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关键词:机电一体化;工程机械;数控技术
伴随着机电一体化技术的快速发展,其在机械制造业中更是显现出巨大的优越性。例如数控机床就是机电一体化技术的典型产物,其通过综合运用计算机、自动控制、电气传动以及测量技术等,有效的提升了工程机械的加工精度、效率。又比如加工中心,其是带有刀库和自动换刀装置的一种高度自动化的多功能数控机床。可以说,目前在机械制造业上,应用数控机床是不可逆转的一种潮流。
1机电一体化及工程机械性能概述
1.1机电一体化概述
伴随着机电一体化技术的产生和发展,促使工程机械技术实现了机械、液压、电子控制技术等多种技术的有效融合,从而显著提升了工程机械的使用性能和经济效益。现阶段,机电一体化技术在工程机械中的应用主要是借助于微电子处理器的重要作用,通过全面优化、处理各种系统设备,从而推动工程机械行业的全面发展。例如各种工程设备能够实现状态监管和故障自检等。此外,在科技水平的进一步推动下,机电一体化技术在工程机械上的应用范围也越来越宽泛,并推动了工程机械朝向智能化和一体化的方向发展。
1.2工程机械的基本性能
随着科技水平的逐步提高以及社会的逐渐发展,工程项目已经脱离了传统单纯以人力施工的方式,而逐渐转变为采用机械化施工的方式。机械化施工能够显著提升工程项目的施工效率,降低劳动力的使用数量,节约了大量的施工成本。随着目前工程项目数量和规模的扩大,以及各种机械设备的大量投入运用,为全面提升工程机械的使用效率,人们也在工程机械中逐步融入智能化和自动化等技术,并取得了较好的实践效果,同时也进一步奠定了机电一体化技术的发展基础。
2机电一体化技术的应用
第一,在线监控、自动报警及故障自检。对于工程机械来说,机电一体化技术的具体应用是实现对所有设备系统的全程、动态电子监控。其能够对运行中出现故障的设备系统进行监控和检测,例如机械中的电动机、传动系统、工作装置、制动系统以及液压系统等等,其不仅能够实现对上述机械设备的在线监控,还能够在机械设备出现故障的时候,自动报警并快速定位故障位置,进而全面提升机械设备的工作效率,简化设备的维护检查工作,节约设备的维修费用,延长机械设备的使用寿命。
第二,调整施工的精度,提升生产效率。机电一体化在机械加工领域中应用的典型特点就是高效和高精度。例如数控机床(含加工中心)能够充分发挥现代刀具材料的性能,不仅能够显著提升加工效率,降低加工的成本,还能够提升机械零件表面的加工质量和精度。例如目前我国普通级的数控机床的加工精度已经由之前的±10μm达到了±5μm,而精密级加工中心的加工精度已经由过去的±3-5μm达到了±1-1.5μm。可以说,目前运用数控机床来实现机械加工效率,是我国机械制造业进行技术改造以及技术更新的必由之路。
第三,节能降耗的作用。过去工程机械在实际运行中,为了确保机械设备能够处于正常的运转状态中,通常需要消耗大量的能源。主要原因在于工程机械大部分情况是处于超载或者是未达到额定功率的现象,进而做了很多无用功。而通过机电一体化技术,能够对机械设备的施工功率进行有效调节,确保机械设备在正常运转的状态下无需消耗过多的无用功,能够实现节能的作用。例如对于井下作业而言,合理运用胶带输送机、通风机以及提升机等,并采用变频起动和PLC控制系统,就能够在全面提升生产效率的同时,实现大约30%左右的节电量。
3机械制造中数控技术的具体应用
3.1机械
