机电一体化技术在工程机械中的应用

王振龙

（平煤神马机械装备集团河南矿机有限公司，河南平顶山 467099）

机电一体化技术在工程机械中的应用

王振龙

（平煤神马机械装备集团河南矿机有限公司，河南平顶山 467099）

本文主要介绍了关于机电一体化在工程机械方面的一些应用。机电一体化技术是当今自动化领域的高级阶段。就机械系统的运动过程而言，电子技术在机电一体化系统中的应用，不仅是对能源和物质资源的整合，而且更是对机械资源的整合，机电一体化技术的应用使机械工程技术更趋成熟。早期的自动化技术主要是依靠机械机构和机械原理来实现的，这个时期的自动化只是一种简单的机械自动化，是电子技术的发展使机电结合得以实现，因此简化力学机制、提高自动化水平已经引起工程机械领域的高度重视。

机电一体化；工程机械；应用

1 机电一体化及工程机械的概要

机电一体化是电子自动化与机械装置有效结合所构成的系统总称，主要是指机构的各项功能、信息处理、机械运用等方面引进电子技术。

机电一体化的迅速发展使它成为一门新兴学科，随着时代科学技术的不断发展，还将添加新的内容。它的基本特点可以说是：机电一体化是从整体的观念影响，运用机械传动技术、自动控制技术、电子信息技术、传感技术、电力技术、通信技术以及计算机编程技术等多种技术，根据优化组织目标指导系统功能目标的原则，合理布局各个单元，使各个单元功能化、有效化、简单化以及成熟化，从而使整个系统达到最好的效果。由此而产生的整个功能系统，就成为机电一体化的产品或机电一体化的系统。

“机电一体化”包含“技术”和“产品”两个方面的概念。机电一体化技术不是仅仅简单组合、拼凑机械技术和电力电子技术，而是综合这些技术使其完美结合在一起的技术。机电一体化与简单的机械与自动化结合根本不同。机械工程技术从纯技术一直发展到机械电气化，都是属代替和放大的体力的传统机械技术，不能满足日益发展的社会现实需要，更制约机电一体化技术的发展。随后发展到成熟的机电一体化，其中的微型电路逐步取代机械构造，通信技术不断发展，能使各个部分有效结合在一起，还能完成以前很多不可能实现的任务，比如说实现检测处理信息、显示结果、控制与调节、故障与排除的自动化等等。机电一体化不是简单的代替机械的体力劳动的技术，而是使整个机械设备具备一定智能化的有效统一，判断机械电气化与机电一体化在功能上的本质区别就是看设备是否有智能化的表现。

机电一体化技术是机械工程与电子自动化的结合，没有单一的自动化，也没有单一的机械工程技术，只有将二者有效结合起来才是成熟的机电一体化技术。机械自动化的基础是控制理论，所有的理论必须与现实的情况相结合才可以成为被我们利用的理论。

工程机械是指混凝土工程、大型桥梁铺设、道路施工等所需的大型机械化施工工程所必需的机械装备，称为工程机械。它主要用于建设国防、能源工业、交通运输、环境保护工程和矿山生产等领域。

当今社会的工程机械技术正处在一个飞速发展的时代。自动控制技术和机械液压技术等有机结合组成机电一体化技术,可以说是使机械的性能得到了大幅度的提升,如经济性，使用效率性等。现在以微型计算机和小型处理系统为核心的电控装置在现代工程机械中的使用已经越来越多,电控技术已经渗透到了工程机械的许多领域,如可以自动找平的平地机,可以自动供料用的摊铺机,电子调速的汽油机,搅拌设备的无人化管理,所有的工程机械的状态监控与故障自我诊断与排除等，都充满了现代的电控技术。伴随着科学技术的迅猛发展,对于工程型的大型机械设备提高自动化率有很大的必要,电力电子的应用在工程型机械上是发展形势的需要。特别是现在阶段，我国普遍购置设备价格昂贵，维修困难，电子技术的应用不成熟，关于设备的机电一体化以及设备的维护管理必须引起相关部门及人员的高度重视。

