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工程機(jī)械新技術(shù)應(yīng)用論文（通用7篇）
工程機(jī)械是裝備工業(yè)的重要組成部分。概括地說(shuō)，凡土石方施工工程、路面建設(shè)與養(yǎng)護(hù)、流動(dòng)式起重裝卸作業(yè)和各種建筑工程所需的綜合性機(jī)械化施工工程所必需的機(jī)械裝備，稱為工程機(jī)械。下面是小編為大家整理的工程機(jī)械新技術(shù)應(yīng)用論文，歡迎閱讀。
工程機(jī)械新技術(shù)應(yīng)用論文 篇1
摘 要：本文首先介紹工程機(jī)械的發(fā)展現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì)，從而說(shuō)明其發(fā)展的必要性；接著又對(duì)工程機(jī)械領(lǐng)域中幾種典型機(jī)械設(shè)備形式如裝載機(jī)、挖掘機(jī)和壓實(shí)機(jī)進(jìn)行闡述，說(shuō)明其將要發(fā)展的領(lǐng)域之廣；最后列舉了一系列正在應(yīng)用和正在研究的新技術(shù)、新理論及新方法，為工程機(jī)械今后的發(fā)展提供了借鑒意義。
關(guān)鍵詞：工程機(jī)械， 應(yīng)用 ，新技術(shù) ，新方法 ，新理論
緒論
工程機(jī)械關(guān)乎到國(guó)民經(jīng)濟(jì)的有序發(fā)展，在航天、建筑、道路、航海等領(lǐng)域都發(fā)揮著巨大的作用。在代替人工生產(chǎn)，并從事繁重的勞動(dòng)過(guò)程中，占據(jù)著重要位置和不可替代的作用。隨著社會(huì)的發(fā)展和科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，工程機(jī)械無(wú)論在外形，還是在生產(chǎn)效率方面都獲得了長(zhǎng)足的進(jìn)展。包括裝載機(jī)、挖掘機(jī)以及壓實(shí)機(jī)方面，尤其是公路修筑方面，不但代替了傳統(tǒng)的工程模式，更重要的是，引入了諸多的新技術(shù)和新的方法。
隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的騰飛，尤其是改革開(kāi)放以來(lái)，對(duì)與工程機(jī)械方面，無(wú)論是工況的繁重程度，還是在工作的復(fù)雜程度，都提出了更高的要求，這一點(diǎn)在公路建設(shè)方面尤為明顯。這些要求既是對(duì)道路工程機(jī)械的一種挑戰(zhàn)，同時(shí)也是為我國(guó)道路工程機(jī)械前進(jìn)提供了更多的空間，也促使我國(guó)相關(guān)的專家和學(xué)者們?cè)谖?guó)外的經(jīng)驗(yàn)和本國(guó)傳統(tǒng)工程機(jī)械發(fā)展的基礎(chǔ)上，對(duì)其進(jìn)行積極的探索和改進(jìn)�；诖�，本文著重介紹在新時(shí)代，新技術(shù)引入對(duì)于工程機(jī)械的發(fā)展和應(yīng)用的積極影響，同時(shí)對(duì)于此類問(wèn)題的研究提供了借鑒資料。
一、發(fā)展概述
1.1發(fā)展現(xiàn)狀
伴隨著工程機(jī)械的發(fā)展，其自身不但得到了進(jìn)步，包括新技術(shù)和新理念的應(yīng)用，同時(shí)，其應(yīng)用空間遍布資源開(kāi)發(fā)、交通建設(shè)、水利水電和市政工程等領(lǐng)域。就目前來(lái)說(shuō)，工程機(jī)械的發(fā)展出現(xiàn)了一派繁榮局面。不但在于工程機(jī)械的整體性能，還包括使用壽命、技術(shù)含量和自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)等方面，都有很大的提升空間。在國(guó)內(nèi)主要的工程機(jī)械企業(yè)和單位包括徐工、柳工、廈工和龍工等，在這一領(lǐng)域占據(jù)國(guó)內(nèi)的領(lǐng)先位置，并為其發(fā)展做出了卓越的貢獻(xiàn)。
從縱向來(lái)看，我國(guó)工程機(jī)械的理論研究階段、設(shè)計(jì)論證階段和制造階段，都特別注重引入在國(guó)內(nèi)外都較為領(lǐng)先的理論和經(jīng)驗(yàn)，以滿足國(guó)內(nèi)市場(chǎng)的建設(shè)、生產(chǎn)等方面的需要。例如，在工程機(jī)械啟動(dòng)裝置增加凈化設(shè)備、駕駛室內(nèi)安裝空調(diào)等，對(duì)于工程機(jī)械和駕駛員來(lái)說(shuō)，都是進(jìn)步。因此，可以說(shuō)，我國(guó)工程機(jī)械的發(fā)展道路還在前進(jìn)。
1.2發(fā)展趨勢(shì)
從上述可以看到我國(guó)工程機(jī)械的發(fā)展現(xiàn)狀，在部分企業(yè)，已經(jīng)可與世界領(lǐng)先水平進(jìn)行媲美。然而，隨著時(shí)代的發(fā)展，我國(guó)工程機(jī)械領(lǐng)域仍然需要不斷的完善和發(fā)展，主要體現(xiàn)在以下的方面。
1.2.1產(chǎn)業(yè)趨向國(guó)際化
與國(guó)際接軌，從國(guó)內(nèi)外借鑒并吸取先進(jìn)的經(jīng)驗(yàn)、理論和技術(shù)，一直是我國(guó)工程機(jī)械發(fā)展的基本原則。在中國(guó)加入WTO之后，在未來(lái)的發(fā)展道路上，與國(guó)際上的領(lǐng)先工程機(jī)械企業(yè)進(jìn)行競(jìng)爭(zhēng)，既是機(jī)遇又是挑戰(zhàn)。但是若要取得進(jìn)步，必須使工程機(jī)械從理論到設(shè)計(jì)，再到制造等一系列產(chǎn)業(yè)過(guò)程進(jìn)行國(guó)際化連接。
1.2.2產(chǎn)品趨向多元化
進(jìn)入到20世紀(jì)90年代以后，我國(guó)工程機(jī)械領(lǐng)域蓬勃發(fā)展，不但企業(yè)數(shù)量增加，機(jī)械品種增多，而且機(jī)型的數(shù)量也明顯增加，并應(yīng)用于國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的各行各業(yè)。隨著進(jìn)入21世紀(jì)，這種趨勢(shì)不但沒(méi)有減弱，而且在未來(lái)的發(fā)展道路上，將會(huì)加快行進(jìn)的步伐，為適應(yīng)市場(chǎng)形式和工程環(huán)境的多樣性，而趨向多元化，繼續(xù)發(fā)展。
1.2.3結(jié)構(gòu)趨向微小化
在工程機(jī)械的發(fā)展初期，主要以大型化甚至巨型化發(fā)展為標(biāo)志，而進(jìn)入到21世紀(jì)以后，隨著工程更加復(fù)雜和工作流程更加細(xì)化，發(fā)展趨勢(shì)的特點(diǎn)則轉(zhuǎn)變?yōu)槲⑿』途?xì)化。在這一過(guò)程中，工程機(jī)械不以其體積的減小而發(fā)生功能的降低，相反，在未來(lái)的發(fā)展道路上，微小型機(jī)械設(shè)備會(huì)更加靈活，并具有較好的機(jī)動(dòng)性能，以滿足諸如修道、建筑等領(lǐng)域的需要。
1.2.4操作趨向綠色化
節(jié)能減排一直是現(xiàn)階段所有學(xué)科專業(yè)的主題，工程機(jī)械領(lǐng)域也不例外。在未來(lái)的發(fā)展道路上，不以破壞生態(tài)壞境為代價(jià)而換取經(jīng)濟(jì)的發(fā)展定會(huì)工程機(jī)械發(fā)展的主要原則和生產(chǎn)及應(yīng)用的標(biāo)志。對(duì)于超過(guò)使用年限的機(jī)械設(shè)備，也會(huì)有專門(mén)的回收部門(mén)進(jìn)行處理，以確保對(duì)環(huán)境的破壞降到最低，達(dá)到綠色標(biāo)準(zhǔn)。
二、應(yīng)用實(shí)例
在工程機(jī)械的發(fā)展道路中，以修路領(lǐng)域?yàn)槔�，裝載機(jī)、挖掘機(jī)及壓實(shí)機(jī)是其重要的'代表類型，并在各種環(huán)境中進(jìn)行工作。
2.1裝載機(jī)
裝載機(jī)屬于工程機(jī)械中的基礎(chǔ)成員。主要由驅(qū)動(dòng)設(shè)備、傳動(dòng)設(shè)備、行走設(shè)備及工作設(shè)備和操作設(shè)備等組成；其標(biāo)志性特征是工作設(shè)備主要有鏟斗、動(dòng)臂和搖臂等部分，主要應(yīng)用在建筑、道路方面的土壤、石灰、煤炭、石塊等物料對(duì)象。尤其是道路建設(shè)過(guò)程中，對(duì)于路基的填挖，瀝青混合物料及水泥等的集料和裝料作業(yè)等操作方面，具有重要意義。
2.2挖掘機(jī)
挖掘機(jī)與裝載機(jī)的構(gòu)造基本相同，惟一的區(qū)別在于工作裝置主要由挖斗組成。其主要功效在于通過(guò)挖斗，對(duì)高于或者低于參考面的物料進(jìn)行挖掘工作，并進(jìn)行簡(jiǎn)單的裝車和運(yùn)輸操作。在這一過(guò)程中，主要針對(duì)土壤、煤炭和石塊等對(duì)象進(jìn)行開(kāi)展。也屬于工程機(jī)械中重要的形式之一。
2.3壓實(shí)機(jī)
壓實(shí)機(jī)通過(guò)對(duì)地面或者其他平面行走裝置中巨大平整的圓柱形前輪和后輪等設(shè)備，進(jìn)行碾壓處理。在碾壓過(guò)程中，對(duì)土壤、石塊、瀝青混合物等作用對(duì)象具有擠壓、破碎和推平等作用，廣泛應(yīng)用于道路修筑工程，對(duì)于增加路面的密實(shí)度和填埋具有不可替代的作用。
三、新技術(shù)應(yīng)用
通過(guò)對(duì)上述工程機(jī)械幾種重要機(jī)型的列舉，在如今的發(fā)展過(guò)程中，均有不同程度的新技術(shù)應(yīng)用。
3.1虛擬樣機(jī)技術(shù)
虛擬樣機(jī)技術(shù)是在計(jì)算機(jī)技術(shù)和軟件領(lǐng)域的蓬勃發(fā)展的基礎(chǔ)上提出并發(fā)展的。其基本思想是通過(guò)在計(jì)算機(jī)虛擬世界中對(duì)工程機(jī)械產(chǎn)品整車或者機(jī)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)分析、運(yùn)動(dòng)分析、受力分析以及制造分析等。這種技術(shù)引入到工程機(jī)械中，立刻獲得了廣泛的關(guān)注和認(rèn)可，不但減輕了繁重的現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)工作和樣品制造工作，大大提高了效率，同時(shí)大大降低了工程機(jī)械的研發(fā)成本。設(shè)計(jì)師或者技術(shù)人員能夠通過(guò)計(jì)算機(jī)建模、運(yùn)動(dòng)、分析及優(yōu)化過(guò)程，得到理想中的參數(shù)數(shù)據(jù)，有時(shí)甚至可代替人腦，對(duì)其進(jìn)行改良。在未來(lái)的發(fā)展道路中，也是一項(xiàng)必不可少的技術(shù)。
