机电一体化技术现状和发展趋势研究

机电一体化技术现状和发展趋势研究雷晓竞陕西陕煤蒲白矿业公司物资供应公司（陕西，渭南）715517摘要：本文从工作实践入手，对机电一体化技术概要和发展背景进行了阐述，然后分析了国内外机电一体化技术所遇情况，并阐明了机电一体化技术以后的发展趋势，通过举例对比的方式，说明国内煤矿机电一体和当前世界先进水平所存在的差距。以此希望为机电一体化技术的发展贡献自己的力量。关键词：机电一体化；制造技术；发展趋势；研究当前的科学技术发展比较迅猛，而且各个学科之间的联系愈发紧密，使得工程领域发生了重大变革。机械工程领域涉及的技术比较多，最关键的是微电子技术和计算机技术的互相结合，其促进了机械工业不断向机电一体化的方向发展，而且从很大程度上改变了机械工业的技术结构、功能和构成、生产方式、管理体系以及产品结构等，这些都是机电一体化的发展特征。一．概述机电一体化所谓机电一体化，指的就是把电子技术引入到机构（包括主功能、信息处理功能、控制功能和动力功能）的各个功能上，把机械装置和电子化设计以及软件结合起来所形成的系统。其特征为：其从系统的观点入手，综合运用各种技术（包括微电子技术、机械技术、计算机技术、传感测控技术、借口技术、信息以及其变换技术、软件编程技术、电力电子技术等）通过系统功能和优化组织的目标，实现各功能单元的合理配置和布局以及特定功能，同时优化整个系统。以上所述而产生的系统构成机电一体化系统，或者是机电一体化产品。所以，机电一体化是以产品和技术为主，而后者是在以上群体技术的基础上进行有机融合，而不是单纯的技术组合和拼凑，而机械电气化和机电一体化的本质不同就在于此，机械工程技术仍然是属于传统机械，最主要的功能还是放大和代替体力，而机电一体化除了能够通过微电子装置取代一些机械部件的之前功能外，还引申出了很多其他新的功能（例如自动显示记录、自动诊断和保护、自动调节和控制、自动处理信息以及自动检测等）。从某种意义上来讲，机电一体化既延伸了人的手和肢体，也延伸了感官和头脑，实现了智能化，这是真正与机械电气化的区别。二．机电一体化的发展情况从其发展情况上来看，大致可分三个阶段。第一阶段是在二十世纪六十年代，也叫作初级阶段，这个时候，人们通过电子技术不断对机械产品的性能进行完善，尤其是二战的时候，战争加速了电子技术和机械产品的结合，先开始运用在军队上，然后开始民用，对战后经济的快速恢复来说是件好事。可是当时的电子水平一般，两者的结合还不够深入，所以对开发的产品也不能广泛推广。第二阶段是在二十世纪七八十年代，这是一个迅速发展的阶段，此时，控制技术、通信技术、计算机技术都为机电一体化的发展奠定了基础，很多集成电路和微型计算机都不断发展，这样的物质基础促进了机电一体化的发展。第三阶段是在二十世纪九十年代，这个阶段最明显的特征就是机电一体化向智能化迈进，因为此时光学还有通信技术被引入到机电一体化当中，而且微细加工技术也在机电一体化中开始发挥作用，同时建模设计、分析和集成方法、机电一体化的学科体系都开始逐渐成熟，另外，例如人工智能技术、光纤技术以及神经网络技术都在各自领域获得了成功，这些因素也为机电一体化指明了方向。就现在形势来看，我国的机电一体化技术和国外比起来还是有很大差距，从国内外开发煤矿机电大功率厚煤层点牵引采煤机来分析，其技术分析如下。第一，总体技术。由国外公司（Eickhoff公司）开发的SL500系列采煤机，其规格如下，截高2米～6米，截割功率为2×825kW，装机总功率为1965kW。