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近些年來,光機電一體化技術得到迅猛發展,在民用工業和軍事領域得到廣泛地應用。因此,光機電一體化技術成為當今機械工業技術發展的一個主要趨勢。
1.光機電一體化技術特征
光機電一體化系統主要由動力、機構、執行器、計算機和傳感器五個部分組成,相互構成一個功能完善的柔性自動化系統。其中計算機軟硬件和傳感器是光機電一體化技術的重要組成要素。與傳統的機械產品比較,光機電一體化產品具有以下技術特征。
1.1體積小,重量輕,適應性強,操作更方便
光機電一體化技術使得操作人員擺脫了以往必須按規定操作程序或節后頻繁緊張地進行單調重復操作的工作方式,可以靈活方便地按需控制和改變生產操作程序,任何一臺光機電一體化裝置的動作,可由預設的程序一步一步控制實現,甚至實現操作全自動化和智能化。
1.2功能增加,精度大幅提高
光機電一體化系統包括以激光、電腦等現代技術集成開發的自動化、智能化機構設備、儀器儀表和元器件。電子技術的采用使得包饋控制水平提高,運算速度加快,通過電子自動控制系統可精確按預設動作,其自行診斷、校正、補償功能可減少誤差,達到靠單純機械方式所不能實現的工作精度。同時,由于機械傳動部件減少,機械磨損及配合間隙等引起的誤差也大大減小。
1.3部分硬件實現軟件化,智能化程度提高
傳統機械設備一般不具有自維修或自診斷功能。光機電一體化技術使得電子裝置能按照人的意圖進行自動控制、自動檢測、信息采集及處理、調節、修正、補償、自診斷、自動保護直至自動記錄、顯示、打印工作結果。通過改變程序,指令等軟件內容而無需改動硬件部分就可變換產品的功能,使機械控制功能內容的確定和變化趨勢向"軟件化"和"智能化"。
1.4產品可靠性得到提高,使用壽命增長
傳統的機械裝置的運動部分,一般都伴隨著磨損及運動部件配合間隙所引起的動作誤差,導致可動摩擦、撞擊、振動等加重,嚴格影響裝置壽命、穩定性和可靠性。而光機電一體化技術的應用,使裝置的可動部件減少,磨損也大為減少,像集成化接近開關甚至無可動部件、無機械磨損。因此,裝置的壽命提高,故障率降低,從而提高了產品的可靠性和穩定性。
1.5融合了多種學科新技術,衍生出許多功能更強、性能更好的新產品
光機電一體化產品的研究開發涉及到許多學科和專業知識,包括數學、物理學、化學、聲學、機械工程學、電力電子學、電工學、系統工程學、光學、控制論、信息論和計算機科學等。例如人們很熟悉的靜電復印機、彩色印像機等,就是一種由機、電、光、磁、化學等多種學科和技術復合創新的新型產品。光機電一體化技術將光電子技術、傳感器技術、控制技術與機械技術各自的優勢結合起來,衍生出許多功能更強、性能更好的新一代技術裝備。
1.6產品系統性增強,各部分系統間協調性要求提高
光機電一體化是一門學科的邊緣科學技術,多種技術的綜合及多個部分的組合,使得光機電一體化技術及產品更具有系統性、完整性和科學性。其各個組成部分在綜合成一個完整的系統中相互配合有嚴格的要求,這就要求各種技術揚長避短,提高系統協調性。
2.研究現狀和發展趨勢
2.1研究現狀
自從我國實行改革開放以來,科技領域急起直追,我國的光機電一體化技術已取得明顯的成效,數控產品有了很大的提高,尤其是經濟型靈敏數控裝置發展很快,是我國特有的經濟實用產品,不但適用國內市場的需要,部分產品還隨主機配套出口。國內的機械產品采用可編程控制器(PC)和微電子技術控制設備也越來越多,覆蓋面也日益擴大,從紡織機械、軸承加工設備、機床、注塑機到橡膠輪胎成型機、重型機械、輕工業機械都是如此,我國自行研制和生產的光機電設備,在質量上也有重大突破,為今后的推廣應用打下了良好的基礎。
2.2發展趨勢
光機電一體化技術已經滲透到各個學科、領域,成為一種新興的學科,并逐漸成為一種產業,而這些產業作為新的經濟增長點越來越受到高度重視。從世界科學技術的發展情況來看,光機電一體化技術的未來技術熱點主要包括:
(1)激光技術
1)高單色性,利用激光高單色性作精密測量時,可極大地提高測量精度和量程。
2)高方向性,因具有很遠距離傳輸光能和傳輸控制指令的能力,從而可以進行遠距離激光通信、激光測距、激光雷達、激光導航以及遙控。
3)高亮度性,利用激光的高亮度特性,中等亮度激光束在焦點附近可產生幾千到幾萬度的高溫,可使照射點物體熔化或汽化,對各種各樣材料和產品進行特種加工。
4)相干性,由于激光速頻率單一、相位方向相同。適用于激光通信、全息照相、激光印刷以及光學計算機的研制,而在實際運用中也會通過一些激光技術改變激光輻射的特性,應用范圍更廣。
(2)傳感檢測技術
1)激光準直,能夠測量平直度、平面度、平行度、垂直度,也可以做三維空間的基準測量。
2)激光測距,其探測距離遠,測距精度高,抗干擾性強,體積小,重量輕,但受天然影響大。
3)光纖探測器,在目標很小,間隔受限或危險的環境中,最常選用的是光纖探測器。
其他還有激光打孔、刻槽=標記、光化學沉積等加工技術。
(3)激光快速成型技術
激光快速成型是利用計算機將復雜的三維物體轉化為二維層,將熱塑性塑料粉末或膠粘襯底片材紙張燒結,由點、線構造零件的面(層),然后逐層成型。激光快速成型技術可使新產品及早投放市場,極大地提高了汽車生產企業對市場的適應能力和產品的競爭能力。
(4)光能驅動技術
利用光致變形材料可制作光致動器和光機器人?,F已研制成功一種光致動器,其工作原理是將光照在形狀記憶合金上,反復地通、斷使材料伸縮,再利用感溫磁性體的溫度特性,將材料末端吸附在襯底上。利用材料本身的伸縮和端部的吸附特性,加上光的通斷便能實現所要求的動作。實驗驗證,該致動器能可在頂面步行。這種狀態目標處于初級階段,如果能發現具有優異光作用特性的動態物質,則可使光能驅動技術廣泛應用。
3.結語
技術上的改革和與之相配套的技術支持是創新技術的基礎。開發光機電一體化產品有不同的層次和靈活的自由度。在機械技術中恰當地引入電子技術,產品的面貌和行業的面貌就可以迅速發生巨大變化。產品一旦實現光機電一體化,便具有很高的功能水平和附加價值,將給開發生產者和用戶帶來巨大的社會經濟效益。
參考文獻