3.2電子、機(jī)群智能化技術(shù)
電子化和智能化控制技術(shù)主要在駕駛室中對(duì)工程機(jī)械工作裝置進(jìn)行控制應(yīng)用。在如今國(guó)外的多家工程機(jī)械企業(yè)的多種機(jī)
型都進(jìn)行微機(jī)控制技術(shù)，使機(jī)械的靈活程度大大增加，而且更具可靠性和穩(wěn)定性優(yōu)勢(shì)。其中的全電子智能化控制，是將工程機(jī)械中的各項(xiàng)控制系統(tǒng)通過(guò)電子系統(tǒng)進(jìn)行連接和操作，包括對(duì)行走裝置、轉(zhuǎn)向裝置和工作裝置等的耦合過(guò)程，能夠大大簡(jiǎn)化現(xiàn)有的機(jī)械電路系統(tǒng)，而提高機(jī)械設(shè)備的性能和工作效用。同時(shí)還使工程機(jī)械達(dá)到部分自動(dòng)判斷等功能。
3.3混合動(dòng)力技術(shù)
由于工程機(jī)械進(jìn)行的工作大多繁重，因此也大多使用動(dòng)力較大的燃油燃料，同時(shí)還具有較大的排油量和動(dòng)力輸出，盡管滿足了生產(chǎn)所需，然而也大大增加了成本消耗；基于此，專家提出將混合動(dòng)力技術(shù)引入到工程機(jī)械當(dāng)中。其基本理論是在發(fā)動(dòng)機(jī)輸出動(dòng)力的時(shí)候，會(huì)有混合動(dòng)力系統(tǒng)將多余的動(dòng)力進(jìn)行能量轉(zhuǎn)換，并保存下來(lái)。在工程機(jī)械抵擋行走或者待工前進(jìn)的時(shí)候，便可消耗這部分能量，從而擺脫對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)的依賴。主要包括串聯(lián)和并聯(lián)系統(tǒng)。這種技術(shù)大大減少了能量的消耗，同時(shí)還能夠提高燃油資源的利用率，在未來(lái)的發(fā)展道路上，已經(jīng)成為專家和學(xué)者們所研究的熱點(diǎn)和難點(diǎn)領(lǐng)域。
3.4無(wú)人駕駛技術(shù)
無(wú)人駕駛技術(shù)是基于電子化和智能化技術(shù)發(fā)展起來(lái)的，主要理論思想是使工程機(jī)械擺脫人工駕駛，通過(guò)遠(yuǎn)距離微機(jī)操作或者智能操作，使工程機(jī)械在不適宜人類工作的環(huán)境中進(jìn)行工作，以道路工程舉例，在盤(pán)山路等危險(xiǎn)地區(qū)，通過(guò)技術(shù)人員在遠(yuǎn)處與工程機(jī)械設(shè)備機(jī)器人進(jìn)行連接，進(jìn)行無(wú)人駕駛操作來(lái)控制機(jī)械設(shè)備，從而完成道路修建工作。
3.5節(jié)能環(huán)保技術(shù)
節(jié)能減排的思想已經(jīng)深入到國(guó)民經(jīng)濟(jì)的方方面面，同時(shí)也涉及到工程機(jī)械領(lǐng)域。工程機(jī)械通過(guò)節(jié)能減排技術(shù)的應(yīng)用，對(duì)資源的節(jié)約和環(huán)境的保護(hù)具有重要意義。上述的混合動(dòng)力系統(tǒng)就是一種。除此之外，還包括環(huán)保材料應(yīng)用、清潔能源使用等方面的技術(shù)，對(duì)工程機(jī)械的節(jié)能減排都起到了積極的作用。
結(jié)束語(yǔ)
鑒于工程機(jī)械對(duì)國(guó)民生產(chǎn)和人民生活具有重要意義，通過(guò)工程機(jī)械列舉，可以看出其涉及到的范圍之廣；通過(guò)一系列先進(jìn)的新技術(shù)應(yīng)用又能夠看出，工程機(jī)械具有廣泛和深入的發(fā)展空間和發(fā)展前景�；诖耍疚闹貙�(duì)這些方面進(jìn)行介紹，并對(duì)工程機(jī)械的發(fā)展提供借鑒的意義。
參考文獻(xiàn)
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工程機(jī)械新技術(shù)應(yīng)用論文 篇2
隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)社會(huì)的進(jìn)步，工程機(jī)械也得到了快速發(fā)展，機(jī)電一體化技術(shù)得到了廣泛的應(yīng)用。在工程機(jī)械運(yùn)行中應(yīng)用機(jī)電一體化技術(shù)，可大大提高工程機(jī)械運(yùn)行效率，為經(jīng)濟(jì)效益提升提供保障。因此，探討機(jī)電一體化技術(shù)在工程機(jī)械中的應(yīng)用具有重要意義。而且，機(jī)電一體化技術(shù)屬獨(dú)立學(xué)科，涉及信息技術(shù)、電子計(jì)算機(jī)技術(shù)、微電子技術(shù)及自動(dòng)控制技術(shù)等，探討機(jī)電一體化技術(shù)在工程機(jī)械中的應(yīng)用，有助于促進(jìn)工程機(jī)械的發(fā)展。
1.機(jī)電一體化技術(shù)及其應(yīng)用現(xiàn)狀
機(jī)電一體化即機(jī)械電子學(xué)，屬于新興邊緣綜合學(xué)科，涉及微電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、機(jī)械技術(shù)及信息技術(shù)，等等。在工程機(jī)械中利用機(jī)電一體化技術(shù)，將微電子技術(shù)應(yīng)用到工程機(jī)械中，可將微電子技術(shù)中的動(dòng)力、控制與機(jī)械主功能等加以充分發(fā)揮，從而提高工程機(jī)械的利用技術(shù)。而且，在工程機(jī)械中利用機(jī)電一體化技術(shù)，也可大幅改善工程機(jī)械面貌，促進(jìn)工程機(jī)械的智能化、自動(dòng)化。隨著施工的變化，工程機(jī)械性能的要求也在不斷發(fā)生改變，需要逐步提高工程機(jī)械的性能。在使用性能上，工程機(jī)械應(yīng)做到以下幾點(diǎn)：第一，提高生產(chǎn)效率，降低能耗；第二，提高工程機(jī)械的自動(dòng)化水平，嚴(yán)格控制施工質(zhì)量與精度；第三，實(shí)現(xiàn)工程機(jī)械設(shè)備操作簡(jiǎn)單化和穩(wěn)定性，降低工作人員的勞動(dòng)強(qiáng)度，提高作業(yè)安全性；第四，延長(zhǎng)工程機(jī)械使用的壽命。在工程機(jī)械中利用機(jī)電一體化技術(shù)，有助于實(shí)現(xiàn)上述幾個(gè)目標(biāo)。
2.工程機(jī)械機(jī)電一體化技術(shù)的應(yīng)用分析
2.1工程機(jī)械與機(jī)電一體化的關(guān)系
與傳統(tǒng)工程機(jī)械相比，目前的工程機(jī)械中應(yīng)用機(jī)電一體化技術(shù)，可改善工程機(jī)械各方面性能，比如操作舒適性的提高，且機(jī)械功效增加；工程機(jī)械的耗能大幅下降，且安全性與可靠性不斷提升；工程機(jī)械的作業(yè)效率與精度也有所增加。
2.2機(jī)電一體化技術(shù)對(duì)工程機(jī)械的改進(jìn)
現(xiàn)代工程機(jī)械對(duì)性能要求比較高，主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：工程機(jī)械的功效高，且能耗下降；系統(tǒng)具備監(jiān)測(cè)運(yùn)行狀態(tài)的功能，可自動(dòng)診斷與報(bào)警，提高運(yùn)行的安全性；實(shí)現(xiàn)工程機(jī)械的自動(dòng)化與精度的提升。在現(xiàn)代工程機(jī)械中，與電子控制相關(guān)的內(nèi)容包括以下幾個(gè)方面：
2.2.1控制柴油機(jī)促進(jìn)柴油機(jī)技術(shù)的`發(fā)展，必須解決最低耗油量與發(fā)動(dòng)機(jī)排放量之間的關(guān)系。在工程機(jī)械中利用電子節(jié)能液壓泵系統(tǒng)，可降低系統(tǒng)能耗。在這種情況下，電子控制自動(dòng)變速，可根據(jù)負(fù)荷條件，實(shí)現(xiàn)柴油機(jī)油門(mén)的自動(dòng)調(diào)節(jié)，同時(shí)滿足經(jīng)濟(jì)指標(biāo)、排放量指標(biāo)，對(duì)于節(jié)約能源、提高效率及實(shí)現(xiàn)凈化排氣等均有重要意義。
2.2.2提高生產(chǎn)效率，降低能耗現(xiàn)代工程機(jī)械的發(fā)展，對(duì)高能量利用效率有了更高的要求。傳統(tǒng)工程機(jī)械的燃料利用率較低，僅僅有20%左右。如果在新型挖掘機(jī)上利用日本小松生產(chǎn)公司生產(chǎn)的新型節(jié)能系統(tǒng)（OLLS系統(tǒng)），可提高節(jié)能效果，與傳統(tǒng)工程機(jī)械相比，節(jié)約能源約為23.0%。這一OLLS系統(tǒng)可利用發(fā)動(dòng)機(jī)功率，滿足發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩與泵吸收轉(zhuǎn)矩最佳性能的要求，提高工程機(jī)械的生產(chǎn)效率。
2.2.3提高成品的作業(yè)精度在某些工程機(jī)械設(shè)備中，引入電子控制系統(tǒng)，可滿足系統(tǒng)對(duì)于稱量精度的要求。同時(shí)，在工程機(jī)械中引入電子控制系統(tǒng)，可降低工作人員勞動(dòng)強(qiáng)度，并提高工作效率，從而減少人工稱量的誤差。比如在混凝土拌合機(jī)械設(shè)備、瀝青拌和機(jī)械設(shè)備中，引入電子控制系統(tǒng)基本實(shí)現(xiàn)計(jì)量功能的自動(dòng)化。在電子計(jì)量系統(tǒng)中，微機(jī)控制技術(shù)也得到了良好的應(yīng)用。