伴随着社会的日渐进步,机械制造行业的产品的种类也日渐繁多。例如在各种机壳的毛坯制造中更多地选用焊件,而若使用传统机械加工方式则无法实现单价下料问题。因此综合运用机电综合技术的数控技术就能有效改善这种局面,运用数控气割方式,代替传统的仿型法,并运用龙骨板程序实现对采煤机叶片以及滚筒等的下料,可以实现快速切割并确保了切割质量。同时部分零件的焊接坡口可以直接割出,有效地提升了生产效率。此外,数控气割机上配备的有能够自动调整的切缝补偿装置,其可以通过程序来控制构件的实际轮廓,例如数控机床可以对铣刀的半径进行补偿。通过切缝补偿装置就能够实现对毛坯件加工余量的精确控制。
3.2机床设备
在整个机械制造行业中,机械设备是其重中之重。尤其是伴随着现代机械制造业的快速发展,更是对机床设备提出了更高的要求。现阶段,综合融入机电一体化技术的数控机床设备是机械行业中的重要产品之一。其主要是将计算机控制装置运用在机床上,通过代码来实现对机床控制的机电一体化产品。其在控制介质上记录刀具和工件的相对位置、主轴转速、刀具选择、冷却泵的启停等操作及顺序动作数字码,进而发出相应的控制指令来要求机床的伺服系统或者其他相应的执行元件,最终实现机床制动加工零件的功能。总之,机电一体化在工程机械中的应用是科技水平发展和社会进步的必然要求,因此综合运用先进的科技技术,融合国内外先进理论思想,不断完善机电一体化技术,从而促使其和工程机械实现完美的融合是工程技术人员不懈的追求。
参考文献
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【关键词】机电一体化;核心技术;优势;发展趋势
机电一体化又称机械电子工程,是机械工程与自动化的一种,英语称为Mechatronics,它是由英文机械学Mechanics的前半部分与电子学Electronics的后半部分组合而成。机电一体化最早出现在1971年日本杂志《机械设计》的副刊上,随着机电一体化技术的快速发展,机电一体化的概念被我们广泛接受和普遍应用。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。现在的机电一体化技术,是机械和微电子技术紧密集合的一门技术,他的发展使冷冰冰的机器有了人性化,智能化。
一、机电一体化的优势
随着机电一体化相关技术的快速发展,机电产品的外观更加人性化、功能更加强大、体积和重量更加轻巧、可靠性更高等。与传统的机电产品相比机电一体化产品具有以下优势。
1、功能增强并且应用广泛
机电一体化产品最显著的特点就是突破了原来传统机电产品的单技术和单功能的局限性,将多种技术与功能集成于一体,使其功能更加强大。而且能适应于不同的场合和不同的领域,满足用户需求的应变能力较强。
2、精度大大提高
机电一体化技术简化了机构,减少了传动部件,从而使机械磨损、配合及受力变形等所引起的误差大大减少,同时由于采用计算机检测与控制技术补偿和校正因各种干扰造成的动态误差,从而达到单纯用机械技术所无法实现的工作精度。
3、安全性和可靠性提高
机电一体化产品一般具有自动监控、报警、自动诊断、自动保护、安全联锁控制等功能。这些功能能够避免人身伤害和设备事故的发生,提高了设备的安全性和可靠性。
4、改善操作
机电一体化产品采用计算机程序控制和数字显示,具有良好的人机界面,减少了操作按钮及手柄,改善了设备的操作性能,减少了操作人员的培训时间,从而大大简化操作。
5、提高柔性
所谓柔性,即可以利用软件来改变机器的工作程序,以满足不同的需要。例如,工业机器人具有较多的运动自由度,手爪部分可以换用不同的工具,通过改变控制程序改变运动轨迹和运动姿态,以适应不同的作业要求。
6、生产能力和工作质量提高
基于虚拟原型的机电一体化设计建模与仿真技术研究 。
二、机电一体化的核心技术?
机电一体化技术是将机械技术、电工电子技术、微电子技术、信息技术、传感器技术、接口技术、信号变换技术等多种技术进行有机地结合,并综合应用到实际中去的综合技术,现代化的自动生产设备几乎可以说都是机电一体化的设备。
1、机械本体技术?