[1]劉志,朱文堅.光機電一體化技術,現代制造工程,2001(12)
[2]梁進秋.微光機電系統國內外研究進展.光機電信息,2000(8)
上個世紀六十年代,機電一體化正式出現,在計算機、電子及信息等技術與機械工程深度融合,由此產生了機電一體化。隨著二者之間融合不斷深化,在原有技術基礎之上,綜合機械技術,將自動控制、傳感測試等綜合技術優勢融合到一起,使得各項技術相互作用,在很大程度上提升了技術水平。在技術發展過程中,將智力、動力及結構等要素作為基礎,對各個組成要素的信息處理、接口耦合等進行分析和研究,能夠實現對機械系統系統、規則化運作。
二、化工機電一體化發展現狀
機電一體化作為一項新興事物,尚處于發展階段,其發展主要經歷了如下幾個階段:20世紀60年代初,人們運用電子技術完善機械設備、產品性能,日本東川電機公司首次提出“機電一體化”概念,但當時技術發展水平并不高,還存在很多局限性,故機械與電子技術之間的融合深度不夠,且通過各個學科滲透出來的產品,在實踐應用中并沒有得到良好的推廣和普及,發展緩慢。進入70、80年代,此時化工機電一體化進入全新的發展階段,之所以這樣,是計算機、自動控制等技術也獲得了發展,在此推動下,各項技術之間互補關系愈發深化,創新出很多技術含量更高的技術。不僅如此,機電一體化概念被人們所熟知,該項技術憑借自身高效、便利等優勢受到了廣泛關注。此時,國際市場上出現很多高技術含量機電一體化技術產品,為技術未來推廣奠定了堅實的基礎。到了90年代,信息通信技術滲透至機械系統當中,推動機電一體化技術朝著智能化、自動化方向轉變。該時期,機電一體化技術獲得了長足發展,此時機械設備在很多方面能夠代替人們開展工作,且人們可以實現對機械設備遠程控制。技術快速發展,微傳感器、執行器等技術快速發展,在很大程度上提高了技術精密化水平,此時各項技術發展繁盛,人工智能技術、神經網絡技術等出現,且在諸多學者研究下,使得該項技術逐漸發展成為一門完整的科學體系。而在國內,機電一體化技術起步較晚,直至80年代我國才開始引入該項技術,但近年來,越來越多專門性研究機構的建立,我國在該方面取得了不錯的成果,但相比較國外發達國家,還存在一定距離,有待進一步完善和發展。
三、化工機電一體化發展趨勢
關鍵詞: 機電一體化;接口技術;人機接口;機電接口
Key words: electromechanical integration;connection technology;man-machine connection;mechanical and electrical connection
中圖分類號:TH16文獻標識碼:A文章編號:1006-4311(2010)14-0044-01
0引言
機電一體化系統是機械、電子和信息等各種技術融合為一體的綜合系統,其構成要素與子系統之間的接口部分就顯得極為重要。在機械系統和電子系統各種技術的復合過程中,接口技術很重要,機電接口技術是解決如何把機電及相關領域技術有機地融為一體,從而設計出最優的機電一體化產品的研究領域,其性能的好壞對整個系統的綜合性能起著決定性作用。
1機電一體化系統的設計
在早期的機電一體化系統中,機械部分的設計是系統設計的中心。電能僅用于驅動,為系統提供動力。利用直流電動機的變速功能雖然可以簡化機械系統的傳動結構,但因為無法控制運動部件的行程,因而程序自動化仍然是系統控制設計的主要目標。驅動電動機不再是機械運動鏈的起點,而成為聯結機械運動和動力以及控制的接口。機電一體化系統設計已從“純”機械的設計延伸到控制領域。計算機、數字電路、傳感器以及自動控制理論已成為系統設計師不可或缺的知識基礎。信息技術和軟件設計已經成為表達系統設計思想和協調自動化工作的重要工具。機電一體化技術是一個不斷發展和完善的過程。產品精度和生產效率對機電一體化系統提出了不斷改進伺服驅動性能和發展控制算法的要求,而性能優良的伺服驅動既拓展了機械系統的功能、簡化了傳統的機構,又要求機械系統具有合理的慣量和更好的系統動態性能。傳感器的在線監測確保了系統安全可靠的運行,反饋的信息通過閉環確保了先進控制理論的實現和產品的質量要求。機、電、信息的密切交叉已經使機電一體化系統中各部分的互相聯結和影響成為設計必須綜合考慮的重要內容。機電接口技術作為機電一體化設計的核心已經受到專家和學者越來越多的關注。
2機電接口技術的內涵
機電一體化系統是機械、電子和信息等功能各異的技術融為一體的綜合系統,其子系統之間的接口極為重要,從某種意義上說,機電一體化系統設計就是接口的設計。但現在對于機電接口技術的研究較少,通過對機電一體化系統進行總結和歸納,我們提出了機電接口技術的概念,形成了如下幾點認識。
2.1 機電接口技術的內涵機電接口技術是一門新興的技術,它研究機電一體化系統中各組成部分(子系統)和各組成技術之間的接口問題。研究這門技術是為了更有效地進行系統中信息能量的交互,融合各種技術,實現機電一體化系統最優化設計。
2.2 機電一體化系統接口(簡稱機電接口)的功能機電接口傳遞和轉換信息和能量,并將機電一體化各組成技術的特性融為一體。機電接口包括硬件和軟件,硬件主要在子系統之間或人與機電一體化系統之間建立連接,為信息和能量的輸入/輸出、傳遞和轉換提供物理通道。軟件主要是提供系統信息交互、轉換、調整的方法和過程,協調和綜合機電一體化組成技術,使各子系統集成并融合為一個整體,實現新的功能。
2.3 機電接口的分類①人―機接口。人與機電一體化系統之間的接口,通過此接口,可以監視系統的運行狀態,控制其運行過程,即通過人―機接口能夠使系統按照人的意志進行工作。人-機接口是雙向的,硬件包括輸入/輸出設備,主要有顯示屏、鍵盤、按鈕等。②動力接口。動力源連接到驅動系統的接口,為驅動系統提供相應的動力。根據系統所需的動力類型不同如直流電、交流電、氣動、液壓等,動力接口的形式也有很大的不同。但動力接口有一個共同的特點,能夠通過較大的功率。③智能接口。智能接口主要存在于三處,控制系統到驅動系統、驅動系統到傳感器、傳感器到控制系統。智能接口的應用情況相對比較復雜,但可以得出它的一些共性:智能接口傳遞和轉換各種信息,按照不同技術的要求改變信息形式,使不同的子系統、不同的技術能夠集成在一起,形成完整的系統。通常,智能接口是軟件表現出的功能連接。④機―電接口。執行機構與驅動系統和傳感器之間的接口。將驅動信號轉換成執行機構所需的信號,或將執行機構的機械信號轉換成傳感器所需的信號。
