试论机电一体化在工程机械中的应用

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　　 摘要：随着计算机技术的迅猛发展和广泛应用,机电一体化技术获得前所未有的发展,并广泛应用于工程机械领域。而工程机械的电气与电子控制系统部分质量与性能的优劣又直接影响到工程机械的动力性、经济性、可靠性、施工质量、生产效率及使用寿命等。
　　 关键词：机电一体化；工程机械；电子控制
　　 随着科学技术的不断发展及对产品性能要求的不断提高，电子控制系统在工程机械中所占的比重将会越采越大，其功能将会越采越强，应用范围也将越来越广，而其复杂程度也随之提高，这样就对使用与维修人员提出了更高的要求。
　　 机电一体化技术从70年代中期开始在国外工程机械上得到应用。80年代以微电子技术为核心的高新技术的兴起，推动了工程机械制造技术的迅速发展，特别是随着微型计算机及微处理技术、传感与检测技术、信息处理技术等的发展及其在工程机械上的应用，从根本上改变了工程机械的面貌，极大促进了产品性能的提高，使工程机械进入了一个全新的发展阶段。以微机或微处理器为核心的电子控制系统目前在国外工程机械上的应用已相当普及，并已成高性能工程机械不可缺少的组成部分。工程机械的机电一体化和智能化将是今后的发展方向。
　　1、目前工程机械的电子(微机)控制系统主要用以实现如下功能：
　　(1)电子监控、自动报警及故障自诊
　　即对工程机械的发动机、传动系统、工作装置、制动系统和液压系统等的运行状态监控，工作中一旦出现异常现象，能动报警并准确地指出故障的部位，从而改善驾驶员的工作条件，提高机器的工作效率，简化设备维护检查工作，降低使用维修费用，缩短停机维修时间，延长设备的使用寿命。
　　(2)节能降耗，提高生产率
　　传统工程机械的能量利用率较低，例如液压挖掘机的燃汕能量利用率仅为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，燃汕可节省23％；日本日立公司挖掘机节能控制系统采用了卡特电子效率控制系统，通过对发动机和泵的综合控制，使功率的利用率可达98％，同时生产率也大大提高。
　　(3)柴油机的控制
　　如电子调速器、电子油门控制装置、自动停机装置、自动升温控制装置等。
　　(4)提高作业精度
　　为保证成品料的级配精度，现代沥青及水泥混凝土拌和设备广泛采用了微机控制的电子称量系统，并使计量过程实现了自动化。自动找平系统的应用，使沥青混凝土摊铺机的施工质量有了较大的提高，路面的平整度可达到0．127MM／3M。采用超声波技术的自动供料系统，使沥青混凝土摊铺机的供料实现了自动调节，进一步提高了摊铺质量。推土机铲刀、平地机刮刀、铲运机铲斗刀刃的电子(微机)控制，不仅提高了作业精度和作业效率，而且也减轻了操作人员的劳动强度。
　　(5)作业过程的自动化或半自动化
　　工程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，提高生产率，并减少因操作者的经验不足，对作业精度的影响。例如，日本三菱公司的挖掘机设有挖掘轨迹控制系统，操作者在控制板上设定耗铲斗运动轨迹的形状后，微机控制系统能够根据各种角度传感器的信号，自动控制动臂、斗杆和铲刀的运动，实现各种特定形状和断面沟槽，斜面的精确挖掘，使挖掘作业实现了自动化。
　　(6)其他应用
　　一些国外生产的推土机、装载机、铲运机等采用了电子控制的自动变速器，其能够根据外负荷的变化情况自动改变传动系的传动比，这不仅充分利用了发．动机功率，提高了燃油经济性，而且也简化了操作，降低了劳动强度。为有效地防止翻车和断臂事故，提高作业的安全性，现代起重机上广泛地采用了电子(微机)控制的力矩限制器。为实现无人驾驶，使工程机械能在危险地带或人无法接近的地点进行作业，某些国外工程机械上设置了无线遥控装置。
　　电子系统的可靠性是现代工程机械非常重要的一项性能指标。由于工程机械一般露天作业，其直接受到烈日的暴晒、雨雾、强风、尘埃等的侵袭，此外还受到强烈的振动和冲击以及各种电、磁等的干扰，工作环境非常恶劣，因此电子控制系统应：满足：能在―40℃・80℃的环境温度下可靠、稳定地工作；抗老化，具有较长的使用寿命；密封性能好，能防止水分和污物的侵入；较好耐冲击和抗振性能；较强的抗干扰能力，系统能在各种干扰下可靠地工作。
　　工程机械种类繁多，因此各种机型所配备的电器与控制装置(系统)的组成，数量及复杂程度等也差别较大。各种自行式工程机械(即靠自身的动力行驶的机械，如压路机、推土机、摊铺机等)，所配备的电器与控制装置基本上可分为以下两大类：
　　2、车辆电气设备
　　这是各种自行式机械应配备的最基本的电器，通常包括以下部分：
　　(1)电源包括蓄电池、发电机及其调节器
　　(2)起动机用于起动发动机
　　(3)点火系用于汽油机，功能是产生电火花，点燃气缸中的可燃混合气
　　(4)照明及信号设备包括各种照明和信号灯以及电喇叭、蜂鸣器等，用以保证行驶和施工的人机安全。
　　(5)仪表包括燃油表、机油压力表、水温表、发动机转速表等，用来监视发动机和其他装置的工作情况。
　　3、电气、电子(微机)控制装置
　　 用于实现各种控制功能。・例如，摊铺机的自动找平装置及供料自控装置；电控的电子功率优化系统；装载机、铲运机变速器的电子控制装置等。
　　 综上所述，机电一体化技术在工程机械中的应用将越来越广泛，地位也越来越重要，设备使用和管理“以人为本”的原则也说明，作为工程施工中工程机械的使用、维修和管理人员应尽快了解和掌握这门技术，更好地融人科技含量越来越加深厚的现代工程施工中。

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