机械本体必须从改善性能、减轻质量和提高精度等几方面考虑。现代机械产品一般都是以钢铁材料为主,为了减轻质量除了在结构上加以改进,还应考虑利用非金属复合材料。只有机械本体减轻了重量,才有可能实现驱动系统的小型化,进而在控制方面改善快速响应特性,减少能量消耗,提高效率。?
2、传感技术?
传感器的问题集中在提高可靠性、灵敏度和精确度方面,提高可靠性与防干扰有着直接的关系。为了避免电干扰,目前有采用光纤电缆传感器的趋势。对外部信息传感器来说,目前主要发展非接触型检测技术。?
3、信息处理技术?
机电一体化与微电子学的显著进步、信息处理设备(特别是微型计算机)的普及应用紧密相连。为进一步发展机电一体化,必须提高信息处理设备的可靠性,包括模/数转换设备的可靠性和分时处理的输入输出的可靠性,进而提高处理速度,并解决抗干扰及标准化问题。?
4、驱动技术?
电机作为驱动机构已被广泛采用,但在快速响应和效率等方面还存在一些问题。目前,正在积极发展内部装有编码器的电机以及控制专用组件-传感器-电机三位一体的伺服驱动单元。?
5、接口技术?
为了与计算机进行通信,必须使数据传递的格式标准化、规格化。接口采用同一标准规格不仅有利于信息传递和维修,而且可以简化设计。目前,技术人员正致力于开发低成本、高速串行的接口,来解决信号电缆非接触化、光导纤维以及光藕器的大容量化、小型化、标准化等问题。?
6、软件技术?
软件与硬件必须协调一致地发展。为了减少软件的研制成本,提高生产维修的效率,要逐步推行软件标准化,包括程序标准化、程序模块化、软件程序的固化、推行软件工程等。
三、机电一体化技术的发展前景
纵观国内机电一体化的发展现状和科学技术的提升,机电一体化将朝着以下几个方向发展:
一是智能化。智能化是机电一体化与传统机械自动化的主要区别之一。近几年,处理器速度的提高和微机的高性能化、传感器系统的集成化,有力地推动着机电一体化产品向智能化方向发展。其产品可以模拟人类智能,从而取代制造工程中人的部分脑力劳动。
二是系统化。系统化的表现特征之一就是系统体系结构进一步采用开放式和模式化的总线结构。系统可以灵活组态,进行任意的剪裁和组合。表现特征之二是通信功能大大加强,远程及多系统通信联网的局部网络正逐渐被采用。另外,机电一体化产品还可根据一些生物体优良的构造研究某种新型机体,使其向着生物系统化方向发展。
三是微型化。微型机电一体化系统高度融合了微机械技术、微电子技术和软件技术,是机电一体化的一个新的发展方向。由于微机电一体化系统具有体积小、耗能小、运动灵活等特点,可进入一般机械无法进入的空间并易于进行精细操作,其具有广阔的应用前景。
四是模块化。模块化也是机电一体化产品的一个发展趋势。由于机电一体化产品种类和生产厂家繁多,它需要制订一系列标准,以便各部件、单元的匹配和接口。机电一体化产品生产企业可利用标准单元迅速开发新产品,同时也可以不断扩大生产规模。
五是绿色化。绿色化是时代的趋势,机电一体化产品的绿色化主要是指使用时不污染生态环境,报废时能回收利用。绿色制造业是现代制造业的可持续发展模式。
六是网络化。网络技术的飞速发展对机电一体化有重大影响,使其朝着网络化方向发展。机电一体化产品的种类很多,面向网络的方式也不同。由于网络的普及,基于网络的各种远程控制和监视技术方兴未艾,而远程控制的终端设备本身就是机电一体化产品。?
