工程机械是装备工业的重要组成部分。概括地说，凡土石方施工工程、路面建设与养护、流动式起重装卸作业和各种建筑工程所需的综合性机械化施工工程所必需的机械装备，称为工程机械。下面是小编为大家整理的工程机械新技术应用论文，欢迎阅读。
工程机械新技术应用论文 篇1
摘 要：本文首先介绍工程机械的发展现状和发展趋势，从而说明其发展的必要性；接着又对工程机械领域中几种典型机械设备形式如装载机、挖掘机和压实机进行阐述，说明其将要发展的领域之广；最后列举了一系列正在应用和正在研究的新技术、新理论及新方法，为工程机械今后的发展提供了借鉴意义。
关键词：工程机械， 应用 ，新技术 ，新方法 ，新理论
绪论
工程机械关乎到国民经济的有序发展，在航天、建筑、道路、航海等领域都发挥着巨大的作用。在代替人工生产，并从事繁重的劳动过程中，占据着重要位置和不可替代的作用。随着社会的发展和科学技术的进步，工程机械无论在外形，还是在生产效率方面都获得了长足的进展。包括装载机、挖掘机以及压实机方面，尤其是公路修筑方面，不但代替了传统的工程模式，更重要的是，引入了诸多的新技术和新的方法。
随着国民经济的腾飞，尤其是改革开放以来，对与工程机械方面，无论是工况的繁重程度，还是在工作的复杂程度，都提出了更高的要求，这一点在公路建设方面尤为明显。这些要求既是对道路工程机械的一种挑战，同时也是为我国道路工程机械前进提供了更多的空间，也促使我国相关的专家和学者们在吸取国外的经验和本国传统工程机械发展的基础上，对其进行积极的探索和改进。基于此，本文着重介绍在新时代，新技术引入对于工程机械的发展和应用的积极影响，同时对于此类问题的研究提供了借鉴资料。
一、发展概述
1.1发展现状
伴随着工程机械的发展，其自身不但得到了进步，包括新技术和新理念的应用，同时，其应用空间遍布资源开发、交通建设、水利水电和市政工程等领域。就目前来说，工程机械的发展出现了一派繁荣局面。不但在于工程机械的整体性能，还包括使用寿命、技术含量和自主知识产权等方面，都有很大的提升空间。在国内主要的工程机械企业和单位包括徐工、柳工、厦工和龙工等，在这一领域占据国内的领先位置，并为其发展做出了卓越的贡献。
从纵向来看，我国工程机械的理论研究阶段、设计论证阶段和制造阶段，都特别注重引入在国内外都较为领先的理论和经验，以满足国内市场的建设、生产等方面的需要。例如，在工程机械启动装置增加净化设备、驾驶室内安装空调等，对于工程机械和驾驶员来说，都是进步。因此，可以说，我国工程机械的发展道路还在前进。
1.2发展趋势
从上述可以看到我国工程机械的发展现状，在部分企业，已经可与世界领先水平进行媲美。然而，随着时代的发展，我国工程机械领域仍然需要不断的完善和发展，主要体现在以下的方面。
1.2.1产业趋向国际化
与国际接轨，从国内外借鉴并吸取先进的经验、理论和技术，一直是我国工程机械发展的基本原则。在中国加入WTO之后，在未来的发展道路上，与国际上的领先工程机械企业进行竞争，既是机遇又是挑战。但是若要取得进步，必须使工程机械从理论到设计，再到制造等一系列产业过程进行国际化连接。
1.2.2产品趋向多元化
进入到20世纪90年代以后，我国工程机械领域蓬勃发展，不但企业数量增加，机械品种增多，而且机型的数量也明显增加，并应用于国民经济发展的各行各业。随着进入21世纪，这种趋势不但没有减弱，而且在未来的发展道路上，将会加快行进的步伐，为适应市场形式和工程环境的多样性，而趋向多元化，继续发展。
1.2.3结构趋向微小化
在工程机械的发展初期，主要以大型化甚至巨型化发展为标志，而进入到21世纪以后，随着工程更加复杂和工作流程更加细化，发展趋势的特点则转变为微小化和精细化。在这一过程中，工程机械不以其体积的减小而发生功能的降低，相反，在未来的发展道路上，微小型机械设备会更加灵活，并具有较好的机动性能，以满足诸如修道、建筑等领域的需要。
1.2.4操作趋向绿色化
节能减排一直是现阶段所有学科专业的主题，工程机械领域也不例外。在未来的发展道路上，不以破坏生态坏境为代价而换取经济的发展定会工程机械发展的主要原则和生产及应用的标志。对于超过使用年限的机械设备，也会有专门的回收部门进行处理，以确保对环境的破坏降到最低，达到绿色标准。