2.2.4電子監(jiān)控、自動(dòng)報(bào)警與故障自診工程機(jī)械的發(fā)動(dòng)機(jī)、液壓系統(tǒng)與傳統(tǒng)系統(tǒng)等運(yùn)行狀態(tài)，經(jīng)常發(fā)生機(jī)件或設(shè)備損壞事故，在系統(tǒng)運(yùn)行中，利用電子監(jiān)控與故障診斷專業(yè)系統(tǒng)設(shè)置各種類型傳感器，可進(jìn)一步保證作業(yè)人員與機(jī)械設(shè)備的安全性，并在故障發(fā)生之前自動(dòng)報(bào)警，可提醒工作人員及時(shí)解決故障。
2.2.5作業(yè)過(guò)程的半自動(dòng)化與自動(dòng)化為了提高工程機(jī)械運(yùn)行的水平與效率，在工程機(jī)械中利用半自動(dòng)化或自動(dòng)化方式，可降低操作者的工作強(qiáng)度，并保證作業(yè)精度不受操作人員技術(shù)、生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)的影響。
3.工程機(jī)械一體化技術(shù)的前景
3.1電子控制理論
利用以電子為核心的高新技術(shù)，是工程機(jī)械現(xiàn)代化的重要標(biāo)志之一，通過(guò)應(yīng)用與推廣高新技術(shù)，在參考相關(guān)控制理論的基礎(chǔ)上，可滿足系統(tǒng)智能化設(shè)計(jì)要求，實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)后的系統(tǒng)仿真，等等。
3.2傳感器技術(shù)的應(yīng)用
在現(xiàn)代工程機(jī)械中，傳感器技術(shù)的應(yīng)用比較廣泛，在發(fā)動(dòng)機(jī)上利用機(jī)油壓力傳感器、冷卻水溫度傳感器，等等，可檢測(cè)并控制發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行狀態(tài)；在瀝青攤鋪機(jī)上利用傳感器技術(shù)，可提高作業(yè)精度，滿足平整度、厚度與坡度要求。隨著傳感器技術(shù)的不斷發(fā)展，在未來(lái)的工程機(jī)械上，高性能與穩(wěn)定性的傳感器將越來(lái)越多地得到應(yīng)用。
4.結(jié)語(yǔ)
在工程機(jī)械中利用機(jī)電一體化技術(shù)，可提高工程機(jī)械的效率與安全性，降低工作人員的勞動(dòng)強(qiáng)度。本文從機(jī)電一體化技術(shù)及其應(yīng)用現(xiàn)狀、在工程機(jī)械中的應(yīng)用及發(fā)展前景等三個(gè)方面進(jìn)行了分析，以期為該技術(shù)在生產(chǎn)中的應(yīng)用提供參考與借鑒。
工程機(jī)械新技術(shù)應(yīng)用論文 篇3
〔摘要〕簡(jiǎn)單論述了切割技術(shù)在工程機(jī)械制造業(yè)中的重要性，詳細(xì)介紹了針對(duì)不同的板材厚度，采取的相應(yīng)切割技術(shù)。以某公司機(jī)械工程的實(shí)際應(yīng)用為例，研究分析了板材高效切割技術(shù)，得出了只有基于生產(chǎn)數(shù)量、質(zhì)量及環(huán)保要求，選擇科學(xué)合理的切割技術(shù)，提高板材使用率，確保生態(tài)環(huán)境，才能順應(yīng)時(shí)代發(fā)展的結(jié)論。
〔關(guān)鍵詞〕板材；切割技術(shù)；工程機(jī)械制造
這幾年來(lái)，隨著工業(yè)自動(dòng)化發(fā)展的速度逐漸加快，對(duì)工程機(jī)械商品要求也越來(lái)越高。生產(chǎn)商品過(guò)程中，焊接結(jié)構(gòu)件所占比例為50%～70%，對(duì)商品性能、質(zhì)量起著重要作用。一般結(jié)構(gòu)件加工重點(diǎn)為切割坡口、下料和調(diào)平等。其中，切割是第一步。因此，切割狀況優(yōu)劣與商品品質(zhì)緊密關(guān)聯(lián)。只有科學(xué)選用切割設(shè)備及性能，才能保證切割準(zhǔn)確、生產(chǎn)品質(zhì)。
1.常見(jiàn)切割技術(shù)
目前，機(jī)械工程結(jié)構(gòu)件，按照板厚可分為中板件、薄板件和厚板件等。不同的板件所對(duì)應(yīng)的厚度則不同，分別為2mm、3～10mm、大于10mm。不同的板厚，選擇的切割方法則不同。
1.1等離子切割技術(shù)
等離子切割技術(shù)是在強(qiáng)電場(chǎng)、高溫狀況下發(fā)生的等離子弧，通過(guò)壓縮機(jī)械等生產(chǎn)后出現(xiàn)很強(qiáng)的氣流和溫度，進(jìn)而促進(jìn)工件切口處金屬的融化，最后產(chǎn)生裂縫。目前，該技術(shù)切割精度逐漸加強(qiáng)，不斷接近激光切割技能。特別是使用水射流技能大功率切割方法，精度誤差小、成本低[1]。等離子弧技術(shù)經(jīng)過(guò)不斷地改革及綜合效過(guò)，擴(kuò)大了應(yīng)用范圍，但等離子切割技術(shù)離子弧容易呈現(xiàn)“上大下小”的狀況。在結(jié)構(gòu)件組裝的時(shí)候，需要采取相應(yīng)處理，才能保證等離子切割順利運(yùn)行。
1.2火焰切割技術(shù)
火焰切割技術(shù)的主要是借用切割金屬燃燒所釋放的熱量，得出切割目標(biāo)。該技術(shù)的原理是借用氧氣和可燃?xì)怏w結(jié)合到一起，燃燒釋放的熱量，使工件可以加熱到相應(yīng)溫度后，利用射出高速氣流使金屬迅速氧化后，把被切掉的金屬吹出去，成為割縫。在20世紀(jì)，出現(xiàn)第1個(gè)氧—乙炔割炬，并沿用至今。該技術(shù)在使用過(guò)程中使用靈活、成本較低，切割的厚度范圍廣從1～200mm均可以。國(guó)內(nèi)外研制出許多以液化氣、丙烷等最新燃?xì)獾念惽懈钤O(shè)施，可以大大提高火焰溫度，來(lái)提高切割的精準(zhǔn)性。目前，切割技術(shù)在機(jī)械工程使用十分廣泛。依照切割原理不同，該切割技術(shù)在材質(zhì)、厚度上也有所不同。由于火焰切割速比較低，在實(shí)際切割之前要采取預(yù)熱方法，且耗費(fèi)時(shí)間長(zhǎng)，不符合于鋁、不銹鋼等金屬切割。切割薄板時(shí)，雖熱形變大，但設(shè)施費(fèi)用低、加工成本少[2]。
1.3水射流切割技術(shù)
高壓水射流切割也是水射流切割技術(shù)，其原理是借用增壓裝置將水加壓到200～400MPa后，通過(guò)節(jié)流小孔（0.15～0.4mm）使水壓熱能變?yōu)樯淞鲃?dòng)能（流速為900mm/s），沖擊設(shè)施表層使其發(fā)生微裂紋，并使材料剝離，同時(shí)利用高速水流的沖擊力將碎屑帶走，從而形成切縫和裂縫。依照切割中有沒(méi)有磨料，可分為磨料射流和射流射流兩種。激光和水射流切割和等離子切割都為高能切割，與它們借用氣化或熔融去除設(shè)施方法不一樣，屬于冷切割技術(shù)，其加工特色是很少或沒(méi)有發(fā)生熱量，沒(méi)有熱變形、沒(méi)有氣體或蒸汽排出，沒(méi)有熱影響區(qū)。水射流能夠切割各種非金屬、金屬、硬塑性和脆性設(shè)施，技術(shù)簡(jiǎn)單，不會(huì)改變或損害被切割工件設(shè)施的機(jī)械、物理性能，切割過(guò)程中環(huán)保性好，不出現(xiàn)有害氣體。
1.4激光切割技術(shù)
激光切割技術(shù)采用聚焦后的高密度功率激光束投射，使被投射的設(shè)施能通過(guò)汽化、融化等狀態(tài)到達(dá)燃點(diǎn)，進(jìn)而出現(xiàn)裂縫。該切割技術(shù)種類很多，如熔化、氣化、氧氣等。該技術(shù)切割質(zhì)量很高，并切口垂直面可以保持平行，可以更好切割金屬和非金屬設(shè)施。該技術(shù)在切割表層上效果較好，并且不要求采取二次處理加工，可對(duì)薄板件采取高精度、高速處理切割。但設(shè)施的費(fèi)用高，且需保養(yǎng)與維護(hù)。此外，還有水射流切割技術(shù)，把水壓加壓到200～400MPa后，通過(guò)截留小洞對(duì)設(shè)施表面采取沖刷，最后得到切割目的'[3]。綜上所述，各種切割技術(shù)所用的板材不相同，在實(shí)際操作過(guò)程中，需結(jié)合本身狀況進(jìn)行科學(xué)選擇，最大程度上提高切割質(zhì)量。
2.板材高效切割技術(shù)
本文以某公司機(jī)械工程為例，進(jìn)行板材高效切割技術(shù)的研究。該公司需切割的結(jié)構(gòu)件大部分為低合金鋼、低碳鋼高強(qiáng)度鋼板，大部分板材厚度在1.5～3mm，少部分板材厚度在5mm以上。由于工程制造需求朝著多元的方向發(fā)展，要考慮到以下方面的需求來(lái)提高切割質(zhì)量。
2.1數(shù)量要求
該公司選用自動(dòng)化、機(jī)械化的門(mén)架式數(shù)控切割設(shè)施，引進(jìn)FastCam等發(fā)達(dá)自動(dòng)套料體系。該設(shè)施要求切割的板材厚度在50mm之內(nèi)，需配置許多等離子切割設(shè)施。此外，配置了火焰切割機(jī)床，針對(duì)厚度更大的板材，多臺(tái)小型氣割設(shè)施來(lái)消化料邊，最大程度上提高材料的使用率。
2.2質(zhì)量要求
使用在駕駛室、機(jī)棚外殼等層次的薄板件，精度要求高，且零件形狀復(fù)雜。該公司主要選用激光切割設(shè)施，以免機(jī)械加工過(guò)多更改。對(duì)于平衡梁和拉板等零部件，采取等離子切割設(shè)備與高壓水射流切割技術(shù)相結(jié)合，進(jìn)行無(wú)熱損傷切割方法，來(lái)減少熱形變。對(duì)于被焊接的厚板件來(lái)講，進(jìn)行開(kāi)坡口，除了準(zhǔn)備基礎(chǔ)的設(shè)施外，還需對(duì)繁雜、異形和結(jié)構(gòu)復(fù)雜的坡口采取機(jī)器人切割。
2.3環(huán)保要求
對(duì)于火焰切割法，乙炔氣體往往在生產(chǎn)中容易造成環(huán)境污染，引用工業(yè)燃?xì)猓瑴p少對(duì)環(huán)境的破壞。此外，等離子切割通過(guò)采用推進(jìn)水下等離子方法，采用液氧代替瓶裝氧氣，既避免了對(duì)人體健康的危害，又能提高切割質(zhì)量、減少安全隱患。
3.結(jié)語(yǔ)
伴隨我國(guó)的工業(yè)化自動(dòng)化發(fā)展的速度加快，制造機(jī)械工程方面得到了較好地發(fā)展。本文結(jié)合某公司機(jī)械工程實(shí)例，從數(shù)量要求、質(zhì)量要求、環(huán)保要求入手，探討了提高切割質(zhì)量的方法，可供同行業(yè)借鑒參考。
參考文獻(xiàn)
[1]傅中明.激光高效切割技術(shù)在工程機(jī)械制造中的應(yīng)用[J].金屬加工(熱加工),2015(18):18-19.
