代电子控制技术追求的一个主要目标，工程机械在使用过程中通过利用相关技术以及系统平台的改造，可以达到节省自身资源耗费以及对外部资源依赖程度过高的问题，通过提高资源的利用效率，达到节能的作用和目标。

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。机电一体化的控制系统极大的改善了工程机械的工作精度，对于提高工程机械生产出来的产品的性能和质量都起到了关键性的作用。通过电子控制系统，不但可以实现工程机械作业的自动化、智能化，而且还可以减少由于人工操作带来的各种失误和偏差，从而保证工程机械作业产品的精度。提高产品的精度，对于提高工程机械作业产品的质量和效果具有十分重要的意义，工程机械无论是用于施工还是用于简单的生产一些工程产品，其产品的作业精度，将直接影响到未来相关工程的质量，对于其产生的经济效益和社会效应，也具有十分重要的影响，因此提高成品的作业精度将是利用电子控制系统发挥其功能的一个主要方面。

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。一些比较先进的工程机械上面都装有自动操作的系统，例如推土机机械上就通过使用具有自动功能的电子控制系统，来帮助操作人员有效识别内外部施工的情况，同时对于机械本身可以形成有效的监督与控制，不但可以提高机械发动机的功率，降低能源耗费，更可以简化相关操作的程序，优化操作的程序，从而达到降低操作人员劳动强度的效果。降低劳动强度，对于提高工作效率，提高工程机械的使用效率，推动各种项目的顺利完成，具有十分重要的作用。目前将电子控制系统引入到工程机械当中，降低劳动工作强度，已经成为机电一体化技术比较鲜明的一个特点和价值应用标准。

⑤作业过程的自动化或半自动化。自动化或半自动化可以提高工程机械的运作效率和质量，通过自动化的作业，可以减轻机械操作人员的精力付出，降低体能，达到降低劳动强度的目标。另外在对于一些生产系列产品的机械而言，通过自动化可以降低由于生产经验、操作技术不到位而带来的种种不良影响。例如在施工机械如果装有可以控制的操作系统，就可以从很大程度上减少由于操作人员体力不足，精神疲惫以及匮乏经验而带来的种种安全隐患和事故。

一些先进的挖掘机上都装有自动化的挖掘轨迹控制操作系统，操作人员可以根据这个控制系统进行工作，可以根据这个轨迹控制系统设定耗铲斗的形状与轨迹，然后利用各种传感器信号以及相关自动设施及其他装置，实现自动化挖掘，从而减少人为的失误和事故发生。

通过以上分析可以发现机电一体化对于工程机械的使用性能、操作效率、安全与可靠性、节能、自动化等多个方面都产生重要影响。但是需要指出的是使用工程机械的毕竟是人，因此在将机电一体化技术引入到工程机械当中的时候，不能忽略的人主体作用。要充分重视人的主动能量，只有这样才能更好的发挥机电一体化的作用，提高工程机械的使用效率，推动机械一体化技术的发展和进步。

4 结 语

总之，随着现代信息技术的发展，尤其是计算机技术的发展，将微电子控制技术作为核心的机电一体化技术必将在工程机械使用以及操作、改造中发挥重要的作用，极大的推动工程机械自身性能的改进和技术的创新，这对于推动工程机械技术的发展，提高工程机械的使用效率，将产生重要的影响和价值。相信未来机电一体化技术在工程机械的应用的领域和范围将会更加的广泛和深入，因此将机电一体化技术与工程机械作为一个理论与实践研究的重要课题是具有深远意义的。

参考文献：

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