宋永强 徐斌山

山东国众机械科技有限公司

现代工程机械机电液一体化应用技术

宋永强 徐斌山

山东国众机械科技有限公司

伴随着现代科学技术的进步，我国的经济发展有了长足的提高。在日常生活当中，机电一体化的技术有了非常广泛地用途。特别是工程机械对于机电一体化的技术的应用，不但能从根本上增强机械的生产效率，而且也能够促进在管理方面的应用.

机械机电；自动诊断；速率控制

前言

机电一体化技术的进步是时代发展的内在要求。随着我国工业化进程的加快，将机电一体化技术融入工程机械的使用中，会显著提升工程机械的使用性能，保障各项工程的安全开展。未来，机电一体化技术在工程机械中的应用将会朝着微型化、系统化、智能化的方向发展，也将更好地为我国实现工业化贡献力量。

1 机电液一体化技术与工程机械简介

1.1 机电一体化

机电一体化技术是一个整体的概念，其融合了计算机技术、信息技术、电子技术、通信技术、传感技术等众多现代技术，结合优化组织目标指导系统功能目标的原则，对系统中的各个单元进行合理布局，确保各个单元功能化、规范化、便捷化、成熟化，进而将整个系统的最佳效果充分发挥出来。这里，将整个功能系统称为机械机电一体化系统或产品。

1.2 工程机械

工程机械指的是大型机械化工程所必需的机械装备，如道路施工、大型桥梁施工、大型建筑工程施工等。它的应用领域较为广泛，涵盖了国防建设、能源工业、矿山生产、交通运输以及环境保护等诸多领域。科学技术水平的不断提高，使得工程机械朝着自动化、智能化的方向发展。

1.3 工程机械应用机电一体化技术的现状

如今，我国的工程机械技术迅猛发展。结合计算机技术、通信技术、自动控制技术、机械液压技术等组成的机电一体化技术，极大地提升了机械性能，以较高的使用效率和较好的经济性成为工业建设的关键机械装备。目前，嵌入电控装置的现代工程机械主要以微型计算机和小型处理系统为主，应用越来越广泛。电控技术在工程机械的众多领域都得到了高效利用，如自动找平机、电子调速汽油机、自动搅拌设备、工程机械的状态监控与自我故障诊断等，都是利用电控技术来实现的。社会经济的发展以及科学技术水平的迅速提升，促使人们不断提高工程机械的自动化效率，而电力电子技术的应用成为必然趋势，从而更好地满足我国工业化建设的需求。当下，我国各项电子技术的应用还处于实践优化阶段，现代工程机械设备的购置成本较高且维修相对复杂和困难。因此，机电一体化技术的有效利用成为业内人士研究的重要内容。

2 机电液一体化技术在工程机械中的具体应用

2.1 在炼钢技术中的应用

钢铁是我国的重要产业，目前其使用的机电一体化系统主要以计算机处理器为核心，集计算机系统、操控设备、仪器仪表、显示设备等于一体，有机整合各种技术手段进行协作，进而促进机械设备使用效率的提升，延长使用寿命。现代化的炼钢技术融合了现代通信技术、微型处理器、电气传动技术等，推进了钢铁企业的进一步发展。交流传动系统利用先进的数学理论，有效解决了复杂的矢量运算，交流调速系统的优势逐步凸显，直、交流同步电机的速度可以实现平稳转换。在轧钢中，交流传动系统的使用范围逐渐扩大，为炼钢技术提供了强有力的技术支持。未来，炼钢技术势必还会有新的突破，从而不断推动钢铁企业持续发展。

2.2 在大型挖钻机上的运用

近年来，大型重点工程所必需的工程机械设备就是大型旋挖钻机，主要应用在大型打桩基础施工中。就目前的使用情况来看，我国与国外还存在一定的差距。国外的技术经验相对丰富，并且配套设施、培训机制等相对完善，使用效果要好。我国大型挖钻机的技术水平偏低，并且缺乏专业的操作人员。旋挖钻机的使用方法和操作过程较为复杂，且精细度要求极高。为了有效提升其精细度以及进行便捷操作，一般采用微处理器控制方法，从而推进机电一体化技术的有效应用，并在实践中不断得以完善优化。

2.3 在煤矿生产中的应用

煤炭资源的开采环境相对复杂和恶劣，作业都是在地下，工作难度系数较高，要求作业设备必须具有较高的使用性能和安全性。机电一体化技术在煤矿中应用，有效满足了节能降耗以及环保的要求，将机械原理、液压技术及电力电子技术有效结合，增强煤矿机械设备的使用性能和可靠性，保障煤矿的安全生产。当下，煤矿生产中机电一体化技术的应用主要以微型计算机、通信技术为核心，构建微电脑控制系统，实现远程监控、自动预警等功能。另外，电控技术已在众多的煤矿机械中得到了广泛应用，如挖煤机和升降机，利用PLC调速系统来有效提高提升机的工作效率；利用PLC变频技术来提高挖煤机的产能；自动化的安全监控、故障报警、安全排查等各个方面的应用，都大幅度提升了煤矿的产能和生产的安全性。可编程控制器即PLC，其能够控制煤矿生产过程中的所有活动，主要内容为采集数据、控制顺序、处理数据等。它的内部结构包括CPU模块、内部存储器、电源模块与输入、输出单元等，具体程序设计步骤见图1。科学技术的发展会推动煤矿机械机电一体化的进步，随着安全生产要求的提高以及煤炭资源需求的日益增多，势必会研发更先进的机电一体化技术来提高煤矿机械的使用效能，提升煤矿的产能，以满足我国社会与经济的发展需求。

