一、对机电一体化的理解

 

　　时至今日，机电一体化已经发展成为一门有着自身特点及体系的新型学科，随着科学技术的不断革新与推进，一些新的血液还将会持续不断的注入进来。机电一体化技术的突破使得机械工业实现自动化控制成为了可能，机电一体化作为一门交叉性的新型学科，它不仅继承了电子学、机械学、信息学等其他学科的特点，同时还发展了自身的特点。从概念的外延来看，机电一体化包括了机电一体化技术和机电一体化产品两个方面。机电一体化技术是从系统工程的观点出发，将机械、电子和信息等有关技术有机结合起来，以实现系统或产品整体最优的综合性技术。为加快机电一体化的发展，我们必须解决和推进以下几个关键型技术的发展：

 

　　（一）机械本体技术

 

　　机械本体技术应当从改善性能、减轻质量和提高精度等几个方面着手。机械系统的小型化及性能的优化都建立在机械本体的轻质化基础上，因此首先要减轻机械本体的质量，我们可以考虑选择用非金属复合材料代替传统的钢铁材料。以此来提高机械的快速响应特性，减少能量消耗，提高效率。

 

　　（二）信息处理技术

 

　　机电一体化与微电子技术的显著进步、信息处理设备的普及和广泛应用有着密切的关系。因此，为进一步的促使机电一体化的发展，必须提高信息处理设备的稳定性和可靠性。

 

　　（三）传感技术

 

　　提高传感器的性能应当注重提高传感器的可靠性、灵敏度和精度，而提高可靠性与防干扰有着密切的关系，为避免干扰，目前光纤电缆传感器正在逐步的发展壮大。

 

　　（四）软件技术

 

　　软件作为机械一体化系统中的重要组成部分，必须要和硬件协调一致的发展。为降低软件的研发成本没提高生产维修的效率，应当逐步推进软件的标准化，包括程序的标准化、程序模块化。软件程序的固化等。

 

　　二、机电一体化技术在工程机械中的应用

 

　　（一）机电一体化技术在工程机械中应用的优点

 

　　1、低耗能高效率

 

　　就传统工程机械来说，其在使用的过程中普遍存生产效率低下，生产耗能相对较高的情况，而随着时代的不断进步和发展，人们对生产的要求逐渐提高，这种传统的工程机械生产方式也逐渐不能适应时代的发展。传统工程机械的能量利用率较低，例如液压挖掘机的燃料能量利用率仅为20％左右，如此低的能量利用率迫使工程机械的发展必须着眼于节能。日本小松公司挖掘机所采用的新型节能控制器(OLLS系统)，具有良好的节能效果，燃料可节省23％。因此，在工程机械发展的过程中，机电一体化逐渐得到了极为普遍的应用。其中，通过对机电一体化的应用，工程机械中在生产耗能方面得到了明显的改善，在较少的能源消耗的基础上提高了生产效率，从而使现代社会大背景下社会整体需求得到了满足。1

 

　　2、机电自动检测

 

　　在对机电一体化进行运用的时候，其所具有的自动检测功能可以对工程机械中的各个子系统开展相应的检测，这就可以对工程机械的运行状态进行及时的反映。另外，在检测工作实际开展的过程中，如果系统中被检测出异常状况，就会进行自动报警，并且对出现故障的部位进行及时的确定，针对其出现的原因进行反映。

 

　　在机电一体化进行应用的过程中，自动检测在一定程度上促使了机器在生产效率上的提高，促使以往投入到人为检测中的物力以及人力得到了很大的节省，而且自动检测能够对故障出现的部位进行及时的反应，这也在一定程度上促使机器停机进行维修的时间得到缩短，从而为机器在整个生产过程中的通畅运行提供了一定的保障。

 

　　3、高精度低强度

 

　　在工程机械中对机电一体化技术进行运用，在一定程度上促使了其在工作开展过程中逐渐向着高精度低强度的层次发展，从而使机器的运作效果以及效率得到进一步的提高。比如说，在现代沥青水泥混凝土相关的搅拌设备中对微机控制方面的电子称量系统进行应用的时候，可以促使其在实际生产的过程中对称重工作开展时的全程自动化。而且，如果其在实际运用的过程中还具有自动找平系统的话，还可以促使沥青混凝土摊铺机在实际施工工作开展的过程中得到更为客观的效果，从而使施工质量得到更加明显的提高。

 

　　（二）机电一体化技术在工程机械中的应用方向

 

　　1、机电一体化技术在炼钢技术中应用

 

