工程机械机电一体化应用分析

摘要：随着科学技术的发展,机电一体化技术的应用环境越来越广。本文基于目前机电一体化技术的发展与研究现状，分析了机电一体化技术在煤矿机械领域、化工机械领域和数控机床机械领域的应用，最后总结了机电一体化技术在机械工程设备中应用的意义，阐述了对于机电一体化技术的新认知。

关键词：机电一体化；煤矿机械；化工机械；数控机床

一.机电一体化的发展与研究现状

20世纪40年代，计算机的出现为机械系统的复杂控制提供了更坚实的基础，进入70年代，机械技术与电子技术的结合已经成为一种非常普遍的做法，相继在工业机器人、各种生产设备和汽车、飞机等领域得到了广泛应用，21世纪,机电一体化技术将成为机械行业的主导,在各方面都能带来明显的经济效益和社会效益。机电一体化发展至今也已成为一个新的主题。它作为一种新技术被引入工程机械，这次技术的改革，使其各种性能有一个质的飞跃。进一步改进的同时,由于传感器的性能,传感器信号处理和判断的智能程度也达到了一个更高的水平,体现了较高的机电一体化系统的灵活性和适应性。随着科学技术的发展,各种技术融合的趋势将越来越明显,机电一体化技术广阔的发展前景将受到越来越多的瞩目。

二.机电一体化在机械工程中的运用

机电一体化技术不仅适用于各类生产型企业，更因为工程机械的功能的扩张,各种技术融合的趋势将越来越明显,机电一体化技术的应用环境也越来越广泛，在煤矿机械领域，化工机械领域和数控机床领域尤为突出。

（1）煤矿机械领域

煤矿机械领域到处都有的机电一体化技术的存在,如由于连续输送与长距离带式输送机,吞吐量大、效率高、容易实现自动化,和许多其他的优点,因此,我国大部分煤矿用带式输送机,机电一体化技术应用于带式输送机系统增强抵御外界干扰的能力,从而实现不好环境的条件下长时间工作。例如,煤炭开采,矿井提升机是一种机电一体化更好的挖掘大型设备,特别是内置提升机,把滚筒和驱动作为一个整体,极大地简化了机械结构,是典型的机电一体化设备,充分反映机械-电气复杂的计算机自动控制。此外,液压支架是综合机械化采煤工作面配套设备,是目前电动液压控制方向,计算机技术和液压控制的有机结合,实现恒压双向或一组自动移动框架,避免对顶板和支架负载的影响。

（2）化工机械领域

化工生产中，化工机械是电气和电子控制系统的一部分,质量和性能直接影响到机械性能、燃油经济性、可靠性,因此影响施工质量,生产效率和使用寿命等。化工机械的各种形式的能源和相互转换过程更加复杂,最常见的形式的能量是热能,机械能、化学能、电磁能量,工作介质的性质是多变的,如它的组成、成分和形态的变量等;作业领域很广,操作参数特殊，如：高低电压、高低速度、高温和低温,高粘度等;基于这些特点，机电一体化技术应用于化工领域可使得化工机械设备在化学环境温度可靠下稳定的工作,抗压强度高、抗老化,使用寿命长,密封性能好,可以防止水分和灰尘侵入;良好的抗冲击性和抗振性,抗干扰能力强,系统可以在各种干扰下工作可靠。

（3）数控机床领域

目前，数控机床正不断吸收最新技术成就，向着高可靠性、高柔性化、高精度化、高效率化、多功能复合化、制造系统自动化及设计CAD化和宜人化等方向发展。所谓的数控机床,是用于零件处理,但在机电一体化技术的应用之后,一个简单的机器不再是原来的意义。机电一体化技术在数控机床中的应用,使数控机床的结构、功能、操作和控制精度已迅速增加,具体表现为：总线式,模块化,结构紧凑,采用CPU、主要总线架构,系统可提供面向车间的编程技术和实现的三维加工过程动态模拟,并引入在线诊断和智能模糊控制;大容量存储器的应用程序和软件模块化设计,不仅丰富了数控功能,同时也增强了数控系统的控制功能,可以实现这一过程中,多通道控制和系统的多级网络功能,加强系统,构成一个复杂的处理系统的能力。

三.机电一体化在机械工程设备中的意义

随着机电一体化技术的发展和完善，机电一体化产品的概念已经逐步扩大到控制系统和被控制系统相结合的产品制造和过程控制的大系统。机电一体化技术的发展最终将使机电产品向多功能化、高效率化、高自动化、高智能化、高可靠性、省材料和省能源的方向发展。机电一体化技术应用于工程机械设备当中，对于机械系统的功能、性能、操纵性和可靠性方面都会产生影响。

(1)逻辑联系的可编程性以及单个驱动部件的智能化，是机电一体化系统的功能得到丰富和提高的主要原因，通过软件的设计，机电一体化系统可以完成极其复杂的任务，从而赋予传统机械产品许多新的功能。

(2)机电一体化系统的动力智能化、分散化，不但使传动链缩短，提高了传动精度，而且使整个机电一体化系统的机械结构更为简单，机械部件数量减少，使系统的刚度更好，从而使得机电一体化系统的运动特性和动力特性都得到很大的提高。

(3)电子技术的发展使得操纵系统不再受机械结构的限值，可以将操纵设备和显示设备安装在任何方便操作的地方，并可以通过互联网和无线网完成远程操作，提高了危险环境下操纵的安全性。

(4)传动链的缩短和嵌入式电子控制系统的应用，使系统结构大幅度简化，系统的可动部件减少，磨损也大为减少，进一步提高了机械系统的强度、刚度和过载能力，从而提高了可靠性。

参考文献：

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[2]戴勇.高职机电一体化技术专业课程开发[M].北京:机械工业出版社,2004.

[3]三浦宏文，杨晓辉.机电一体化实用手册（第二版）.北京:科学出版社2005：2-11.

[4]计时鸣，赵章风.机电一体化控制技术与系统.西安电子科技大学出版社2009：1-6.

作者：刘全新 刘加岭 杜传明 单位：山东科技大学机械电子工程学院