工程機(jī)械機(jī)電一體化技術(shù)應(yīng)用研究
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摘要：基于機(jī)電一體化技術(shù)的概念和優(yōu)點(diǎn)，分析機(jī)電一體化技術(shù)在工程機(jī)械領(lǐng)域的應(yīng)用。內(nèi)容包括智能化、模塊化、個(gè)性化、高性能化。闡述此技術(shù)在工程機(jī)械領(lǐng)域的發(fā)展趨勢(shì)。
關(guān)鍵詞：機(jī)電一體化；工程機(jī)械；智能化控制
引言
在工程機(jī)械領(lǐng)域，隨著電工電子技術(shù)、傳感器技術(shù)、接口技術(shù)、信號(hào)變換技術(shù)等多項(xiàng)技術(shù)的發(fā)展，工程機(jī)械的模式從傳統(tǒng)單一的機(jī)械電氣化逐步進(jìn)化為現(xiàn)代的機(jī)電一體化。
1機(jī)電一體化技術(shù)
機(jī)電一體化技術(shù)（機(jī)械電子工程技術(shù)）屬于機(jī)械工程與自動(dòng)化。機(jī)電一體化技術(shù)包含多種類別技術(shù)，包含微電子技術(shù)、傳感器技術(shù)、信號(hào)變換技術(shù)等。機(jī)電一體化技術(shù)是一種將上述多種技術(shù)進(jìn)行有機(jī)融合并加以實(shí)際應(yīng)用的綜合性技術(shù)，現(xiàn)工程機(jī)械領(lǐng)域中，現(xiàn)代化的自動(dòng)生產(chǎn)設(shè)備幾乎都應(yīng)用了機(jī)電一體化技術(shù)[1-5]。機(jī)電一體化技術(shù)有以下三大主要特征：（1）與其他學(xué)科互相交叉，應(yīng)用范圍廣泛；機(jī)電一體化技術(shù)本身包含了多種其他技術(shù)，是一門交叉性特別廣泛的學(xué)科，融合了其他各個(gè)領(lǐng)域的知識(shí)，因此機(jī)電一體化技術(shù)在現(xiàn)實(shí)生活中的應(yīng)用范圍廣泛、使用頻率高。（2）整體最優(yōu)化；由于應(yīng)用機(jī)電一體化技術(shù)進(jìn)行機(jī)械生產(chǎn)效率高超，節(jié)能環(huán)保，能量消耗率更低，因此將機(jī)電一體化技術(shù)應(yīng)用于工程機(jī)械領(lǐng)域，可以滿足整體最優(yōu)化的雙贏局面。（3）具有豐富的理論及數(shù)據(jù)支撐；經(jīng)過長時(shí)間的發(fā)展與探索，機(jī)電一體化技術(shù)已經(jīng)逐步形成了一套豐富的、適用于現(xiàn)代社會(huì)的理論體系，為機(jī)電一體化技術(shù)的科研帶來了真實(shí)可靠的理論、數(shù)據(jù)支持。機(jī)電一體化技術(shù)最早是日本企業(yè)界在1970年代左右提出的概念，隨著第三次信息技術(shù)革命的到來，機(jī)電一體化技術(shù)也得到了超前發(fā)展，應(yīng)用到的領(lǐng)域及范圍也越來越廣泛。中國投入機(jī)電一體化技術(shù)的研究起步略晚，我國在這一領(lǐng)域內(nèi)面臨著更嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。為彌補(bǔ)時(shí)間上起步晚的劣勢(shì)，我國不斷持續(xù)擴(kuò)大在機(jī)電一體化技術(shù)方面的科研經(jīng)費(fèi)投入。
2技術(shù)特點(diǎn)
隨著機(jī)電一體化技術(shù)的大力發(fā)展，機(jī)電一體化技術(shù)的優(yōu)勢(shì)也越來越顯著，具體體現(xiàn)在以下幾方面：（1）安全性更高?，F(xiàn)代的機(jī)電一體化設(shè)備本身裝有檢測(cè)系統(tǒng)，確保可以全程追蹤設(shè)備的工作狀態(tài)，遇到故障便會(huì)啟動(dòng)機(jī)器設(shè)備保護(hù)機(jī)制，因此現(xiàn)代的機(jī)電一體化設(shè)備具有很強(qiáng)的安全性、可靠性。解放勞動(dòng)力的同時(shí)，極大提高了生產(chǎn)效率。（2）提高生產(chǎn)效率。生產(chǎn)工作中，機(jī)電一體化技術(shù)能實(shí)現(xiàn)智能化、自動(dòng)化處理，極大提高了生產(chǎn)效能，節(jié)約人力成本，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品量化生產(chǎn)，提高企業(yè)的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。