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[關鍵詞]智能 信息 驅動
中圖分類號:F871 文獻標識碼:A 文章編號:1009-914X(2015)19-0178-01
1.機電一體化的發展前景假設及理由
就我所選的專業――機械制造與自動化有著很大的發展前景。如今時代,正是中國發展的黃金時代,中國又是一個發展中國家,要想謀求更大的發展,行業的轉型是一定的,所以輕工業的轉型,重工業與機械制造的行業的重視是必然的。就這一點來看,我清晰看到這一行的發展前景有著如此大的潛力。它與其他行業有著千絲萬縷的聯系!
2.機電一體化的定義及運用學科
機電一體化又是如何一回事?隨和經濟的發展和科技的進步,越來越多的產品智能化、自動化、網絡化,這些產品除了要用到機械驅殼,還需要用電路來控制,電的部分已經不再是簡單的開關電路,而是用大規模的集成電路,單片機、傳感器、可編程控制器等智能元件被用來和設備的機械部分想結合。單純的機械活著單純的電子已經不能適應行業發展的需要,漸漸地就出現了機電一體化①這個學科。機電一體化最早出現在1971年日本雜志《機械設計》的副刊上,到目前這個學科已經逐漸成熟了。機電一體化包含了很多的技術部分。
2.1 機械技術
機械技術是機電一體化的基礎,機械技術的著眼點在于如何與機電一體化技術相適應,利用其它高、新技術來更新概念,實現結構上、材料上、性能上的變更,滿足減小重量、縮小體積、提高精度、提高剛度及改善性能的要求。在機電一體化系統制造過程中,經典的機械理論與工藝應借助于計算機輔助技術,同時采用人工智能與專家系統等,形成新一代的機械制造技術。
2.2 計算機與信息技術
其中信息交換、存取、運算、判斷與決策、人工智能技術、專家系統技術、神經網絡技術均屬于計算機信息處理技術。
2.3 系統技術
系統技術即以整體的概念組織應用各種相關技術,從全局角度和系統目標出發,將總體分解成相互關聯的若干功能單元,接口技術是系統技術中一個重要方面,它是實現系統各部分有機連接的保證。 第四, 自動控制技術 。其范圍很廣,在控制理論指導下,進行系統設計,設計后的系統仿真,現場調試,控制技術包括如高精度定位控制、速度控制、自適應控制、自診斷校正、補償、再現、檢索等。
2.4 傳感檢測技術
傳感檢測技術是系統的感受器官,是實現自動控制、自動調節的關鍵環節。其功能越強,系統的自動化程序就越高。現代工程要求傳感器能快速、精確地獲取信息并能經受嚴酷環境的考驗,它是機電一體化系統達到高水平的保證。
2.5 伺服傳動技術
包括電動、氣動、液壓等各種類型的傳動裝置,伺服系統是實現電信號到機械動作的轉換裝置與部件、對系統的動態性能、控制質量和功能有決定性的影響。
2.6 機電一體化的整合
機電一體化系統主要由五個部分組成:機械本體、檢測傳感部分、電子控制單元、執行器和動力源。機械本體包括機架、機械連接、機械傳動等,它是機電一體化的基礎,起著支撐系統中其他功能單元、傳遞運動和動力的作用。與純粹的機械產品相比,機電一體化系統的技術性能得到提高、功能得到增強,這就要求機械本體在機械結構、材料、加工工藝性以及幾何尺寸等方面能夠與之相適應,具有高效、多功能、可靠和節能、小型、輕量、美觀的特點;檢測傳感部分包括各種傳感器及其信號檢測電路,其作用就是檢測機電一體化系統工作過程中本身和外界環境有關參量的變化,并將信息傳遞給電子控制單元,電子控制單元根據檢查到的信息向執行器發出相應的控制;電子控制單元又稱ECU(Electrical Control Unit ),是機電一體化系統的核心,負責將來自各傳感器的檢測信號和外部輸入命令進行集中、存儲、計算、分析,根據信息處理結果,按照一定的程度和節奏發出相應的指令,控制整個系統有目的地進行;執行器的作用是根據電子控制單元的指令驅動機械部件的運動。執行器是運動部件,通常采用電力驅動、氣壓驅動和液壓驅動等幾種方式;動力源是機電一體化產品能量供應部分,其作用是按照系統控制要求向機械系統提供能量和動力使系統正常運行。提供能量的方式包括電能、氣能和液壓能,以電能為主。
2.7 機電一體化運用方向
機電一體化有著如此強大與先進的技術,它日后會為我們的發展會做出如此強大作用,我想和多人都會想到!機械作為減輕人類勞動強度的一種工具,自從出現以來就一直不斷地發展進步。模塊化、網絡化、智能化、自動化、系統化和綠色化已經成為機械發展的方向。在未來的幾個世紀,并沒有什么東西能取代機械的位置。也就是說,這個行業還有很長的路要走,它在人們消費的比重將不斷提高。而這個行業的競爭也會變得越來越激烈,只有不斷創新,只有把機電一體化產品的軟硬部分完美地結合起來才能做成優異的機電一體化產品。
3.世界工程機械行業和市場的總結
1.2002年以來,全球工程機械行業呈現穩定發展的態勢,在經濟發展,特別是工程建設事業發展的推動下,傳統市場穩定增長,新興市場發展迅速,多數工程機械制造企業盈利豐厚,擴張的欲望強烈。
2.從機種發展看,大型機械中挖掘機仍舊占有第一的地位,銷售額和增長速度都名列前茅;但相比之下,小型多用途機械的發展則更快,這主要歸功于發達國家大型基礎設施建設已接近完成,大量的市政、維修、養護、園林工作拉動小型多用途機市場升溫;另外,和目前倡導的節約資源、能源,保護環境等政策措施也有一定的關系。
3.從營銷方式看,工程機械租賃在發達國家已經成為一種主要的營銷手段,大約占到銷售額的50%以上,出現了一大批頗具實力的租賃公司。租賃業的發達,也帶動了二手機市場和拍賣市場的發展。工程機械營銷和使用方式的改變,對于降低施工成本,提高設備利用率,節約資源是有積極意義的。
4.在全球范圍的工程機械銷量較大增長的情況下,預計產品庫存和關鍵零部件短缺就成為一個普遍的問題,正如所謂“木桶理論”中的一塊短木板,制約了行業更快發展。這個問題已經引起全行業的關注,按照市場經濟的規律,應該有更多的資金和技術投向這個方向,最終實現動態的平衡。
5.在可預見的將來,工程機械行業及市場發展的前景是比較樂觀的,這是目前業內相當一致的看法。
機電專業有著如此強大的技術與發展前景,還有著龐大的市場。我相信加入這一領域里,不但自身能夠得到很好的發展,而且還能為國家的建設盡一份力!