[2]孫世超.焊接與切割裝備在工程機(jī)械制造高效焊接中的應(yīng)用[J].金屬加工(熱加工),2015(18):8-10,12.
[3]孫躍,李翔,李新群,等.工程機(jī)械制造中的板材高效切割技術(shù)[J].建筑機(jī)械,2014 (3):108-110,112.
工程機(jī)械新技術(shù)應(yīng)用論文 篇4
摘要：隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，機(jī)電一體化技術(shù)也得到了快速發(fā)展,而機(jī)電一體化在工程機(jī)械中的應(yīng)用與發(fā)展也促進(jìn)了工程機(jī)械的不斷進(jìn)步。本文主要對(duì)機(jī)電一體化技術(shù)以及其在工程機(jī)械中的應(yīng)用與發(fā)展進(jìn)行了分析研究。
關(guān)鍵詞：工程機(jī)械 機(jī)電一體化技術(shù) 應(yīng)用 發(fā)展
引言
隨著科學(xué)技術(shù)以及新興科技突飛猛進(jìn)的發(fā)展，極大地促進(jìn)了學(xué)科之間的相互滲透、融合，同時(shí)也促進(jìn)了工程建設(shè)領(lǐng)域的革新與創(chuàng)新。目前，機(jī)電一體化已經(jīng)漸漸成為一種獨(dú)立的技術(shù)，在各行各業(yè)都有不同程度的應(yīng)用。尤其是科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，在很大程度上促進(jìn)了機(jī)電一體化的進(jìn)步與創(chuàng)新，并且在工程機(jī)械中得到了很好的應(yīng)用。積極地采用機(jī)電一體化，將機(jī)械、電子技術(shù)和液壓技術(shù)進(jìn)行了有效的結(jié)合，大大地提高了機(jī)械的多種功能，比如說(shuō)，動(dòng)力性能提升，燃油的經(jīng)濟(jì)效益提高，安全性和可靠性大增，操作的精準(zhǔn)度和舒適度都大幅度提高，機(jī)械的使用壽命也隨之延長(zhǎng)。所以，研究工程機(jī)械機(jī)電一體化的應(yīng)用與發(fā)展有著重大意義。
一、機(jī)電一體化技術(shù)的概述
機(jī)電一體化就是綜合地運(yùn)用機(jī)械、計(jì)算機(jī)、微電子、電力電子、光學(xué)、接口等技術(shù)，對(duì)各個(gè)功能進(jìn)行合理的配置，從而實(shí)現(xiàn)了高質(zhì)量、多功能、低能耗的價(jià)值和功能。機(jī)電一體化也稱之為機(jī)械電子學(xué),屬于一門(mén)新興的邊緣綜合科學(xué), 機(jī)電一體化技術(shù)是將機(jī)械技術(shù)、電工電子技術(shù)、微電子技術(shù)、信息技術(shù)、控制技術(shù)和
精密機(jī)械技術(shù)有機(jī)結(jié)合，并綜合應(yīng)用到實(shí)際中去的綜合技術(shù)。主要是通過(guò)微電子技術(shù)的應(yīng)用,把微電子技術(shù)引進(jìn)到相關(guān)的動(dòng)力功能、機(jī)械主功能、控制功能等方面,在軟件方面能夠使得機(jī)械裝置與電子裝置相互進(jìn)行有機(jī)結(jié)合而形成有效的系統(tǒng)。而隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，機(jī)電一體化技術(shù)也得到了快速發(fā)展，并且處于不斷創(chuàng)新與進(jìn)步之中。機(jī)電一體化技術(shù)逐漸走向了高智能化、微型化、網(wǎng)絡(luò)化、個(gè)性化和綠色化的趨勢(shì)。而機(jī)電一體化技術(shù)在工程機(jī)械中的應(yīng)用,能夠使得各種性能方面都得以明顯改善,比如操作舒適性能夠得以有效提高;機(jī)械能耗能有效大幅度降低,明顯提高機(jī)械功效�？煽啃圆粩嗵岣�;不斷提高相應(yīng)的作業(yè)精度和作業(yè)效率。
二、工程機(jī)械機(jī)電一體化技術(shù)的應(yīng)用
機(jī)電一體化技術(shù)具有廣闊的發(fā)展前景和極高的應(yīng)用價(jià)值，尤其是在工程機(jī)械中的應(yīng)用更具廣泛性和有效性，機(jī)電一體化技術(shù)在工程機(jī)械中的應(yīng)用主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：
1、機(jī)電一體化技術(shù)的在工程機(jī)械提高生產(chǎn)效率、節(jié)能降耗方面的應(yīng)用
在傳統(tǒng)的工程機(jī)械中，能量的充分利用率和使用率比較低。比如說(shuō)，液壓挖掘機(jī)其燃料的充分利用率僅僅占了30%，剩下的70%左右的能量都被浪費(fèi)了。在能源資源高度緊張的今天，迫使機(jī)械工程的發(fā)展必須向著“節(jié)能降耗”的方向發(fā)展。比如說(shuō)，小松公司生產(chǎn)的挖掘機(jī)能夠很好地達(dá)到節(jié)能降耗的目的，大約可以節(jié)省23%的燃料，最主要的原因就是新型的控制節(jié)能器的采用。日立公司生產(chǎn)的挖掘機(jī)，采用了“卡特電子效率”節(jié)能控制體系，通過(guò)對(duì)泵以及發(fā)動(dòng)機(jī)的綜合、全面控制，大大提高了利用率，其能量利用率能夠達(dá)到98%左右，生產(chǎn)率也相應(yīng)地得到了大幅度的提升。所以說(shuō)工程機(jī)械中電子節(jié)能控制器的運(yùn)用，大幅度提高挖掘機(jī)等大型工程機(jī)械設(shè)備的能量利用率，一定程度上發(fā)揮到了節(jié)能的作用。電子節(jié)能控制器操作比較簡(jiǎn)單，對(duì)機(jī)械的磨損也相對(duì)減少，從而提高了工作的效率。
2、在自動(dòng)化以及半自動(dòng)化的作業(yè)全過(guò)程中的應(yīng)用
工程機(jī)械全面地實(shí)現(xiàn)作業(yè)自動(dòng)化以及半自動(dòng)化水平，可以有效地降低操作人員的勞動(dòng)強(qiáng)度，有效地提高生產(chǎn)效率，大大減少了因?yàn)椴僮魅藛T的經(jīng)驗(yàn)不足或技術(shù)不到位對(duì)于操作精度的影響。比如說(shuō)，三菱公司設(shè)計(jì)生產(chǎn)的挖掘機(jī)，有控制挖掘機(jī)軌跡系統(tǒng)的功能，相關(guān)的操作人員在控制板上將鏟斗的運(yùn)動(dòng)形狀和運(yùn)動(dòng)軌跡設(shè)定好之后，相應(yīng)的微機(jī)操作系統(tǒng)就會(huì)根據(jù)不同角度的傳感器發(fā)出的信號(hào)，對(duì)動(dòng)臂、鏟刀和斗桿的運(yùn)動(dòng)進(jìn)行自動(dòng)的控制，從而實(shí)現(xiàn)多種特定斷面溝槽、開(kāi)口和斜坡的精準(zhǔn)挖掘，有效地實(shí)現(xiàn)了挖掘操作的自動(dòng)化水平。
3、在控制柴油機(jī)上的應(yīng)用
要想進(jìn)一步深入發(fā)展柴油機(jī)技術(shù), 應(yīng)該要解決發(fā)動(dòng)機(jī)排放質(zhì)量與最低油耗間的矛盾。在電子技術(shù)發(fā)展十分迅速的今天,采用電子節(jié)能液壓泵系統(tǒng)能夠有效減小能耗, 還能自動(dòng)控制冷風(fēng)扇的轉(zhuǎn)速隨溫度的變化, 這樣的條件下, 電子控制自動(dòng)變速,還包括根據(jù)負(fù)荷條件自動(dòng)調(diào)節(jié)柴油機(jī)油門(mén)等內(nèi)容都能得以實(shí)現(xiàn), 能夠使得在各種變工況下的柴油機(jī), 在滿足經(jīng)濟(jì)指標(biāo)和排放指標(biāo)的最佳噴油時(shí)間的同時(shí), 能夠?qū)崿F(xiàn)凈化排氣、節(jié)約能源、提高效率。
4、機(jī)械操作的自動(dòng)化能夠降低勞動(dòng)強(qiáng)度
在工程機(jī)械施工操作中引入機(jī)電一體化實(shí)現(xiàn)操作的自動(dòng)化或者半自動(dòng)化，這樣大大降低了勞動(dòng)強(qiáng)度，提高了工作效率，并且大大減少了因?yàn)椴僮髡吖ぷ鹘?jīng)驗(yàn)不足而造成的作業(yè)精度的影響。
5、在工程作業(yè)精確度方面的應(yīng)用
在工程機(jī)械設(shè)備中使用電子控制系統(tǒng)可以將稱量的過(guò)程自動(dòng)化，對(duì)稱量系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)微機(jī)控制，使得稱量更加精確。自動(dòng)找平裝置的應(yīng)用，大大提高了混凝土瀝青攤鋪機(jī)的工作效率和施工質(zhì)量。自動(dòng)供料系統(tǒng)(超聲波技術(shù))的應(yīng)用，完美地完成了混凝土瀝青攤鋪機(jī)對(duì)于供料的自動(dòng)調(diào)節(jié)，全面提升了攤鋪的效果和質(zhì)量。與此同時(shí)，鏟運(yùn)機(jī)鏟斗刀、平地機(jī)刮刀以及推土機(jī)鏟刀的電子化操作控制，減少了誤差，提高了工作效率，同時(shí)還節(jié)約了人力，降低了施工人員的工作強(qiáng)度，高效、快捷，符合現(xiàn)代工程施工的要求。
6、電子監(jiān)控、故障自診以及自動(dòng)報(bào)警
電子監(jiān)控、故障自診以及自動(dòng)報(bào)警，也就是說(shuō)對(duì)于工程機(jī)械的.工作裝置，傳動(dòng)系統(tǒng)、發(fā)動(dòng)機(jī)、液壓系統(tǒng)以及制動(dòng)系統(tǒng)進(jìn)行全面的監(jiān)控，一旦在運(yùn)行的過(guò)程中發(fā)生異常情況，就會(huì)自動(dòng)地找出故障的位置并自動(dòng)進(jìn)行報(bào)警提示。機(jī)電一體化的發(fā)展和應(yīng)用，大大地改善了操作人員的現(xiàn)實(shí)工作條件，全面提高了機(jī)械設(shè)備的工作效率。與此同時(shí)，簡(jiǎn)化了機(jī)械設(shè)備檢查和維護(hù)的工作，相應(yīng)地減少了維修費(fèi)用，大大降低了維修停機(jī)的時(shí)間，對(duì)于提高機(jī)械設(shè)備的使用壽命有很大的作用和意義。
