机电一体化系统在机械工程中的应用

董明

摘要： 机电一体化是现代机械工业发展的必然趋势，它在工程机械中的应用极大地推动了我国机械工业的进步和发展。在工程机械中成功应用机电一体化技术后，大大提升了工程机械的施工质量、工作效益、人员使用率，节约了能源，降低了污染排放，为国家供给侧结构性改革的实行提供了强大动力。尽管现阶段机电一体化程度还较低，但其作用、地位和价值却是不可否认的。因此我国应加强对机电一体化技术及其应用的研究和创新，推动我国机械工业快速发展。

关键词： 机电一体化技术；工程机械；应用

机电一体化技术在工程机械领域已进入了实用化阶段，今后将继续向着更高的阶段发展。工程施工中工程机械的使用过程中，遵循设备使用和管理“以人为本”的原则，要想更好地融入科技含量越来越浓高的现代工程施工中，就必须要求相关维修和管理人员了解和掌握机电一体化技术。

1 机电一体化技术应用特征

1.1 高精度特性。机电一体化技术应用于工程机械当中可以大大提高机械的工作精度，从而提升工作效率，比如将电子称量系统装设至混凝土搅拌设备当中，不仅可以实现自动称重，还可以使得混凝土摊铺获得良好的效果，从而加强施工的质量，而且也能提高机械运行的工作效率，使得人工的投入成本大大的降低。

1.2 自行检测特性。自动检测指的是可以在机械运行过程中进行自动检测其中的所有子系统，并且能够对工程机械的实时运行情况进行良好的映射，如果突遇检测异常的状况，它会启动自动报警系统找到工程机械故障的具体位置，机电一体化的这一良好特性可以大大提升工程机械设备的工作效率，从而直接地减少检测成本，还可以在故障的第一时间精确故障位置，从而减少停机时间，提高机械的运行质量。

1.3 自动化特性。工程机械对机电一体化的应用可以使得工程机械很大程度上处于完全自动化以及半自动化的运行状态当中，这就可以使得人力工作量大大降低，从而降低人力方面的资金投入。在通过人力去操控机械设备的过程中，常常会出现相关操作人员的自身原因所带来的错误操作情形，在工程机械中应用机电一体化就可以良好地解决这一问题的出现。

2 机电一体化在工程机械运行中的应用要点

2.1 调整施工精确程度。在工程机械的施工过程中实现对机电一体化的技术应用可以良好的调整施工精确度，它具体的作用在电子控制系统当中。将电子控制系统应用在工程机械当中，可以使得称量数据更加精确，良好地解决了旧式的人工操作时带来的误差，将自动化的称量真正地应用到实践当中，从而为工程机械的施工过程提供保障的作用。对机电一体化的应用还能很大程度上减少人力的工作量，从而大大降低人力的资金投入成本，为工程施工的现代化提供不断的动力源。

2.2 进行实时监控。将机电一体化应用到工程机械当中，可以对机械工程的子系统进行动态的电子监控，如果某一子系统出现了工作故障电子控制系统就会自行启动报警系统来警示相关的施工工作人员，甚至有一些更加先进的机电一体化系统还可以对设备的故障进行自动的处理和清除，将实时的修复技术变为可能，确保工程机械运行过程中设备的正常运转，从而达到最大程度减轻设备运行故障对工程进度的影响。

2.3 机械运行过程中保证节能。要想确保工程机械的正常运转就需要在机械设备运行过程中进行大量的能源消耗，其中的关键原因就是由于工程机械在很大程度上都是超载运行甚至是根本达不到额定的功率，以至于做了诸多无用功，而在工程机械的运行过程中将机电一体化应用在其中就会改善这一状况。机电一体化可以运用其电子控制系统对施工功率进行调整，起到节能的作用，从而很大程度上在工程机械运行过程中节省了资源。