2 机电一体化技术在工程机械方面的应用

2.1 机电一体化技术在炼钢技术中应用

在目前的国内钢铁企业中，所使用的机电一体化系统是以计算机处理器为中心，把电脑、加热设备、操控设备、显示设备及仪器仪表等部位融合在一起，运用技术组合的手段，使其可以协作，从而提高设备的使用效率以及使用年限。随着现代通信技术和微型处理器技术的发展，炼钢技术的发展异常迅速。电气传动技术得益于交流传动的优越性，直流传动必会被交流传动所取代，先进的数学理论使得复杂的矢量运算得以解决，交流调速系统的优点正慢慢浮现出来。交流同步电机还是直流同步电机都可以被顺滑地调速，并且交流传动系统在轧钢中不断扩大规模，使用越来越广泛，这些都为炼钢技术提供了强有力的技术支持，当然也为炼钢企业做出了不可估量的贡献，借着机电一体化的“东风”，炼钢技术必将迎来崭新的一页。

2.2 机电一体化技术在大型挖钻机上的运用

大型旋挖钻机是这几年各个重点工程使用的大型工程机械设备，其使用主要集中在大型打桩基础施工中。国内和国外不一样，国内的技术相对落后，而且人员熟练程度与使用技术都不是很到位，而在国外普遍都有很多的经验，其配套设施、培训机制等都相对齐全，总的来看，国外的旋挖钻机有更好的使用效果。有很多的旋挖钻机的衍生产品出现，国外在该产品领域技术比较成熟，而且绝大部分市场都集中在几个发达国家。旋挖钻机因其使用过程及使用方法相对复杂，且在施工过程中对于精细度的要求很高，很多公司为了提高精细度以及操作方便化都采用了微处理器控制的方法，使机电一体化技术深入到大型旋挖钻机的应用中去，并使该技术不断的完善，才能推动机电一体化技术的成熟。

2.3 机电一体化技术在煤矿生产中的应用

煤矿生产中的机电一体化技术在这一时期必须放在重要的位置,随着环境保护的加强，机械原理、液压技术和电力电子技术相辅相成地有效结合,都加强了煤矿机械的各种性能。目前以微型计算机和通信技术为核心的微电脑控制系统，已经成为一个现代煤矿所不可缺少的一部分。煤矿机械的诸多领域都已经用到了电控技术,如挖煤机和升降机,提升机普遍运用PLC调速系统,挖煤机中PLC的变频技术，煤矿机械安全监控，故障报警，安全排查等等。科技的发展终将影响每一个产业,煤矿机械机电一体化的应用只会给煤矿企业的安全生产增加便利。微机控制系统在煤矿机械上的应用将更加广泛，维护起来也更加专业化。特别是，随着我国进口及国产煤矿机械数量的逐年增加,煤矿机电管理部门的任务更加艰巨，所面临的挑战也将越来越多。如何使用好、管理好这些价格昂贵的煤矿机械,使其发挥最大的效率，是亟待解决及规范的问题。

2.4 机电一体化技术在工程机械智能机器人上的运用

随着科技的进步，工程机械中智能型机器人需要将多种技术组合起来进行工作，智能机器人对自适应性控制的信息处理，有许多需要克服的困难与不足。工程机械想要更好地控制内燃机的工作过程，需要氧和氮化物传感器传回有效的信号，激光平地机需要靠各种传感器进行传回信号以及信号的再反馈才得以更好地使用。掘进机和地下穿孔机要求以一定的轨迹穿越地下，类似于空中导弹，一般采用内部导向的加速度计、倾斜计和陀螺仪和外部导向的激光技术。工程机械的智能机器人作业时，必须对作业对象的方向、位置、形体大小有所感知，需要利用视觉理解和图像处理识别等技术。许多无人驾驶工程机械和遥控型机器人都是利用机电技术中的无线电通信控制技术。此外如果想要智能机器人的各个部位有效地组成一个整体，还必须要有一个关键技术，那就是是电液控制技术。

3 结语

结合机电一体化的基本理论以及相关技术的各种原理，使得各种大中型工程机械能快速地发展，用来满足工程建设，提高利用效率。机电一体化制造是电子技术和微电子技术、计算机科学、自控技术、通信技术发展的必然产物，在此基础上计算机的自动化技术就成为了现代机电一体化技术在工程机械领域的主要特征。结合机电一体化技术在钢铁冶炼中微型计算机所建立的操作系统、在煤矿生产中各种机械的自动控制、在工程机械型智能机器人的传感器控制系统，都可看出随着机电一体化技术的迅猛发展，微电子技术、传感器技术、通信技术和电力电子技术的发展，都将给工程机械更好的应用提供更好的帮助。

[1]李建勇.机电一体化技术[M]，北京科学出版社，2004.

[2]徐志毅.机电一体化技术在支柱产业中的应用[M].上海科学技术出版社，2008.

[3]邱燃.机械工业技术和产品发展的新趋向[J].农机化研究，2006.

TH

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1003-5168(2014)04-0115-02