參考文獻
[1] 王宣銀等.機電一體化的創新及發展方向.機電一體化,2000(6):6-8
[2] 張建民等.國內外機電一體化發展概況.機電一體化,1996(5)
[3] 陳輝等.機電一體化的現狀及發展趨勢.機械.2008(7):1-3
作者簡介
胡英杰(1993.12),內蒙古科技大學,礦業與煤炭學院,機電一體化2013級2班。
摘 要: 科學技術的廣泛應用推動了人類社會的進步,如今機電一體化技術發展迅猛,已經成為一項重要的技術,在企業的生產經營中發揮著不可替代的作用,發展前景良好,所以,加強機電一體化技術的發展和應用探究具有重大的意義。
關鍵詞: 機電一體化技術;發展;應用;探究
引言
科學技術使社會的生產生活發生了日新月異的變化,機電一體化技術是現代科學技術和人類智慧的結晶,它把機械技術與現代電子技術結合在一起,它的發展和應用在提高企業產量的同時還提高了產品的技術含量,使企業更具市場競爭力,也促進了社會經濟的進步。
一、機電一體化技術的概述及發展歷程
機電一體化技術是一種綜合技術,應用范圍愈來愈廣泛,它將微電子技術、控制技術、計算機技術、機械技術、光學技術相互交叉和融合,成為眾多高新技術產業和裝備的基礎。它包括產品和技術兩個方面。機電一體化技術的發展經歷了三個階段,1960年以前是初級階段,由于電子、機械兩方面的技術水平不夠完善,導致機電一體化技術開發出來的產品沒有廣泛的應用。1970年至1980年之間屬于第二階段,機電一w化技術得到了計算機等提供的技術基礎,特別是微型計算機和大規模集成電路促使其發展快速,在很多領域得到了應用。1990年以后,人工智能、光纖、神經網絡等技術的發展,使機電一體化技術邁向智能化階段,發展前景更加廣闊。
二、機電一體化技術的應用機電一體化技術在各個行業得到了廣泛運用:
2.1在汽車行業的應用
(1)汽車的打火系統使用機電一體化技術:原來的汽車打火系統接收到的打火指令信號較弱,使用時間一長,打火會很困難,影響汽車的啟動,采用機電一體化技術通過數字模式增強打火信號,提升電路傳感能力,系統自動對空氣和燃料質量之間進行對比,減少它們的比例,使燃料的含量提升,打火容易很多,實現發動機的快速反應。
(2)汽車的雷達系統使用了機電一體化技術:它的應用不僅使人們的生活更加方便,而且減少了危險因素。生活中,汽車在倒車、行駛、停車的時候,我們雖然也會減速對周圍的環境進行觀察,防止發生意外,但總會有視覺死角,在這種情況下,汽車的雷達系統檢測到障礙物就會自動發出警報,給駕駛員已提醒,有效的避免了事故的發生。
(3)汽車的制動系統使用了機電一體化技術:之前,汽車的制動是靠車后輪安裝的制動系統來完成的,是為了及時停車,保證安全,但是,隨著汽車行駛速度的提升,原來的制動作用已經難以滿足現代汽車的需要,因此,運用了機電一體化技術,能夠減輕汽車質量,提升車速,使得車輛在行駛狀態下遇到緊急情況也能夠實現快速平穩的制動,汽車的安全性更強,制動效果更好,防止了交通事故的發生。
2.2在建筑材料生產中的應用
施工建設要求的不斷提升,對建筑材料的生產要求隨之更高更嚴格,而具有高性能、高質量、低能耗、多功能特性的機電一體化技術為建筑材料生產行業提供了機遇,并在建筑材料的生產中發揮著至關重要的作用,得到了廣泛的應用。對于現代建筑而言,材料的級配控制非常關鍵。如果級配出現誤差,會使建筑的壽命縮短,造成安全隱患。因此,機電一體化技術的應用就可以利用微機控制最大限度的降低級配誤差,提升建筑行業的競爭力。
2.3在煤礦企業中的應用
在煤礦企業中,機電一體化技術主要用于地下開采作業。因為作業在地面以下,對工人的人身安全造成了很大的威脅。機電一體化技術的應用,可以讓井下作業實現自動化、機械化,既能提高工作效率,又能保障工人的安全,因此,井下機器人的智能化操作已成為煤礦行業的發展趨勢。
三、機電一體化技術的發展趨勢
3.1智能化發展趨勢
機電一體化技術中智能化發展趨勢越來越強烈,已將人工智能、計算機科學、生理學、心理學、模糊數學等融入吸收其中,使機電一體化系統具備了簡單的思維能力,向其輸入指令,能夠按照指令完成特定的動作,提高機電產品的智能,增加機電產品的實用性。盡管機電一體化的產品不可能擁有和人類相同的智能,但它的高性能的微處理器可以使產品具有低級智能,為人們的生產生活提供方便。
3.2網絡化發展趨勢
隨著科技的發展,網絡技術的更新換代進一步加快,在產品的生產制造、銷售等過程中更是不遺余力的開發和利用這一優勢,實現遠程控制,人們在家里就足不出戶就能享受到機電一體化技術帶來的便利。所以,機電一體化向網絡化發展是必然的,是時展的要求。
3.3綠色化發展趨勢
