机电一体化在工程机械中的应用论文

经典word整理文档，仅参考，双击此处可删除页眉页脚。本资料属于网络整理，如有侵权，请联系删除，谢谢！XXXXXXX大学2010届本科毕业论文（设计）论文题目：机电一体化在工程机械中的应用学生姓名：XXXX所在院系：XXXXXX所学专业：XXXXXX导师姓名：XXXXX完成时间：2010年X月XX日推荐精选摘要现代工程施工中,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。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。机电一体化技术从上世纪70年代中期开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,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。工程机械的机电一体化和智能化将是今后的发展方向。关键词：机电一体化工程机械电子控制推荐精选AbstractModernengineeringconstruction,constructionmachineryperformance,automationandtheeconomy,etc.,maydirectlyaffectthequalityconstructiontechnology,andengineeringmachinerypartsofelectricalandelectroniccontrolsystemsandqualityandperformancedirectlyaffectsthemeritsofconstructionmachinerypower,economy,reliability,constructionquality,productionefficiencyandservicelife.AlsoknownasTechtronic’sisaninterdisciplinaryandintegratedhigh-tech,bythemicroelectronics,computertechnology,informationtechnology,automaticcontroltechnology,mechanicaltechnology,hydraulictechnologyandothertechnologiesfromamergingindependentinterdisciplinarydoor.Macaronisfromthemid70soflastcenturyconstructionmachineryinforeigncountrieshasbeenapplied.80microelectronictechnologyasthecoreoftheriseofhightechnology,andpromotetheconstructionmachinerymanufacturingtechnologyisdevelopingrapidly,especiallywiththemicro-computerandmicro-processingtechnology,sensinganddetectiontechnology,thedevelopmentofinformationprocessingtechnologyanditsApplicationofconstructionmachinery,andfundamentallychangedthefaceofconstructionmachinery,whichgreatlypromotedtheimprovementofproductperformance,theconstructionmachineryhasenteredanewstageofdevelopment.Thecomputerormicroprocessorcoreelectroniccontrolsystemiscurrentlyintheapplicationofforeignconstructionmachineryhasbeenverypopular,andhasbecomeanindispensablehigh-performancemachinerycomponents.Mechanicalengineeringmechatronicsandintelligentwillbethefuturedirectionofdevelopment.Keywords:MechatronicscontrolConstructionMachineryElectronic推荐精选目录1.前言2.机电一体化概要..........................................................................13.现代工程机械技术机电一体化4.机电一体化在工程机械中的运用.................................................65.机电一体化技术在挖掘机中的应用..............................................7.................................................................7.............................................................................7.............................................................................8.............................................................................9技术.................................................................9.......................................................................................116.