刍议机电液一体化在工程机械中的应用

鲁鑫康

摘 要：在各种高新技术的推动下，机电液一体化迅速兴起并得到了广泛使用。首先对机电液一体化的定义，以及在国内外的应用现状进行了分析，然后预测了该技术在国内的未来发展趋势。

关键词：机电液一体化 工程机械 高压化 节能

中图分类号：TP271 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2014）08（c）-0086-01

机械在人类生产活动中的应用，使得劳动量大大减少，同时提高了生产效率。随着机械设备的更新及相关技术的进步，机械在各项工程中的作用日益突出。现代化工程较为复杂，对机械性能提出了新的要求，如质量合格、安全稳定、环保经济、实现自动化能够自动监测故障并加以诊断等。为满足新形势要求，工程机械必须积极引进机电液一体化技术。

1 机电液一体化及其应用现状

1.1 定义特点

机械除了主功能，多数还具备控制功能、液压功能以及信息功能、动力功能等，将微电子技术应用到这些功能中去，使得电子装置和机械装置有机结合，进而形成的系统即为机电液一体化。包括传动、导向和执行三大机构，具有智能化、网络化、人性化、微型化、模块化以及绿色化等优势，所以要求机械的制造精度要高、稳定性要好，且还应具备较好的动态响应特性。典型的机电液一体化系统由机械本体、控制模块、信息处理模块、驱动模块及检测模块等构成。

1.2 国外应用现状

从国外现状来看，机电液一体化在工程机械中的应用主要体现在以下几个方面：（1）变量泵控制。在机械作业较为复杂时，需对排量进行有效调节。如借助压力感应控制使发动机的功率得到充分利用。若变量泵仅有排量一个被控对象，而控制方式有多种，则变量泵具有不同的输出特性；（2）电液比例控制。液压参数依靠电信号传递，系统响应速度加快，且机械动力系统控制更具灵活性，使用更为方便。在当前技术的推动下，电液比例控制将朝着智能化方向迈进，届时可通过计算机对液压系统以及其他参数进行自动检测，在此基础上有效控制机械的动力系统；（3）发动机转速控制。如柴油机使用电喷控制技术，使得循环供油量及喷油前角不再受转速限制，可始终处于保持在最佳作业状态；（4）自动诊断故障控制。随着现代化工程的发展，机电液一体化的应用逐渐增多，如德国宝马公司研制的自动滑转控制系统，安装有该系统的压路机可爬行68%的陡坡，利用提示灯等元件可减少错误操作的发生率。此外，通过座椅上的开关还能够实现牵引及行驶液压回路之间的转换。

1.3 国内的应用现状

同样以压路机为例，国内在此方面也取得了一定的成就，如完成了对关键参数的有效监控，而且形成了自己的控制体系；安装维护较为简单，抗干扰能力较强。然而与国外相比，显然还有很大差距，且其自身尚存在很多不足。如线束过多，各个功能单元要想实现复合控制具有一定的难度，传感器资源利用率较低；监控信息逐渐多量化，警报灯和仪表等难以布置，以至于其他自动控制功能也未能够进一步扩充。

在这些问题中，人为因素占了很大比例。有关调查结果显示，压路机机械技术当前的难点集中在对操纵和控制系统的改进上。所以引进的电子技术、电液传感技术等必须具备较强的信息处理能力和较高的控制性能。在传统的负荷传感和极限功率调节系统中引进电子传感元件和执行回路，使液压系统的调节品质和功能具有明显的改进。

2 国内工程机械机电液一体化的发展趋势

2.1 朝高压化方向迈进

就液态系统来说，大型及特大型的工程机械在近些年迅速发展，尤其是矿山机械的应用，使得液态系统的力矩和功率大幅增加。因此，液态系统应在现代化社会应朝着高压化方向迈进。从现状来看，人机安全、元件寿命等诸多因素都对此有所阻碍。如随着系统压力的增加，人机安全风险也会有所增大；压力越大，泄漏越大，进而使工作面积有所减小；在高压环境下，系统内的腐蚀物质会出现严重磨损的状况。

2.2 节能型方向

当前社会对节能非常重视，可持续发展是时代的主体，机电液一体化必然要遵循这一大的方向。为达到节能效果，可利用电喷发动机对燃油和功率进行自动控制。通常来说，节能增效应同时实现，所以还应积极研制新型材料，不断提高零部件的装配工艺，以实现增效的目的。

2.3 高速微处理器、敏感元件及传感器的应用

对一些通用机械而言，按照施工要求也应实现多功能化和智能化，所以对其数据处理能力有着严格要求。为实现这一要求，可引进高速微处理器、敏感元件及传感器等设备，同时还能提高整机的动态性能，加快响应速度，使得通用机械在突发事故中也能及时做出正确反应。

2.4 电流变流体技术

电流变流体在自由状态下是可以自由流动的混悬液体，若处于电场作用下，很快便会固定化，且固化度与电场强度成正比。这一特性促使得其在液压系统中可发挥重大作用，因对电信号影响较为快速，在1ms内可实现状态变化，且还采用PWM控制，有利于降低能量消耗，简化设计，延长其使用寿命。该技术代表着液态技术发展的未来。

3 结语

机械在各类工程中的作用不言而喻，随着工程生产或建设复杂性的增加，对机械及其相关技术提出了更高的要求。机电液一体化技术的应用是时代的要求，对工程机械的安全、可靠、经济、环保诸多方面具有重大影响，是工程机械未来发展的主要方向。

参考文献

[1] 杨方方.刍议机电一体化在工程机械中的应用[J].房地产导刊，2013，20（3）：154-156.

[2] 吕秋硕，程联社.机电液一体化技术在工程机械中的应用及发展[J].科技视界，2012，26（19）：109-110.

[3] 许瀚文，王仲娴，呼哲勇.浅谈机电液一体化技术的发展趋势[J].科技致富向导，2012，23（9）：176-178.endprint