綠色環保已經成為當今社會的主題,也是各行各業發展的必然趨勢。因為,工業科技的發展讓人們享受美好生活的同時也帶來了很多問題:環境污染、資源減少等等,所以機電一體化也必須實現綠色化發展,才能跟上時代的腳步。通過提升機電一體化技術,實現綠色化、環保化發展,不僅拓寬了機電一體化技術的運用范圍,還能夠減少環境污染和能源消耗。
3.4光機電一體化發展趨勢
在未來的機電一體化技術中充分發揮光學技術的優勢,增加傳感系統的性能,不僅減少能源的浪費,而且利于機械系統快捷、精準的運作,提升機電一體化系統的信息傳導和交流能力,實現系統內部的信息交換與聯動。
3.5人性化發展趨勢
人性化是每一個產品發展的必然趨勢,在對產品的發展過程中必須保證人性化的發展,對于機電一體化的產品不但要保證產品的性能之外,還要更好的進行造型和色彩方面的協調,讓這些產品達到廣大人民群眾的認同和喜愛,同時也更加貼近自然,更接近生人們活習慣。
知識經濟時代的到來,使得科學技術日新月異,新材料、新工藝、新技術以及新設備不斷推出,為促進現代工業機械化生產與發展創造了良好的條件。當前,計算機技術和電子信息技術不斷發展,機械工業領域的應用水平越來越高,并且呈現出良好的發展前景,在這種情況下,機電一體化技術應運而生。機電一體化技術涉及多種技術領域,其具有多功能、高效率、高質量、高可靠性以及節能降耗的優點,是一項綜合性、標準性以及優化效果最佳的系統工程技術。正因為機電一體化技術的優點突出,所以這項技術在世界各國都得到應用與發展,并且在各行業領域中發揮著不可替代的作用。
一、機電一體化技術的應用
(一)現代機械制造業的應用
傳統機械制造業與現代機械制造業相比,存在很大的差異。傳統機械制造業是以經營規模為依據,主要依靠擴大生產規模,提高產量以及優化產業結構為主體,以此提高企業市場競爭力,這種經營方式注重資源的合理利用,用最低成本獲取最大經濟效益。而現代機械制造業主要以信息為載體,采用先進的生產模式、管理系統以及制造技術來提高企業市場競爭力,其具有網絡化、虛擬化、智能化以及節能環保的特殊價值和功能。現代制造業涉及了多種高新技術手段,充分利用電子計算機技術,使制造行業的生產技術取得了巨大的成績。現今,制造工程領域相繼誕生諸多高新技術,如數字控制技術、系統集成技術、虛擬制造技術等。
(二)飲料行業的應用
以往的飲料生產、包裝等一系列流程都是人工操作,機電一體化技術在飲料行業的應用,使得飲料生產的機械化水平提高,而且飲料包裝的整條生產線都實現自動化控制,使得飲料行業的生產效率和質量大大提升,對促進飲料行業發展,提高國內外的市場競爭力具有極其重要的作用。
(三)鋼鐵行業的應用
隨著鋼鐵行業的發展速度加快,機電一體化技術在鋼鐵行業的應用水平不斷提高,不僅提升了鋼鐵行業的生產效率和質量,而且為實現鋼鐵行業現代化發展提供了強有力的技術保障,其在鋼鐵行業的應用主要表現在以下幾個方面。
第一,計算機集成系統的應用,該項技術的應用使鋼鐵生產作業實現了將人、生產經營、組織管理的作業流程連接在一起,實現鋼鐵生產全過程的一體化控制。第二,現場總線技術的應用,它是通過連接設置,將設備控制室內的設備儀器進行數字式、雙向以及多種通信的一體化鏈路。這種技術能夠使大量的數據信息在智能化儀器裝置與高級控制系統間實現通信鏈路的雙向傳送。第三,交流傳動技術的應用,在計算機技術和電子信息技術不斷發展的今天,交流傳動技術的發展速度加快,由于這種技術具有一定的優越性,所以交流傳動技術將逐步取代傳統的電子傳動技術。當前,各行業領域數字化水平提高,這也使得以往復雜的矢量控制技術簡單化,交流傳動技術在鋼鐵生產中的應用效果越來越成熟。
二、機電一體化技術的發展趨勢
從最初的微電子技術、信息技術、計算機技術以及通信技術逐步延伸至數字化、網絡化、綜合化以及個性化的信息技術革命,不僅為人類社會進步與發展翻開嶄新的一頁,而且使當今世界經濟、科技以及其他行業領域發生翻天覆地的變化,從一方面能夠充分了解機電一體化在信息時代背景下的作用和意義。以下就對機電一體化技術的未來發展趨勢展開分析。
第一,機電一體化系統集合了多種技術系統,主要由傳感系統、動力系統、信息處理系統以及先進的機械部件等結構組成,將這項技術引入光學技術中,結合光學技術的特點,可以進一步完善和提高機電一體化系統中各類系統性能,從而促進機電一體化技術的發展。第二,未來,機電一體化產品的控制效果和執行效果會不斷提高,這樣就能夠提高系統的柔性,為建立系統的應急模式創造條件。可以根據系統本身的性能,設計出自律分配系統,這樣就能夠使各個子系統在相對獨立的工作狀態下為整個系統提供服務。另外,自律分配系統可以對外部環境條件做出不同反應,從而改變子系統中產生的信息,這樣能夠提高系統的柔性能力,也不會因某一子系統發生故障而影響整體系統的運行。第三,智能化是未來機電一體化技術發展的重要方向和目標,在信息技術和計算機技術不斷更新和發展的重要階段,智能化在機電一體化技術中的應用將越來越成熟,機電一體化產品的智能化水平也將不斷提升。因此,未來智能化機電一體化技術必將在各行業領域得到廣泛應用,這也成為未來機電一體化技術發展的必然趨勢。