二、应用实例
在工程机械的发展道路中，以修路领域为例，装载机、挖掘机及压实机是其重要的代表类型，并在各种环境中进行工作。
2.1装载机
装载机属于工程机械中的基础成员。主要由驱动设备、传动设备、行走设备及工作设备和操作设备等组成；其标志性特征是工作设备主要有铲斗、动臂和摇臂等部分，主要应用在建筑、道路方面的土壤、石灰、煤炭、石块等物料对象。尤其是道路建设过程中，对于路基的填挖，沥青混合物料及水泥等的集料和装料作业等操作方面，具有重要意义。
2.2挖掘机
挖掘机与装载机的构造基本相同，惟一的区别在于工作装置主要由挖斗组成。其主要功效在于通过挖斗，对高于或者低于参考面的物料进行挖掘工作，并进行简单的装车和运输操作。在这一过程中，主要针对土壤、煤炭和石块等对象进行开展。也属于工程机械中重要的形式之一。
2.3压实机
压实机通过对地面或者其他平面行走装置中巨大平整的圆柱形前轮和后轮等设备，进行碾压处理。在碾压过程中，对土壤、石块、沥青混合物等作用对象具有挤压、破碎和推平等作用，广泛应用于道路修筑工程，对于增加路面的密实度和填埋具有不可替代的作用。
三、新技术应用
通过对上述工程机械几种重要机型的列举，在如今的发展过程中，均有不同程度的新技术应用。
3.1虚拟样机技术
虚拟样机技术是在计算机技术和软件领域的蓬勃发展的基础上提出并发展的。其基本思想是通过在计算机虚拟世界中对工程机械产品整车或者机构进行设计分析、运动分析、受力分析以及制造分析等。这种技术引入到工程机械中，立刻获得了广泛的关注和认可，不但减轻了繁重的现场试验工作和样品制造工作，大大提高了效率，同时大大降低了工程机械的研发成本。设计师或者技术人员能够通过计算机建模、运动、分析及优化过程，得到理想中的参数数据，有时甚至可代替人脑，对其进行改良。在未来的发展道路中，也是一项必不可少的技术。
3.2电子、机群智能化技术
电子化和智能化控制技术主要在驾驶室中对工程机械工作装置进行控制应用。在如今国外的多家工程机械企业的多种机
型都进行微机控制技术，使机械的灵活程度大大增加，而且更具可靠性和稳定性优势。其中的全电子智能化控制，是将工程机械中的各项控制系统通过电子系统进行连接和操作，包括对行走装置、转向装置和工作装置等的耦合过程，能够大大简化现有的机械电路系统，而提高机械设备的性能和工作效用。同时还使工程机械达到部分自动判断等功能。
3.3混合动力技术
由于工程机械进行的工作大多繁重，因此也大多使用动力较大的燃油燃料，同时还具有较大的排油量和动力输出，尽管满足了生产所需，然而也大大增加了成本消耗；基于此，专家提出将混合动力技术引入到工程机械当中。其基本理论是在发动机输出动力的时候，会有混合动力系统将多余的动力进行能量转换，并保存下来。在工程机械抵挡行走或者待工前进的时候，便可消耗这部分能量，从而摆脱对发动机的依赖。主要包括串联和并联系统。这种技术大大减少了能量的消耗，同时还能够提高燃油资源的利用率，在未来的发展道路上，已经成为专家和学者们所研究的热点和难点领域。
3.4无人驾驶技术
无人驾驶技术是基于电子化和智能化技术发展起来的，主要理论思想是使工程机械摆脱人工驾驶，通过远距离微机操作或者智能操作，使工程机械在不适宜人类工作的环境中进行工作，以道路工程举例，在盘山路等危险地区，通过技术人员在远处与工程机械设备机器人进行连接，进行无人驾驶操作来控制机械设备，从而完成道路修建工作。
3.5节能环保技术
节能减排的思想已经深入到国民经济的方方面面，同时也涉及到工程机械领域。工程机械通过节能减排技术的应用，对资源的节约和环境的保护具有重要意义。上述的混合动力系统就是一种。除此之外，还包括环保材料应用、清洁能源使用等方面的技术，对工程机械的节能减排都起到了积极的作用。
结束语
鉴于工程机械对国民生产和人民生活具有重要意义，通过工程机械列举，可以看出其涉及到的范围之广；通过一系列先进的新技术应用又能够看出，工程机械具有广泛和深入的发展空间和发展前景。基于此，本文着重对这些方面进行介绍，并对工程机械的发展提供借鉴的意义。
参考文献