3機電接口技術對機電一體化發展的影響
社會需求推動機電一體化技術的發展。當傳統的機械技術無法滿足日益增加的社會需求時,機械技術與電子技術、信息技術等結合形成的機電一體化技術就成了機械技術發展的必然。相應的系統內部的接口也就變得越來越復雜。機電一體化技術的各組成技術的研究已經進行得非常深入且日趨成熟,同時,人們也意識到單純發展和研究各組成技術并不能保證機電一體化系統的最優化。而機電接口技術正為它們提供了一種有效的方法來進行系統研究,并將系統設計、集成和融合理論應用到實際的設計當中。目前,機電一體化正在向著智能化、模塊化、網絡化等方向發展,智能化必然要求系統各部分的結合要更加緊密,信息傳遞和反饋更加迅速準確。從機電一體化發展方向對機電接口技術的要求來看,機電接口技術的研究與發展已經成為必然,同時,機電接口技術的研究與發展也必然對機電一體化技術的發展起促進作用。
4結論
機電一體化系統是機械系統不斷融合各種新技術、新知識發展起來的。因此,從機械技術發展起來的機電一體化技術的復雜性和多學科性就決定了此技術的研究重點是各種技術在機械技術上的融合與創新。機電接口技術是研究機電一體化系統中的接口問題,使系統中信息和能量的傳遞和轉換更加順暢,使系統各部分有機的結合在一起,形成完整的系統。機電接口技術是在機電一體化技術的基礎上發展起來的,隨著機電一體化技術的發展而變得越來越重要。同時機電接口技術的研究也必然促進機電一體化的發展,促進機電一體化系統理論的發展。
參考文獻:
1我國煤礦機電一體化技術的發展現狀
從1970年開始,我國設計并制造了第一套綜合采煤設備,并在大同礦務局進行了試驗,標志著機電一體化技術研究在我國開始起步[1]。我國正式將機電一體化技術放在無比重要的位置是20世紀80年代我國成立863項目,同時也成立了專門的研究機構來進行機電一體化技術的研究[2]。20世紀90年代初,我國在綜合采煤設備方面取得了巨大的成果,這也加大了我國的煤礦機電技術的發展步伐;20世紀90年代中期,在已取得的研究成果基礎上,又開展了煤礦支撐機械的無線監控、故障實時診斷的研究,并成功研發了大功率電牽引采煤機。到了21世紀后,我國無論是在煤礦機電一體化技術的研究方面,還是在該技術應用領域都取得了重大成就。目前,我國自行設計和制造的一些煤礦機電設備也具有一定的程序化和智能化水平,而且這些設備還具有操作非常簡單,可靠性比較高等特點[2]。然而,同世界上一些具有先進煤礦機電設備制造技術的國家相對比,該技術在我國的發展還是相對比較落后的,并且煤礦機電的研究相對于航天、鐵道、化工等行業起步晚,在研究水平、應用領域、投資投入、技術人才等方面都還存在著比較大差距。
2機電一體化產品在煤炭生產中的應用
機電設備的廣泛使用,使能源的損耗量大大降低,煤礦生產的安全系數大大增加,煤礦職工不需要再從事那些十分勞累的工作,極大地提高工人精神面貌,這些機電產品也改良了工人的勞動環境[3]。機電一體化產品被大量的裝備在煤礦設備上,能夠實現煤礦生產的信息化、智能化、自動化等等,極大地促進了煤礦生產的高可靠性、高安全性、高效益和高效率。
2.1機電一體化在礦井安全生產監測監控系統的應用
KJ90系統是煤炭科學研究總院重慶分院研發的一款監控系統產品,該產品在世界上具有領先的技術水平[4]。KJ90系統能夠與網絡進行方便的連接;操作系統為Windows操作系統;產品的智能化程度比之前的產品有了進一步提升。同時,在與煤礦生產安全規程有關的規章指導下,規定了我國各級煤礦都必須安裝煤礦安全生產監測監控系統。實際應用情況表明,該監測監控系統使煤礦的安全生產得到了極大的保障。
2.2機電一體化技術在礦井綜合采煤設備中的應用
2.2.1采煤機
采煤機是通過計算機來控制,具有故障自我診斷的作用,采煤機的核心是微型計算機,能夠進行故障診斷和工況監測,多種不同功能的傳感器被安裝在采煤車上來進行記錄和顯示采煤機的各種工作狀況,為操作者提供指導,及時發現并糾正采煤機的故障從而保證設備在最佳狀態下進行工作。
2.2.2掘進機械
煤礦掘進機械應用機電技術的速度相對其他行業比較緩慢,例如連采機技術被引進掘進機械中,目前,掘進機械大多由計算機進行控制,使的該機械裝備不僅具備了工況實時監測功能,還使該裝備具有如轉載機一般連續運動的能力,掘進機的挖掘速度也得到質的飛躍。另外,目前一些研究機構開始將PLC技術用于掘進機的控制并獲得了成功。
2.3機電一體化技術在礦井運輸提升設備中的應用
內裝式提升機是一個典型的機電一體化設備,該提升機將機械技術、控制技術、電子技術、信息技術融合到一起,而開發的一種機電產品。該內裝式提升機是具備典型機電設備的一些標志性優點,開創了機電技術在大型機電裝備上應用的先河。20世紀90年代末,全數字交流式提升機是我國引進的主要提升機類型,世界上最先進內裝式變頻技術被應用到該提升機上,這種提升機監測系統、安全系統及電氣控制模塊都以串聯方式進行連接,采用數字化方式進行控制。內裝式提升機的機械結構被簡化,因為該機型把馭動和滾筒整合一個整體,從而使設備結構緊湊,外形尺寸大幅度減小,產生了很明顯的經濟效益。具備很大的使用和推廣價值。
3現代煤礦機電一體化進程中存在的主要問題
(1)機電技術人員隊伍整體素質較低而且技術力量還十分薄弱。在我國一些地方煤礦中,一部分機電技術的管理人員專業技術水平十分有限,在平時的工作中主要憑借憑經驗進行管理工作,沒有進行全面的設備管理理論學習,也沒有進行系統的企業管理理論學習,違反規定的作業方式時常發生,各種電氣方面的危險事故屢見不鮮[7]。
(2)煤礦企業中有一些設備由于使用時間比較長,線路出現老化、陳舊現象,與規定的安全標準存在很大差距。另外,一些機電裝備出現了嚴重的生銹現象,而煤礦企業沒有進行定期的防護,機電設備損壞現象嚴重,損毀速度十分快。另有些煤礦企業,為了增加產量,沒法保證定期的檢查、維修、保養,一些電氣線路長期處于電流、電壓過載的狀態,這也加速了機電設備的損壞速度。因此,為了從根本上解決煤礦企業存在的問題,在企業中應對職工加大規章制度的培訓,要求員工嚴格執行相關的規章制度,嚴格按照規定進行工作。使煤礦的一切工作都向著規范化、和制度化放向發展。對職工加強培訓,使職工明白學習機電方面專業知識的重要性,使職工能發自內心想學習機電知識。