三、結語
【關鍵詞】機電一體化技術;應用;發展
0.引言
機電一體化技術是機械工業技術、微電子技術和信息技術相互交叉融合的新產物,在電子技術的推動下,已被廣泛應用于各個技術領域,逐步提高各行業領域的智能控制水平。機電一體化技術在我國機械制造、飲料生產和鋼鐵生產中應用更為廣泛,具有良好發展前景。
1.機電一體化技術的應用
1.1應用于現代機械制造工業
傳統機械制造工業是基于市場規模經濟建立的,主要依靠企業生產規模、生產批量和產品結構來增強自身競爭優勢,其根本目的是真正實現資源的有效利用,以生產機器取代人力,通過低成本獲取高質量、高效率。現代機械制造工業以信息技術為先導,其生產模式、制造系統、制造技術和組織管理形式得到全面改革,是具有全球化、網絡化、智能化特性的綠色環保制造業。機電一體化技術應用于現代機械制造工業,能讓企業的制造技術得到良好發展[1]。
1.2應用于飲料行業
事實上,機電一體化技術是現今應用最廣泛的、發展前景最好的應用技術,它廣泛應用于食品飲料包裝機械的開發、設計和制造中。這不僅可以有效提高單機自動化程度,還能全面增強整條包裝生產線的自動化控制能力和生產能力,讓其競爭能力遠遠優勝于其他傳統的機械控制同類設備,從根本上改善食品飲料包裝工作質量。
1.3應用于鋼鐵企業
1.3.1現代集成制造系統
在鋼鐵企業中,現代集成制造系統(CIMS)能實現人與生產經營、生產管理和生產過程的一體化控制,對生產原料進廠、生產加工到產品發貨的全過程都真正實現全過程一體化控制。
1.3.2現場總線技術
現場總線技術(FBI)主要用于連接設置在現場的儀表與控制室內的控制設備,真正實現數字化雙向多站通信連接。[2]用現場總線技術取代當前常用的信號傳輸技術可以讓大量信息在智能化現場儀表裝置與更高一級的控制系統進行雙向傳輸,保證數據傳輸的有效性。
1.3.3交流調速技術
交流調速技術是電力電子技術和微電子技術飛速發展的衍生物,由于交流傳動性質優越,已廣泛應用于生產實際中。隨著科學技術的飛速發展,不僅能讓復雜的矢量控制技術實用化變成現實,還大大改善交流調速系統的調整性能,甚至遠遠超過直流調素水平。
1.3.4開放式控制系統
開放式控制系統能對一種標準的信息交換規程進行識別是支持,能實現不同廠家生產產品的兼容和互換。通過工業通信網絡,開放式控制系統能使各種控制機械設備、管理計算機互聯,實現測量與控制的一體化管理。
2.機電一體化技術的發展
2.1信息智能化
信息智能化是基于控制理論基礎,對計算機科學、數學理論、運籌學、動力學和人工智能進行吸收強化的新學科思想,它能模擬人類思維能力,實現高水平的控制目的。隨著科學技術的不斷發展,機電一體化技術必然日趨智能化,機電一體化產品智能化會成為明顯特征,目前我國的機器人與數控機床的智能結合就是機電一體化技術智能化體現。
2.2微型機電化
目前,借助半導體蝕刻技術已經成功制造出亞微米級的機械元件,若將該成果應用于實際產品中,就能完全實現機械和電子的相互融合,將CPU、機體、傳感器、執行機構有效集成,不僅體積小,還能組成一種自律元件[3]。這表明了機電一體化朝著微型機械學發展的重要趨勢,一旦研究成功,必然會給軍事、生物醫療、信息科技領域帶來重大影響。
2.3光機電一體化
事實上,機電一體化系統包括機械系統、能源系統、傳感系統和信息處理系統等部件,若在機電一體化技術中積極引進光學技術,就能充分利用光學技術的優點,全面改進機電一體化系統的各個處理系統,提高機電一體化工作效率。
2.4產品網絡全球化
在全球互聯網的影響下,全球生產、經濟被連成一體,企業間競爭也將上升到網絡全球化的競爭,只要研制出具有質量保證、功能可靠、性質穩定的機電一體化新產品,必然會在短期內暢銷全球。由此可見,機電一體化產品必然會朝著網絡全球化的趨勢發展。
2.5產品綠色化
機電一體化產品綠色化主要是指產品在使用過程中不會對生產環節造成破壞,即使報廢后也能回收利用。由此可見,機電一體化綠色產品在其設計、生產、使用和銷毀的過程中,是完全符合自然環境和人類健康的要求,盡可能對生態環境不造成危害或僅有極小危害,其資源利用率高。雖然機電一體化綠色產品制作成本和技術成本較高,但其具有可觀的發展前景,值得深入研究。
隨著社會的不斷進步,機電一體化技術已滲透到我們生活的方方面面,給我們的生活帶來重大影響。科學技術的飛速發展,使機電一體化技術的發展前景更為廣闊。機電一體化技術的完善發展,必然會給新世界新形勢下的生產活動帶來更多的技術支持。
【參考文獻】
[1]姜新嘉.淺析機電一體化技術的應用及發展趨勢[J].電子制作,2013(08):231.
