工程機械機電一體化應用分析

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摘要：隨著科學技術的發(fā)展,機電一體化技術的應用環(huán)境越來越廣。本文基于目前機電一體化技術的發(fā)展與研究現(xiàn)狀，分析了機電一體化技術在煤礦機械領域、化工機械領域和數(shù)控機床機械領域的應用，最后總結了機電一體化技術在機械工程設備中應用的意義，闡述了對于機電一體化技術的新認知。

關鍵詞：機電一體化；煤礦機械；化工機械；數(shù)控機床

一.機電一體化的發(fā)展與研究現(xiàn)狀

20世紀40年代，計算機的出現(xiàn)為機械系統(tǒng)的復雜控制提供了更堅實的基礎，進入70年代，機械技術與電子技術的結合已經(jīng)成為一種非常普遍的做法，相繼在工業(yè)機器人、各種生產(chǎn)設備和汽車、飛機等領域得到了廣泛應用，21世紀,機電一體化技術將成為機械行業(yè)的主導,在各方面都能帶來明顯的經(jīng)濟效益和社會效益。機電一體化發(fā)展至今也已成為一個新的主題。它作為一種新技術被引入工程機械，這次技術的改革，使其各種性能有一個質的飛躍。進一步改進的同時,由于傳感器的性能,傳感器信號處理和判斷的智能程度也達到了一個更高的水平,體現(xiàn)了較高的機電一體化系統(tǒng)的靈活性和適應性。隨著科學技術的發(fā)展,各種技術融合的趨勢將越來越明顯,機電一體化技術廣闊的發(fā)展前景將受到越來越多的矚目。

二.機電一體化在機械工程中的運用

機電一體化技術不僅適用于各類生產(chǎn)型企業(yè)，更因為工程機械的功能的擴張,各種技術融合的趨勢將越來越明顯,機電一體化技術的應用環(huán)境也越來越廣泛，在煤礦機械領域，化工機械領域和數(shù)控機床領域尤為突出。

（1）煤礦機械領域

煤礦機械領域到處都有的機電一體化技術的存在,如由于連續(xù)輸送與長距離帶式輸送機,吞吐量大、效率高、容易實現(xiàn)自動化,和許多其他的優(yōu)點,因此,我國大部分煤礦用帶式輸送機,機電一體化技術應用于帶式輸送機系統(tǒng)增強抵御外界干擾的能力,從而實現(xiàn)不好環(huán)境的條件下長時間工作。例如,煤炭開采,礦井提升機是一種機電一體化更好的挖掘大型設備,特別是內(nèi)置提升機,把滾筒和驅動作為一個整體,極大地簡化了機械結構,是典型的機電一體化設備,充分反映機械-電氣復雜的計算機自動控制。此外,液壓支架是綜合機械化采煤工作面配套設備,是目前電動液壓控制方向,計算機技術和液壓控制的有機結合,實現(xiàn)恒壓雙向或一組自動移動框架,避免對頂板和支架負載的影響。

（2）化工機械領域

化工生產(chǎn)中，化工機械是電氣和電子控制系統(tǒng)的一部分,質量和性能直接影響到機械性能、燃油經(jīng)濟性、可靠性,因此影響施工質量,生產(chǎn)效率和使用壽命等?；C械的各種形式的能源和相互轉換過程更加復雜,最常見的形式的能量是熱能,機械能、化學能、電磁能量,工作介質的性質是多變的,如它的組成、成分和形態(tài)的變量等;作業(yè)領域很廣,操作參數(shù)特殊，如：高低電壓、高低速度、高溫和低溫,高粘度等;基于這些特點，機電一體化技術應用于化工領域可使得化工機械設備在化學環(huán)境溫度可靠下穩(wěn)定的工作,抗壓強度高、抗老化,使用壽命長,密封性能好,可以防止水分和灰塵侵入;良好的抗沖擊性和抗振性,抗干擾能力強,系統(tǒng)可以在各種干擾下工作可靠。

（3）數(shù)控機床領域

目前，數(shù)控機床正不斷吸收最新技術成就，向著高可靠性、高柔性化、高精度化、高效率化、多功能復合化、制造系統(tǒng)自動化及設計CAD化和宜人化等方向發(fā)展。所謂的數(shù)控機床,是用于零件處理,但在機電一體化技術的應用之后,一個簡單的機器不再是原來的意義。機電一體化技術在數(shù)控機床中的應用,使數(shù)控機床的結構、功能、操作和控制精度已迅速增加,具體表現(xiàn)為：總線式,模塊化,結構緊湊,采用CPU、主要總線架構,系統(tǒng)可提供面向車間的編程技術和實現(xiàn)的三維加工過程動態(tài)模擬,并引入在線診斷和智能模糊控制;大容量存儲器的應用程序和軟件模塊化設計,不僅豐富了數(shù)控功能,同時也增強了數(shù)控系統(tǒng)的控制功能,可以實現(xiàn)這一過程中,多通道控制和系統(tǒng)的多級網(wǎng)絡功能,加強系統(tǒng),構成一個復雜的處理系統(tǒng)的能力。

三.機電一體化在機械工程設備中的意義

隨著機電一體化技術的發(fā)展和完善，機電一體化產(chǎn)品的概念已經(jīng)逐步擴大到控制系統(tǒng)和被控制系統(tǒng)相結合的產(chǎn)品制造和過程控制的大系統(tǒng)。機電一體化技術的發(fā)展最終將使機電產(chǎn)品向多功能化、高效率化、高自動化、高智能化、高可靠性、省材料和省能源的方向發(fā)展。機電一體化技術應用于工程機械設備當中，對于機械系統(tǒng)的功能、性能、操縱性和可靠性方面都會產(chǎn)生影響。

(1)邏輯聯(lián)系的可編程性以及單個驅動部件的智能化，是機電一體化系統(tǒng)的功能得到豐富和提高的主要原因，通過軟件的設計，機電一體化系統(tǒng)可以完成極其復雜的任務，從而賦予傳統(tǒng)機械產(chǎn)品許多新的功能。

(2)機電一體化系統(tǒng)的動力智能化、分散化，不但使傳動鏈縮短，提高了傳動精度，而且使整個機電一體化系統(tǒng)的機械結構更為簡單，機械部件數(shù)量減少，使系統(tǒng)的剛度更好，從而使得機電一體化系統(tǒng)的運動特性和動力特性都得到很大的提高。

(3)電子技術的發(fā)展使得操縱系統(tǒng)不再受機械結構的限值，可以將操縱設備和顯示設備安裝在任何方便操作的地方，并可以通過互聯(lián)網(wǎng)和無線網(wǎng)完成遠程操作，提高了危險環(huán)境下操縱的安全性。

(4)傳動鏈的縮短和嵌入式電子控制系統(tǒng)的應用，使系統(tǒng)結構大幅度簡化，系統(tǒng)的可動部件減少，磨損也大為減少，進一步提高了機械系統(tǒng)的強度、剛度和過載能力，從而提高了可靠性。

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作者：劉全新 劉加嶺 杜傳明 單位：山東科技大學機械電子工程學院