4對煤礦機電一體化技術發展方面的建議
將我國煤礦機電一體化技術與世界上其他一些國家對比,我國在機電一體化技術方面的落后現狀仍不容忽視。為此,我國研究人員應在以下方面加大研發力度。
(1)在設計一款電產品時,那些性能比較優越的PLC應被優先考慮。這樣不僅能使功率損耗大大減小,還能使設備體積變得更加小,產生明顯的經濟效益。
(2)開發智能性比較高的專家系統,在設計機電設備時應使這些設備具備通信的能力,并且這些通信模塊應具有比較方便的連接功能,能夠很快捷的連接網絡。
(3)機電一體化產品目前已經有不少應用,但這些產品標準不一致,類型很多,比較雜亂。面對如此現狀,設計人員應向規范化、標準化、系列化和通用化方向努力。
(4)設計機電產品時,多采用一些性能比較優越的傳感器,將提高機電設備的智能化水平作為一個重點考慮的問題,使機電產品能敏感地識別周圍的環境,對收集到的數據進行分析,自動調整設備,甄別故障并糾正故障。除此之外,為了使工人脫離繁重的體力勞動,并遠離危險工作,應加大力度進行煤礦機器人的研究。
(5)不僅要加強提高機電設備的可靠性,還應該選擇一些適應性比較好的傳感器,使機電產品能在各種惡劣環境下穩定的工作。增強機電產品的適應性,提高機電產品的可靠度。
(6)應積極將其他行業的新技術引入機電設備中,加大機電產品創新,使產品隨著科技進步不斷更新,優化其性能,使機電設備能更好地工作,實現煤礦生產的自動化和現代化。
【參考文獻】
[1]高小剛,方保明.論我國煤礦機電一體化技術的發展現狀[J].科技信息,2008(35):297-297.
[2]姚桂玲.機電一體化技術在煤礦生產中的應用研究[J].煤炭技術,2011,30(8):62-63.
[3]趙菊清.煤礦機電一體化產品在煤炭生產中的應用[J].現代商貿工業,2009,21(1):393-393.
Pick to: mechanical and electrical integration is mechanical, microelectronics, control, computer, information processing, and other multi-disciplinary overlapping fusion, its development and progress depends on the progress of related technologies and development. Shallow to analyzing the content and the application of mechatronics technology research, in exchange for the colleague.
Keywords: mechanical and electrical integration; Technology; application
中圖分類號:TH-39文獻標識碼:A文章編號:2095-2104(2013)
引言
現代科學技術的不斷發展,極大地推動了不同學科的交叉與滲透,導致了工程領域的技術革命與改造。在機械工程領域,由于微電子技術和計算機技術的迅速發展及其向機械工業的滲透所形成的機電一體化,使機械工業的技術結構、產品機構、功能與構成、生產方式及管理體系發生了巨大變化,使工業生產由“機械電氣化”邁入了“機電一體化”為特征的發展階段。
一、機電一體化概述
機電一體化是指在機構得主功能、動力功能、信息處理功能和控制功能上引進電子技術,將機械裝置與電子化設計及軟件結合起來所構成的系統的總稱。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,隨著科學技術的不但發展,還將被賦予新的內容。但其基本特征可概括為: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、機電一體化技術的內容
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.計算機技術
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。
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。
4.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。
5.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?,F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護。
6.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。
三、機電一體化技術的應用研究
1.自動機與自動生產線
在國民經濟生產和生活中廣泛使用的各種自動機械、自動生產線及各種自動化設備,是當前機電一體化技術應用的一具體體現。如:2000~80000瓶/h的啤酒自動生產線;18000~120000瓶/h的易拉罐灌裝生產線;各種高速香煙生產線;各種印刷包裝生產線;郵政信函自動分撿處理生產線;易拉罐自動生產線;FEBOPP型三層共擠雙向拉伸聚丙烯薄膜生產線等等,這些自動機或生產線中廣泛應用了現代電子技術與傳感技術。如可編程序控制器,變頻調速器,人機界面控制裝置與光電控制系統等。我國的自動機與生產線產品的水平,比10多年前躍升了一大步,其技術水平已達到或超過發達國家上一世紀80年代后期的水平。使用這些自動機和生產線的企業越來越多,對維護和管理這些設備的相關人員的需求也越來越多。
2.智能化控制技術(IC)