在我國,煤炭占據著一次性能源消耗的第一位。全國范圍內,煤炭消耗占全國一次性能源消耗的60% 以上。隨著科技的發展以及可再生資源的利用,特別是風能、太陽能等可再生資源的利用,煤炭消耗有所減低,但在未來的十幾年里,煤炭行業的主體地位依然不會改變。近年來,大批的先進設備被運用大煤炭的開采中,不僅提高了煤炭的開采效率,也極大地降低了安全事故的發生,煤礦開采的模式逐漸轉變為煤礦機電一體化模式。煤礦機電一體化指的是將多門現代科技技術有機的結合在一起,并運用到實際的煤礦開菜、挖掘工作中。了解煤礦機電一體化給煤礦產業帶來的好處,分析煤礦機電一體化技術在未來的發展前景,不僅能增加企業的收益,而且會帶動整個社會的經濟發展。本文就煤礦機電一體化技術的發展歷史作了概述,重點闡述了煤礦機電一體化在煤礦開采中的具體應用,議論了煤礦機電一體化的研究意義,并對其未來前景和方向做了概要的分析,以供讀者參考。
1煤礦機電一體化技術
隨著科技的發展,機電一體化技術在各行各業中運用越來越廣泛。機電一體化技術,就是將機械技術、電子技術、信息技術等多種技術結合在一起的一門綜合性技術。根據實際情況讓系統最優化運行,并使企業得到最大的收益。煤礦機電一體化就是其中的一項重要運用,其所具備的自動化、信息化、程序化不僅能降低煤礦產業的安全風險,而且能節省企業的成本。同時,煤礦機電一體化設備具有操作簡便、占地小、性能佳以及維護方便等特點,有效地降低了企業在開采過程中的成本,加速了企業的生產效率。
我國煤礦機電一體化技術發展相對滯后。1970年,我國著手研究第一套煤礦機電一體化設備,隨后機電一體化技術飛速發展,從最起初的液壓牽引采煤發展到電壓牽引采煤,隨后又研制出了大型電牽引采煤機。然而,由于起步較晚,不論從技術人員方面還是機器設備方面,我國的煤礦機電一體化技術和國外都有很大的差距。在煤炭的開采過程中,很多技術都是從國外引進,自主研發的煤礦機電一體系統還不能達到國際要求,因此我國煤炭機電一體技術的研究任重而道遠。
2煤礦機電一體化技術的具體應用
2.1監測監控系統
煤礦生產中,最重要的就是保障生產者的生命安全。監控安全生產系統就是煤礦機電一體化的一個重要運用。隨著科學的發展,我國從國外引進了一批先進的監控系統來保證煤礦開采安全進行。同時,我國也自主研發了一系列的監控系統,其中比較著名的是KJ90和KJ95系統。實踐證明,安全監控系統在煤礦開采過程中起到了很大的作用。
2.2電牽引采煤設備
在礦井綜合采煤的應用中,最典型的一個應用就是電牽引采煤機。相比于液壓牽引機,電牽引采煤機具有以下優點:
1)可開采大傾角煤層,并且自身帶有防滑裝置
2)壽命長,運行可靠
實際工作中,電牽引采煤機智慧磨損整流子和電刷,而不會損壞其他部件。因此,電牽引挖煤機維護起來成本更低,使用壽命更長,故障更少。
3)牽引特性更好
電牽引采煤機不僅能在向前工作中提供牽引力,還可以在向下滑的時候發電制動,并給電網反饋能量。
4)動態性好,反應靈敏
電牽引挖煤機的電控系統可以有效并適時地調整系統的各種參數,使之高效的進行生產,而且操作簡單。
在我國,煤礦行業中,國產采煤機占據了主導地位,各個采煤機生產商都對電牽引采煤機進行了研發,并被廣泛用于實際的開采中,這對我國采煤行業起到了很好的促進作用。
2.3礦井運輸
目前來說,帶式輸送機是運用最廣泛的原煤運輸裝置。帶式輸送機具有運輸量大、連續運輸、操作簡單、運行安全等優點,同時它具有易于實現自動化的特點。因此,帶式輸送機已成為煤礦機電一體技術的研究重點。
2.4礦井提升設備
目前國內常用的提升機為內裝式提升機,這也是機電一體化技術的典型設備。它將簡化了機械結構,讓滾筒和驅動成為一個整體。礦井提升體又傳統的模式實現了數字化提升。
2.5液壓支架電液控制系統
液壓支架電液控制系統的研發起步相對較晚,國內自主研制的液壓支架電業控制系統仍然處于初級階段,目前所使用的液壓支架電液系統主要是從國外引進的。液壓支架電液控制系統就是將液壓控制與計算機技術相結合,讓定壓雙向鄰架或是自動移架,從而避免對支架和頂板產生沖擊。
3 煤礦機電一體化的研究意義
3.1增加了勞動收入
煤礦機電一體化技術在煤礦行業中的運用極大的提高了煤礦的開采下效率,增加了煤礦開采的產量,企業的生產效益大幅度提升,隨之而來的是勞動者收入的增加,進而促進了居民的消費。同時煤炭行業的興盛帶動了其它行業的蓬勃發展,進而促進了社會的經濟發展。
3.2保障勞動者地生命安全