三、工程機(jī)械機(jī)電一體化技術(shù)的發(fā)展
1、傳感技術(shù)的融合
目前,傳感器技術(shù)在現(xiàn)代工程機(jī)械上應(yīng)用較為廣泛,比如,發(fā)動(dòng)機(jī)可以通過(guò)機(jī)油壓
力傳感器、冷卻水溫度傳感器等來(lái)進(jìn)行發(fā)動(dòng)機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)的檢測(cè)和控制;瀝青攤鋪機(jī)上的傳感器能夠?qū)崿F(xiàn)攤鋪機(jī)在工作時(shí)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)找平且行走速度不變的特點(diǎn),還能滿足攤鋪出來(lái)預(yù)定的平整度、坡度和厚度的路面的要求。在感器技術(shù)的迅猛發(fā)展的今天,精度要求越來(lái)越高,可靠性和穩(wěn)定性也能不斷提高,越來(lái)越廣的采集信息范圍也超著集成、多功能化和智能化方向發(fā)展,所以,未來(lái)在工程機(jī)械上將應(yīng)用越來(lái)越多種類的傳感器。
2、工程機(jī)械機(jī)電一體化趨于計(jì)算機(jī)與信息處理技術(shù)的應(yīng)用
計(jì)算機(jī)是實(shí)現(xiàn)信息處理的主體, 信息處理技術(shù)包括范圍應(yīng)用比較廣, 主要包括
信息的輸入、識(shí)別、運(yùn)算、變換、存儲(chǔ)及輸出等等方面。計(jì)算機(jī)技術(shù)范圍涉及到網(wǎng)絡(luò)與通信技術(shù)、硬件和軟件技術(shù)、數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)等等方面。要想工程機(jī)械機(jī)電一體化技術(shù)發(fā)展不斷進(jìn)步, 應(yīng)該大力發(fā)展計(jì)算機(jī)應(yīng)用及信息處理技術(shù)。
3、電子控制理論的指導(dǎo)性增強(qiáng)
工程機(jī)械現(xiàn)代化的重要標(biāo)志就是以微電子為核心的高新技術(shù), 通過(guò)其應(yīng)用和推廣,在相關(guān)控制理論指導(dǎo)下,能夠滿足系統(tǒng)智能化設(shè)計(jì)的要求,完成相關(guān)的設(shè)計(jì)后的系統(tǒng)仿真等等。
結(jié)束語(yǔ)
綜上所述，機(jī)電一體化在工程機(jī)械中的應(yīng)用發(fā)展是當(dāng)前機(jī)械工業(yè)發(fā)展必然的趨勢(shì)，也是振興和發(fā)展機(jī)械工業(yè)的必經(jīng)之路。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展,工程機(jī)械機(jī)電一體化還會(huì)有著更多的創(chuàng)新與發(fā)展,未來(lái)工程機(jī)械機(jī)電一體化技術(shù)的應(yīng)用將會(huì)融合機(jī)、電、光以及磁的綜合性能，更好地促進(jìn)工程機(jī)械的發(fā)展。
參考文獻(xiàn)：
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工程機(jī)械新技術(shù)應(yīng)用論文 篇5
一、前言
隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)、通訊技術(shù)、集成電路技術(shù)的飛速發(fā)展，以全數(shù)字式現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)為代表現(xiàn)場(chǎng)控制儀表、設(shè)備大量應(yīng)用，使得傳統(tǒng)的現(xiàn)場(chǎng)控制技術(shù)及現(xiàn)場(chǎng)控制設(shè)備發(fā)生了巨大的變化。繁瑣的現(xiàn)場(chǎng)連線被單一、簡(jiǎn)潔的現(xiàn)場(chǎng)總線網(wǎng)絡(luò)所替代，系統(tǒng)設(shè)計(jì)靈活、設(shè)備維護(hù)簡(jiǎn)單，信號(hào)傳輸質(zhì)量也大幅提高。
電子技術(shù)的飛速發(fā)展及在工程機(jī)械上的廣泛應(yīng)用，使得工程機(jī)械的智能化程度越來(lái)越高，特別是在控制器技術(shù)被引入工程機(jī)械控制領(lǐng)域后，給工程機(jī)械的發(fā)展帶來(lái)了劃時(shí)代的變化，工程機(jī)械的操作便利性、安全性、燃油經(jīng)濟(jì)性都得到了大幅提高。
然而，電子設(shè)備的大量使用，必然導(dǎo)致車身布線越來(lái)越長(zhǎng)愈來(lái)愈復(fù)雜，運(yùn)行可靠性降低、故障維修難度增大，特別是電子控制單元的大量引入，為了提高信號(hào)的利用率，要求人批的數(shù)據(jù)信息能在不同的控制單元中共享，大量的控制信號(hào)也需要實(shí)時(shí)交換，傳統(tǒng)線束已遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足這種需求。在這種情況下，將串行通訊總線系統(tǒng)引入可以有效解決上述問(wèn)題�；谏鲜鲈�，博世公司開(kāi)發(fā)了控制器局域網(wǎng)（CAN），并獲得了國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織的認(rèn)可及許多半導(dǎo)體器件制造商、網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)開(kāi)發(fā)商的支持�，F(xiàn)在它已經(jīng)被廣泛地應(yīng)用于汽車、工程機(jī)械和工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)控制，實(shí)踐證明CAN網(wǎng)絡(luò)是一種性能優(yōu)異的現(xiàn)場(chǎng)網(wǎng)絡(luò)。
CAN總線技術(shù)的引入徹底改變了工程機(jī)械控制領(lǐng)域的面貌，分布式控制系統(tǒng)完全取代了集中式控制系統(tǒng)，在眾多具有CAN功能的控制器、傳感器和執(zhí)行器的支持下，繁瑣的現(xiàn)場(chǎng)連線被單一、簡(jiǎn)潔的現(xiàn)場(chǎng)總線網(wǎng)絡(luò)所替代，系統(tǒng)設(shè)計(jì)更加靈活、信號(hào)傳輸質(zhì)量也大幅提高。
眾多的國(guó)際知名公司早在80年代初就積極致力于工程機(jī)械及汽車局域網(wǎng)的應(yīng)用及研究。進(jìn)入90年代，這些曰趨成熟的技術(shù)在國(guó)外已廣泛地應(yīng)用于工程機(jī)械領(lǐng)域。為縮短與國(guó)際先進(jìn)水平的差距，研究和開(kāi)發(fā)自己的工程機(jī)械局域網(wǎng)系統(tǒng)勢(shì)在必行。
二、CAN的技術(shù)特征
1、CAN的物理特性
1.1拓?fù)浣Y(jié)構(gòu) CAN在物理結(jié)構(gòu)上屬于總線式通信網(wǎng)絡(luò)。
1.2機(jī)械參數(shù)及傳輸介質(zhì) 模塊通過(guò)一個(gè)9針的D型插頭連接到CAN總線上�？偩�采用屏蔽的或非屏蔽的雙絞線，用光纖更佳。
1.3電氣參數(shù)及信號(hào)表示 總線上的數(shù)據(jù)采用不歸零編碼方式（NRZ），可具有兩種互補(bǔ)的邏輯值之一：顯性及隱性。CAN總線中各節(jié)點(diǎn)使用相同的位速率。它的每位時(shí)間由同步段、傳播段、相位緩沖段1及相位緩沖段2組成。發(fā)送器在同步段前改變輸出的位數(shù)值，接受器在兩個(gè)相位緩沖段間采樣輸入位值，而兩個(gè)相位緩沖段長(zhǎng)度可自由調(diào)節(jié)，以保證采樣的可靠性。另外，CAN總線采用時(shí)鐘同步技術(shù)來(lái)保證通訊的同步。
2、CAN協(xié)議
CAN總線以報(bào)文為單位進(jìn)行信息交換，報(bào)文中含有標(biāo)示符（ID），它既描述了數(shù)據(jù)的含義又表明了報(bào)文的優(yōu)先權(quán)。CAN總線上的各個(gè)協(xié)點(diǎn)都可主動(dòng)發(fā)送數(shù)據(jù)。當(dāng)同時(shí)有兩個(gè)或兩個(gè)以上的節(jié)點(diǎn)發(fā)送報(bào)文時(shí)，CAN控制器采用ID進(jìn)行仲裁。ID控制節(jié)點(diǎn)對(duì)總線的訪問(wèn)。發(fā)送具有最高優(yōu)先權(quán)報(bào)文的節(jié)點(diǎn)獲得總線的使用權(quán)，其他節(jié)點(diǎn)自動(dòng)停止發(fā)送，總線空閑后，這些節(jié)點(diǎn)將自動(dòng)重發(fā)報(bào)文。
2.1CAN協(xié)議 分層結(jié)構(gòu)CAN總線規(guī)范規(guī)定了任意兩個(gè)節(jié)點(diǎn)之間的兼容性。包括電氣特件利數(shù)據(jù)解釋協(xié)議。
CAN協(xié)議可分為：目標(biāo)層、傳送層、物理層。其中目標(biāo)層和傳送層包括了ISO/OSI定義的數(shù)據(jù)鏈路的所有功能。目標(biāo)層的功能包括：確認(rèn)要發(fā)送的信息；位應(yīng)用層提供接口。傳送層功能包括：數(shù)據(jù)幀組織：總線仲裁：檢錯(cuò)、錯(cuò)誤報(bào)告、錯(cuò)誤處理。
2.2CAN通信協(xié)議 CAN支持四類信息幀類型。
�。�1）數(shù)據(jù)幀CAN協(xié)議有兩種數(shù)據(jù)幀類型標(biāo)準(zhǔn)2.0A和標(biāo)準(zhǔn)2.0B。兩者本質(zhì)的不同在于ID的長(zhǎng)度不同。在2.0A類型中，ID的長(zhǎng)度為ll位；在2.0B類型中ID為29位。一個(gè)信息震中包括7個(gè)主要的域：
幀起始域——標(biāo)志數(shù)據(jù)幀的開(kāi)始，由一個(gè)顯性位組成。