四、结束语
综上所述,机电一体化技术是众多科学技术发展的结晶,是社会生产力发展到一定阶段的必然要求。它促使机械工业发生战略性的变革,使传统的机械设计方法和设计概念发生着革命性的变化。大力发展新一代机电一体化产品,不仅是改造传统机械设备的要求,而且是推动机械产品更新换代和开辟新领域、发展与振兴机械工业的必由之路。
参考文献:
[1] 倪勇. 机电一体化技术在工程机械中的应用研究[A]. 2014年4月建筑科技与管理学术交流会论文集[C]. 2014
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[3] 徐晓娜,朱柏龙. 机电一体化技术的发展与思考[J]. 科技致富向导. 2014(17)
关键词:机电一体化;机械工程 ;核心技术; 运用
中图分类号:TH-39文献标识码:A文章编号:
引言:机电一体化技术定义机电一体化又称机械电子学,英语称为Mcchatronics,它是由英文机械学Mechanics的前半部分与电子学Electronics的后半部分组合而成。一般来说,现代机电一体化是当今目前自动化技术发展的相对较高级的阶段。它同时也以计算机产业为基础和主要特征的自动化技术,同时也是生产实践对自动化技术进一步发展的需要。因此,根据整个行业的未来发展来看,整个工程机械的机电智能化和一体化将是今后的主要发展方向。
1.机电一体化概要
机电一体化技术的形成机电一体化技术是指在机构得主功能、动力功能、信息处理功能和控制功能上引进电子技术,将机械装置与电子化设计及软件结合起来所构成的系统的总称。机电一体化技术发展至今已成为一门有着自身体系的新型学科,随着科学技术的不断发展,还将被赋予新的内容。但其基本特征可概括为:机电一体化是从系统的观点出发,综合运用计算机技术、机械技术、自动控制技术、传感测控技术、微电子技术、信息技术、电力电子技术、信息变换技术、接口技术、及软件编程技术等群体技术,按优化组织目标与系统功能目标,合理配置与布局各功能单元,在多功能、高质量、高可靠性、低能耗的意义上实现特定功能价值,并使整个系统最优化的系统工程技术。由此而产生的功能系统,则成为一个机电一体化系统或机电一体化产品。所以,“机电一体化”涵盖“技术”和“产品”两个方面。只是,机电一体化技术是基于上面诉述群体技术有机融合的一种综合技术,而不是机械技术、微电子技术和其它新技术的简单组合、拼凑。这是机电一体化与机械加电气所形成的机械电气化在概念上的根本区别。机械工程技术有着纯技术发展到机械电气化,属传统机械,它主要功能依旧是代替和放大的体力。但发展到机电一体化之后,其中的微电子装置除可以代替某些机械部件的原有功能之外,还可以赋予许多新的功能,比如自动处理信息、自动检测、自动调节、自动显示记录和控制自动诊断与保护等等。所以机电一体化产品不仅仅是人的手和肢体的延伸,并且人的感官和头脑的眼神,而具有智能化的特点是机电一体化和机械电气化在功能上的本质区别。
2.机电一体化的核心技术
2.1机械本体技术
机电一体化的基础是机械技术,在实践中如何才可以能够将机械技术与机电一体化技术进行有效的相互适应,是机械技术主要的着眼点。利用其他高新技术的更新概念,对结构、材料和性能实现有力的变更,能满足重量的减小及体积的缩小与精度的全面提高等等。在机电一体化整体系统制造的过程当中,借助计算机辅助技术才能可以有效实现经典的机械理论及工艺,同时还需有效的采用过人工智能及专家系统等,把机械制造技术在当今年社会中进行有力的更新。