图1 PLC控制系统程序设计步骤

2.4 在智能机器人上的运用

智能型机器人的研发和应用是科学技术进步的显著代表。工程机械中，智能型机器人需要有效结合多种技术，才能实现高效工作。智能机器人在处理自适应性控制的信息时，还存在一些不足，需要相关研究者攻坚克难。机电一体化技术在工程机械智能机器人上的应用，主要是结合视觉理解和图像处理识别等技术，帮助智能机器人有效感知作业对象的方向、位置、形体大小。还有许多无人驾驶工程机械和遥控型机器人都是利用机电技术中的无线电通信控制技术。工程机械中的内燃机工作过程的有效控制，需要采集氧和氮化物传感器传回有效信号；激光平地机的良好使用，需要各种传感器进行传回信号以及信号的再反馈支撑；掘进机和地下穿孔机要求以一定的轨迹穿越地下，类似于空中导弹，一般采用内部导向的加速度计、倾斜计和陀螺仪和外部导向的激光技术。这些都要机电一体化技术的支持。

2.5 发动机的速率控制

机电液一体化系统可以自动调节系统功率并控制系统负荷(见图2)。在机电系统中，主要有比较器、控制器、电机磁场、电枢、负载等，而在机电液一体化系统中，还有传感器、减压阀、泵调节器等等。打开功率开关后，传感器会将接收到的信息传输给系统的主控制器，主控制器处理了接收到的信息后，会发出指令，让减压阀开始工作，减压阀会根据系统的调节适当的减小系统功率，最终达到调节功率、控制负荷的目的。

3 结语

总之，机电液一体化技术的进步是时代发展的内在要求。随着我国工业化进程的加快，将机电一体化技术融入工程机械的使用中，会显著提升工程机械的使用性能，保障各项工程的安全开展。

图2 机械机电一体化旋转负荷控制系统

[1]丁巧芳.管窥机电一体化技术的发展现状与趋势研究[J].现代职业教育，2016(03).

[2]陈顺平，朱江龙.浅析机电一体化技术的应用及发展[J].黑龙江科技信息，2015(36).

表2 工人操作水平影响因素分析表

4.2 控制措施

针对存在问题，通过多次分析和实验，提出解决措施如下：

4.2.1 有效调解风压

由于井下各作业面风压充足，调解风压主要在于将风压控制在合理范围。因此，为喷浆机风管安装压力表和调节阀，靠调节阀来控制压强，不失为一个可行之策，初始压强按公式确定。在实际操作中，压力可根据需要调整，为方便工人操作，压力表在不作业时应时刻保持归零位置。

初始压强计算公式：

P=0.1+0.001*L

P——工作风压，单位Pa。

L——为输料管长度，单位m。

4.2.2 提高员工操作水平

通过实地调研，分析出影响工人操作水平的原因。见表2：

针对以上情况，一是要加强员工技能培训，采用师带徒和组织观摩等形式，促进员工技能提升；二是要加强员工安全防护，向喷射手配发专用的防护服和护目镜，防止回弹骨料和粉尘对喷射手造成伤害和干扰；三是加强局部通风，确保施工现场粉尘浓度控制在允许范围以内；四是强化管理，对施工人员进行技术交底，切实明确施工注意事项，将回弹量纳入考核范围，同时实行“质量责任卡”制度，谁施工、谁负责，确保施工质量。

4.2.3 实行回弹料回收再利用

为避免回弹料浪费，施工前可布置好回收措施，在靠近岩壁旁铺设好旧风筒布、编织袋等，施工结束，立即将撒落上面的回弹料回收。对未被污染的回弹料，可按一定比例立即掺入干料使用，对不能重新使用的可收集后运至转层采场，制作充填挡墙。

五、总结展望

影响回弹率因素是多方面的，通过综合分析，提出了可行措施，取得了一定成效。但根据现有条件，可采取措施相对有限，要进一步降低喷射混凝土作业回弹率，引入潮喷法等先进工艺，探索使用配料、搅拌、水灰比控制等方面的配套机械，将是今后的发展方向。

参考文献：

[1]张景成，陈文波，杨国承.降低喷射混凝土回弹率的方法[J].煤矿机械，2001(8)：54-56.

[2]张惠玲，彭惠惠，陈友治，黄绪泉.降低机制砂喷射混凝土回弹率的技术措施[J].混凝土，2007(3)：110-112.