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机电一体化技术在现代工程机械中的应用研究

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  摘  要:随着社会的进步,现代科技获得了突飞猛进的发展,人们对机械电子学的研究愈加深入,将机械、电子、信息三项技术进行有机结合,从而实现优化系统的目的。机械电子学可以发挥各项技术的特点和作用,进而促进机械产品质量的提升和完善。机电一体化技术是机械电子学的核心技术,随着该技术的发展,机电产品的功能性、安全性、精度、操作性、柔性等特性都在不断完善和增强。文章主要就几点一体化技术在现代机械工程中的应用进行了相关的探讨和分析。
  关键词:机电一体化;现代工程;机械;应用
  中图分类号:TH-39 文献标志码:A         文章编号:2095-2945(2019)18-0181-02
  Abstract: With the progress of society and the rapid development of modern science and technology, the research on mechanical electronics is more and more in-depth, and the three technologies of machinery, electronics and information are organically combined to achieve the purpose of optimizing the system. Mechanical electronics can give full play to the characteristics and functions of various technologies, and then promote the improvement and improvement of the quality of mechanical products. Mechatronics technology is the core technology of mechanical electronics. With the development of mechatronics technology, the functionality, safety, accuracy, maneuverability and flexibility of electromechanical products are constantly improved and enhanced. This paper mainly discusses and analyzes the application of several integration technologies in modern mechanical engineering.
  Keywords: mechatronics; modern engineering; machinery; application
  目前,我國愈加重视研究机电一体化技术,该技术的进步改善了机电产品的质量和使用效率,进一步完善了产品功能、精度、生产能力等,从而为现代工程建设和生产提供了更多的便利,促进了工程质量和效率的提升[1]。机电一体化系统由五个要素构成,分别是:结构组成、动力组成、运动组成、感知组成和职能组成。在机电一体化技术应用的过程中,要保障系统中五大要素相互耦合,具有运动传递、信息控制、能量转换的作用,进而保障系统的有效运行。
  1 机电一体化技术的研究意义
  目前,我国有许多专家、学者从事机电一体化技术的相关研究工作,该技术的完善与发展能够促进机电产品质量的提升,对产品的外观、功能性进行完善,使其更加人性化、智能化。与传统机电产品相比,应用该技术的机电产品具有更大的使用优势,具体包括以下几个方面[2]:
  第一,该技术可以强化产品功能性,拓展产品用途。其打破了传统单技术、单功能的产品格局,将信息、电子等技术融入到产品之中,赋予了产品更强大的功能。不仅如此,新的机电产品可以应用在多样化的场合、领域之中,并根据用户需求提供相应的服务内容,具有较强的应变能力。
  第二,该技术可以提升产品精度。应用机电一体化技术能够使产品机构变得更加简洁,减去原有的传动部件,降低了机械磨损、受力变形等原因导致的运动误差。不仅如此,利用计算机检测等技术,能够对动态误差进行校正补偿,进而实现使用精度的提升。
  第三,该技术能够使产品更加安全可靠。应用机电一体化技术的产品自动化水平较高,具有自我监控、自动诊断、保护等功能。不仅能够减少设备产品对人身造成的安全隐患,还能减少设备事故发生率,满足了安全可靠的使用要求。
  第四,应用该技术能够简化操作难度。利用计算机、数字显示等技术进行人机界面的改良,减少了人工操作的工作量,也去除了按钮、手柄等操作设施,从而缩减操作时间,降低人工培训成本,提升机电设备的使用效益。
  第五,该技术能够提升产品柔性。即利用软件优化工作程序,进而满足多元化用户需求。如,工业机器人对运动自由度要求较高,手爪部分要具备更换工具的条件。应用该技术,可以利用控制程序来控制运动轨迹,转变机器人的运动姿态,进而完成各种类型的工业作业。
  第六,该技术促进了产品功能性的上升,并且简化了操作流程和方法,全面提升了机电设备的生产能力、作业效率和质量。可以利用虚拟原型的机电一体化技术,进行模型的设计和建设,对仿真技术的研究也有一定的帮助。
  2 机电一体化应用的技术内容
