机械电气一体化的思考张安志

张安志

摘要：现代科学技术的不断发展，极大地推动了不同学科的交叉与渗透，工程领域的技术改造与革命。在机械工程领域，由于微电子技术和计算机技术的迅速发展及其向机械工业的渗透所形成的机电一体化，使机械工业的技术结构、产品结构、功能与构成、生产方式及管理体系发生了巨大变化，使工业生产由“机械电气化”迈入以“机电一体化”为特征的发展阶段。本文分析机械电气一体化展开，希望对于我国工业领域的可持续发展起到促进作用。

关键词：机械；电气；一体化

引言

所谓的机电一体化技术是将计算机、信息、电子、机械等等学科进行有效结合的综合性技术，它是在经济不断发展和科学技术不断进步的过程中形成的，它与科学技术相辅相成。机电一体化技术是当前信息数字化时代发展的必然，也是广泛涉及不同学科内容的学科产物，不仅积极地推动了工业领域的工作效率，同时也节省了人力物力，提高了企业的经济效益。为更好地提高其工作性能、安全性、可靠性，加强其应用、发展趋势等方面的研究非常有必要。

1机电一体化概述

机电一体化关键的技术体现在机械本体技术、信息处理技术、传感技术、软件技术。机械本体技术的应用主要是为了优化机械性能，提高其工作的质量和效率，在改善其制造材料和降低体积重量的同时，完善系统的性能，使其降低运转能耗，继而逐渐向着小巧高效的趋势发展。信息处理技术采用了先进了信息处理技术、设备等，增加了其技术优势。传感技术主要是采用了传感器的设备优势，继而提升该技术的抗干扰性。软件是机电一体化系统的重要组成部分，继而提升技术的协调性，保证程序向着标准、规范、模块化趋势发展。其中机电一体化系统的功能构成和组成要素如图1所示。

2机电一体化的发展状况

机电一体化的发展大体可以分为三个阶段：20世纪60年代以前为第一阶段，这一阶段称为初级阶段。在这一时期，人们自觉不自觉地利用电子技术的初步成果来完善机械产品的性能。特别是在第二次世界大战期间，战争刺激了机械产品与电子技术的结合，这些机电结合的军用技术，战后转为民用，对战后经济的恢复起到了积极的作用。那时，研制和开发从总体上看还处于自发状态。由于当时电子技术的发展尚未达到一定水平，机械技术与电子技术的结合还不可能广泛和深入发展，已经开发的产品也无法大量推广；20世纪70年代~80年代为第二阶段，可称为蓬勃发展阶段。这一时期，计算机技术、控制技术、通信技术的发展，为机电一体化的发展奠定了技术基础。大规模、超大规模集成电路和微型计算机的出现，为机电一体化的发展提供了充分的物质基础。

3工程机电一体化的应用

3.1在自动化中的应用

机电一体化的应用不仅降低了人工操作中人工工作强度，同时在自动化、半自动化的应用也大大的提升了系统工作的准确性，有效地规避了人为操作误差的引入。尤其是电控挖掘机、具有辅助挖掘系统的挖掘机、挖掘机上的监控系统、自动怠速系统在10T以下小型挖掘机等，借助微机操作中的多方位传感器信号，实现对动臂等环节动作的有效控制，提升了挖掘的准确性。而高品质液晶彩色显示屏在20T及以上挖掘机上的应用，有效地实现了工作的监控，在国内外被广泛应用。

3.2在柴油机技术上的应用

为更好地优化柴油机技术，首先要着重考虑发动机油耗、排放的问题，并采取针对性的措施进行完善、升级。目前采用一种电子节能液压泵系统合理地控制能耗、冷风扇转速等，并利用电子控制冷风扇自动调整其转速，实现其油门随着过载符合的变化而变化，从而提升其工作性能、工作效率、节能减排等方面的要求满足。