而由JOY公司开发的7LS5型采煤机规格如下，截高2米～4.8米，截割功率为2×750kW，装机总功率为1860kW。通过对比来看，国内引进了6LS3，6LS5和7LS5型6台，SL500型3台，EL3000型1台，Max装机总功率为1860kW，Max截高为5.5米，国产现有的采煤机其规格如下，Max装机总功率为1200kW，Max截高4.9米，而正在研究的MG750/1820-GWD型采煤机，Max装机总功率为1820KW，Max截高5.5米，通过参数规格的对比，唯有最后这个型号的采煤机才和世界先进水平接轨，之前讨论的都是有很大差距。第二，交流变频电牵引技术。JOY牵引功率能够达到2×110kW，是最大的，其次是Eickhoff，其可以达到2×90kW。而国内牵引功率最大才为2×55kW，即使是正在研究的也只是能和Eickhoff牵引功率持平，也为2×90kW。交流变频电牵引采煤机的自动调速技术在国内外都比较成熟，而我国采用的能量回馈型四象限运行的交流变频电牵引采煤机技术在世界处于领先地位。第三，工况检测、故障诊断技术。国外采煤机是微机控制，而且传感器比较多，信息量比较大，显示屏大，显示点也多，能够通过数字和曲线的形式显示，可远程记录和传输工作数据和故障信息。国内只是在研的采煤机其控制系统才和世界水平接轨，其特点如下：实现控制电机变频调速箱的功率和温度、液压系统压力和温度以及减速箱油温，实现恒功率控制和自动调速、记忆截割和区域速度控制、远程通讯和集中控制以及多点操作及显示，还有数据存储等。第四，自动调高技术。通过位置传感器和计算机的记忆截割技术实现起来比较容易，例如引入的SL500采煤机拥有的传感器比较多（同步位置、采煤机位置、机身纵向和横向倾斜等）具有两种功能，记忆截割和固定截割高度，现在在研的采煤机能够实现记忆截割。第五，远程通讯和集中控制技术。通过电缆LS500采煤机和顺槽集中控制站进行连接，而其又和液压支架控制系统、工作面输送机、转载机和采煤机相连，通过中继站连接数据转换器，可以集中和远程控制地面设备和顺槽设备。三．机电一体化发展趋势研究第一，智能化。机电一体化中的智能化现在越发得到人们的关注，而且应用也越来越多，例如机器人和数控机床的智能化就是其具体应用，在以后必将是一个发展方向。第二，网络化。计算机技术最突出的就是网络技术，通过网络技术实现远程控制和监视的技术一直都在不断研究，其远程控制的终端设备本身来说也是机电一体化产品。第三，微型化。其在二十世纪八十年代兴起，把机电一体化引向微型机器和微观领域。微机电一体化的产品都比较小，而且能耗也少，比较灵活，在军事、医疗信息等方面都有很好的应用。第四，绿色化。其旨在产品设计、制造、使用和销毁的过程中，能够避免对环境造成污染，不影响人类身体健康，而且不破坏生态环境，同时可以回收利用，利用率比较高。第五，系统化。最明显的特征就是其总线结构仍为开放式和模式化。系统能够进行灵活组合和剪裁，而且寻求实现多子系统协调控制和综合管理，另外比较突出的特征就是通信功能有很大加强。四、结语总而言之，机电一体化的出现是个必然，其是社会生产力发展到一定阶段以后，众多科学技术发展相互融合的结晶。机电一体化涉及的技术比较多，随着社会的需求和技术的不断进步，机电一体化会覆盖越来越多的科学技术，它们相互结合的会越来越多，也定为机电一体化的发展做好铺垫工作。参考文献：[1]潘丽霞.论机电一体化技术的现状及发展趋势[J].山西科技,2010,04:17-18+20.作者简介：雷晓竞，1987.4；女；汉；籍贯：陕西省渭南市；毕业于西安科技大学高新学院；本科；助理工程师