机械本体必须要将性能及重量和精度等进行综合考虑,性能需进行总体的一个改善使之更加的有力,重要需进一步的给予有效减轻,精度更需全方位进行提高。现代社会中存在的机械产品,一般都是把钢材当作主要材料,那在重量方面就需进行有效的控制,想要有效的减轻钢材的质量,不仅需要在结构方面进行改进而且还要考虑利用非金属的复合材料。只有机械本身的重量可以有效的控制从而减轻,对驱动系统的小型化才能够得到有效的实现,从而在控制方面可有效的改善快速响应特性,有效的将能量消耗进行相应的减少,有效的提升了实际功效。
2.2信息处理技术
机电一体化与微电子学的显著进步、信息处理设备的普及应用紧密相连。为进一步发展机电一体化,必须提高信息处理设备的可靠性,包括模/ 数转换设备的可靠性和分时处理的输入输出的可靠性,进而提高处理速度,并解决抗干扰及标准化问题。
2.3传感技术
传感检测技术是系统的感受器官,是实现自动控制、自动调节的关键环节。功能越强,系统的自动化程序就越高。现代工程要求传感器可以快速、精确地获取信息并且能够经受严酷环境的考验,它是机电一体化系统达到高水平的一个保证。传感器的问题集中在提高灵敏度、可靠性与精确度方面,提高可靠性与防干扰有着直接的关系。为避免电干扰,当前有采用光纤电缆传感器的趋势。而对外部信息传感器来说,现在主要发展非接触型检测技术。
2.4驱动技术
电机作为驱动结构在社会当中已广泛的被接受并且采用,但在快速响应及效率等诸多方面,仍然存在许多需要继续有效的解决的问题。当前,我国针对内部装有编译器的电机及控制专用组件和传感器,三位于一体的伺服驱动单元正在积极的发展当中。
3.机电一体化在工程机械中的应用
机电一体化技术从20世纪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,不但提高了施工工艺,还节约了大量的人力、物力和资源,使工程机械的性能得到了前所未有的提高,无论是在动力性、安全性、节能性和操控性上都有了极大的改善,充分满足了现代社会与经济发展的需求。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。工程机械的机电一体化和智能化将是今后的发展方向现代工程施工中,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技术水平的一个重要依据。
4..现代机电一体化在工程机械应用中的发展趋势
4.1 高性能化的应用发展
这里面主要包含:高速的应用化模式、高精度的应用模式以及高效率的应用模式、高可靠性的应用。新一代CNC系统采用多CPU结构以多总线连接,就是以此“四高”为满足生产而诞生的。这种系统采用精简指令集机,可同时实时多任务操作系统并行处理,从而来保证该机电一体化的产品具有相对高性能。
4.2 微型化的应用发展
微型机电一体化系统是机电一体化的一个新发展方向,同时也是电子技术与机械技术在纳米尺度上相融合的产物,国外称微电子机械系统。微型机电一体化产品,泛指几何尺寸向微米、纳米级发展,其体积一般不超过1cm3的机电一体化产品,在生物医疗、军事、信息等方面具有不可比拟的优越性,并且其耗能小、体积小、运动灵活,是近年和将来十大关键技术之一。
4.3 机电一体化智能化的应用发展
一般来说,现代机电一体化的发展和进步都主要体现在控制理论的基础上,也就是当前机电一体化技术与传统机械自动化技术的主要区别之一就是智能化技术,而且这种在实际中的区别表现就是表现在其产品的智能上。它是吸收计算机科学、人工智能、生理学等一系列智能的新方法、新思想,模拟人类智能,这样的技术目前任然在探索和应用中,相信将来是有非常广阔的应用前景。
5.结语
随着新产品的研发及高精密等设备的发展,要求新一代机电一体化技术、产品及系统朝着高性能、智能化、系统化以及轻量化、微型化方向发展,从而为国家带来更大的经济效益与社会效益。