近年來,煤礦行業中事故時有發生。保證勞動者安全生產已成為社會最關注的話題之一。傳統煤礦挖掘中。礦工經常處于潮濕陰暗的環境中,高負荷的勞作,簡陋的施工環境,這些都是懸在勞動者頭上的一把刀,隨時都會危及勞動者的生命安全。煤礦機電一體化的運用,有效的減少了工人們再礦井中作業的時間,同時煤礦機電一體書自身具備的監控系統,能實時監控開采過程,降低了風險發生的概率,從而保障了工人們的生命安全。
3.3極大的提高了勞動效率
煤礦機電一體化技術的應用改變了傳統的勞作模式,降低了工人們的勞動強度,同時提高了企業的生產效率。
4 煤礦機電一體技術的前景以及發展方向
近年來,我國的煤礦機電一體技術有了長足的進步,機電一體急速給煤礦產業帶來了巨大的經濟效益。目前來說,國內研發的煤礦機電一體化設備都具有程序化、智能化、信息化的特點,兼具操作簡單、維護方便、性能可靠,體積小等優點。煤礦機電一體技術在煤炭行業中的廣泛應用使得企業的效益大幅度增加,同時降低了工人們的勞動強度。然而,我國煤礦機電一體化技術起步較晚,不論從技術方面,還是從設備方面,我們和國外都有很大的差距。對此,筆者認為我國未來煤礦機電一體化技術可以朝以下幾個方面發展。
4.1以計算機為核心技術,自主研發的煤礦機電一體設備
計算機,已經成為信息化時代的標志,未來科技發展的方向必然緊緊圍繞著計算機發展,因此將計算機技術和煤礦產業緊密結合起來,開發出具有自主知識產權的煤礦機電一體設備將是未來發展的必然。
4.2產品信息化
煤礦機電一體設備是一項綜合的技術,為了適應其發展的要求,應增加設備的通信功能。
4.3煤礦機器人
機器人已經運用到社會的很多方面,機器人具備智能化,更適合礦井工作,從而極大的降低煤礦行業中的安全風險,因此煤礦機器人必然成為今后研究的熱門項目。
5結論
煤礦事業在我國經濟發展中起到了很大的作用,煤礦機電一體化技術所具有的智能化、信息化、程序化以及運行簡單、維護方便、體積小等特點,必然會讓煤礦機電一體化技術在未來發展中得到廣泛地運用。機電一體技術在煤炭行業中的運用使得開采煤礦的安全性能大幅度增加,并且極大的提高了企業的生產下頻率。關注國內外煤礦機電一體化技術的動向,自主研發先進的機電一體化設備,這是社會發展的必然,也將產生極大的經濟效益。
參考文獻
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機電一體化涵蓋了各種機械技術、微電子技術、自動操作技術、計算及編程技術等。根據系統功能目標和優化組織目標,合理配置與布局各功能單元,在多功能、高質量、高可靠性、低能耗的意義上實現特定功能價值,并使整個系統最優化的系統工程技術。機電一體化技術并不是由機械技術和電子技術技術的拼湊,而是系統化的統一和組成,使得生產效率和技術更高。
2.石油機械機電一體化的措施
石油機械來涉及的范圍非常廣,從操作環境來看,可以分為海洋和陸地,不論是大型設備還是精密儀器,近幾十年來,實驗機械在不斷發生著變化,但始終沒有發生根本性的變革。同時由于該行業的風險和工作量巨大,需要耗費大量的能源并且生產效率較低。隨著機電一體化的出現,在石油機械行業中引入機電一體化勢在必行。具體來說,可以從以下幾個方面采取措施。第一,要從思想和認識上重視石油機電一體化。石油機械機電一體化能夠捕捉、識別各種綜合信息,獨立完成各種復雜的任務,更為先進,具有更大的靈活性和智能。因此,作為建設者和施工者應當從思想和認識上重視石油機械機電一體化的推進。在石油機械行業實現機電一體化,能夠在這些領域中發揮著重大作用,如進行一些危險的施工操作,一些地下和水下作業等,可代替人進行超負荷工作。第二,要及時關注機電一體化的發展方向。由于我國機電一體化發展較晚,與西方國家相比,還存在一定的差距,因此,要首先注重國際石油機械機電一體化的發展動向。并加強與先進企業的交流合作。要注意收集和積累相關資料,對國內國際發展程度進行比較,要取長補短,對機電一體化的發展水平和趨勢進行良好把握,在石油機械當中積極引進國外先進的成熟經驗和技術,促進國內石油機械機電一體化的發展。第三,要搞好科研調查工作。石油機械具有自身的特點,它大都是要求野外作業,由于環境多變,施工工藝復雜,要求對石油機械行業進行深入了解。只有這樣,才能明確石油機械需要的機電一體化技術。第四,要強調石油機械機電一體化的實用性。機電一體化的重要特征就是實用性,因此,要石油機械行業的實際出發,對應選幾個環節進行試驗,如:石油化工設備、輸油管線自動化管理以及計算機操作隨鉆測試等。切實提高石油機械的生產效率。
3.結語
關鍵詞:機電一體化 概要 趨勢
隨著科學技術日新月異的發展,不同學科的知識相互滲透交融,促進了工程領域內的技術的革新,特別是機電一體化技術的發展,確立了機械工業未來的發展方向。本文主要對機電一體化技術進行了基本的概述,同時簡述了國內外機電一體化技術的發展概況,進一步分析了機電一體化技術的發展趨勢。