机电一体化在煤矿机械中的应用...............................................117.结束语......................................................................................13推荐精选1前言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械中的应用已相当普及,电子控制技术已深入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,挖掘机的电子功率优化,柴油机的电子着科学技术的不断发展,对工程机械的性能要求不断提高,电子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一些初步的了解和掌握,下面以简单的介绍与论述。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的不断发展及对产品性能要求不断提高,电子控制系统在工程机械中所占的比重将会越来越大,其功能将会越来越强,应用范围也将越来越广,而且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高且能量损失小,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;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,减少停机维修作业时间。2．机电一体化概要2.1机电一体化技术发展进电子技术，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。20世纪60年代以来,人们利用电子技术的初步成果来完善机械产品的性能推荐精选后,刺激了机械产品与电子技术的结合。计算机技术、控制技术、通信技术的发世纪80年代末期,机电一的关注和支持,20世纪90年代后期,开始了机电一体化技术向智能化方向迈进的微细加工技术也在机电一体化中展露头脚,出现了光机电一体化和微机电一体化20世纪80成果,它的发展和进步依赖并促进相关技术的发展和进步。机电一体化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。推荐精选用这些模块，可以迅速方便地设计和制造出各种新的机电一体化产品。机电一体化是许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世纪,机电一体化技术将成为机械工业的主角，在各方面均可带来显著的经济效益和社会效益。机电一体化的出现不是孤立的,它是许多科学技术发也将越来越光明。机电一体化发展至今也已成为一门有着自身体系的新型学科,机电一体化是从系统的观点出发,综合运用机械技术、微电子技术、自动控制技术、计算机技术、信息技术、传感测控技术、电力电子技术、接口技术、信息变换技术以及软件编程技术等群体技术,根据系统功能目标和优化组织目标,合理配置与布局各功能单元,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。机电一体化产品分系统和基础元、部件两大类。典型的机电一体化系统有:数控机床、机器人、汽车电子化产品、智能化仪器仪表、电子排版印刷系统、CAD/CAM系统等。典型的机电一体化元、部件有:电力电子器件及装置、可编程序控制器、模糊控制器、微型电机、传感器、专用集成电路、伺服机构等。推荐精选属传统机械，其主要功能依然是代替和放大的体力。但是发展到机电一体化后，其中的微电子装置除可取代某些机械部件的原有功能外，还能赋予许多新的功能，如自动检测、自动处理信息、自动显示记录、自动调节与控制自动诊断与保神，具有智能化的特征是机电一体化与机械电气化在功能上的本质区别。2.2目前工程机械的系统功能目前工程机械的电子控制系统主要实现如下功能:（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的运行状态监控,工作中一旦出现异常现象,能自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料能量利用率仅为30燃料可节省23%;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,通过对发动机和泵的综合控制,使功率的利用率可达98%,同时生产率也大大提高。升温控制装置等。（4）提高作业精度为保证成品料的作业精度,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,并使称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。采有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,可以减轻操的劳动强度,提高生产率,并减少因操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,操在控制板上设定好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,推荐精选自动控制动臂、斗杆和铲刀的运动,实现各种特定开口和断面沟槽、斜面的精确挖掘,使挖掘作业实现了自动化。