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工程机械新技术应用论文 篇2
随着我国经济社会的进步，工程机械也得到了快速发展，机电一体化技术得到了广泛的应用。在工程机械运行中应用机电一体化技术，可大大提高工程机械运行效率，为经济效益提升提供保障。因此，探讨机电一体化技术在工程机械中的应用具有重要意义。而且，机电一体化技术属独立学科，涉及信息技术、电子计算机技术、微电子技术及自动控制技术等，探讨机电一体化技术在工程机械中的应用，有助于促进工程机械的发展。
1.机电一体化技术及其应用现状
机电一体化即机械电子学，属于新兴边缘综合学科，涉及微电子技术、计算机技术、机械技术及信息技术，等等。在工程机械中利用机电一体化技术，将微电子技术应用到工程机械中，可将微电子技术中的动力、控制与机械主功能等加以充分发挥，从而提高工程机械的利用技术。而且，在工程机械中利用机电一体化技术，也可大幅改善工程机械面貌，促进工程机械的智能化、自动化。随着施工的变化，工程机械性能的要求也在不断发生改变，需要逐步提高工程机械的性能。在使用性能上，工程机械应做到以下几点：第一，提高生产效率，降低能耗；第二，提高工程机械的自动化水平，严格控制施工质量与精度；第三，实现工程机械设备操作简单化和稳定性，降低工作人员的劳动强度，提高作业安全性；第四，延长工程机械使用的寿命。在工程机械中利用机电一体化技术，有助于实现上述几个目标。
2.工程机械机电一体化技术的应用分析
2.1工程机械与机电一体化的关系
与传统工程机械相比，目前的工程机械中应用机电一体化技术，可改善工程机械各方面性能，比如操作舒适性的提高，且机械功效增加；工程机械的耗能大幅下降，且安全性与可靠性不断提升；工程机械的作业效率与精度也有所增加。
2.2机电一体化技术对工程机械的改进
现代工程机械对性能要求比较高，主要表现在以下几个方面：工程机械的功效高，且能耗下降；系统具备监测运行状态的功能，可自动诊断与报警，提高运行的安全性；实现工程机械的自动化与精度的提升。在现代工程机械中，与电子控制相关的内容包括以下几个方面：
2.2.1控制柴油机促进柴油机技术的发展，必须解决最低耗油量与发动机排放量之间的关系。在工程机械中利用电子节能液压泵系统，可降低系统能耗。在这种情况下，电子控制自动变速，可根据负荷条件，实现柴油机油门的自动调节，同时满足经济指标、排放量指标，对于节约能源、提高效率及实现净化排气等均有重要意义。
2.2.2提高生产效率，降低能耗现代工程机械的发展，对高能量利用效率有了更高的要求。传统工程机械的燃料利用率较低，仅仅有20%左右。如果在新型挖掘机上利用日本小松生产公司生产的新型节能系统（OLLS系统），可提高节能效果，与传统工程机械相比，节约能源约为23.0%。这一OLLS系统可利用发动机功率，满足发动机转矩与泵吸收转矩最佳性能的要求，提高工程机械的生产效率。
2.2.3提高成品的作业精度在某些工程机械设备中，引入电子控制系统，可满足系统对于称量精度的要求。同时，在工程机械中引入电子控制系统，可降低工作人员劳动强度，并提高工作效率，从而减少人工称量的误差。比如在混凝土拌合机械设备、沥青拌和机械设备中，引入电子控制系统基本实现计量功能的自动化。在电子计量系统中，微机控制技术也得到了良好的应用。
2.2.4电子监控、自动报警与故障自诊工程机械的发动机、液压系统与传统系统等运行状态，经常发生机件或设备损坏事故，在系统运行中，利用电子监控与故障诊断专业系统设置各种类型传感器，可进一步保证作业人员与机械设备的安全性，并在故障发生之前自动报警，可提醒工作人员及时解决故障。
2.2.5作业过程的半自动化与自动化为了提高工程机械运行的水平与效率，在工程机械中利用半自动化或自动化方式，可降低操作者的工作强度，并保证作业精度不受操作人员技术、生产经验的影响。
3.工程机械一体化技术的前景
3.1电子控制理论
利用以电子为核心的高新技术，是工程机械现代化的重要标志之一，通过应用与推广高新技术，在参考相关控制理论的基础上，可满足系统智能化设计要求，实现设计后的系统仿真，等等。