仲裁域——內(nèi)容由標(biāo)示符和遠(yuǎn)程傳輸請(qǐng)求位（RTR）組成，RTR用以表明此信息幀是數(shù)據(jù)幀還是不包含任何數(shù)據(jù)的遠(yuǎn)地請(qǐng)求幀。當(dāng)2.0A的數(shù)據(jù)幀和2.0B的數(shù)據(jù)幀必須在同一條總線上傳輸時(shí)，首先判斷其優(yōu)先權(quán)，如果ID相同，則非擴(kuò)展數(shù)據(jù)幀的優(yōu)先權(quán)高于擴(kuò)展數(shù)據(jù)幀。
控制域——r0、r1是保留位，作為擴(kuò)展位，DLC表示一幀中數(shù)據(jù)字節(jié)的數(shù)目。
數(shù)據(jù)域——包含0～8字節(jié)的數(shù)據(jù)。
校驗(yàn)域——檢驗(yàn)位錯(cuò)用的循環(huán)冗余校驗(yàn)域，共15位。
應(yīng)答域——包括應(yīng)答位和應(yīng)答分隔符。正確接收到有效報(bào)文的接收站在應(yīng)答期間將總線值為顯性電平。
幀結(jié)束——由七位隱性電平組成。
�。�2）遠(yuǎn)程幀接受數(shù)據(jù)的節(jié)點(diǎn)可通過(guò)發(fā)遠(yuǎn)程幀請(qǐng)求源節(jié)點(diǎn)發(fā)送數(shù)據(jù)。它由6個(gè)域組成：幀起始、仲裁域、控制域、校驗(yàn)域、應(yīng)答域、幀結(jié)束。
�。�3）錯(cuò)誤指示幀由錯(cuò)誤標(biāo)志和錯(cuò)誤分界兩個(gè)域組成。接收節(jié)點(diǎn)發(fā)現(xiàn)總線上的報(bào)文有誤時(shí)，將自動(dòng)發(fā)出“活動(dòng)錯(cuò)誤標(biāo)志”其他節(jié)點(diǎn)檢測(cè)到活動(dòng)錯(cuò)誤標(biāo)志后發(fā)送“錯(cuò)誤認(rèn)可標(biāo)志”。
�。�4）超載幀由超載標(biāo)志和超載分隔符組成。超載幀只能在一個(gè)幀結(jié)束后開(kāi)始。當(dāng)接收方接收下一幀之前，需要過(guò)多的時(shí)間處理當(dāng)前的數(shù)據(jù)，或在幀問(wèn)空隙域檢測(cè)到顯性電平時(shí)，則導(dǎo)致發(fā)送超載幀。
�。�5）幀間空隙位于數(shù)據(jù)幀和遠(yuǎn)地幀與前面的信息幀之間，由幀間空隙和總線空閑狀態(tài)組成。幀間空隙是必要的，在此期間，CAN不進(jìn)行新的幀發(fā)送，為的是CAN控制器在下次信息傳遞前有時(shí)間進(jìn)行內(nèi)部處理操作。當(dāng)總線空閑時(shí)CAN控制器方可發(fā)送數(shù)據(jù)。
2.3錯(cuò)誤檢驗(yàn)為了提高抗干擾能力和數(shù)據(jù)的可靠性，采取了多種錯(cuò)誤檢測(cè)手段：發(fā)送監(jiān)視、填充監(jiān)視、CRC錯(cuò)、格式錯(cuò)、應(yīng)答錯(cuò)誤等。
2.4總線訪問(wèn)控制要做到數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)處理，數(shù)據(jù)的高速傳輸是關(guān)鍵。對(duì)于工程機(jī)械中的具體節(jié)點(diǎn)而言，不僅需要高達(dá)1Mbit/s的通信速率，更需要在幾個(gè)節(jié)點(diǎn)要競(jìng)爭(zhēng)訪問(wèn)總線時(shí)正確定位哪個(gè)節(jié)點(diǎn)獲得使用權(quán)�？偩�上的各種數(shù)據(jù)的延遲要求是不一樣的，快速變化的物理量（如發(fā)送機(jī)的轉(zhuǎn)速、路面的隨機(jī)波動(dòng)信號(hào)等）比慢時(shí)變的物理量（如溫度、壓力等信號(hào)）要求訪問(wèn)總線的頻率大的多。當(dāng)多個(gè)節(jié)點(diǎn)同時(shí)需要訪問(wèn)總線時(shí)，CAN控制器通過(guò)各種報(bào)文被賦予的優(yōu)先權(quán)標(biāo)示符及ID數(shù)的大小來(lái)仲裁誰(shuí)先發(fā)送。
3、CAN總線技術(shù)的應(yīng)用特點(diǎn)及支持器件
�。ㄒ唬〤AN總線技術(shù)的應(yīng)用特點(diǎn)
1.CAN網(wǎng)絡(luò)上任何一節(jié)點(diǎn)均可作為主結(jié)點(diǎn)主動(dòng)地與其他節(jié)點(diǎn)交換數(shù)據(jù)，大大提高系統(tǒng)的性能。
2.盋AN網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的信息幀可分出優(yōu)先級(jí)，且單幀字節(jié)長(zhǎng)度短，有很好的實(shí)時(shí)性。
3.CAN的物理層及數(shù)據(jù)鏈路層采用獨(dú)特的設(shè)計(jì)技術(shù)，使其在抗干擾，錯(cuò)誤監(jiān)測(cè)能力等方面的.性能均超過(guò)其他總線。
4.CAN的通信速率相當(dāng)高。當(dāng)網(wǎng)絡(luò)線的長(zhǎng)度不超過(guò)40米時(shí)，其通信速率可達(dá)1Mbit/s。
5.CAN總線每幀數(shù)據(jù)都含有CRC校驗(yàn)及其他校驗(yàn)措施，數(shù)據(jù)出錯(cuò)率低。
6CAN總線節(jié)點(diǎn)在嚴(yán)重錯(cuò)誤的情況下，可自動(dòng)切斷與總線的通信聯(lián)系，以使總線上的其他操作不受影響。
�。ǘ〤AN總線技術(shù)的支持器件
CAN總線自問(wèn)世以來(lái)，由于具有眾多獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)，得到廣泛的應(yīng)用，而且受到眾多的半導(dǎo)體廠商的支持。目前生產(chǎn)支持CAN協(xié)議器件的公司有INTEL、MOTOROLA、PHILIPS、SIEMENS、NEC、HONEYWELL等百余家國(guó)際著名公司。其應(yīng)用器件琳瑯滿目、層出不窮，已經(jīng)形成產(chǎn)品系列。
目前市場(chǎng)上比較常見(jiàn)的有INTEL的CCU3010E；MISUBISHI的37630；MOTOROLA的MC68HC05XX/MC68376；SIMENS的C505C、C167CR；NEC的78K/0；PHILIPS的80592/98、XA-C3；TEXASINSTRUMENTS的TMS370E08D55等控制器件及外圍傳感器及執(zhí)行器件。
三、CAN在工程機(jī)械中的應(yīng)用
CAN由于具有良好的運(yùn)行特性、極高的可靠性和獨(dú)特的設(shè)計(jì)，不但特別適合現(xiàn)代工程機(jī)械及汽車各電子單元之間的互連通訊，而且日益受到其他業(yè)界的歡迎，并被公認(rèn)為最有發(fā)展前途的現(xiàn)場(chǎng)總線之一。
在眾多半導(dǎo)體廠商的支持下，國(guó)際上一些著名的工程機(jī)械大公司如CAT、VOLVO、利勃海爾等都在自己
的產(chǎn)品上廣泛采用CAN總線技術(shù)來(lái)提高產(chǎn)品的技術(shù)檔次及可靠性。下面就CAN總線在半主動(dòng)油氣懸架加以說(shuō)明。
在工程機(jī)械半主動(dòng)變阻尼油氣懸架控制中，利用CAN網(wǎng)絡(luò)作為懸架之間交換信息的通道，變集中控制為分布式控制，大大地簡(jiǎn)化了線束及器件的布置，提高了可靠性。
4個(gè)節(jié)點(diǎn)的優(yōu)先權(quán)按降序排列依次為：右前輪——左前輪——右后輪——左后輪。數(shù)據(jù)幀包含三字節(jié)數(shù)據(jù)，其中兩個(gè)字節(jié)為非懸架質(zhì)量加速度，一個(gè)字節(jié)為可調(diào)阻尼器的相對(duì)開(kāi)度值。通訊速率為300kbit/s。實(shí)際應(yīng)用結(jié)果表明網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行良好，懸架的減震達(dá)到預(yù)期要求，而且在諸如啟動(dòng)、急剎車、急轉(zhuǎn)彎等特殊工況下，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)的合理調(diào)度，提高了車輛的抗俯仰、側(cè)傾的能力，改善了操縱的穩(wěn)定性。
四、結(jié)束語(yǔ)
隨著電子技術(shù)和大規(guī)模集成電路的迅速發(fā)展，網(wǎng)絡(luò)控制芯片性能逐步提高，體積逐步減小，價(jià)格進(jìn)一步降低，為工程機(jī)械局域網(wǎng)技術(shù)的普及推廣創(chuàng)造了良好的條件。智能芯片價(jià)格的下降使得工程機(jī)械局域網(wǎng)的成本相差無(wú)幾，性能成為影響網(wǎng)絡(luò)選擇的主要因素。CAN以其優(yōu)異的品質(zhì)具有明顯的優(yōu)勢(shì)，越發(fā)受到業(yè)界的歡迎。CAN總線在工程機(jī)械上的廣泛應(yīng)用將使工程機(jī)械的控制性能、動(dòng)力性、操縱穩(wěn)定性、安全性、燃油經(jīng)濟(jì)性都上升到一個(gè)新的高度，給工程機(jī)械技術(shù)的發(fā)展注入新的活力。
工程機(jī)械新技術(shù)應(yīng)用論文 篇6
1、我國(guó)機(jī)電一體化在工程機(jī)械中的功能
在機(jī)械工程中，有效利用智能化和機(jī)電一體化不僅可以提高機(jī)械工程中的生產(chǎn)效率、減小能量的損失、節(jié)約能源，而且可以有效地保證施工質(zhì)量，提高自動(dòng)化水平，使其具有較高的精度。廣泛使用機(jī)電一體化不僅可以使機(jī)械工程有較好的經(jīng)濟(jì)性和較高的技術(shù)價(jià)格比，而且可以使操作更加簡(jiǎn)單、輕便，在當(dāng)前，我國(guó)的機(jī)電一體化在工程機(jī)械中具有以下功能：
1.1自動(dòng)報(bào)警、電子監(jiān)控以及故障自檢功能