参考文献:
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关键词:机电一体化;工程机械;应用与发展
引言
近些年来我国的各方面技术的发展都已经进入了发达时期,很多技术已经取得了较为瞩目的成就。而工程机械的发展一直都是我国工程行业发展的重要影响因素,并且随着技术的不断发展,机电一体化在工程机械中得到了更多领域的应用,让其成为了工程机械发展的核心技术系统。无论是设备的管理、运用,还是实际的生产、工作,都对该技术进行了广泛的应用。因为其系统独特的功能和特点,使其有了非常强大的作用能力,在许多行业、企业当中,都迫切的需要相关技术人员能够掌握这样的技术,从而为自身的发展提供更加强大的助力。
1机电一体化技术概述
我国的发展离不开工业发展的推动,而工业的发展是对技术要求非常高的一个领域,机电一体化的诞生为工业发展提供了非常强大地推动力,无论是在技术方面还是实际的应用方面,都极大地提高了工业发展的效率。同时,由于工业发展涉及非常多的领域,但迫于技术的限制,长久以来工业的发展都处于较为缓慢的速度,而通过对机电一体化系统在各个工业领域内的运用,使得工业的发展速度得到了质的提升,并且这个效果在现代的工程机械当中尤为明显。该系统具有很多优秀的功能以及特点,如安全系数高、处理速度快、生产效率高、操作简单、稳定性极强等,这使得在工程机械的各个方面技术都得到了改进,通过对该系统的应用,能够代替一些原本人工的生产程序,提高生产效率,节省人工成本,还可以代替多种生产器械进行工作,从而又能够节省许多机械设备的购置费,让工程机械的发展成本大大降低的同时,生产的效率还能得到提高,这无论是对企业自身还是社会来说,都是一项极为重要的技术突破。同时,由于该技术的应用,还使得我国工程机械的安全事故发生率得到了明显的下降,对员工的人身安全提供了全面的保障。
1.1机电一体化技术概念
机电一体化是集中机械技术与电子技术为一身的综合技术,机械技术与电子技术一直都是工程机械发展中最为核心的两项技术,通过对这两项技术的整合,让这两项技术中的有优点进行了有效的结合,并且还从中产生了新的优点,同时也摒弃了其各自的一些缺点,可谓是性能非常丰富、优秀的一项技术。其在我国现代工程机械中的运用,推动了该方面的发展。并且随着我国信息化技术以及机械技术的不断发展,使得该技术也得到了相应的发展,同时也获得了很多领域专业人士的关注,因此让其在很多领域内都获得了不同程度的应用。通过近些年的发展,机电一体化也逐渐成为了一项专门的发展领域,国家也向其中投入了巨大的资金以及资源来帮助其进行更进一步的发展,并且还因此在许多高校中衍生了许多与该技术有关的专业课程,通过这样的方式来培养相关的专业人才。
2机电一体化系统应用优势
由以上所说,机电一体化整合了现如今工程机械发展中机械技术以及电子技术的优点,成为了一种全新的技术发展系统,所以通过对该技术系统的运用,能够体现其非常多的优势以及特点,具体如下:
2.1安全系数高
在工程机械的生产与施工过程中,往往都蕴含着一些危险的因素,而这些因素不仅对工程机械的发展有重要的关系,还会影响到相关工作人员们的人身安全,尤其是在施工方面,因为工人们经常要在较为危险的地方进行人工作业,所以在这个过程中就隐藏了安全事故发生的风险,若是真的发生了一些施工安全事故,那么不仅会对施工本身的经济效应造成影响,更会对工人的施工安全造成重要的影响。而如今通过对机电一体化技术系统的应用,很好地改善了这一情况的发生。通过该技术系统,开发出以一些集聚机械技术以及电子技术的科学管理系统,不仅优化的相关的工作程序,还使得一些较为危险的人工操作变成了由机械系统代替进行,这不仅提高了相关工作方面的效率,更是提高了工程的安全系数,无论是对企业发展还是工作人员的个人安全,都是非常有利的。