3.2传感器技术的应用
在现代工程机械中，传感器技术的应用比较广泛，在发动机上利用机油压力传感器、冷却水温度传感器，等等，可检测并控制发动机运行状态；在沥青摊铺机上利用传感器技术，可提高作业精度，满足平整度、厚度与坡度要求。随着传感器技术的不断发展，在未来的工程机械上，高性能与稳定性的传感器将越来越多地得到应用。
4.结语
在工程机械中利用机电一体化技术，可提高工程机械的效率与安全性，降低工作人员的劳动强度。本文从机电一体化技术及其应用现状、在工程机械中的应用及发展前景等三个方面进行了分析，以期为该技术在生产中的应用提供参考与借鉴。
工程机械新技术应用论文 篇3
〔摘要〕简单论述了切割技术在工程机械制造业中的重要性，详细介绍了针对不同的板材厚度，采取的相应切割技术。以某公司机械工程的实际应用为例，研究分析了板材高效切割技术，得出了只有基于生产数量、质量及环保要求，选择科学合理的切割技术，提高板材使用率，确保生态环境，才能顺应时代发展的结论。
〔关键词〕板材；切割技术；工程机械制造
这几年来，随着工业自动化发展的速度逐渐加快，对工程机械商品要求也越来越高。生产商品过程中，焊接结构件所占比例为50%～70%，对商品性能、质量起着重要作用。一般结构件加工重点为切割坡口、下料和调平等。其中，切割是第一步。因此，切割状况优劣与商品品质紧密关联。只有科学选用切割设备及性能，才能保证切割准确、生产品质。
1.常见切割技术
目前，机械工程结构件，按照板厚可分为中板件、薄板件和厚板件等。不同的板件所对应的厚度则不同，分别为2mm、3～10mm、大于10mm。不同的板厚，选择的切割方法则不同。
1.1等离子切割技术
等离子切割技术是在强电场、高温状况下发生的等离子弧，通过压缩机械等生产后出现很强的气流和温度，进而促进工件切口处金属的融化，最后产生裂缝。目前，该技术切割精度逐渐加强，不断接近激光切割技能。特别是使用水射流技能大功率切割方法，精度误差小、成本低[1]。等离子弧技术经过不断地改革及综合效过，扩大了应用范围，但等离子切割技术离子弧容易呈现“上大下小”的状况。在结构件组装的时候，需要采取相应处理，才能保证等离子切割顺利运行。
1.2火焰切割技术
火焰切割技术的主要是借用切割金属燃烧所释放的热量，得出切割目标。该技术的原理是借用氧气和可燃气体结合到一起，燃烧释放的热量，使工件可以加热到相应温度后，利用射出高速气流使金属迅速氧化后，把被切掉的金属吹出去，成为割缝。在20世纪，出现第1个氧—乙炔割炬，并沿用至今。该技术在使用过程中使用灵活、成本较低，切割的厚度范围广从1～200mm均可以。国内外研制出许多以液化气、丙烷等最新燃气的类切割设施，可以大大提高火焰温度，来提高切割的精准性。目前，切割技术在机械工程使用十分广泛。依照切割原理不同，该切割技术在材质、厚度上也有所不同。由于火焰切割速比较低，在实际切割之前要采取预热方法，且耗费时间长，不符合于铝、不锈钢等金属切割。切割薄板时，虽热形变大，但设施费用低、加工成本少[2]。
1.3水射流切割技术
高压水射流切割也是水射流切割技术，其原理是借用增压装置将水加压到200～400MPa后，通过节流小孔（0.15～0.4mm）使水压热能变为射流动能（流速为900mm/s），冲击设施表层使其发生微裂纹，并使材料剥离，同时利用高速水流的冲击力将碎屑带走，从而形成切缝和裂缝。依照切割中有没有磨料，可分为磨料射流和射流射流两种。激光和水射流切割和等离子切割都为高能切割，与它们借用气化或熔融去除设施方法不一样，属于冷切割技术，其加工特色是很少或没有发生热量，没有热变形、没有气体或蒸汽排出，没有热影响区。水射流能够切割各种非金属、金属、硬塑性和脆性设施，技术简单，不会改变或损害被切割工件设施的机械、物理性能，切割过程中环保性好，不出现有害气体。
1.4激光切割技术