推荐精选（6）其他应用一些国外生产的推土机、装载机、铲运机等有了电子控制的自动变速器,其能够根据外负荷的变化情况自动改变传动系统的传动比,这不仅充分利用了发动机的功率,提高了燃油经济性,而且也简化了操作,降低了劳动强了电子控制的力矩限制器。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。应满足:能在-40～80用寿命;密封性能好,能防止水分和污物的侵入,较好的耐冲击和抗振性能;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机械应配备的最基本的电器,通常包括以下部分A1电源:包括蓄电池、发电机及其调节器。B1起动机:用于启动发动机。C1点照明及信号安全。E1仪表: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。控电子控制装置等。3现代工程机械技术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,电子控制技术已深入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、铲运机变速箱的推荐精选机械的性能要求不断提高,电子(微机)控制装置在工程机械上的应用将更加广泛,用好,管好这些价格昂贵的工程机械,使其发挥最大的效率,是工程施工部门所面临的一个重要的问题。推荐精选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。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机械带来了新的技术变革,使其各种性能有了质的飞跃。3.1工程机械核心技术——机电一体化化技术相适应，利用其高、新技术来更新概念，实现结构上、材料上、性能上变更，满足减小重量、缩小体积、提高精度、提高刚度及改善性能要求。2.计算机与信息技术：其中信息交换、存取、运算、判断与决策、人工智能技术、专家系统技术、神经网络技术均属于计算机信息处理技术。方面，是实现系统各部分有机连接的保证。4.自动控制技术：其范围很广，在控制理论指导下，进行系统设计，设计后的系统仿真，现场调试，控制技术包括如高精度定位控制、速度控制、自适应控制、自诊断校正、补偿、再现、检索等。节。其功能越强，系统的自动化程序就越高。6.伺服传动技术：包括电动、气动、液压等各种类型的传动装置，伺服系统能有决定性的影响。推荐精选3.2现代工程机械系统的基本结构（1）机械本体系统所有功能元素的机械支持结构，包括机身、框架、机械联接等。机械本体要在结构、材料、加工工艺性及几何尺寸等方面适应产品高效、多功能、可靠和节能、小型轻量等要求。（2）动力部分可能大的功能输出（3）测试传感部分。对系统运行中所需要的本身和外界环境的各种参数及状态进行检测，变成可识别信号，传输到信息处理单元，经过分析、处理后产生相应的控制信息。（4）执行机构。根据控制信息和指令，完成要求的动作。执行机构是运动部件，一般采用机械、电磁、电液等机构。（5）驱动部分。在控制信息作用下提供动力，驱动各种执行机构完成各种动作和功能。一方面要求驱动的高效率和快速响应特征，同时要求对水、油、温度、尘埃等外部环境的适应性和可靠性；另一方面，由于几何尺寸的限制，动作范围狭窄，还需考虑维修及标准化。（6）控制及信息处理单元。将来自各传感器的检测信息和外部输入命令进行集中、储存、分析、加工，根据信息处理结果，按照一定的程序和节奏发出相应指令，控制整个系统有目的地运行4机电一体化在工程机械中的运用4.1机电一体化和工程机械的关系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)域,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,更加广泛，结构将更加复杂。推荐精选4.2机电一体化对工程机械功能的改进在工程机械上运用传感器技术是当前机电一体化技术最主要的技术手段和不可缺少的关键技术之一，其水平高低在很大程度上影响和决定着系统的功能；不能利用传感检测技术对被控对象的各项参数进行及时准确地检测出并转换成整个系统就无法正常有效的工作。20世纪80国外先进技术相比，我们还有较大差距，主要表现在：（1）先进的计算、模拟和设计方法；（2）先进的微机械加工技术与设备；（3）先进的封装技术与设备；（4）可靠性技术研究等方面。因此，必须加强技术研究和引进先进设备，以提高整体水平。传感器技术今后的发展方向可有几方面：1.加速开发新型敏感材料：通过微电子、光电子、生物化学、信息处理等各的先进传感器。2.向高精度发展：研制出灵敏度高、精确度高、响应速度快、互换性好的新型传感器以确保生产自动化的可靠性。年研究的热点。不开电源，开发微功耗的传感器及无源传感器是必然的发展方向。能，其输出不再是一个单一的模拟信号（如的数字信号，有点甚至带有控制功能，即智能传感器。5机电一体化技术在挖掘机中的应用5.1普遍采用电子节能技术的大中型液压挖掘机美国市场在发动机排放上的要求非常严格，要求符合Tire3标准的发动机推荐精选论在可控性还是节能方面都较机械式发动机有很大的改善。推荐精选5.2采用自动怠速功能的小型液压挖掘机在美国市场，发动机排放要求非常严格，只有符合Tire3标准的发动机才可控性还是节能性方面都较机械式发动机有很大的改善。但由于成本问题，在10t以下的小型挖掘机上，机械式发动机还是被广泛采用。因此，在节能方面，国外挖掘机厂家采用了不同的技术。JCB小型挖掘机上采用的一种电控的油门执行机构，驱动器采用了一种液压一个电磁阀实现电子油门及自动怠速功能。