數(shù)字化顯示的應(yīng)用，降低了操作的難度，避免了工作人員的重復(fù)性操作，節(jié)約了人力成本，使得工作更加精準(zhǔn)定位。（3）環(huán)保和節(jié)約能源。由于機(jī)電一體化技術(shù)的智能化，機(jī)電一體化技術(shù)做出大量的貢獻(xiàn)，減少了不必要的能源浪費(fèi)現(xiàn)象，提高產(chǎn)量的同時(shí)也最大化實(shí)現(xiàn)了能源環(huán)保。
3在工程機(jī)械領(lǐng)域的應(yīng)用
機(jī)電一體化技術(shù)對(duì)工程機(jī)械領(lǐng)域來說，擁有著舉足輕重的地位。工程機(jī)械領(lǐng)域?qū)τ跍?zhǔn)確度、靈敏度都有著極高的要求，這些機(jī)電一體化技術(shù)恰恰都可以滿足。機(jī)電一體化設(shè)備本身具有的自我檢測(cè)系統(tǒng)，相較于普通的監(jiān)測(cè)系統(tǒng)來說，監(jiān)督效果更強(qiáng)。機(jī)電一體化技術(shù)和現(xiàn)代智能化技術(shù)相結(jié)合，應(yīng)用于工程機(jī)械領(lǐng)域，極大提高了機(jī)械的生產(chǎn)量，使量化生產(chǎn)成為可能，產(chǎn)品的品質(zhì)也得到了保證，同時(shí)還節(jié)約了人力成本，降低了勞動(dòng)量和勞動(dòng)強(qiáng)度。機(jī)電一體化技術(shù)降低了施工難度，增強(qiáng)了施工的安全性，促進(jìn)了工程機(jī)械領(lǐng)域的發(fā)展。從功能應(yīng)用、性能應(yīng)用從可靠性、操控性來說，機(jī)電一體化技術(shù)在工程機(jī)械領(lǐng)域都發(fā)揮著不可取代的作用。
3.1在改造機(jī)床方面的應(yīng)用
在工程機(jī)械領(lǐng)域，數(shù)控機(jī)床是最為重要的機(jī)械設(shè)備之一，使用頻率高，數(shù)控機(jī)床在加工產(chǎn)品上對(duì)準(zhǔn)確度、精確度有著高標(biāo)準(zhǔn)，模具若產(chǎn)生偏差，會(huì)直接影響產(chǎn)品的質(zhì)量。機(jī)電一體化技術(shù)本身對(duì)精確度有著高要求且擁有自我檢測(cè)系統(tǒng)，若把機(jī)電一體化技術(shù)應(yīng)用于工程機(jī)械領(lǐng)域，則可以有效解決這一問題，提高精準(zhǔn)度，使機(jī)床朝智能化邁進(jìn)。
3.2在包裝機(jī)械方面的應(yīng)用
在工程機(jī)械領(lǐng)域，包裝機(jī)械設(shè)備結(jié)構(gòu)復(fù)雜，尤其是在控制連桿方面。一旦這些部分出現(xiàn)損毀或問題，都會(huì)給工作人員帶來巨大的工作量及維修的難度。將機(jī)電一體化技術(shù)應(yīng)用在包裝機(jī)械方面，則可以化繁為簡(jiǎn)，使整個(gè)工作流程自動(dòng)化。不但提升了工作效率，也降低了設(shè)備的維修費(fèi)用。
3.3在工程監(jiān)督方面的應(yīng)用
機(jī)電一體化技術(shù)自帶檢測(cè)系統(tǒng)，應(yīng)用于工程機(jī)械上，可以實(shí)時(shí)監(jiān)督管理機(jī)械的運(yùn)作狀態(tài)。與液壓系統(tǒng)、制動(dòng)系統(tǒng)、執(zhí)行裝置聯(lián)合使用，可以及時(shí)發(fā)現(xiàn)各種問題并自動(dòng)報(bào)警，方便工作人員精準(zhǔn)定位，解決問題，提高生產(chǎn)力，改善機(jī)械的使用效率。
3.4對(duì)機(jī)械作業(yè)精確度控制的應(yīng)用
工程機(jī)械領(lǐng)域的工程機(jī)械運(yùn)行有著極高的精確度要求，需符合有關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)。傳統(tǒng)技術(shù)很難達(dá)到符合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的質(zhì)量及精確度，將機(jī)電一體化技術(shù)應(yīng)用到這一方面，可以取得良好的控制效果，生產(chǎn)出保質(zhì)保量的產(chǎn)品，實(shí)現(xiàn)精確化的機(jī)械作業(yè)。