激光切割技术采用聚焦后的高密度功率激光束投射，使被投射的设施能通过汽化、融化等状态到达燃点，进而出现裂缝。该切割技术种类很多，如熔化、气化、氧气等。该技术切割质量很高，并切口垂直面可以保持平行，可以更好切割金属和非金属设施。该技术在切割表层上效果较好，并且不要求采取二次处理加工，可对薄板件采取高精度、高速处理切割。但设施的费用高，且需保养与维护。此外，还有水射流切割技术，把水压加压到200～400MPa后，通过截留小洞对设施表面采取冲刷，最后得到切割目的[3]。综上所述，各种切割技术所用的板材不相同，在实际操作过程中，需结合本身状况进行科学选择，最大程度上提高切割质量。
2.板材高效切割技术
本文以某公司机械工程为例，进行板材高效切割技术的研究。该公司需切割的结构件大部分为低合金钢、低碳钢高强度钢板，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着多元的方向发展，要考虑到以下方面的需求来提高切割质量。
2.1数量要求
该公司选用自动化、机械化的门架式数控切割设施，引进FastCam等发达自动套料体系。该设施要求切割的板材厚度在50mm之内，需配置许多等离子切割设施。此外，配置了火焰切割机床，针对厚度更大的板材，多台小型气割设施来消化料边，最大程度上提高材料的使用率。
2.2质量要求
使用在驾驶室、机棚外壳等层次的薄板件，精度要求高，且零件形状复杂。该公司主要选用激光切割设施，以免机械加工过多更改。对于平衡梁和拉板等零部件，采取等离子切割设备与高压水射流切割技术相结合，进行无热损伤切割方法，来减少热形变。对于被焊接的厚板件来讲，进行开坡口，除了准备基础的设施外，还需对繁杂、异形和结构复杂的坡口采取机器人切割。
2.3环保要求
对于火焰切割法，乙炔气体往往在生产中容易造成环境污染，引用工业燃气，减少对环境的破坏。此外，等离子切割通过采用推进水下等离子方法，采用液氧代替瓶装氧气，既避免了对人体健康的危害，又能提高切割质量、减少安全隐患。
3.结语
伴随我国的工业化自动化发展的速度加快，制造机械工程方面得到了较好地发展。本文结合某公司机械工程实例，从数量要求、质量要求、环保要求入手，探讨了提高切割质量的方法，可供同行业借鉴参考。
参考文献
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工程机械新技术应用论文 篇4
摘要：随着经济的发展，机电一体化技术也得到了快速发展,而机电一体化在工程机械中的应用与发展也促进了工程机械的不断进步。本文主要对机电一体化技术以及其在工程机械中的应用与发展进行了分析研究。
关键词：工程机械 机电一体化技术 应用 发展
引言
随着科学技术以及新兴科技突飞猛进的发展，极大地促进了学科之间的相互渗透、融合，同时也促进了工程建设领域的革新与创新。目前，机电一体化已经渐渐成为一种独立的技术，在各行各业都有不同程度的应用。尤其是科学技术的发展，在很大程度上促进了机电一体化的进步与创新，并且在工程机械中得到了很好的应用。积极地采用机电一体化，将机械、电子技术和液压技术进行了有效的结合，大大地提高了机械的多种功能，比如说，动力性能提升，燃油的经济效益提高，安全性和可靠性大增，操作的精准度和舒适度都大幅度提高，机械的使用寿命也随之延长。所以，研究工程机械机电一体化的应用与发展有着重大意义。
一、机电一体化技术的概述
机电一体化就是综合地运用机械、计算机、微电子、电力电子、光学、接口等技术，对各个功能进行合理的配置，从而实现了高质量、多功能、低能耗的价值和功能。机电一体化也称之为机械电子学,属于一门新兴的边缘综合科学, 机电一体化技术是将机械技术、电工电子技术、微电子技术、信息技术、控制技术和
精密机械技术有机结合，并综合应用到实际中去的综合技术。主要是通过微电子技术的应用,把微电子技术引进到相关的动力功能、机械主功能、控制功能等方面,在软件方面能够使得机械装置与电子装置相互进行有机结合而形成有效的系统。而随着科学技术的发展，机电一体化技术也得到了快速发展，并且处于不断创新与进步之中。机电一体化技术逐渐走向了高智能化、微型化、网络化、个性化和绿色化的趋势。而机电一体化技术在工程机械中的应用,能够使得各种性能方面都得以明显改善,比如操作舒适性能够得以有效提高;机械能耗能有效大幅度降低,明显提高机械功效。可靠性不断提高;不断提高相应的作业精度和作业效率。