由于我國工業具有大型化、高速化和連續化的特點,傳統的控制技術遇到了難以克服的困難,因此非常有必要采用智能控制技術。智能控制技術主要包括專家系統、模糊控制和神經網絡等,智能控制技術廣泛應用于我國企業的產品設計、生產、控制、設備與產品質量診斷等各個方面,如高爐控制系統、電爐和連鑄車間、軋鋼系統、煉鋼—連鑄—軋鋼綜合調度系統、冷連軋等。
3.分布式控制系統(DCS)
分布式控制系統采用一臺中央計算機指揮若干臺面向控制的現場測控計算機和智能控制單元。分布式控制系統可以是兩級的、三級的或更多級的。利用計算機對生產過程進行集中監視、操作、管理和分散控制。隨著測控技術的發展,分布式控制系統的功能越來越多。不僅可以實現生產過程控制,而且還可以實現在線最優化、生產過程實時調度、生產計劃統計管理功能,成為一種測、控、管一體化的綜合系統。DCS具有特點控制功能多樣化、操作簡便、系統可以擴展、維護方便、可靠性高等特點。DCS是監視集中控制分散,故障影響面小,而且系統具有連鎖保護功能,采用了系統故障人工手動控制操作措施,使系統可靠性高。分布式控制系統與集中型控制系統相比,其功能更強,具有更高的安全性,是當前大型機電一體化系統的主要潮流。
4.開放式控制系統(OCS)
開放控制系統(Open Control System)是目前計算機技術發展所引出的新的結構體系概念?!伴_放”意味著對一種標準的信息交換規程的共識和支持,按此標準設計的系統,可以實現不同廠家產品的兼容和互換,且資源共享。開放控制系統通過工業通信網絡使各種控制設備、管理計算機互聯,實現控制與經營、管理、決策的集成,通過現場總線使現場儀表與控制室的控制設備互聯,實現測量與控制一體化。
5.計算機集成制造系統(CIMS)
企業的CIMS是將人與生產經營、生產管理以及過程控制連成一體,用以實現從原料進廠,生產加工到產品發貨的整個生產過程全局和過程一體化控制。目前我國企業已基本實現了過程自動化,但這種“自動化孤島”式的單機自動化缺乏信息資源的共享和生產過程的統一管理,難以適應現代企業生產的要求。未來企業競爭的焦點是多品種、小批量生產,質優價廉,及時交貨。為了提高生產率、節能降耗、減少人員及現有庫存,加速資金周轉,實現生產、經營、管理整體優化,關鍵就是加強管理,獲取必須的經濟效益,提高了企業的競爭力。美國、日本等一些大型鋼鐵企業在20世紀80年代已廣泛實現CIMS化。
6.現場總線技術(FBT)
現場總線技術是對自動化領域的一場變革。由于現場總線簡單、可靠、經濟實用,已成為當今自動化領域發展的熱點之—?,F場總線是連接智能現場設備和自動化系統的數字式、雙向傳輸、多分支結構的通信網絡?,F場總線的含義主要體現在以下幾個方面:
(1)現場通信網絡。傳統的分散型控制系統(DCS)通信網絡截止于控制站或輸入輸出單元,現場儀表仍然是一對一模擬信號傳輸?,F場總線是用于過程自動化和制造自動化的現場設備或現場儀表互聯的現場通信網絡,把通信線一直延伸到生產現場或生產設備。
(2)互操作性?;ゲ僮餍缘暮x是來自不同制造廠的現場設備,不僅可以相互通信,而且可以統一組態,構成所需的控制回路,共同實現控制策略。
(3)分散功能塊?,F場總線控制系統(FCS)廢棄了分散型控制系統(DCS)的輸入/輸出單元和控制站,把DCS控制站的功能塊分散給現場儀表,從而構成虛擬控制站。例如流量變送器不僅具有流量信號變換、補償和累加輸入功能塊,而且有PID控制和運算功能塊。
(4)通信線供電?,F場總線的常用傳輸線是雙絞線,通信線供電方式允許現場儀表直接從通信線上攝取能量。這種低功耗現場儀表可以用于安全環境,與之配套的還有安全柵。有的企業生產現場有可燃性物質,所有現場設備必須嚴格遵守安全防爆標準,現場總線也不例外。
結語
總之,機電一體化技術既是振興傳統機電工業的新鮮血液和源動力,又是開啟我國機電行業產品結構、產業結構調整大門的鑰匙。今后應廣泛深入地用機電一體化技術改造傳統產業,大張旗鼓地開發機電一體化產品,促進機電產品的更新換代,促進機電一體產業的形成,為我國產業結構和產品結構調整作貢獻。
中圖分類號:TH-39 文獻標識碼:A 文章編號:1009-914X(2014)34-0368-01
隨著科學技術的快速發展,進一步推動了機電一體化技術的發展,并不是簡單的將機械技術與電子技術進行疊加,而是技術之間的相互補充,利用電子設備所具有的信息處理功能以及控制功能與機械裝置相結合,通過有效的措施將各項施工工藝融合在一起,提高煤礦生產活動的系統性、科學性以及完整性[1]。
一、機電一體化概述
1.概念
機電一體化技術即將電氣工程、計算機技術以及機械工程等專業有效的融合在一起,然后利用微電子技術將工程生產的各項工藝相互滲透,實現電子技術與機械技術融合的技術[2]。從總體上來看,機電一體化技術主要由傳感裝置、動力裝置以及機械裝置組成,不同部分具有的功能不同,所起到的作用也各不相同。傳感裝置主要起到有效傳遞信息的作用,動力裝置主要起到為生產活動提供動力的作用,而機械裝置主要來負荷各部分之間的協調工作,通過每個部分的相互協調,不斷提高機電一體化系統的功能。
2.優勢
在煤礦生產中實現機電一體化,首先可以通過電子技術的應用,利用其所具有的運算、控制、記憶以及信息處理等功能,實現整個生產工藝的多功能化、信息化以及智能化,提高生產效益。其次,整個系統的調動運行,可以自主完成對多個部分的協調管理,保證煤礦生產系統達到最優狀態,達到節能的目的。并且,機電一體化系統中具有監視與診斷等功能,可以隨時掌握整個系統中各設備的運行狀態,提高生產的安全性與穩定性。最后,與傳統生產方式相比,機電一體化系統結構更為簡單,生產操作簡易,進一步達到標準化生產目標。
二、煤礦機電一體化應用現狀分析
煤礦機電一體化技術現在已經得到了廣泛的應用,并且隨著計算機技術的快速發展,數據庫信息技術也被應用到煤礦生產中,進一步推動了機電一體化的發展,現在我國煤礦一體化技術在應用上已經實現了自動化、系統化以及智能化。機電一體化技術的應用,對提高生產效率具有重要意義,各機械設備是保證煤礦生產正常進行的主要因素,現在機電一體化技術的應用,將電子功能與機械功能相融合,與傳統生產相比,優化了產品性能與功能。機電一體化技術在煤礦生產中的應用,主要包括煤礦開采、井下煤礦運輸以及井下供電排水等硬件設施,同時也作用于信息管理與控制系統等軟件設施上,在整體上提高了煤礦開采過程中的生產效率與安全性。