一、機電一體化概要
機電一體化發展至今也已成為一門有著自身體系的新型學科,隨著科學技術的不斷發展,還將被賦予新的內容。基本特征可概括為:機電一體化是從系統的觀點出發,綜合運用機械技術、微電子技術、自動控制技術、計算機技術、信息技術、傳感測控技術、電力電子技術、接口技術、信息變換技術以及軟件編程技術等群體技術,根據系統功能目標和優化組織目標,合理配置與布局各功能單元,在多功能、高質量、高可靠性、低能耗的意義上實現特定功能價值,并使整個系統最優化的系統工程技術。由此而產生的功能系統,則成為一個機電一體化系統或機電一體化產品。因此,“機電一體化”涵蓋“技術”和“產品”兩個方面。只是,機電一體化技術是基于上述群體技術有機融合的一種綜合技術,而不是機械技術、微電子技術以及其它新技術的簡單組合、拼湊。這是機電一體化與機械加電氣所形成的機械電氣化在概念上的根本區別。機械工程技術有純技術發展到機械電氣化,仍屬傳統機械,其主要功能依然是代替和放大的體力。但是發展到機電一體化后,其中的微電子裝置除可取代某些機械部件的原有功能外,還能賦予許多新的功能,如自動檢測、自動處理信息、自動顯示記錄、自動調節與控制自動診斷與保護等。即機電一體化產品不僅是人的手與肢體的延伸,還是人的感官與頭腦的眼神,具有智能化的特征是機電一體化與機械電氣化在功能上的本質區別。
二、機電一體化的發展趨勢
機電一體化是集機械、電子、光學、控制、計算機、信息等多學科的交叉綜合,它的發展和進步依賴并促進相關技術的發展和進步。因此,機電一體化的主要發展方向如下:
1 智能化
智能化是21世紀機電一體化技術發展的一個重要發展方向。人工智能在機電一體化建設的研究日益獲得重視,機器人與數控機床的智能化就是重要應用。這里所說的“智能化”是對機器行為的描述,是在控制理論的基礎上,吸收人工智能、運籌學、計算機科學、模糊數學、心理學、生理學和混沌動力學等新思想、新方法,模擬人類智能,使它具有判斷推理、邏輯思維、自主決策等能力,以求得到更高的控制目標。誠然,使機電一體化產品具有與人完全相同的智能,是不可能的,也是不必要的。但是,高性能、高速的微處理器使機電一體化產品賦有低級智能或人的部分智能,則是完全可能而又必要的。
2 模塊化
模塊化是一項重要而艱巨的工程。由于機電一體化產品種類和生產廠家繁多,研制和開發具有標準機械接口、電氣接口、動力接口、環境接口的機電一體化產品單元是一項十分復雜但又是非常重要的事。如研制集減速、智能調速、電機于一體的動力單元,具有視覺、圖像處理、識別和測距等功能的控制單元,以及各種能完成典型操作的機械裝置。這樣,可利用標準單元迅速開發出新產品,同時也可以擴大生產規模這需要制定各項標準,以便各部件、單元的匹配和接口。由于利益沖突,近期很難制定國際或國內這方面的標準,但可以通過組建一些大企業逐漸形成。顯然,從電氣產品的標準化、系列化帶來的好處可以肯定,無論是對生產標準機電一體化單元的企業還是對生產機電一體化產品的企業,規模化將給機電一體化企業帶來美好的前程。
3 網絡化
20世紀90年代,計算機技術等的突出成就是網絡技術。網絡技術的興起和飛速發展給科學技術、工業生產、政治、軍事、教育、日常生活都帶來了巨大的變革。各種網絡將全球經濟、生產連成一片,企業間的競爭也將全球化。機電一體化新產品一旦研制出來,只要其功能獨到,質量可靠,很快就會暢銷全球。由于網絡的普及,基于網絡的各種遠程控制和監視技術方興未艾,而遠程控制的終端設備本身就是機電一體化產品。因此,機電一體化產品無疑朝著網絡化方向發展。
4 微型精密化
隨著納米技術的不斷深入發展,機電一體化技術也將面向微型精密化的方向發展。一般來說,機電一體化產品的微型精密化可以使機電一體化產品的應用范圍更加的廣泛,微機電一體化產品具有體積小,耗能低,應用廣泛等諸多優點,因此微機電一體化技術具有比較廣闊的發展前景。但是微機電一體化技術的發展需要精密的加工工藝以及先進的設備作為其強大的后盾。
5 環保綠色化
在日常的工作生活中,人們時常會聽到機電一體化這一概念或見到機電一體化的應用實例,幾乎所有的制造業都或多或少應用了該技術,不同行業間機電一體化具體含義不盡相同。機電一體化是以以往的機械技術作為基礎,結合自控技術、光學技術、微電子技術、計算機技術等高新技術,使機械設備的生產模式更具先進性與時代感。無論是傳統的生產制造業還是新興行業,機電一體化技術的應用在很大程度上提高了生產效率與管理水平。具體到煤炭生產行業,綜合采煤設備的機電一體化技術指在煤炭生產過程中,將機電一體化技術應用在采煤設備上,提高采煤設備的運行水平,進而提高煤炭生產的效率。同時該技術的應用實現了煤炭開采高度自動化,把工作人員從繁重且危險的作業環境中解放出來,提高了煤炭生產安全性。