二、工程机械机电一体化技术的应用
机电一体化技术具有广阔的发展前景和极高的应用价值，尤其是在工程机械中的应用更具广泛性和有效性，机电一体化技术在工程机械中的应用主要表现在以下几个方面：
1、机电一体化技术的在工程机械提高生产效率、节能降耗方面的应用
在传统的工程机械中，能量的充分利用率和使用率比较低。比如说，液压挖掘机其燃料的充分利用率仅仅占了30%，剩下的70%左右的能量都被浪费了。在能源资源高度紧张的今天，迫使机械工程的发展必须向着“节能降耗”的方向发展。比如说，小松公司生产的挖掘机能够很好地达到节能降耗的目的，大约可以节省23%的燃料，最主要的原因就是新型的控制节能器的采用。日立公司生产的挖掘机，采用了“卡特电子效率”节能控制体系，通过对泵以及发动机的综合、全面控制，大大提高了利用率，其能量利用率能够达到98%左右，生产率也相应地得到了大幅度的提升。所以说工程机械中电子节能控制器的运用，大幅度提高挖掘机等大型工程机械设备的能量利用率，一定程度上发挥到了节能的作用。电子节能控制器操作比较简单，对机械的磨损也相对减少，从而提高了工作的效率。
2、在自动化以及半自动化的作业全过程中的应用
工程机械全面地实现作业自动化以及半自动化水平，可以有效地降低操作人员的劳动强度，有效地提高生产效率，大大减少了因为操作人员的经验不足或技术不到位对于操作精度的影响。比如说，三菱公司设计生产的挖掘机，有控制挖掘机轨迹系统的功能，相关的操作人员在控制板上将铲斗的运动形状和运动轨迹设定好之后，相应的微机操作系统就会根据不同角度的传感器发出的信号，对动臂、铲刀和斗杆的运动进行自动的控制，从而实现多种特定断面沟槽、开口和斜坡的精准挖掘，有效地实现了挖掘操作的自动化水平。
3、在控制柴油机上的应用
要想进一步深入发展柴油机技术, 应该要解决发动机排放质量与最低油耗间的矛盾。在电子技术发展十分迅速的今天,采用电子节能液压泵系统能够有效减小能耗, 还能自动控制冷风扇的转速随温度的变化, 这样的条件下, 电子控制自动变速,还包括根据负荷条件自动调节柴油机油门等内容都能得以实现, 能够使得在各种变工况下的柴油机, 在满足经济指标和排放指标的最佳喷油时间的同时, 能够实现净化排气、节约能源、提高效率。
4、机械操作的自动化能够降低劳动强度
在工程机械施工操作中引入机电一体化实现操作的自动化或者半自动化，这样大大降低了劳动强度，提高了工作效率，并且大大减少了因为操作者工作经验不足而造成的作业精度的影响。
5、在工程作业精确度方面的应用
在工程机械设备中使用电子控制系统可以将称量的过程自动化，对称量系统实现微机控制，使得称量更加精确。自动找平装置的应用，大大提高了混凝土沥青摊铺机的工作效率和施工质量。自动供料系统(超声波技术)的应用，完美地完成了混凝土沥青摊铺机对于供料的自动调节，全面提升了摊铺的效果和质量。与此同时，铲运机铲斗刀、平地机刮刀以及推土机铲刀的电子化操作控制，减少了误差，提高了工作效率，同时还节约了人力，降低了施工人员的工作强度，高效、快捷，符合现代工程施工的要求。
6、电子监控、故障自诊以及自动报警
电子监控、故障自诊以及自动报警，也就是说对于工程机械的工作装置，传动系统、发动机、液压系统以及制动系统进行全面的监控，一旦在运行的过程中发生异常情况，就会自动地找出故障的位置并自动进行报警提示。机电一体化的发展和应用，大大地改善了操作人员的现实工作条件，全面提高了机械设备的工作效率。与此同时，简化了机械设备检查和维护的工作，相应地减少了维修费用，大大降低了维修停机的时间，对于提高机械设备的使用寿命有很大的作用和意义。
三、工程机械机电一体化技术的发展
1、传感技术的融合
目前,传感器技术在现代工程机械上应用较为广泛,比如,发动机可以通过机油压
力传感器、冷却水温度传感器等来进行发动机的运转状态的检测和控制;沥青摊铺机上的传感器能够实现摊铺机在工作时实现自动找平且行走速度不变的特点,还能满足摊铺出来预定的平整度、坡度和厚度的路面的要求。在感器技术的迅猛发展的今天,精度要求越来越高,可靠性和稳定性也能不断提高,越来越广的采集信息范围也超着集成、多功能化和智能化方向发展,所以,未来在工程机械上将应用越来越多种类的传感器。