三、煤礦機電一體化應用發展分析
1.采煤機應用
我國大部分煤礦生產采用的是綜合機械化采煤系統,實現了生產的自動化,傳統生產工藝中主要以液壓牽引,現在逐漸發展為電牽引,將機電一體化技術應用在采煤機中,比傳統生產模式相比更具優勢。例如電牽引比液壓牽引效果更佳,并且能夠更好的克服阻力,在下滑時提供制動功能。應用機電一體化技術安裝有防止下滑的制動裝置,能夠更順利的開展大傾角煤層作業。另外,在生產過程中,系統運行動態性更好,可以通過生產過程中產生的各項數據來對系統運行狀態進行調整,長時間在惡劣環境下持續作業,因為能夠更好的適應作業環境,外界因素對設備產生的影響更低,降低了設備故障概率[3]。另外,機電一體化技術的應用,牽引力主要通過計算機來控制,并實現對工作面刮板運輸機的實時監控,提高了煤礦生產的安全性與可靠性。
2.運輸機應用
為滿足社會經濟發展需求,煤礦開采量在不斷增加,將一體化技術應用到提升與運輸系統上,可以有效提高運輸效率與安全性。內裝式提升機在煤礦生產中比較常用,主要為電機與滾筒一體化的設計方式,設備結構簡單,操作也更方便,控制與運行系統也更準確,可以實現完全自動化控制。針對我國皮帶式運輸與生產方式,對運輸系統要求比較高,通過機電一體化技術的應用,可以利用電子監控系統來完成設備運行的實時監控,減少故障出現的概率。
3.監控系統應用
煤礦生產中最為常用的機電一體化技術,包括機械技術、系統技術、計算機與信息技術以及自動控制技術等,其中監控系統作為重要。因為煤礦生產活動與其他生產活動相比具有特殊性,對于煤礦生產的監控,對其監控數據的管理并不嚴格,但是必須要能夠持續運行,保證礦工工作的生命安全。機電一體化技術在監控系統中的應用,將系統與局域網相連,自身數據庫與主機同步,避免數據的丟失,同時也可以對已存的信息進行檢索,實現圖像顯示、圖表打印等。機電一體化技術的應用,通過電子監控系統來對整個生產活動各個環節進行實時監控,減少安全事故的發生,保證煤礦生產安全性。
結束語:
煤礦生產具有一定特殊性,對生產工藝以及設備等都有著嚴格要求,為滿足社會發展的需求,必須要對生產模式做進一步的研究。機電一體化技術在煤礦生產中的應用,對提高生產效率,保證生產安全具有重要意義,想要進一步發揮其所具有的功能,要求我們應持續不斷的進行研究。
參考文獻
一、機電一體化的概念
“機電一體化”在國外被稱為Mechatronics是日本人在20世紀70年代初提出來的,它是用英文Mechanics的前半部分和Electron-ics的后半部分結合在一起構成的一個新詞,意思是機械技術和電子技術的有機結合。這一名稱已得到包括我國在內的世界各國的承認,我國的工程技術人員習慣上把它譯為機電一體化技術。機電一體化技術又稱為機械電子技術,是機械技術、電子技術和信息技術有機結合的產物。二、機電一體化技術基本概念機電一體化技術是在微型計算機為代表的微電子技術、信息技術迅速發展,向機械工業領域迅猛滲透,機械電子技術深度結合的現代工業的基礎上,綜合應用機械技術、微電子技術、信息技術、自動控制技術、傳感測試技術、電力電子技術、接口技術及軟件編程技術等群體技術,從系統理論出發,根據系統功能目標和優化組織結構目標,以智力、動力、結構、運動和感知組成要素為基礎,對各組成要素及其間的信息處理,接口耦合,運動傳遞,物質運動,能量變換進行研究,使得整個系統有機結合與綜合集成,并在系統程序和微電子電路的有序信息流控制下,形成物質的和能量的有規則運動,在高功能、高質量、高精度、高可靠性、低能耗等諸方面實現多種技術功能復合的最佳功能價值系統工程技術。
二、機電一體化技術的特點
1、安全性和可靠性。機電一體化產品都具有自動監視、報警、自動診斷等功能。在工作過程中電力故障時,能自采取保護措施,避免人身和設備事故,顯著提高設備的使用安全性。
2、工作質量提高。機電一體化產品具有信息自動處理和自動控制功能,其控制和檢測的精度上很大程度的提高.近幾年出新了復合加工機床,派生出各新穎的機床結構,可以采取虛擬軸機床和特殊機械結構。例如:復合型的一體化機床,在鉆深孔時大大提高效率。通過自動控制系統可保證機械按照設計的要求完成預定動作,使之不受機械操作者主觀因素的影響,從而保證最佳的工作質量和產品的合格率。由于高速加工技術普及,機床主軸轉速由3000~4000r/min提高到9000r/min,運動部件的加速度,其已由過去一般機床的0.4G提高到2G,直線電機在機床上開始使用,主軸上大量采用內裝式主軸電機。機電一體化產品實現了工作的自動化,使得生產能力大大提高。
3、使用性能改善。機電一體化產品普遍采用程序控制和數字顯示,操作按鈕數量顯著減少,操作技術大大簡化并且方便、簡單。機電一體化產品根據預設的程序逐步由電子控制系統指揮實現,系統通過被控對象的數學模型以及外界參數的變化隨即自尋最佳工作程序,實現自動最優化操作。
4、適用面廣。機電一體化產品跳出了機械機電一體化產品的單技術和單功能限制,使得產品的功能水平和自動化程度大大提高。具有自動化控制、自動補償、自動校驗、自動調節、自動保護等多種功能,能滿足用戶需求的應變能力較強。
5、調整和維護方便。機電一體化產品在安裝調試時,通過調整控制程序以適應不同用戶對象的需要,通過多種手段輸入到控制系統中,事先存入若干套不同的執行程序,然后根據不同的要求,只需給定一個代碼信號輸入,可按指定的預定程序進行自動工作。機電一體化的定位精度可以提高到提高到1mm左右,最小分辨率為的數控系統和已有產品,并且兩軸以上插補技術大大提高,納米級插補使機床聯動出的圓弧都可以達到1μ的圓度,提高了插補質量,并可進行自動拐角處理等。機電一體化產品的自動化檢驗和自動監事功能可對故障自動采取措施,使工作恢復正常。
6、網絡化。依據機電一體化機床的基本要求,提高機床的開動率是企業合理化、最佳化的方法。因此,計算機網絡制造和虛擬制造技術都在數控機床基礎上發展起來,這必然成為制造業發展的一個主要潮流。
