机电液一体技术及其工业应用

王洋洋

（山东农业大学 机电学院，山东 泰安 271018）

机电液一体技术及其工业应用

王洋洋

（山东农业大学 机电学院，山东 泰安 271018）

机电液一体化技术的应用对于提高工业机械的工作性能，降低能源消耗，提高生产效率都有着显著作用。介绍了机电液一体化技术的发展由来，在工业上的应用情况，主要研究了在汽车、工业机器人在工程机械上的应用，并提出了问题和建议。

机电液一体化技术；汽车；工业机器人；工程机械

机械技术、微电子技术和液压技术的有机结合形成了我们现在所了解的机电液一体化技术，它是在融合了机械、计算机、传感器、液压、自动控制等多门科学技术的基础之上所发展起来的一门新兴科学。把机电液一体化技术应用在现代机械的控制中，可以提高机械的自动化程度和生产效率，使机械的使用寿命得以延长，保证生产的安全性和稳定性，具有较高的经济效益。

1 机电液一体化技术的发展概述

在研究发展微电子技术的过程中，超大规模集成电路，随之应运而生的便是机电液一体化技术的发展，这使得机械生产得以向着新技术时代迈进。液压传动系统在机械产品中占据着比较大的比例，所以在工业机械中所采用的也就是机械、电子器件，还有液压融合为一体的科技产物，这就是我们所认识的机电液一体化系统。伴随着电子信息技术不断发展所创新出的机电液一体化技术，在实际应用中能够提高作业质量与作业效率，并且能有效减少资源的使用量，与传统技术相比能够节省下能源用量达到两成到三成，并且能实现无人操纵或者远距离操纵，节省了人工劳动力，还能自动诊断系统故障，并能实时监测运行状态，具有较强的发展潜力与优良的发展前景。机电液一体化技术主要包含四个技术内容，首先是整机的电子控制，微机器是现在很多控制系统的核心，这项应用简化了繁杂的整机结构，使其更加简单，操作更容易，还提高了可靠性。再者是发动机的电子控制，发动机是工业机械的整个动力源，现背景下对环保标准有着更高要求和标准，所以比较广得应用环保型电喷发动机，这样即能实现能源的节省，也能实现对发动机柔性控制，完全可以达到环保标准。第三个则是行走系统电子控制，对于这项技术的应用得以将工业机械的行走灵活性大大提高，也提高了工程机械的实际工作效率。最后则是工作装置的电子控制，此项控制系统主要是对摊铺机自动找平的控制，还有对拌和站自动称量等的控制作业，让其发挥性能，并使其利用价值得以提高。

2 机电液一体化技术在工业上的应用

2.1 机电液一体化技术在汽车上的应用

目前，汽车电子化、智能化水平已经是我们评价汽车现代化、安全性和综和性能的重要标志。因此，像美国日本德国等工业水平相对比较发达国家，都已经有计划的形成了属于自己本国的相对独立的汽车电子产品。因为汽车行驶路况的多样性和复杂性，所以汽车发动机的运行常常面临多种多样的工况，据此我们通过利用电脑强有力的综合处理功能和提高汽车电子控制的灵活性，能够实现汽车发动机在各种运行工况下运行性能优化，以此来逐步提高发动机的综合性能。目前，汽车发动机上的传统的化油器式的燃料供给系统已经被电控燃油喷射系统所取代。较大程度地降低了汽车发动机进气系统中的进气阻力，同时还采用了发动机进气控制系统，有力地提升了发动机充气效率。不止于此，发动机电控技术还有效地提高了进入发动机汽缸的空气燃烧效率，大力地增强了汽车发动机的动力性。电子控制单元所拥有的高速处理能力使汽车控制系统能快速做出响应，让汽车在加速或减速的过渡工况下实现更灵敏地反应。现在汽车上普遍都采用的是电控液力自动变速器。其结构主要是由自动变速器和液力变矩器两大部分组成。电控液力自动变速器可以根据车速和油门开度的变化，自行换档。电控液力自动变速器与无级变速器相比，最大特点是其构成为行星齿轮变速系统。所以，其比传统自动变速器具有更简单的结构，更小的体积。此外，它还可以改变传动比，当然是在一定的范围内，通过全程无级变速的实现，以使汽车的车速能够平稳变化，消除传统变速器换档时产生的“顿”的感觉，使整车驾驶性能更好，安全性能更高，降低废气排放和使发动机传动系统的使用寿命延长。