2、工程机械机电一体化趋于计算机与信息处理技术的应用
计算机是实现信息处理的主体, 信息处理技术包括范围应用比较广, 主要包括
信息的输入、识别、运算、变换、存储及输出等等方面。计算机技术范围涉及到网络与通信技术、硬件和软件技术、数据库技术等等方面。要想工程机械机电一体化技术发展不断进步, 应该大力发展计算机应用及信息处理技术。
3、电子控制理论的指导性增强
工程机械现代化的重要标志就是以微电子为核心的高新技术, 通过其应用和推广,在相关控制理论指导下,能够满足系统智能化设计的要求,完成相关的设计后的系统仿真等等。
结束语
综上所述，机电一体化在工程机械中的应用发展是当前机械工业发展必然的趋势，也是振兴和发展机械工业的必经之路。随着科学技术的不断发展,工程机械机电一体化还会有着更多的创新与发展,未来工程机械机电一体化技术的应用将会融合机、电、光以及磁的综合性能，更好地促进工程机械的发展。
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工程机械新技术应用论文 篇5
一、前言
随着计算机技术、通讯技术、集成电路技术的飞速发展，以全数字式现场总线技术为代表现场控制仪表、设备大量应用，使得传统的现场控制技术及现场控制设备发生了巨大的变化。繁琐的现场连线被单一、简洁的现场总线网络所替代，系统设计灵活、设备维护简单，信号传输质量也大幅提高。
电子技术的飞速发展及在工程机械上的广泛应用，使得工程机械的智能化程度越来越高，特别是在控制器技术被引入工程机械控制领域后，给工程机械的发展带来了划时代的变化，工程机械的操作便利性、安全性、燃油经济性都得到了大幅提高。
然而，电子设备的大量使用，必然导致车身布线越来越长愈来愈复杂，运行可靠性降低、故障维修难度增大，特别是电子控制单元的大量引入，为了提高信号的利用率，要求人批的数据信息能在不同的控制单元中共享，大量的控制信号也需要实时交换，传统线束已远远不能满足这种需求。在这种情况下，将串行通讯总线系统引入可以有效解决上述问题。基于上述原因，博世公司开发了控制器局域网（CAN），并获得了国际标准化组织的认可及许多半导体器件制造商、网络系统开发商的支持。现在它已经被广泛地应用于汽车、工程机械和工业现场控制，实践证明CAN网络是一种性能优异的现场网络。
CAN总线技术的引入彻底改变了工程机械控制领域的面貌，分布式控制系统完全取代了集中式控制系统，在众多具有CAN功能的控制器、传感器和执行器的支持下，繁琐的现场连线被单一、简洁的现场总线网络所替代，系统设计更加灵活、信号传输质量也大幅提高。
众多的国际知名公司早在80年代初就积极致力于工程机械及汽车局域网的应用及研究。进入90年代，这些曰趋成熟的技术在国外已广泛地应用于工程机械领域。为缩短与国际先进水平的差距，研究和开发自己的工程机械局域网系统势在必行。
二、CAN的技术特征
1、CAN的物理特性
1.1拓扑结构 CAN在物理结构上属于总线式通信网络。
1.2机械参数及传输介质 模块通过一个9针的D型插头连接到CAN总线上。总线采用屏蔽的或非屏蔽的双绞线，用光纤更佳。
1.3电气参数及信号表示 总线上的数据采用不归零编码方式（NRZ），可具有两种互补的逻辑值之一：显性及隐性。CAN总线中各节点使用相同的位速率。它的每位时间由同步段、传播段、相位缓冲段1及相位缓冲段2组成。发送器在同步段前改变输出的位数值，接受器在两个相位缓冲段间采样输入位值，而两个相位缓冲段长度可自由调节，以保证采样的可靠性。另外，CAN总线采用时钟同步技术来保证通讯的同步。
2、CAN协议
CAN总线以报文为单位进行信息交换，报文中含有标示符（ID），它既描述了数据的含义又表明了报文的优先权。CAN总线上的各个协点都可主动发送数据。当同时有两个或两个以上的节点发送报文时，CAN控制器采用ID进行仲裁。ID控制节点对总线的访问。发送具有最高优先权报文的节点获得总线的使用权，其他节点自动停止发送，总线空闲后，这些节点将自动重发报文。
2.1CAN协议 分层结构CAN总线规范规定了任意两个节点之间的兼容性。包括电气特件利数据解释协议。