2.2节能降耗
对于工业生产来说,能耗问题一直都是一个非常严峻的问题,因为能源的消耗也就代表着资源的消耗,如果能够有效的减少生产能耗,那么就可以节省一大批资金的投入。然而现如今工程机械技术的发展,并不能做到生产零消耗的地步,所以人们所能够做到的就是不断地研发新技术,去减少生产能耗。而随着机电一体化技术系统在工程机械中的应用,很好地实现了这一目标。通过对该技术系统的应用,能够很好的改进一些机械设备的生产功能,通过消耗与以往同样的能量,就能生产出比以往更多的产品。另一方面,还使一些设备能够同时进行使用,简单来说,就是消耗一份能量就能够带动两台不同的设备进行工作,并且其工作效率与以往并无差别,甚至是拥有更高的效率,从而达到了节能降耗的效果。
2.3提高作业精度
而在一般的生产工作当中,大多数的作业都对精度有着极高的要求,所以这就使得人们在生产中所使用的设备的精密度、人工操作的精准度都被要求尽量保持高精密、高精准的水平,因为一旦在作业精度方面出现了问题,那么所生产出来的产品也注定是不符合生产要求的,如果出现这样的情况,就会对生产的材料造成大量的浪费,还会降低相关企业的经济收益。而通过对机电一体化技术系统的运用,极大地改善这一生产缺点,如在对混凝土进行搅拌的过程中,由于添加的材料比例以及搅拌时间都会对最终所产出的产物质量与密度有较大的关系,而按照以往用人工操作的方式,很难保证在作业的精度方面达到标准的水平,而如今却可以通过电子称量计算系统,对这一生产过程进行精准的计算,包括材料的投入比例,搅拌时间等,都能够进行准确的计算,从而使得在作业精度方面,能够达到所规定的最高标准。
3现代工程机械技术
由于如今工程机械的现代化程度不断提高,使得其在工作期间的标准不断的提升,无论是一些处于前沿的科技技术,还是一些基础的生产技术,其要求与标准都在一直提高,所以为了能够赶上这种标准的提高,就必须要通过利用新的技术来代替以往的技术,实现生产方面效率的整体改进。而机电一体化作为工程机械的核心技术,主要分为以下几种:
3.1机械技术
机械技术是工程机械生产中必不可少的一项技术,因为所有的机械设备的生产以及使用,都离不开与其相关的机械技术的支持,而通过机械技术的进步,让一些机械设备有了新的进步,无论是从外观、功能、内部结构、使用方法、效率等,都获得了不小的进步。
3.2计算机与信息技术
信息技术的发展为工程机械发展提供了非常巨大的助力,通过信息化操作系统平台的打造,人们在实际的生产工作中,能够通过操控这些系统平台来完成各方面的工作内容,极大地优化了生产的过程,减少了生产中较为繁琐的环节,代替了人工进行监测、检验的流程,提高了相关产品的安全系数以及工作精度,改善了许多以前人工操作容易出现的一些细节失误。
关键词:煤矿机械;机电一体化;应用分析
伴随现代科技水平的不断增长,机电一体化技术在各行各业中的应用不断增加,其中在煤矿机械中的使用极大地推动了煤炭产业的发展。国家经济发展对煤炭需求日益增多,其对现代化高科技煤炭生产设备需求也日益增多,通过机电一体化技术的有效应用,煤炭生产设备的性能获得显著提升,极大提升生产效率的同时也进一步增强了生产安全性,获得了显著的社会与经济效益。
1机电一体化技术概况