NewHolland小挖的自动怠速系统，其油门仍采用机械拉杆（软轴）的形式，机构动作，发动机回到怠速状态。纽荷兰小型挖掘机的自动怠速系统，其油门仍采用机械拉杆(软轴)的形式，机构动作，发动机回到怠速状态。5.3采用电液比例控制技术的液压挖掘机PWM置于机器上的传感器，还可以实现某些自动或者半自动功能。比较典型的电控挖掘机有：（1）Leica公司研发的挖掘机工作平台，该平台是Leica公司为演示其电斗的轨迹。SWEL55可以轻松完成模式的转换及电手柄在不同模式下的不同功能。通过手指，手腕，大臂对应控制铲斗，斗杆与动臂；小臂的左右偏转来控制挖掘机的回转。在操作过程中，当操（主控制方）的相应关节动作后，计算机采集到该信号，并与安装在挖掘机（从控制方）上的角度传感器的信号进行比较，推荐精选其原理还是点到点控制，因此，在同步性上存在误差。推荐精选（4）采用Husco技术的液压挖掘机，其工作原理为：动臂和回转仍采用常A口和B阀芯的形式；具研究者声称：采用该项技术后，挖掘机可以节能25％。5.4应用于液压挖掘机上的各种监控技术同层次的仪表。一般说来，10吨以下的小型履带式挖掘机多采用机械式仪表或者黑白液晶显示屏。在挖掘机上，尤其是20吨以上的挖掘机，高品质液晶彩色显示屏的采用，在国内外都得到广泛的认可。现以展会现场两款比较精美的仪表加以分析：Trimble公司为挖掘机开发的CB430型仪表，Komastu中挖仪表。其中Trimble的仪表界面分为两部分：一部分显示整机的工作参数，另仪表整体效果好，显示/监控系统界面直观，简洁；标识准确，易懂，便于进行操作。在仪表方面，国内厂家都均已采用；但国外产品仪表的高品质性，值得国内的挖掘机生产厂家学习。5.5GPS技术在液压挖掘机上的应用用于远程维护、信息管理的GPS技术GPS控制器采集远程维护所需的信号上传到服务器中，通过Internet可以查看机器的状态（通过采集传JohnDeere16所示。Hitachi展出了其GPS系统的构成，如图17所示。国内很多的工程机械主机厂家也采用了该项技术，但是目前多数厂家的GPS系统不够强大，需进一步完善推荐精选。高精度GPS系统的应用该系统利用GPS差分技术，结合激光、全站仪、超声波及多传感器技术，通行有序调度，提高集群的工作效率。Trimble、Topcon及Leica。这三家企业除了自己的展位之外，还专门布置了具次展会。其中Trimble的用户主要为：CAT、Komastu，Topcon；的主要用户为：CAT、JohnDeere及Volvo；Leica的用户主要为：JohnDeere。产品类型包括挖掘机、两头忙、推土机、平地机、压路机和农业机械等。如此多产品的展出，也技术在国内还处于实验室阶段。5.6具有辅助挖掘系统的液压挖掘机GPS技术的运用也属于辅助操作的范畴，因上面已经叙述，在此不加展开，仅对单机的辅助挖掘系统进行叙述。公司的挖掘机采用Trimble开发的挖掘机辅助系统，Prolec公司开发的挖掘机辅助挖掘系统；JohnDeere60D型挖掘机采用了Leica掘规定深度的基坑，提高精度的同时，节约了人工成本。推出了成熟的具有电控功能的产品，显示了国外很多厂商对于该技术的重视程分认识到其重要性，但多数停留在实验室阶段；因此，在其成熟性、可靠性和市推荐精选场化的发展道路上，还需要有很长的一段路要走。推荐精选5.7机电一体化技术在旋挖钻机上的运用类型上都多于前2厂家有：宝峨、Soilmec、IMT、Mait、Casagrande、Junttan等，我国有三一、2种功能：钻桅自动调垂直功能和钻孔工程中自动回位功能。峨特色的报警面板。5.8遥控技术在工程机械上的应用型是在小型挖掘机的底盘上更换成钻机的工作装置，而工作装置是可以遥控的。现场还展出了运用遥控技术的叉车产品，展出产品的品牌有：Maniton、纽荷兰等。6.机电一体化在煤矿机械中的应用煤矿机电一体化技术在这一时期显得尤为重要,它使机械、电子技术和液压靠性、操作舒适性以及作业精度、作业效率、使用寿命、方便安装拆除、便于维中的应用已很普及,电子控制技术已深入到煤矿机械的许多领域,如提升机和采煤机,提升机的PLC系统,采煤机的变频控制系统和PLC系统操作等,煤矿机械的在线状态监控与故障自诊、故障报警等。随着科学技术的不断发展,对煤矿机械的性能要求也在不断提高,电子(微机)控制装置在煤矿机械上的应用将更加广泛,推荐精选结构将更加复杂、维护也将更加专业化。特别是,随着我国进口及国产煤矿机械数量的逐年增加,如何用好,管好这些价格昂贵的煤矿机械,使其发挥最大的效率,是煤矿机电部门所面临的一个重要的问题。推荐精选煤矿生产中,煤矿机械的性能自动化程度及其经济性等可以说直接影响到生产;也直接影响到煤矿供电、排水、通风、提升等的安全运行。而煤矿机械电气性、可靠性,从而影响施工质量、生产效率及使用寿命等。电子(微电脑)控制系统已成为煤矿现代机械不可缺少的组成部分,同时也是评价煤矿现代机械技术水平的一个重要依据。随着科学技术的不断发展,以及对煤矿机电产品性能要求不断提高,电子(微电脑)控制系统在煤矿机械中所占的比重越来越大,其功能将会越来越强,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维护这些设备的煤矿工作人员提出了更高的要求,对煤矿职工的培训工作和对煤矿设备的管理工作也显得尤为重要。煤矿生产施工要求煤矿机械具有以下性能:皮实耐用且维修简单、生产效率高且节能降耗,自动化程度高且操作简单,施工质量好,精度高;性能稳定,工作可靠,安全性高,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;工人劳动强度低,操作员的工作条件好;具有在线运行状态监视,故障自诊及自动故障报警功能,能及时准确地指出故障部位,减少停机维修时间。