2綜合采煤設備機電一體化現狀
由于機電一體化技術在采煤設備上地應用,大大提高了煤炭生產企業的產煤效率,因此國內外許多煤炭生產企業對采煤設備的機電一體化相當重視。但是在我國的煤炭生產行業中,機電一體化的研發與應用相比一些發達國家起步較晚,這主要是因為我國現代化進程起步較晚且發展緩慢,從而導致煤炭開采技術相對落后的局面。機電一體化技術在采煤設備上的應用起始于上世紀五十年代末,因電子科學的發展與成熟,人們試圖將機電技術應用在傳統的生產制造設備中,以提高機械設備的生產效率。在煤炭生產實踐中對機電一體化技術的應用,使人們能夠發現該技術應用在產煤設備上時多存在的諸多問題,這些問題的解決進一步促進了采煤設備機電一體化技術的成熟。與此同時,計算機信息技術也在這一時期形成并得到迅猛地發展。上世紀七、八十年代起,人類社會發展到了計算機時代,計算機信息技術的應用革新了綜合采煤設備機電一體化技術的大部分環節,這使得采煤設備的機電一體化技術得到更快地發展,機電一體化技術在采煤設備中的應用層次更為深入。作為機電一體化技術重要的組成部分,計算機技術的應用大大提高了煤炭生產企業的產煤效率。借助計算機技術,綜合采煤設備的機電一體化進入了一個全新的發展期。另一方面,伴隨著現代科學技術水平的不斷提高,綜合采煤設備的機電一體化技術得到進一步完善。尤其是近年來,智能化技術的出現及應用使綜合采煤設備機電一體化技術在自動化控制上更為突出,進一步提高了采煤設備機電一體化的技術水平。與此同時,智能化技術與計算機技術的有效結合,使綜合采煤設備機電一體化更為全面高效。綜合采煤設備機電一體化作為機電一體化技術在具體生產實踐應用的重要組成部分,其技術水平是同機電一體化的整體發展水平相同步的。雖然在國內外的煤炭生產企業中,采煤設備都應用了機電一體化技術,但國內煤炭生產企業在該技術的技術水平和應用層次上相比發達國家仍然存在著一定差距。不過隨著經濟實力提升和科技投入增加我國采煤設備的機電一體化技術在一些方面還是有所突破和建樹的,例如mgd150nw型采煤機的研發與應用,不僅大大提高了煤炭的生產量,而且使煤炭生產的安全性得到增強。
3綜合采煤設備機電一體化發展的趨勢
雖然機電一體化技術的應用提高了煤炭開采企業煤炭生產的效率,但仍然有很多方面需要進行完善。針對這些缺陷或不足,以及相關研究的進展可以看到采煤設備機電一體化有著以下幾方面的發展趨勢。
3.1綜合采煤設備機電一體化的發展更趨智能化
如上文所述,智能化技術作為一門新興技術,在二十世紀中期形成并發展起來。由于形成時間較晚,技術發展與實踐應用時間較短,因此智能化技術還存在著諸多的問題與缺陷。智能化技術的發展雖然還不是十分成熟,但是可以預見成熟的智能化技術運用到產煤設備上,將會極大提高煤炭企業煤炭生產的效率與煤炭生產量,對該技術在煤炭綜合采煤設備機電一體化的應用前景行業內普遍比較看好。因此煤礦企業應加大力度解決智能化技術本身所存在的一些問題以及如何與綜合采煤設備機體一體化相銜接的問題。
3.2綜合采煤設備機電一體化的發展更趨系統化
目前煤炭生產企業機電一體化技術的應用范圍愈加廣泛、應用層次更為深入,同時綜合采煤設備機電一體化所涉及應用的技術類型也更為多樣,比如計算機技術、智能化技術等。技術類型的多樣性使得綜合采煤設備的操作更為困難,因此研究人員試圖將這些有著差異性的技術與設備進行整合,以形成一個便于人們操控的系統,進而使存在一定差異的多種技術在煤炭開采與生產中發揮出更大的作用。要實現多種類型的技術與設備的協調運行還存在一定的難度,目前仍然沒有很好的辦法解決這個問題,也沒有哪個煤炭生產企業在綜合采煤設備機電一體化中應用多種不同類型的設備與技術的情況下,能夠實現對綜合采煤設備的高效操作與有效控制。可以看到,該技術的解決對于提高煤炭企業煤炭開采的效率與煤炭的生產量的積極作用,因而系統化也是是綜合采煤設備機電一體化未來一個重要的發展趨勢。
3.3綜合采煤設備機電一體化的發展更趨環保化
當下眾多領域都在提倡生產的環保性,而這種生產方式也必將影響到機電一體化在采煤設備上的應用。不管是在煤炭開采或者煤炭運輸的過程中,煤礦企業都要注重對生態環境的保護,將煤炭的開采與生產對環境與生態所造成的危害降到最低程度,不能只盲目的注重生產而忽略了生態環境的保護。因此綜合采煤設備機電一體化技術在技術性能不斷提高的條件下,其環保性能必然也會成為該技術發展的重點。
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