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工程机械中机电一体化的运用刘通

发表时间：2020/5/15 来源：《基层建设》2020年第3期作者：刘通顾鑫

[导读] 摘要：在工程机械领域，随着电工电子技术、传感器技术、接口技术、信号变换技术等多项技术的发展，工程机械的模式从传统单一的机械电气化逐步进化为现代的机电一体化。

        江苏宏源电气有限责任公司江苏南京 210000
        摘要：在工程机械领域，随着电工电子技术、传感器技术、接口技术、信号变换技术等多项技术的发展，工程机械的模式从传统单一的机械电气化逐步进化为现代的机电一体化。
        关键词：工程机械；机电一体化；运用
        1 技术特点
        1.1 自动检测和监督
        对于传统机械生产来说，需要由人工完成检测和监督，不过，企业出于追求生产效率的目的，已逐渐摒弃以往的监督以及检测方式。究其原因，无法检测机械内部运行状况，无法完成实时监督以及耗费时间过长等问题，均会影响企业的生产效率。在此基础上，企业利用机电一体化技术成功解决了上述问题。在信息技术以及电子技术的帮助下，使计算机与机械相互结合，提高工作效率。通过这种方式，其生产效率和检测效率得到大幅度提升。
        1.2 提高生产的精确度
        在传统的生产方式中，器械和机械的操作需要由人工完成，很难保证其生产精度，究其原因，人类的工作状态会随着工作时长的增长而逐步下滑。因此，量产的产品精度较低。而在应用机电一体化技术后，产品精度会随之提高。需要注意的是，在机械保持完好的状态下，产品精度也会维持在较高的水平上。
        1.3 节约生产成本
        在生产过程中，人力生产更为灵活，能够及时调整生产过程中的各类问题。不过，当产量过大时，产品精度以及生产连续性较低。基于这一点，企业利用机电一体化技术，使产品的生产连续性以及产品精度得以提高；与此同时，其灵活性也未下降。通过这种方式，企业的人工成本得以降低，生产效益也随之提高。不仅如此，在以往的生产模式中，一旦出现各类问题，必须及时停产检查，而人工排查的方式周期极长，严重影响生产效率。当机电一体化技术出现后，此类现象得以顺利解决，尤其是面对各种故障时，机电一体化技术能够迅速完成自检，并给出故障的具体原因。
        2 机电一体化技术在工程机械中的具体应用
        2.1 机电一体化技术应用在挖掘机后支撑臂成形的应用
        对于挖掘机来说，整个的工作过程中除了挖掘动臂的影响之外，好需要后支撑大臂的转动以及灵活支撑的作用，由于本身加工的复杂性，导致在工程机械加工之中，普通的加工方式是难以满足整个的加工需要的，需要用到成形技术来进行工程机械的发展，而成形技术正是机电一体化技术的完美应用。整个的挖掘机后支撑臂的示意图如图1所示。

        图1 运用机电一体化机械加工成形挖掘机后支撑臂
        主要有三部分组成，由于整个挖掘机后支撑臂在进行转动运动的过程中需要机电与液压的共同作用，因此在工作的过程中会出现振动的现象，因此在制作这个机器零件的过程中需要考虑填充材料的数量，主要有三个填充腔组成，在这个过程中可以通过传感器对整个过程实现检测，从而实际计算出所需要材料的质量，确定完质量之后就可以确定所需要填充材料的体积，将填充的材料填充到填充腔中去，然后完成整个的成形过程，通过机电一体化技术将整个的加工成形过程还原如图2所示。如图2所示整个的过程主要有四个步骤，首先是加砂，这一步主要是为了测量整个的成形腔具体需要多少体积的材料，然后是起振，是为了让材料可以均匀的融合混合，在这个过程中是通过电气控制来进行振动，是机械和电气之间的配合来共同完成，并且在这个过程中还需要计算机通过传感器实时的监控温度以及振动所传输的热量问题，防止因为在起振的过程中由于产生较多的热量从而让工程机械设备出现故障，然后是充填，消除材料之间的缝隙，最后是填满成形完成整个的加工过程。整个加工生产过程，通过计算机实时的进行监测，如图3所示。

        图3为不同振动方向下填充腔Ⅰ的干砂充填数目曲线，图中X、Y、Z分别表示砂箱沿X、Y，Z单向振动，XY、XZ、YZ分别表示砂箱同时沿X、Y或X、Z或Y、Z两个方向振动，XYZ表示同时沿X、Y、Z三个方向振动。通过这一例子可以很好的看到，现阶段应用机电一体化技术可以很好地解决加工问题以及加工过程中存在的误差较大的问题，从而极大地提高生产的安全性可靠性，极大地提高生产的效率。
        2.2 机电一体化技术在水轮机扩容改造的应用
        水轮机也是工程机械经常加工的重要机械部件。水轮机经常应用到水库的发电之中，由于很多情况下水轮机的应用条件对于水的流量等多种情况是十分严格的，因此需要利用机械加工进行扩容的加工生产，但是在传统机械中由于没有引入计算机模拟技术导致在很多时候都需要重新的改造，具体的实用效率十分的差，从而浪费了很多的人力物力。而机电一体化技术的引入给水轮机扩容生产提供了更好的加工环境，可以在扩容的过程中运用计算机技术进行模拟扩容制造，具体的水轮机如图4所示。

        图4 水轮机结构
        根据某种小型的水电站混流式水轮机的增效扩容的基本参数的具体值为机器的具体运行工况值为Q1=1.32，转速n1为77.15r/min，具体的改造之后的数值运行工况变为Q1=1.19，而转速变为78r/min。通过计算机的模拟分析。从图中可以看出叶轮导叶的最大开值为84mm，并且对应的转速大约在1.27左右，排量的实际工况在1.2左右。然后通过计算机反馈出来的具体加工信息在进行实际的工程机械的加工生产，这样利用一整套的机电一体化加工技术既可以节省了人力物力，还可以提高整体的误差，利用计算机模拟分析，确定水轮机加工误差，极大地提高生产的效率。
        结束语：
        机电一体化技术的发展，在改变人们日常生活的同时，也给社会各领域例如农业、经济等方面也带来了巨大的影响。在未来，机电一体化技术将朝着智能化、模块化、个性化、袖珍化、高性能化不断发展，同时也将更加注重对机电一体化技术人才的培养及储备，不断促进机械工程领域的发展。
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