2.4 降低劳动强度。由于传统的工程机械施工都是由人力来操作的，所以传统的机械工程要求相关操作人员必须有较高的个人素质。而现在机电一体化技术使工程机械进入了自动化及半自动化的生产领域，用机电技术中的控制系统来代替了传统工艺中的人工操作，这样就可以大大降低对劳动人员的使用率，同时也能够在很大程度上降低劳动强度。

3 机电一体化技术在工程机械中的具体应用

3.1 分布式控制系统的应用

分布式控制系统是机电一体化技术在工程机械当中应用的一个重要方面，也是机电一体化技术的核心技术、主流技术之一。最新的分布式控制系统不仅保留了原有的功能优点，还能够实现在线最优化，实现机械的实时调度等功能，逐渐实现将测量、控制与管理集于一体的综合性系统，大大提高了工程机械的性能。

3.2 实时监控系统的应用

工程机械设备主要由驱动装置、变速装置、传动装置和工作装置等几部分组成，具有内部结构复杂、元器件种类繁多、体积庞大、重量重等特点。根据故障原因及时采取有效的应对策略，将故障尽快排除，恢复机械设备的正常运转状态，保证工程的顺利进行。

3.3 控制柴油机的应用

机电一体化技术的应用给柴油机行业带来了新的发展机遇。电子油門控制装置主要由数据总线、油门踏板、传感器等器件组成，它对柴油机的控制是通过电动机驱动来实现的，并能保持发动机的匀速运转，提高了工程机械设备运行的稳定性。可见，机电一体化技术的应用能够优化柴油机控制，减少能源消耗，增加经济效益。

3.4 数控机床的应用

现代数控机床技术大多采用开放性设计，多CPU、多主总线、PLC的体系模式和模块化、紧凑型的结构形式，功能越来越强大，结构越来越合理，精度越来越高，应用越来越广泛，且便于用户编程、改装和升级。将这种数控机床技术应用到工程机械设备当中对工程进行施工，以数字化的控制方式对设备各种零件的尺寸、形状、精度等进行加工和控制，能够显著提高零件加工的精度和使用性能，减少不合格产品的产生，满足工程施工对设备的需求，提高工程施工效率。除了分布式控制系统、实时监控系统、优化柴油机控制和数控机床之外，机电一体化技术在工程机械领域还有着其他方面的应用，如自动化变速器等。将由微机控制的自动化变速器应用于工程机械之中，可以实现对机械传动性能更合理有效的控制，简化人工操作。

3.5 在工程机械设备节能方面的应用

随着党中央大力倡导节能减排，促进供给侧结构性改革，工程机械行业为了降低能耗，响应政府的号召，可以在工程机械中应用机电一体化技术。机电一体化技术能够提高工程机械内部各个运行环节的相互协调性能，降低部件之间的摩擦损耗，从而提高工程机械的能源利用率，减少柴油的油耗量，降低污染气体的排放，同时使工程机械企业的生产经济效益有所提高。

3.6 在工程机械自动化作业中的应用

在工程机械领域中也成功地应用了自动化技术，使得机械设备作业越来越高端化。在工程机械自动化中应用机电一体化技术，能够使机械作业的自动化程度更高，作业效率也更高，同时降低了人工劳动力的投入，节约了企业成本。例如日本的三菱公司，在传统的挖掘机中应用了挖掘轨迹控制系统，该控制系统能够预设挖掘机铲斗的挖掘轨迹，再由微机控制系统对挖掘机臂杆以及铲刀的运行进行控制，从而使挖掘工作能够提前进行编程并且能够实时得到控制，大大提高了挖掘精度，该挖掘机可以广泛应用于需要进行精密挖掘的工程作业中。

结束语

在工程机械当中，机电一体化的应用已十分广泛，并发挥出重要的作用。在进行设备的使用及监管时要遵守以人为本的原则。在工程中设备的使用操作、维修养护、监督检查都离不开机电一体化技术，因此工程的工作人员需要掌握机电一体化技术并将其融会贯通，在工程中发挥更好的作用。

参考文献

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[2]黄强。简析机电一体化技术在工程机械中的应用及其发展[J].低碳地产，2016，2（19）：369.