三、機電一體化系統設計模型
機電一體化可控的執行機構子系統是高精度匹配性和信息融合的結構,也是機電一體化系統中設計方案創新的核心。
1、F-P-A-M求解模型。它是根據總功能進行工藝動作過程的分解,通過與其它兩個子系統的集成與融合設計得到機電一體化系統的方案,它的柔性化程度將多個單一功能的機械系統組合成多功能的機電一體化系統 ,用計算機控制系統取機械式的控制系統 ,提出了解模塊的接口匹配策略。
2、符號表達模型。機電一體化系統需要以簡圖的形式表達多種可行方案,該表達方法建立在常用機電一體化系統基本功能元模塊的層次上,包括文字符號,接口信息等符號,為計算機輔助機電一體化系統方案的創新設計提供了有效手段。機電一體化系統知識庫來源可快速存取功能元載體并能自動產生可行的設計方案。
四、機電一體化的結構設計方法
對我國現有煤礦監測監控系統及配套傳感器等設備的現場應用效果進行綜合評價,煤炭科學研究總院重慶分院的KJ90、天地科技股份公司常州自動化分公司的KJ95、煤炭科學研究總院撫順分院的KJF2000和北京瑞賽公司的KJ4,KJ2000等系統無論在軟硬件功能、穩定性和可靠性、專業技術服務能力、企業性質和生產規模等方面基本代表了我國煤礦監測監控系統的技術水平。
1.2礦井提升機中的應用礦井提升機是一種實現機電一體化較好的礦山大型設備,全數字化,交、直流提升機。特別是內裝式提升機,從結構上將滾筒和驅動合為一個整體,大大簡化了機械結構,是典型的機電一體化設備,充分體現了機械-電力電子-計算機-自動控制的綜合體。全數字提升機高度可靠,具有可重復性故障尋址、完整的診斷設施和自診斷功能,以及簡單而快速的通信功能;它采用總線方式,大大簡化電氣安裝;硬件配置簡單,互相兼容,零備件少;可以方便地實現軟啟動、軟件控制和改變瞬間加速度。
在我國“九五”計劃期間,國產全數字化直流提升機已成為各煤礦提升機的首選機型。我國研制成功的具有自主知識產權的全數字化直流提升機的核心部分ASCS是由雙CPU構成的計算機系統。除此之外,我國還用SIMADYND和S7研制成功了第一臺交-交變頻器供電的交流提升機。2000年11月,該系統在焦作古漢山礦投入運行,情況良好。提升機由于采用了計算機技術,其安全保護系統更為完善。該系統的主要特點是:采用兩臺計算機裝置,每臺都有自己獨立的測量、傳感裝置和數據處理系統。這兩臺計算機同步工作,互相檢測,互為備用,對提升行程實現直接測量和間接測量容器位置相結合的方式,對兩者進行比較、校正,實現行程自動控制。由于采用了計算機對安全回路、制動回路、電源和驅動回路進行實時檢測,實現故障記憶,因此極大地提高了提升機安全性能。
1.3井下帶式輸送機中的應用在我國“八五”計劃期間,通過國家一條龍“日產萬噸綜采設備”項目的實施,極大地提高了帶式輸送機的技術水平,煤礦井下用大功率、長距離帶式輸送機的關鍵技術研究和新產品的研發也取得了很大的進步。如大傾角長距離帶式輸送機成套設備、高產高效工作面順槽可伸縮帶式輸送機等均填補了國內此項技術的空白,并對帶式輸送機的關鍵技術及其主要元部件進行了理論研究和產品開發,成功的研制了多種軟起動和制動裝置以及以PLC為核心的可編程電控裝置、驅動系統采用調速型液力偶合器和行星齒輪減速器,目前我國已經自行生產制造了多個品種和多種類型的帶式輸送機。
2結束語
隨著煤礦生產不斷向深部水平發展,對控制水平和規模的要求越來越高,從而又加速了機電一體化技術的發展和進步,目前各種高新技術的發展,如網絡、光纖、人工智能及生物工程等高新技術已滲入到機電一體化技術之中,使機電一體化產品功能更強大、性能更優越,使機電一體化產品功能越來越強,智能化程度也越來越高,因此采用新的機電一體化技術裝備的煤礦,能夠使企業獲得更加顯著的技術、經濟和社會效益,這也是一個煤礦企業循環促進不斷發展的過程。
參考文獻:
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一、引言
目前,職業學校普遍存在著學生實踐能力差的問題,這是由于在傳統教育模式下,職業技校的理論與實踐沒有有機的結合在一起,導致理論教學與實踐教學的脫節,學生在理論課中不能積極的投入,而老師的教學模式缺乏新意,導致學生在上課期間聽不懂也聽不下去,理論課達不到實際的效果。在實踐課上,由于學生缺乏理論基礎,對設備的結構設計、運行原理缺乏認知,只能盲目的操作。對于職業學校機電類的課程來說,在教學上需要有設備和理論作為基礎,在此基礎之上,教學老師還要想方設法的對教學內容創新,根據學生的實際情況,來設計教學的結構、內容、思路等,使教學達到學生能夠學以致用的目的,因此就需要結合理論與實踐的教學方法,使其有機的融合在一起,機電類課程結合了機械、PLC、傳感等多項技術,在結構上大多是模塊化,教學老師不僅要使學生熟練掌握設備操作,還要與《電氣控制與PLC》、《機電一體化設備安裝與維護》等多門課程相結合,因此,只有引入機電一體化實訓裝置和模塊化生產線等設備,并積極探索理實一體化教學模式,才能提高了學生的實踐動手能力和社會競爭力。
二、機電一體化實訓裝置的主要模塊和基本構成
1、機電一體化實訓裝置的總體結構
機電一體化實訓裝置是職業學校根據學生的實際情況購進的機電一體化設備,來供學生實踐課學習使用,提高學生的實踐能力。機電一體化實訓裝置的結構一般包括電腦、PLC主機、變頻器模塊、電機模塊、氣動控制模塊等,總體上來說是由硬件和軟件構成,目前的機電一體化裝置是模塊化和開放式的結構,在教學的過程中,可以指導學生了解裝置構造和拆卸、組裝等技能的培訓。
2、裝置主要模塊的基本組成
(1)PLC主機:采用了CPU226AC/DC/晶體管(24路數字量輸入/16路晶體管輸出)、兩個RS-485通信口、EM222(8路數字量輸出),在PLC的每個輸入端均有開關,PLC主機的輸入/輸出接口均已連到面板上,方便用戶使用。
(2)變頻器模塊:“采用西門子MM420變頻器,三相380V供電,輸出功率0.75KW。集成RS-485通訊接口,提供BOP操作面板;集成3路數字量輸入/1路繼電器輸出,1路模擬量輸入/1路模擬量輸出;具備過電壓、欠電壓保護,電機過熱保護,短路保護等。提供調速電位器,所有接口均采用安全插連接?!?/p>