3.5在節(jié)能環(huán)保方面的應(yīng)用
傳統(tǒng)工程機(jī)械領(lǐng)域中，設(shè)備自身存在影響設(shè)備機(jī)械功能應(yīng)用的問題，設(shè)備效率低、浪費(fèi)能源的現(xiàn)象頻頻出現(xiàn)。將機(jī)電一體化技術(shù)與電子節(jié)能控制器等聯(lián)合起來，極大提高了能源的利用率，使節(jié)能成為可能。
4發(fā)展趨勢(shì)
機(jī)電一體化在工程機(jī)械上的發(fā)展趨勢(shì)，主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：（1）更加智能化。隨著機(jī)電一體化技術(shù)的不斷發(fā)展，機(jī)電一體化技術(shù)會(huì)朝著更加智能化的方向演變發(fā)展。在未來，機(jī)電一體化技術(shù)會(huì)與生命科學(xué)、人工智能等領(lǐng)域相融合，模擬人類的智能活動(dòng)，使得機(jī)電一體化的發(fā)展邁上新臺(tái)階。（2）模塊化發(fā)展。對(duì)于機(jī)電一體化技術(shù)來說，模塊化發(fā)展雖然比較復(fù)雜，但未來一定會(huì)朝這個(gè)方向走。機(jī)電一體化技術(shù)的模塊化，可以使產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)，降低資源浪費(fèi)，擴(kuò)大生產(chǎn)規(guī)模，提升工程機(jī)械性能。（3）產(chǎn)品個(gè)性化、定制化。市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)環(huán)境下，商品的個(gè)性化、定制化尤為重要，機(jī)電一體化產(chǎn)品若想在市場(chǎng)中保持不敗之地，就必須在保質(zhì)保量的大前提下向產(chǎn)品個(gè)性化、定制化的方向發(fā)展。（4）微型化、袖珍化。從目前的機(jī)電一體化技術(shù)發(fā)展方向上看，未來機(jī)電一體化技術(shù)會(huì)朝著微型化、袖珍化的方向不斷演變。將納米技術(shù)和機(jī)械技術(shù)有機(jī)結(jié)合，提高工業(yè)產(chǎn)品的生產(chǎn)質(zhì)量，壓縮時(shí)間成本，取得事倍功半的效果。（5）高性能化。機(jī)電一體化若想實(shí)現(xiàn)可持續(xù)化發(fā)展，必須首先考慮到使用性能，在確保性能效率的同時(shí)，使使用性能朝著更精準(zhǔn)化、更可靠、更高速的方向發(fā)展。CNC系統(tǒng)中含有多個(gè)CPU結(jié)構(gòu)，通過連接多條總線，以滿足高性能生產(chǎn)的需求。（6）綠色化。機(jī)電一體化技術(shù)的進(jìn)步使得機(jī)電一體化技術(shù)生產(chǎn)出的產(chǎn)品更加綠色化，避免破壞綠色環(huán)境，利用機(jī)電一體化技術(shù)生產(chǎn)時(shí)，避免出現(xiàn)資源浪費(fèi)和閑置、污染環(huán)境的情況。符合我國提出的可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略和方針，擴(kuò)大機(jī)電一體化技術(shù)的發(fā)展空間。
5結(jié)語
機(jī)電一體化技術(shù)應(yīng)用于工程機(jī)械領(lǐng)域中，使機(jī)械設(shè)備自動(dòng)化、智能化已是常態(tài)。機(jī)電一體化技術(shù)的大力使用，有助于提高生產(chǎn)效率，解放生產(chǎn)力，改善了資源浪費(fèi)和閑置的狀況。機(jī)電一體化技術(shù)的發(fā)展，在改變?nèi)藗內(nèi)粘Ｉ畹耐瑫r(shí)，也給社會(huì)各領(lǐng)域例如農(nóng)業(yè)、經(jīng)濟(jì)等方面也帶來了巨大的影響。在未來，機(jī)電一體化技術(shù)將朝著智能化、模塊化、個(gè)性化、袖珍化、高性能化不斷發(fā)展，同時(shí)也將更加注重對(duì)機(jī)電一體化技術(shù)人才的培養(yǎng)及儲(chǔ)備，不斷促進(jìn)機(jī)械工程領(lǐng)域的發(fā)展。
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作者：彭飛 單位：西安鐵道技師學(xué)院鐵道技術(shù)系