在工程機(jī)械中，電子監(jiān)控就是對(duì)其傳動(dòng)系統(tǒng)、工作配件、制動(dòng)系統(tǒng)、發(fā)動(dòng)機(jī)以及液壓系統(tǒng)等的工作狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)控，一旦在監(jiān)控過(guò)程中發(fā)現(xiàn)了異�，F(xiàn)象，自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)就會(huì)對(duì)出現(xiàn)故障的部位進(jìn)行準(zhǔn)確地定位，然后便能有效改善工作人員的工作條件，迅速提高機(jī)械設(shè)備的效率，還可以使設(shè)備的維護(hù)檢修工作變得更加簡(jiǎn)單，使停機(jī)維修的時(shí)間減少，降低維修使用的費(fèi)用，盡量延長(zhǎng)機(jī)械設(shè)備的使用壽命。
1.2有效控制柴油機(jī)的功能
在工程機(jī)械中，有效利用電子油門(mén)的控制裝置、自動(dòng)停機(jī)裝置、自動(dòng)升溫控制裝置以及電子調(diào)速器等機(jī)械設(shè)備可以真正實(shí)現(xiàn)控制柴油機(jī)的功能。
1.3使作業(yè)精度提高的功能
在瀝青以及水泥混凝土攪拌的現(xiàn)代設(shè)備中，為了能夠提高成品料的作業(yè)精度，都廣泛采用了微機(jī)控制的電子稱量系統(tǒng)，而且實(shí)現(xiàn)了稱量過(guò)程的自動(dòng)化。因?yàn)閼?yīng)用了自動(dòng)化的找平系統(tǒng)，所以大大提高了瀝青混凝土攤鋪機(jī)的施工質(zhì)量。另外，瀝青混凝土攤鋪機(jī)因?yàn)槭褂昧擞谐暡夹g(shù)的自動(dòng)供料系統(tǒng)而完全實(shí)現(xiàn)了調(diào)節(jié)的自動(dòng)化，進(jìn)而在一定程度上提升了攤鋪的質(zhì)量。對(duì)鏟運(yùn)機(jī)鏟斗刀刃、平地機(jī)刮刀以及土機(jī)鏟刀進(jìn)行機(jī)電一體化的控制，不僅可以有效減輕機(jī)械工作人員的勞動(dòng)強(qiáng)度，而且真正提高了工程機(jī)械作業(yè)的精度和效率。
1.4使生產(chǎn)率提高、降耗節(jié)能的功能
在傳統(tǒng)的工程機(jī)械中，一般能量利用率比較低，比如液壓挖掘機(jī)的燃料能量的利用率在30%左右，這樣低的能量利用率使得工程機(jī)械必須注重節(jié)能發(fā)展。在發(fā)達(dá)國(guó)家，他們的挖掘機(jī)都已經(jīng)采用新型的節(jié)能控制器，這種控制器不但有良好的節(jié)能效果，而且采用卡特電子效率的控制系統(tǒng)，通過(guò)綜合控制泵和發(fā)動(dòng)機(jī)，大大提高了工程機(jī)械的生產(chǎn)效率。
1.5工程機(jī)械作業(yè)過(guò)程的半自動(dòng)化或自動(dòng)化功能
為了真正減輕工作者的工作效率，提高機(jī)械的生產(chǎn)效率，大量的企業(yè)在工程機(jī)械中開(kāi)始實(shí)行半自動(dòng)化或自動(dòng)化控制。這種功能還減少了由于工作者的經(jīng)驗(yàn)不足而對(duì)作業(yè)精度的影響。在我國(guó)一些先進(jìn)的企業(yè)中，其挖掘機(jī)都設(shè)有特殊的軌跡控制系統(tǒng)，即挖掘軌跡控制系統(tǒng)。在控制板上，有關(guān)的工作人員只要把挖掘機(jī)運(yùn)動(dòng)軌跡的路線設(shè)計(jì)好，就可以依照各種角度傳感器的信號(hào)利用微機(jī)控制系統(tǒng)對(duì)動(dòng)臂、鏟刀和斗桿進(jìn)行自動(dòng)控制，這樣不僅實(shí)現(xiàn)了對(duì)工程機(jī)械作業(yè)進(jìn)行自動(dòng)化控制，而且還能夠精確挖掘各種特定開(kāi)口與斷面的斜面、溝槽。
2、我國(guó)機(jī)電一體化在工程機(jī)械中的應(yīng)用前景
由于控制、電子、計(jì)算機(jī)、光學(xué)等多種學(xué)科與技術(shù)的快速發(fā)展，我國(guó)的'機(jī)電一體化也得到了前所未有的發(fā)展，如今在工程機(jī)械領(lǐng)域機(jī)電一體化的應(yīng)用前景可以分為以下幾個(gè)方面：
2.1模塊化
由于科學(xué)技術(shù)不斷進(jìn)步，社會(huì)分工不斷精細(xì)，我國(guó)機(jī)電一體化的產(chǎn)品數(shù)量和產(chǎn)品種類也變得越來(lái)越多，所以，應(yīng)該加快實(shí)現(xiàn)機(jī)械產(chǎn)品的動(dòng)力接口、機(jī)械接口和電器接口的標(biāo)準(zhǔn)化，雖然這項(xiàng)工作比較復(fù)雜而且困難，但是卻尤為重要，因此說(shuō)，工程機(jī)械機(jī)電一體化的發(fā)展變成模塊化是一項(xiàng)任重而道遠(yuǎn)的任務(wù)。但是，只要實(shí)現(xiàn)了工程機(jī)械機(jī)電一體化的模塊化，就可以有效匹配各單元和部件，比如：具備視覺(jué)、識(shí)別以及圖像處理等功能的控制單元、減速于一體的動(dòng)力單元等等。只有這樣，整個(gè)社會(huì)才能進(jìn)一步分工，新產(chǎn)品才能更快被研發(fā)，工程機(jī)械才能不斷擴(kuò)大生產(chǎn)規(guī)模。
2.2智能化
在21世紀(jì)的工程機(jī)械領(lǐng)域，機(jī)電一體化將會(huì)把智能化應(yīng)用作為一個(gè)重要的發(fā)展方向，現(xiàn)如今，有越來(lái)越多的人開(kāi)始研究人工智能方面的內(nèi)容，主要表現(xiàn)在機(jī)器人和數(shù)控機(jī)床的智能化應(yīng)用上。一般所說(shuō)的智能化就是指在有關(guān)的控制理論的基礎(chǔ)上，利用人工智能、模糊數(shù)學(xué)、心理學(xué)、運(yùn)籌學(xué)等新思想、新手段在工程機(jī)械上中進(jìn)行應(yīng)用和分析，讓工程機(jī)械通過(guò)自己的判斷推理、邏輯思維以及自主決策等能力進(jìn)行運(yùn)作，這樣就使得機(jī)電一體化滿足了更高的要求。為了符合時(shí)代的發(fā)展趨勢(shì)，工程機(jī)械的智能化發(fā)展將成為必然。
2.3網(wǎng)絡(luò)化
機(jī)電一體化之所以在工程機(jī)械中獲得廣泛應(yīng)用，這與計(jì)算機(jī)信息網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的快速發(fā)展是分不開(kāi)的。目前，大多數(shù)新型的機(jī)電一體化都具有較高的質(zhì)量、強(qiáng)大的功能，而且有相當(dāng)好的社會(huì)價(jià)值和經(jīng)濟(jì)價(jià)值，因此只要借助網(wǎng)絡(luò)就會(huì)在很短的時(shí)間內(nèi)迅速暢銷。與此同時(shí)，在工程機(jī)械中監(jiān)視技術(shù)和遠(yuǎn)程控制技術(shù)也已經(jīng)應(yīng)用越來(lái)越廣泛，現(xiàn)在看來(lái)，機(jī)電一體化的發(fā)展趨勢(shì)將逐漸趨向信息化和網(wǎng)絡(luò)化。
2.4可持續(xù)化
不可否認(rèn)，工業(yè)化的進(jìn)程在很大的程度上提高了我們的生活質(zhì)量和水平，然而，對(duì)我們的生活環(huán)境也造成了一定程度上的破壞，嚴(yán)重浪費(fèi)了大量的自然資源。新世紀(jì)以來(lái)，人們?cè)絹?lái)越關(guān)注環(huán)保問(wèn)題，公民也一直在不斷加強(qiáng)自己的環(huán)保意識(shí)，綠色產(chǎn)品的概念和設(shè)計(jì)制造越來(lái)越受到歡迎。已經(jīng)有越來(lái)越多的企業(yè)在制造、使用、設(shè)計(jì)以及銷毀工程機(jī)械產(chǎn)品時(shí)都注重環(huán)保的要求，盡量提高資源的利用效率，滿足人們的健康需要。所以，在工程機(jī)械中，可持續(xù)化的綠色機(jī)電一體化產(chǎn)品將會(huì)越來(lái)越受人們的歡迎。
3、結(jié)語(yǔ)
在工程機(jī)械領(lǐng)域，機(jī)電一體化技術(shù)占據(jù)越來(lái)越大的優(yōu)勢(shì)，而且已經(jīng)被廣泛地應(yīng)用，因?yàn)榇罅科髽I(yè)對(duì)機(jī)電一體化都很重視，也使機(jī)電一體化技術(shù)有了很大的發(fā)展。作為工程機(jī)械的使用者和管理者，就應(yīng)該及時(shí)順應(yīng)時(shí)代發(fā)展的潮流，趕上科學(xué)技術(shù)的發(fā)展速度，快速地了解、掌握和學(xué)習(xí)機(jī)電一體化技術(shù)，只有做到了這些才能更好地參與到現(xiàn)代化的工程建設(shè)中去，為我國(guó)的工程機(jī)械建設(shè)事業(yè)做出更大的貢獻(xiàn)。
工程機(jī)械新技術(shù)應(yīng)用論文 篇7
摘要：在工程機(jī)械儀表無(wú)線通信中，針對(duì)環(huán)境因素導(dǎo)致大型工程機(jī)械信號(hào)與駕駛操控室儀表異地顯示等異常問(wèn)題，需要借助射頻模塊nRF2401的有效應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)無(wú)線數(shù)據(jù)通信的功能。本文主要對(duì)射頻芯片nRF2401的工作原理及特點(diǎn)進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明，并給出了無(wú)線通信系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)、接口電路及相應(yīng)程序框圖。
關(guān)鍵詞：射頻技術(shù)；工程機(jī)械儀表；無(wú)線通信
近年來(lái)，很多工程機(jī)械正朝著大型化的模式發(fā)展，這必然會(huì)造成駕駛操控室回轉(zhuǎn)操作難度加大，長(zhǎng)距離工程操作也變得日益普及。射頻無(wú)線通信技術(shù)大力發(fā)展，可實(shí)現(xiàn)大型工程機(jī)械駕駛操控室無(wú)線通信信號(hào)傳輸，大大解決了線纜傳輸中存在的不足，所傳輸?shù)男盘?hào)穩(wěn)定性高且質(zhì)量也有所保障。