  机电一体化是一种多元化的技术,机电一体化系统由多项技术组合而成,主要包括以下几种:第一,机械技术。该技术是机电一体化的基础技术,其主要用于机械与该技术的适应配合,配合其它现代化技术来进行机械概念的更新,对机械材料、结构、性能等进行创新和变更,进而减小机械重量、体积的同时,改善机械应用精度、刚度和性能[3]。在机电一体化系统建立的过程中,可以将传统机械理论与工艺技术作为技术,利用计算机辅助技术、人工智能系统、专家系统等来实现机械技术的创新与改造;第二,计算机技术。运用电脑技术,可以实现信息交换、存储、运算等操作,且人工智能、神经网络等技术也都在计算机信息处理技术的范畴之内。所以,计算机技术是该系统的核心技术之一;第三,系统技术。即将整体概念作为基础,对各项技术进行组织应用,以全局角度、系统目标为根本出发点,分解总体使其形成多个功能单元,且单元之间存在一定的联系。其中,接口技术是不可或缺的技术内容,其能够实现系统内部各部分的连接;第四,自动技术。自动技术包含的内容较多,以控制理论为基础,对机电一体化系统进行设计,并实现系统仿真和现场调试等操作目的。其中,控制技术是比较核心的应用技术,其主要包括定位控制、自适应控制、自我诊断、矫正、补偿等多个方面;第五,传感技术。传感技术可以用于系统检测与调节,可以称之为系统感受器官,能够满足自动控制、调节的使用要求。传感技术的水平越高,其使用功能越强,系统的自动化水平也会随之提升。现代工程需要传感器能够在严苛的作业环境和条件下进行精确、快速的信息获取,从而保障系统应用水平[4]。   3 机电一体化技术在现代工程机械中的应用
  3.1 应用于机床生产
  在机床生产的过程中,常用Z80-CPU软件进行控制和操作。该软件的研究难度较低,目前已经广泛应用于数控机床生产领域。从我国数控机床生产技术的发展历程来看,该工业生产方式由多种不同的技术组合而成,在整个技术系统之中,Z80-CPU软件具有成本低、应用效率高的优势,其满足了我国现代工业机械的发展要求,可以进一步推广和完善。与其它应用技术相比,该技术还具有节约能源、控制污染的特点,能够保障系统运行的稳定性,进而为后续生产奠定良好基础。在实际应用的过程中,该技术对工作台和道具的要求较高,为了确保应用质量,要从以下几方面入手:首先,明确坐标轴运行方向,确保其与工作台、道具的方向一致。还要保障插补功能具有连续性;其次,充分发挥氟塑贴面导轨功能,控制导轨摩擦系数,增强导轨耐磨性,进而提升数据机床的运行效率;最后,如果不需要低速运作,则数据机床的运行成本较低。如果运作速度较快,则数据机床具有稳定、准确的应用优势。目前,我国常见的数据机床串座方式为滚珠丝杠复传动。
  3.2 应用于自动化和半自动化作业
  机电一体化技术在很大程度上提升了自动化和半自动化的水平,进而促进了机械应用效率,同时降低了人工成本,带动了我国现代工程的发展和进步。从我国现代工程机械制造业的发展情况来看,人工操作的内容正逐渐减少,由于操作失误造成的误差问题也随之减少。例如,三菱企业的自动化挖掘机应用了机电一体化技术,减少了手动操作的部分,使挖掘机可以自动进行传信、运作、监控等操作。该技术可以对挖掘机的电液比例进行控制,并设置了自动化手柄,根据操作信号进行电液比例的计算,并根基运算结果获取控制比例,最后利用传感器完成自动化作业。在实际施工的过程中,可以将传感器安装在挖掘机上,进而实时掌握挖掘机的工作情况,操作人员可以根据系统仪表的显示内容判断挖掘轨迹,并绘制轨迹形状,按照相应的技术操作流程,对设计好的轨迹形状进行预定设置。如果作业内容比较复杂,系统可以根据各个操作环节提升控制强度,配合激光技术,强化操作精度,进而确保机械操作的顺利完成[5]。
  此外,将液晶显示器安装在挖掘机上,可以利用高辨识度的显示器掌握机械工作状况,观察其各个部位的运作、操作情况。操作人员可以对控制面板上的控制按钮进行操作,并通过数字显示判断机械运作状态,降低了操作难度,提升了操作效率。此外,在使用相同配件的条件下,应用机电一体化技术可以对机械进行全面有效的控制,利用计算机技术编辑操作流程,并根据实际应用情况进行流程更改和调整。可以将该系统应用于各类机械中,并利用自动报警系统、故障检测系统实时把控机械的工作状态,及时处理机械故障,确保应用安全和效率[6]。
  3.3 未来应用展望
  在现代工程机械发展的过程中,机电一体化技术满足了现代社会的发展需求,顺应了智能化、自动化的发展趋势。相较于传统机械制造业,该技术不仅改善了产品外观,更提升了产品质量和工作效率,同时减少了投入成本,可以普遍应用在我国医疗、科技、经济等多个领域范围之内[7]。
  4 结束语
  综上所述,在现代工程机械制造业发展的过程中,为了提升机械的使用效率和质量,就要加强自动化、智能化技术的研究。机电一体化技术能够提升机电产品的功能性、作业精确度、安全性、稳定性,满足我国现代工程机械的使用需求,可以加大研究和发展的力度。
  参考文献:
  [1]冯挺.现代工程机械中机电一体化技术的应用情况探究[J].科技创新与应用,2017(04).
  [2]夏冬,王永刚,周永哲,等.工程机械中机电一体化技术的运用[J].现代信息科技,2017(1).
  [3]王利敏,冯鑫磊.机电一体化技术在现代工程机械中的发展运用研究[J].中国战略新兴产业,2018(16).
  [4]梅红超.机电一体化技术在现代工程机械中的发展应用研究[J].数字化用户,2018,24(38).
  [5]宋帅.机电一体化在工程机械上的应用与发展[J].科技风,2014(19).
  [6]鄭媛.工程机械中机电一体化技术的应用研究[J].中国高新技术企业,2015(19).
  [7]赵国鑫.机电一体化技术在现代工程机械中的发展运用分析[J].科技风,2018(17).
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