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1、转转机电一体化在工程机械中的应用机电一体化在工程机械中的应用建 f 筑 f 工 i 程 科 浅谈机电一体化在工程机械中的应用 魏建碑 ( 黑龙江百元工程管理咨询有限责任公司， 黑龙江 大庆 1 6 3 0 0 0 ) 摘 要：引入机电一体化技术，使机械、液压技术和电子控制技术等有机的结合，可以极大地提 高了工程机械的各种性能，现做以简单的 介绍论述 。 关键词：机电一体化；工程机械；应用 现代工程机械正处在一个机电一体化的发 展时代。 引入机电一体化技术， 使机械、 液压技术 和电子控制技术等有机的结合， 可以极大地提高 了工程机械的各种性能， 如动力性、 燃油经济性、 可靠性、 安全性、 操
2、作舒适性以及作业精度、 作业 效率、 使用寿命等。目前以微机或微处理器为核 心的电子控制装置( 系统) 在现代工程机械中的 应用已相当普及， 电子控制技术已深人到工程机 械的许多领域。如摊铺机和平地机的自动找平， 摊铺机的自动供料， 拌利设备称重计量过程的自 动控制， 挖掘机的电子功率优化， 柴油机的电子 调速， 装载机、 铲运机变速箱的自动控制， 工程机 械的状态监控与故障自诊等。 随着科学技术的不 断发展及对工程机械的性能要求的不断提高， 电 子( 微机) 控制装置在工程机械上的应用将更加 广泛， 结构将更加复杂。特别是随着我国进口及 国产工程机械保有量的逐年增加，如何用好、 管 好这些价
3、格昂贵的工程机械， 使其发挥最大的效 率， 是百元工程施工部门所面临的一 个重要的问 题。 为帮助广大工程机械使用人员、 维修人员、 管 理人员对工程机械中的电气与电子控制装置的 功能、类别及特性有一些初步的了解和掌握， 现 在予以简单的介绍论述。 现代工程施工中，工程机械的性能自动化 程度及其经济性等可以说直接影响到施工工艺 的好坏； 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。 电子控制系统已成为现代工程机械不 可缺少的组成部分 ， 同时也是评价现代工程机械 技术水平的个重要依据。 随着科学技
4、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。 现代工程施工要求工程机械具有以下性 能： 生产效率且能量损失小， 节约能源； 自动化程 度高， 施工质量好， 精度高； 性能稳定， 工作可靠， 安全， 使用寿命长； 具有较好的经济性， 即高的技 术价格比和低的制造与使用成本；操作简单、 轻 便， 劳动强度低， 驾驶员的工作条件好； 具有运行 状态监视， 故障自诊及自动报警功能， 能及时准 确地指出故障部位， 减少停机维修作业效率
5、。 为满足上述的性能要求，工程机械仅仅依 靠机械和液压技术的进步已显得力不从心。 电子 控制技术的发展及在工程机械上的应用， 为工程 机械技术的发展注入了新鲜的血液。 机电一体化 作为一项高新技术，将其引人到工程机械小， 为 工程机械带来了新的技术变革， 使其各种性能有 了质的飞跃。 何谓机电体化呢? 机电一体化又称机械电 子学。 是一门跨学科的综合性高技术， 是由微电 子技术、 计算机技术、 信息技术、 自动控制技术、 机械技术、 液压技术以及其他技术相互融合而成 的一门独立的交叉学科。机电一体化技术从 7 O 年代中期开始在国外工程机械上得到应用。8 O 年代以微电子技术为核心的高新技术的
6、兴起， 推 动了工程机械制造技术的迅速发展， 特别是随着 微型计算机及做处理技术、传感与检测技术、 信 息处理技术等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 械的机电体化和智能化将是今后的发展方向。 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运
7、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 2 O 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( 0 L L S 系统) ， 具有良好的节能效果， 燃 汕可节省 2 3 ；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
8、泵的综合控制， 使功率的利用率可达 9 8 ， 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 O 1 2 7 M M。 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(
9、 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
10、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
11、恶劣， 因此电子控 制系统应： 满足： 能在一 _ 4 O 一 8 O 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： ( 1 ) 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： a 电源。 包括蓄电池、 发电机及其调节器。 b 起动机。用于起动发动机。c 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。d 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 的 人机安全。e 舣表。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。 ( 2 ) 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。 一 3 49