(3)電機模塊:包括三相交流異步電動機,步進電機和步進電機驅動器等。
(4)低壓電器模塊:配備了交流接觸器、熱繼電器、電子式時間繼電器、中間繼電器、變壓器、整流電路、能耗制動電阻、帶燈按鈕、斷路器、熔斷器、行程開關、組合開關、轉換開關、速度繼電器、磁性開關、急停按鈕、復位按鈕、自鎖按鈕等低壓電器。
(5)氣動模塊:包括了靜音氣泵、單桿氣缸、雙桿氣缸、氣動手爪、單控電磁閥、雙控電磁閥、旋轉氣缸等。
(6)傳感器模塊:具備了電感傳感器、漫反射式光電傳感器、對射式光電傳感器、光纖傳感器,可區分金屬物料和非金屬物料、不同顏色的物料。
(7)觸摸屏與組態模塊:配備了深圳步科EVIEWMT4200工業觸摸屏和EV5000組態編程軟件。
三、機電一體化實訓裝置的功能和機電類課程教學中的應用
1、機電一體化教學課程設計
根據教學計劃和現在對機電類人才的要求,目前職業學校內主要開設的課程有:《機電一體化設備安裝與維護》、《檢測與傳感技術》等關于機電一體化裝置運行原理和設備介紹與實際操作的課程。從課程設置上要與實際操作相結合,學生能夠學以致用,并熟練的掌握機電一體化裝置的操作。
2、《電氣控制與PLC》理實一體化教學思路
首先根據教學要求和設備特點編寫教學講義、課件等。其次組織學生到學校內部訓練中心參觀,對機電一體化有一個基本的了解;同時,配齊學生在學習電氣控制時所用的設備,根據學生不同的特點,對學生進行分類教學,因材施教,激發學生的興趣;最后制定好考核標準。
四、結束語
在職業學校中,對學生的教育首先要根據人才的要求和學生的實際情況開展教學工作,對于機電類的課程,在引入機電一體化實訓裝置的基礎之上,集合理論與實踐,使課程變得豐富多彩,學生提高了濃厚的興趣,才能全身心的投入到學習中,對于教師而言,對機電一體化實訓裝置做好必要的知識儲備和教學內容上的創新,幫助學生解決各種問題。不僅能夠促進學生提高創新與實踐能力,還能夠提高教師自身的能力。
參考文獻:
隨著科學技術越來越先進,我國機械制造行業得到了十足發展,傳統的加工方式已經逐漸被淘汰,為提升機械制造行業的綜合競爭力,需合理運用機電一體化智能技術,將現代化生產設備與加工方式有機統一,從而在保障機械產品質量的同時,進一步提高產品的生產效率。機電一體化以計算機編程技術、通信技術、信息轉換技術為基礎,通過合理組織功能結構的方式,優化設備裝置。
1改造傳統機械加工機床機電一體化的重要性
當前,企業已經逐步意識到“機電一體化”的重要性,并加大了對于機械制造的投入,因此,企業在研究開發復雜零部件領域中也取得了一定的成績,但與國際先進水平相比,其差距仍然較大。從機械制造行業的角度分析,受到企業總規模、經濟實力等因素的影響,部分企業無法使用機電一體化的機床設備,也沒有足夠的數控機床改造安裝費用[1]。同時,傳統機床的數量較多,是企業主要的生產機械設備,如果全部用數控機床來代替,不僅會增加企業經濟壓力,更會浪費既有資源。數控機床在運行過程中,真正發揮作用的功能只有少數幾個,生產資料與產品之間的矛盾較為尖銳?;诖?,企業應重視改造傳統機械加工機床,提升生產資源的利用效率,進而在保障產品質量的前提下,優化企業內部資源配置,實現企業的持續發展。
2改造傳統機械加工機床機電一體化的優勢與特點
機電一體化針對傳統機械加工中無法適應生產需求的設備、零部件進行改造,利用微機控制系統,使得機械加工在傳統工作程序中加入數控功能,主要包含降低企業投資成本等三方面的優勢,如下所示。
2.1降低企業投資成本
改造與購置不同,是指對傳統普通機床性能進行改進,與購置全新的數控機床相比,能夠降低企業在生產環節的投資成本。完成機床改造,實現機電一體化后,可以在很大程度上提升機床加工效率,縮短原有加工所需時間,從而實現以最小的投入獲取最大回報。
2.2延長機床使用年限
改造機械采用的微機控制系統,其運用現代化控制技術,可以在短時間中提高機械加工的生產效率。此外,運用微機控制系統的機床機電一體化可以升級設備檔次,改造過程中所選用的零部件是具有先進結構、制作精密且堅固的鑄造件,其能夠提高機床整體質量,優化機床使用功能,延長其使用年限,并降低生產過程中機床出現故障的機率。
2.3縮短產品生產周期
機械加工型企業占地面積廣,規模較大,設備的安置較復雜,在進行機電一體化的改造過程中,只需要優化原有普通機床,不需要重新建設廠房,可以節約企業生產成本并縮短施工周期和產品生產周期。
3改造傳統機械加工機床機電一體化的時代趨勢
3.1自動化
在改造傳統機械加工機床機電一體化中,通過更新系統微機控制軟件,及時轉變機電系統的運轉程序,確保系統整體的自動化,使其具備最基本的邏輯功能,進而動態判斷機床的生產情況,避免出現機床其他故障。同時,機電一體化的自動化趨勢能夠科學掌控產品生產質量,為企業獲取更大經濟效益。
3.2運轉速度加快
改造之后的機床,整體的速度會逐漸加快,根據相關資料記載,當前機床的轉速達到10000轉/分,說明機床的生產效率較高。此外,隨著納米技術的廣泛應用,機電一體化也開始研究機床與納米技術的融合途徑,以提升機床的精確度。
3.3節能化
隨著人們生態環保意識的提升,對環境的保護力度逐漸增大,基于此,在改造傳統機械加工時,也加入了綠色環保的理念,通過優化機電一體化設備,減小其占地面積,并重視對加工過程的監督力度,在實現高速生產的同時,降低有害物質的排放,實現生態效益和經濟效益協調發展。數控機床能夠進一步提升資源有效率,減少資源投入,進而實現節能化。
4結束語
綜上所述,對傳統機械加工領域進行改造,實現機床機電一體化,不僅能夠有效提升機械制造產品生產效率,還能合理節約企業生產成本,通過運用現代化技術,動態監測設備運行情況,及時解決加工過程中可能存在的問題,科學延長機械設備使用年限,降低機床設備出現故障的幾率。相關企業必須綜合考慮生產實際情況,合理貫徹機電一體化理念,將新型加工方式與機械制造有機統一,進而提高產品競爭力,實現企業的持續發展。
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