3.3保证其节能生产

在以往的工程机械在应用过程中，不仅生产效率不理想，且能耗资源等存在严重浪费；当前我国面临资源紧缺的问题，对此也积极提倡节能生产的原则。要想保证工程机械的节能化发展，首先要考虑到各种节能控制器的应用，当前很多大型工程机械设备都大量应用到电子节能控制器，不仅提高了其工作效率，同时还保证了其技能生产。

3.4在自动化操作控制系统中的应用

电子控制系统在工程机械中的应用，大大地提升了微机控制下称重系统工作的精准性；在一些道路摊铺机中应用到自动找平、自动供料系统，有效的降低了以往人工操作带来的误差和质量问题，实现了工程机械的可靠性、精准性。如计量泵中，采用机电一体化技术，实现电机动作控制的同时加入键处理程序，实现的电机控制流程图如图2所示。

4机电一体化设备的安装技术

4.1安装准备阶段

根据相关的施工设计文件等和科学的理论规范进行安装；加强设备的检查，避免机械设备擦组奶质量问题；安装人员必须具备一定的专业水平。

4.2安装阶段

（1）安装前加强轴线等的就位找平。（2）精确安装地脚螺栓。（3）整体组装机电一体化设备，包括装配找平、防松装置连接、键连接装配和安装滑动轴承。（4）采取合理的安装方式安装管道。

4.3试运行阶段

首先加强设备的验收，然后进行单机空负荷试运转、成套空负荷试运转、负荷试运转操作，保证其工作能力。

5机电一体化的发展趋势

在当前我国机械电气一体化技术发展的过程中，人们也将许多先进的科学技术和管理理念引入到其中，这就使得机电一体化技术逐渐向着智能化、模块化、网络化、系统化以及微型化的方向发展。这不仅满足了当前我国社会经济发展建设的相关要求，还有效的提高了机械设备的工作性能。而且人们为了使得机电一体化技术的应用效果得到进一步的提高，人们也将许多新型的管理理念和思想引入到其中，这就使得机械设备的各方面性能得到进一步的提高。

（1）智能化：这里所说的“智能化”是对机器行为的描述，是在控制理论的基础上，吸收人工智能、运筹学、计算机科学、模糊数学、心理学、生理学和混沌动力学等新思想、新方法，使它具有判断推理、逻辑思维及自主决策等能力，以求得到更高的控制目标。（2）模块化：模块化是一项重要而艰巨的工程。由于机电一体化产品种类和生产厂家繁多，研制和开发具有标准机械接口、电气接口、动力接口和环境接口等的机电一体化产品单元是一项十分复杂但又非常重要的事情。（3）网络化：通信网络是信息时代的发展的必然，也是当前的新兴产物，网络在机电一体化产品中的应用，使程序员可实时监控机械的工作情况，并采取针对性的指令等措施，保证机械规范操作，同时也提升了其工作的精准性以及安全性。（4）系统化：系统化的表现特征之一就是系统体系结构进一步采用开放式和模式化的总线结构。系统可以灵活组态，进行任意剪裁和组合，同时寻求实现多子系统协调控制和综合管理。表现之二是通信功能的大大加强。（5）微型化：随着微处理芯片体积的不断缩小，也积极地推动了微机电一体化产品发展的步伐，使其在降低产品体积的同时，实现了节能操作，延展了机械产品适应的环境范围，可见我国的机电一体化产品会不断的向着微型化趋势发展。（6）环保化：节能环保一直是我国工业发展追求的目标，能够更好地促进机电一体化的可持续发展。

6结语

机电一体化的出现不是孤立的，它是许多科学技术发展的结晶，是社会生产力发展到一定阶段的必然要求和产物。当然，与机电一体化相关的技术还有很多，并且随着科学技术的发展，各种技术相互融合的趋势将越来越明显，机电一体化技术的发展前景也将越来越光明。

参考文献：

[1]周航.关于机械电气一体化技术的探讨与分析[J].黑龙江科技信息，2014，12：36.

[2]张帅，王鸿超.机械电气一体化技术的探讨[J].科技风，2015，02：64.