　　在目前的国内钢铁企业中，所使用的机电一体化系统是以计算机处理器为中心，把电脑、加热设备、操控设备、显示设备及仪器仪表等部位融合在一起，运用技术组合的手段，使其可以协作，从而提高设备的使用效率以及使用年限。随着现代通信技术和微型处理器技术的发展，炼钢技术的发展异常迅速。电气传动技术得益于交流传动的优越性，直流传动必会被交流传动所取代，先进的数学理论使得复杂的矢量运算得以解决，交流调速系统的优点正慢慢浮现出来。交流同步电机还是直流同步电机都可以被顺滑地调速，并且交流传动系统在轧钢中不断扩大规模，使用越来越广泛，这些都为炼钢技术提供了强有力的技术支持，当然也为炼钢企业做出了不可估量的贡献，借着机电一体化的“东风”，炼钢技术必将迎来崭新的一页。

 

　　2、机电一体化技术在大型挖钻机上的运用

 

　　大型旋挖钻机是这几年各个重点工程使用的大型工程机械设备，其使用主要集中在大型打桩基础施工中。旋挖钻机因其使用过程及使用方法相对复杂，且在施工过程中对于精细度的要求很高，很多公司为了提高精细度以及操作方便化都采用了微处理器控制的方法，使机电一体化技术深入到大型旋挖钻机的应用中去，并使该技术不断的完善，才能推动机电一体技术的成熟。主要的国外厂家有：宝峨、Soilmec、IMT、Mait、Casagrande、Junttan等，我国有三一、山河智能等。旋挖钻机因其施工工艺较为复杂，且在施工过程中对精度要求较高，因此很多公司都开发了自动控制功能以提高施工效率和精度。最为常见的有2种功能：钻桅自动调垂直功能和钻孔工程中自动回位功能。2

 

　　3、机电一体化技术在煤矿生产中的应用

 

　　煤矿生产中的机电一体化技术在这一时期必须放在重要的位置，随着环境保护的加强，机械原理、液压技术和电力电子技术相辅相成地有效结合，都加强了煤矿机械的各种性能。目前以微型计算机和通信技术为核心的微电脑控制系统，已经成为一个现代煤矿所不可缺少的一部分。煤矿机械的诸多领域都已经用到了电控技术，如挖煤机和升降机，提升机普遍运用PLC调速系统，挖煤机中PLC的变频技术，煤矿机械安全监控，故障报警，安全排查等等。

 

　　煤矿机械实现自动化或半自动化控制，可以减轻操作者的劳动强度，提高生产效率，并减少因操作者的经验不足，对作业精度的影响。例如，冀中能源黄沙矿2009年投入使用的一整套薄煤综采设备，由我国北京天地玛坷电液控制系统有限公司与德国MARCO公司合作生产的PM31型液压支架电液控制系统，就是微电脑控制，只要在支架操作控制器上输入程序，支架使会自动连续动作，也可实现远程控制和工作面无人操作。

 

　　三、机电一体化技术在工程机械中应用的发展方向

 

　　（一）全息系统化方向

 

　　所谓的全息，即指全方位呈现，在将来的机电一体化发展中，其“全息”的特点将会越来越明显，机电一体化将从不同的角度使得“指令”得以准确执行，智能化发展是一大趋势，而这一发展趋势则主要得益于信息技术和模糊技术的高度发展。

 

　　（二）光机电一体化方向

 

　　机械电子工程，是光机电一体化的别称，它是机械工程与自动化的一种，相对于传统的机电一体化技术，光机电一体化引进了光学技术，充分利用光学技术的特点，进一步改变优化机电一体化系统中的传感系统、信息处理系统、能源系统等各子系统。

 

　　（三）模块化方向

 

　　在机电一体化的发展过程中，模块化始终是一项艰巨而又漫长的工程。机电一体化发展到今日，其产品种类和生产厂商繁多纷杂，研发和开发具备标准化电气接口、机械接口、动力接口、环境接口的机电一体化产品是相困难的。然而，对于机电一体的模块化生产又是具备相当重要的意义的，这不仅能够降低机电一体化的生产、维修、维护的成本，还能有益于相关技术人员的培训。

 

　　（四）仿生物系统化方向

 

　　信息处理是机电一体化的一大核心，随着机电一体化的发展，其承载的信息处理的负荷也将越来越大，而其往往在结构上处于“静态”时不稳定，处于“动态”时，较稳定。仿生物系统化的应用能够是这一问题得到根本上的解决。

 

　　参考文献

 

　　[1]李宜海.关于机电一体化技术若干问题的探讨[J].科技资讯，2008(03)

 

　　[2]关海龙，刘增钢.谈机电一体化的定义及趋势发展[J].黑龙江科技信息，2009(01)