1、工程機(jī)械儀表無(wú)線通信中的射頻技術(shù)技術(shù)
WLAN技術(shù)是一種很常見(jiàn)的WI-FI技術(shù)，具有很多優(yōu)勢(shì)，但也有不足，尤其是其射頻技術(shù)不完善，致使使用中存在很多安全隱患。與無(wú)線通信技術(shù)對(duì)比，WiMax技術(shù)最近幾年才出現(xiàn)，只用極少企業(yè)會(huì)使用WiMax技術(shù)。LMDS技術(shù)是一項(xiàng)綜合型的業(yè)務(wù)系統(tǒng)，可以滿足人們形式多樣的業(yè)務(wù)需求，同時(shí)還具有視頻功能、數(shù)據(jù)功能等，但其易受天氣因素的影響，限制了無(wú)線信號(hào)傳輸距離。MMDS技術(shù)在一些大雨、大風(fēng)等惡劣天氣下，無(wú)線信號(hào)質(zhì)量受干擾程度較大。另外，此技術(shù)對(duì)信號(hào)傳輸效率有著很高要求，發(fā)展到今天，還沒(méi)有形成統(tǒng)一的、完善的標(biāo)準(zhǔn)。在實(shí)際運(yùn)用過(guò)程中，集群通信技術(shù)具有利用率高、容量大、抗干擾能力強(qiáng)等優(yōu)勢(shì)，能夠很好地保障傳輸無(wú)線信號(hào)的效率。不過(guò)，在無(wú)線通信技術(shù)的發(fā)展下，它在具體運(yùn)用過(guò)程中還需要不斷完善，進(jìn)而得到更為廣泛和普遍的使用。
2、通信系統(tǒng)硬件及軟件設(shè)計(jì)
2.1系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及工作原理
射頻芯片nRF2401系統(tǒng)主要由兩部分組成：一是發(fā)射機(jī)，發(fā)射機(jī)的主要作用是對(duì)現(xiàn)場(chǎng)各類儀表信號(hào)進(jìn)行數(shù)據(jù)采集、存儲(chǔ)以及數(shù)據(jù)發(fā)送工作；二是接收機(jī)，主要作用是對(duì)LCD顯示儀表參數(shù)進(jìn)行控制，并向發(fā)射機(jī)傳送相關(guān)指令。該系統(tǒng)主要采取的是半雙工模式通信，即在收發(fā)信號(hào)中需要按鍵以實(shí)現(xiàn)模塊的轉(zhuǎn)換，而且LCD上能夠?qū)κ瞻l(fā)器的狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)反映，以便于操作人員發(fā)現(xiàn)異常時(shí)及時(shí)采取有效的措施加以改進(jìn)。此外，由于發(fā)射機(jī)與接收機(jī)的控制單元部位均配置有標(biāo)準(zhǔn)的RS-232接口，因此可以對(duì)所獲取的數(shù)據(jù)進(jìn)行準(zhǔn)確的分析與處理。
2.2通信系統(tǒng)軟件無(wú)線通信模塊
在系統(tǒng)軟件的設(shè)計(jì)過(guò)程中，主要是借助IAREmbeddedWorkbench平臺(tái)上開(kāi)發(fā)的C代碼程序?qū)崿F(xiàn)的。發(fā)射機(jī)程序在設(shè)置時(shí)需包含數(shù)據(jù)的采集、發(fā)送以及顯示等模塊，而接收機(jī)程序在設(shè)置時(shí)應(yīng)包含無(wú)線數(shù)據(jù)的接收、地址以及PC機(jī)通信等模塊。與此同時(shí)，在發(fā)射機(jī)與接收機(jī)上都應(yīng)預(yù)留一個(gè)收發(fā)命令的接口，以便后期工作所需。無(wú)線通信模塊的作用是實(shí)現(xiàn)對(duì)nRF2401系統(tǒng)的初始化和無(wú)線數(shù)據(jù)收發(fā)功能。數(shù)據(jù)包協(xié)議格式，PRE-AMBLE主要為8bit前導(dǎo)碼，借助硬件系統(tǒng)進(jìn)行自動(dòng)加入；ADDRESS為32bit，用來(lái)發(fā)送地址碼；PAYLOAD至少為208bit，用以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的傳送；CRC是由內(nèi)置CRC糾檢錯(cuò)硬件電路自動(dòng)加上的校驗(yàn)和。通信程序正式啟動(dòng)后，系統(tǒng)首先會(huì)對(duì)MSP430F149初始化、A/D初始化、LCDYJD12864初始化、nRF2401初始化。待初始化工作完成后，即可按鍵中斷。其次，系統(tǒng)應(yīng)根據(jù)需要設(shè)置收發(fā)健以及空閑健，在工作中若需接收信號(hào)，則只需將按鍵進(jìn)行閉合處理。借助MCU的P2.0引腳控制nRF2401的CE端。當(dāng)系統(tǒng)需要發(fā)送程序時(shí)，則應(yīng)直接寫(xiě)入nRF2401發(fā)送配置字，再置CE端為高，nRF2401即可進(jìn)入發(fā)送模式。通道1地址和發(fā)送數(shù)據(jù)由P2.7（DATA）引腳依次寫(xiě)入nRF2401的緩沖區(qū)，nRF2401自動(dòng)加上字頭、CRC校驗(yàn)碼，將數(shù)據(jù)包以一定的通信速率發(fā)射出去。接收程序可實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)據(jù)的連續(xù)接收工作，如需暫�；蛘咧兄箶�(shù)據(jù)的接收，只需按下發(fā)送鍵或者空閑鍵即可退出程序，返回到起始狀態(tài)。
2.3通信系統(tǒng)硬件nRF2401收發(fā)器工作原理
在該系統(tǒng)中，發(fā)射機(jī)與接收機(jī)的控制單位所使用的是由同一公司生產(chǎn)且型號(hào)相同的MCU器件。該芯片具有如下優(yōu)點(diǎn)：一是具備超大的存儲(chǔ)空間；二是能耗低；三是可實(shí)現(xiàn)高速運(yùn)轉(zhuǎn)。由于該系統(tǒng)中無(wú)線通信模塊所采用的是單片集成射頻無(wú)線收發(fā)器nRF2401芯片，因此可在大范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)信號(hào)之間的傳遞。nRF2401芯片使用的是5mmx5mmQFN封裝。芯片雖小，但內(nèi)部功能卻較為齊全，設(shè)置有地址解碼器、時(shí)鐘、解調(diào)處理器等功能模塊。以-5dBm功率發(fā)射時(shí)，工作電流可達(dá)10.5mA，接收時(shí)工作電流為18mA。nRF2401工作原理可基本概括為：2種通信方式、1個(gè)配置字、2個(gè)通道和4種工作模式。兩種通信模式：一是ShockBurstTM（突發(fā)模式），在此種模式下，收發(fā)數(shù)據(jù)主要由nRF2401自動(dòng)處理數(shù)據(jù)包字頭、地址和CRC校驗(yàn)碼加以實(shí)現(xiàn)，突發(fā)模式受外界因素影響的程度較低且能起到節(jié)約資源的目的；二是DirectMode（直接模式），若采取直接模式，則數(shù)據(jù)包字頭、地址等內(nèi)容必須在通信程序中進(jìn)行有效處理。一個(gè)配置字主要是指nRF2401內(nèi)置狀態(tài)字寄存器，主要用來(lái)設(shè)置芯片的工作參數(shù)。在ShockBurstTM方式下配置字為15B，DirectMode方式下配置字為2B。由于nRF2401具有ShockBurstTM技術(shù)，當(dāng)信號(hào)被傳輸過(guò)來(lái)時(shí)，可由兩個(gè)相互獨(dú)立的專用通信進(jìn)行有效接收。通道1、通道2和一般通道只能接收數(shù)據(jù)。若在通道2上連接一個(gè)天線接口，可同時(shí)實(shí)現(xiàn)兩組數(shù)據(jù)的接收工作。但是，通道2不是在任何頻率狀態(tài)下都能實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的.接收。只有當(dāng)它比通道1的頻率高出8MHz以上時(shí)，才能進(jìn)行正常的接收工作。nRF2401所具有的四種工作模式。nRF2401收發(fā)器在工作時(shí)，首先進(jìn)行的是配置模式，系統(tǒng)會(huì)啟動(dòng)初始化程序并輸入配置字，配置字的最后一位應(yīng)明確指定2401為收發(fā)狀態(tài)；其次，借助控制器將信號(hào)傳輸出去，使得nRF2401迅速進(jìn)入收發(fā)模式工作。在信號(hào)收發(fā)交互過(guò)程中，一方可進(jìn)入空閑模式中，等到所有的數(shù)據(jù)被傳輸完成后，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)進(jìn)入關(guān)機(jī)模式中。
3、試驗(yàn)結(jié)果及結(jié)論
分別將該系統(tǒng)在室內(nèi)走道部位以及室外開(kāi)闊地段進(jìn)行了無(wú)線數(shù)據(jù)的傳輸試驗(yàn)，并對(duì)數(shù)據(jù)的傳輸距離以及誤碼率進(jìn)行了準(zhǔn)確測(cè)定與評(píng)估。在室內(nèi)，走道傳輸距離為70m，而在室外開(kāi)闊地段傳輸距離可到100m。再加之nRF2401芯片中設(shè)置了一定的CRC糾錯(cuò)電路和協(xié)議，可為數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆�(wěn)定性提供可靠的保障。在此次實(shí)驗(yàn)中，接收數(shù)據(jù)均顯示正常，無(wú)異常情況發(fā)生。
4、結(jié)語(yǔ)
射頻無(wú)線通信技術(shù)大力發(fā)展，可實(shí)現(xiàn)大型工程機(jī)械駕駛操控室無(wú)線通信信號(hào)傳輸。而射頻技術(shù)在工程機(jī)械儀表無(wú)線通信中的應(yīng)用，可有效解決當(dāng)前所面臨的長(zhǎng)距離信號(hào)傳輸?shù)牟环�(wěn)定性，緩解傳統(tǒng)電纜傳輸中存在的不足，具有傳輸速率高、安全可靠等優(yōu)點(diǎn)。
參考文獻(xiàn)
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