对于煤炭产业而言,机电一体化技术主要应用于煤炭生产、巷道挖掘等设备的装配中。随着其在国内煤炭生产中的不断推广,使煤炭产业整体实力显著提升的同时也让煤炭产业走上了安全、高效、洁净的绿色发展道路,为降低能耗优化产业结构的信息煤炭工业格局奠定了坚实的根基。机电一体化技术别称机械电子工程学,是一项涉及众多学科领域(微电子技术、机械技术、信息技术、液压技术、自控技术等)的综合性技术。其最早在煤矿机械中的应用源于20世纪70年代的机械一体化技术,随后伴随电子信息科技的飞速发展,特别是传感技术、信息传输技术与微型计算机技术的发展,使得机械一体化技术同电子信息技术相融合,发展成为机电一体化技术,并推动了煤炭、钢铁等众多行业的生产改革[1]。由于受限于井下复杂多变且十分恶劣的生产作业环境,煤矿机械设备必须拥有经久耐用、操作简单、能耗小且安全性能良好等诸多特点。因此,为确保实现生产的安全持久,煤矿机械中广泛引用了机械液压技术与微电脑控制技术相结合的机电一体化技术,其中井下生产安全监控系统就是最具代表性的典范。煤矿井下生产的效率很大程度上受煤矿机械自动化水平的影响,机电一体化水平对井下作业质量、生产效率及设备使用维护等意义重大。现阶段机电一体化技术已成为煤矿日常生产所不可或缺的重要支撑力量,不断加强对相关技术的研究,探寻其在煤矿井下生产中更为广泛的应用是推动煤炭企业长久持续发展的必然举措。
2煤矿机械中机电一体化的优势
2.1在线监控、故障诊断与自动报警
在线监控是指借助机电一体化技术对井下作业机械的电动机、液压系统、传动装置、制动装置等运行状况进行在线监测与远程控制;故障诊断与自动报警是指在对井下作业机械运行状态进行监测时,通过实时数据与设定合理数据的比对,发现异常状况后能够自主对故障位置及故障原因进行诊断,并及时向设备维护人员发出故障警报,促使其立即解决问题[2]。这种方法不仅能够大幅削减设备维护人员作业量,降低作业难度,提升井下作业效率,同时还能够优化故障排除用时,提升设备使用寿命,实现矿井经济效益的提升[3]。下页图1所示即为基于机电一体化技术的煤矿机械线监控、故障诊断与自动报警系统结构示意图。
2.2提升煤矿机械设备自动化水平
对于煤矿井下生产而言,提升其作业的自动化水平不仅有助于改善作业环境,降低井下作业人员劳动强度,提升井下生产效率,同时还能够充分避免设备操作人员经验不足导致的误操作对生产的不利影响。以东峰矿2011年引进的厚煤层综采设备为例,设备采用先进的电液控制系统,借助微型中央电脑对设备作业时的各个动作进行实时的精细化操控,能够有效保障操作的连续性与准确性,同时还能够降低回采面作业人员数量,降低安全风险[4]。
2.3降低能耗,提升作业效率
机电一体化技术在煤矿机械中的使用有助于降低矿井生产能耗,实现井下作业效率的显著提升。以井下生产中常见的通风设备、运输设备为例,借助可编程逻辑控制装置与变频技术,不仅能够实现对设备的远程操控,还能自行依据实际进行功率调配,大幅削减能耗[5]。根据相关资料统计,通过在煤矿机械设备中推广普及变频技术与使用可编程逻辑控制装置后,井下生产作业设备能耗普遍减少达30%,同时生产效率提升20%以上。图2所示即为采用PLC变频控制技术的煤矿通风系统构造示意图[6]。如图2所示矿井通风节能系统借助先进的工业自控、变频、通讯等技术,能够实现对井下通风网络的自动寻优调控,不仅能够大幅降低能耗,还能显著提升设备使用周期,而且整个系统兼具的预警与保护功能,使得井下作业的安全性大幅提升。
3结语
随着社会的进一步快速发展,煤炭企业对机电一体化技术的应用也提出了更高的要求,煤炭企业技术人员应当在生产中积极探索,结合新型科学技术深入推动机电一体化技术在煤矿机械中的应用水平,从而为进一步推动煤矿企业长久持续发展,提升煤矿企业生产安全性。
作者:张军峰 单位:兰花集团东峰煤矿有限公司
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