2.2 机电液一体化在工业机器人上的应用

目前，工业机器人已经在工业物流自动化装置中占据了重要地位，也是新技术革命中的一个重要标志。工业机器人最初只是为了核技术的实际发展于20世纪的40年代开发出的机械手，此后的几年中，美国提出了通用重复操作机器人这一方案，花了5年的时间制造出第一代工业机器人，但是碍于诸多历史原因和技术上的不成熟，致使工业机器人发展速度十分缓慢。20世纪70年代，喷漆机器人和焊接机器人被研制出来，并在工业生产中得以应用，这时候人工智能技术以及计算机技术都得到了发展，工业机器人也因此配备视觉和触觉，到20世纪80年代的时候，工业上应用机器人的情况已经十分普遍，从统计数据来看1980年的时候大概有2万台机器人被应用在全世界的工业生产中，到了1985年的时候就已经拥有1000万台机器人，直到现在，各国都比较重视工业机器人研究和应用。

2.3 机电液一体化技术在工程机械上的应用

从机电液一体化技术在国外的应用现状来看，其在工程机械中的体现主要在以下几个方面：（1）首先是变量泵控制。当机械作业遭遇较为复杂的工况时，就需进行有效的排量调节。（2）再者就是电液比例控制。液压参数通过电信号来传递，机械动力系统控制灵活性更强，且系统响应速度更快，使用也更为方便。在当前科学技术的推动下，先进的电液比例控制的发展方向将朝着智能化迈进，到时可通过计算机自动检测液压系统以及其他参数，在这种基础上对机械的动力系统实现有效控制。（3）第三是发动机转速控制。比如柴油机电喷控制技术的使用，使得喷油前角及循环供油量不再受转速限制，便可始终处于最佳作业状态。（4）最后则是自动诊断故障控制。伴随着现代化工程的发展，对于机电液一体化的应用也逐渐增多，比如自动滑转控制系统，此系统为德国宝马公司研制，安装有自动滑转控制系统的压路机可以爬行68%的陡坡，可通过利用提示灯等元件降低错误操作的发生率。另外，还能够通过座椅上的开关实现行驶液压回路及牵引之间的转换。同样以压路机作为例子，国内在机电液一体化方面也取得了一些成绩，比如实现了有效监控关键参数，并且形成了自己独立的控制体系，较为简单的安装维护，较强抗干扰能力。然而自身尚存在许多不足。比如线束过多，要想实现各个功能单元复合控制具有一定的难度，对于传感器资源利用率较低，而且监控信息逐渐多量化，仪表和警报灯等难以布置，以至于也未能够进一步扩充其他自动控制功能。人为因素在这些问题中占了很大比例。据有关调查结果显示，当前压路机机械技术的难点集中在对控制和操纵系统的改进上。所以引进的电液传感技术、电子技术等必须具备较强的控制性能和较高的信息处理能力。在传统的极限功率调节系统和负荷传感中引进执行回路和电子传感元件，使液压系统的功能和调节品质都具有明显的改进。

3 我国在机电液一体化技术应用中的一些重要问题

目前看来我国的机电液一体化技术已取得了显著的发展，并在一些领域上得到了应用。不过在具体的应用过程中仍存在着一些问题，比如处理机械故障不够及时有效、技术不到位、企业之间恶意的竞争等等。解决了这些问题，才能真正地促进这一技术有效地应用在我国现代工业中。而要解决这些问题，就需要让企业管理人员在思想上重视与其相关的技术，引入国外的先进技术，并要做好后期维修工作。而作为工作人员要定期检测修理机械设备，使设备的使用时间延长。与此同时，设计人员也要使相关技术适当简化，将这项技术应用于现代工业中，增加设备可操作性，并简化操作系统。在我们对机电液一体化技术应用的过程中，关键是要引进或研究新故障处理技术，虽然机电液一体化系统可以自动地检测出第一种及第二种故障，并且通过指示灯也可以为工作人员指示出第三种、第四种故障所在的大概位置，然而却不能实现其自我修复。在工作人员找到故障位置后，还得掌握修复故障的方法，才可保证机械设备得以正常运行，不然，引入这一技术不但不能起到提高生产效率、延长设备使用时间的作用，反而会影响生产工作的进行，并可能造成资源严重浪费。所以，积极引进新技术，或自主研发新技术，才可以使机电液一体化技术在我国得以长远发展，促进这项技术在我国现代工业中的广泛应用。要将机电液一体化技术应用在现代工业中，还需要把握工业机械的发展趋势。机电液一体化技术的最大优势在于电子信息处理能力，现代工业机械的发展趋势正是智能化、绿色环保、微型化。只要把握这三个发展趋势，并且合理地运用这些技术，不断提升自己产品在激烈市场竞争中的竞争优势，促进机电液一体化技术的合理运用，就可以不断推动自身产品的发展。

[1]王丹丹,朱镜瑾.机电液一体化在汽车上的应用[J].现代商贸工业2015(11):276-277.

[2]王田苗.工业机器人发展思考[J].机器人技术与应用，2004．

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1671-0711（2017）03（上）-0139-02