CAN协议可分为：目标层、传送层、物理层。其中目标层和传送层包括了ISO/OSI定义的数据链路的所有功能。目标层的功能包括：确认要发送的信息；位应用层提供接口。传送层功能包括：数据帧组织：总线仲裁：检错、错误报告、错误处理。
2.2CAN通信协议 CAN支持四类信息帧类型。
（1）数据帧CAN协议有两种数据帧类型标准2.0A和标准2.0B。两者本质的不同在于ID的长度不同。在2.0A类型中，ID的长度为ll位；在2.0B类型中ID为29位。一个信息震中包括7个主要的`域：
帧起始域——标志数据帧的开始，由一个显性位组成。
仲裁域——内容由标示符和远程传输请求位（RTR）组成，RTR用以表明此信息帧是数据帧还是不包含任何数据的远地请求帧。当2.0A的数据帧和2.0B的数据帧必须在同一条总线上传输时，首先判断其优先权，如果ID相同，则非扩展数据帧的优先权高于扩展数据帧。
控制域——r0、r1是保留位，作为扩展位，DLC表示一帧中数据字节的数目。
数据域——包含0～8字节的数据。
校验域——检验位错用的循环冗余校验域，共15位。
应答域——包括应答位和应答分隔符。正确接收到有效报文的接收站在应答期间将总线值为显性电平。
帧结束——由七位隐性电平组成。
（2）远程帧接受数据的节点可通过发远程帧请求源节点发送数据。它由6个域组成：帧起始、仲裁域、控制域、校验域、应答域、帧结束。
（3）错误指示帧由错误标志和错误分界两个域组成。接收节点发现总线上的报文有误时，将自动发出“活动错误标志”其他节点检测到活动错误标志后发送“错误认可标志”。
（4）超载帧由超载标志和超载分隔符组成。超载帧只能在一个帧结束后开始。当接收方接收下一帧之前，需要过多的时间处理当前的数据，或在帧问空隙域检测到显性电平时，则导致发送超载帧。
（5）帧间空隙位于数据帧和远地帧与前面的信息帧之间，由帧间空隙和总线空闲状态组成。帧间空隙是必要的，在此期间，CAN不进行新的帧发送，为的是CAN控制器在下次信息传递前有时间进行内部处理操作。当总线空闲时CAN控制器方可发送数据。
2.3错误检验为了提高抗干扰能力和数据的可靠性，采取了多种错误检测手段：发送监视、填充监视、CRC错、格式错、应答错误等。
2.4总线访问控制要做到数据的实时处理，数据的高速传输是关键。对于工程机械中的具体节点而言，不仅需要高达1Mbit/s的通信速率，更需要在几个节点要竞争访问总线时正确定位哪个节点获得使用权。总线上的各种数据的延迟要求是不一样的，快速变化的物理量（如发送机的转速、路面的随机波动信号等）比慢时变的物理量（如温度、压力等信号）要求访问总线的频率大的多。当多个节点同时需要访问总线时，CAN控制器通过各种报文被赋予的优先权标示符及ID数的大小来仲裁谁先发送。
3、CAN总线技术的应用特点及支持器件
（一）CAN总线技术的应用特点
1.CAN网络上任何一节点均可作为主结点主动地与其他节点交换数据，大大提高系统的性能。
2.盋AN网络节点的信息帧可分出优先级，且单帧字节长度短，有很好的实时性。
3.CAN的物理层及数据链路层采用独特的设计技术，使其在抗干扰，错误监测能力等方面的性能均超过其他总线。
4.CAN的通信速率相当高。当网络线的长度不超过40米时，其通信速率可达1Mbit/s。
5.CAN总线每帧数据都含有CRC校验及其他校验措施，数据出错率低。
6CAN总线节点在严重错误的情况下，可自动切断与总线的通信联系，以使总线上的其他操作不受影响。
（二）CAN总线技术的支持器件
CAN总线自问世以来，由于具有众多独特的优点，得到广泛的应用，而且受到众多的半导体厂商的支持。目前生产支持CAN协议器件的公司有INTEL、MOTOROLA、PHILIPS、SIEMENS、NEC、HONEYWELL等百余家国际著名公司。其应用器件琳琅满目、层出不穷，已经形成产品系列。
目前市场上比较常见的有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等控制器件及外围传感器及执行器件。
三、CAN在工程机械中的应用
CAN由于具有良好的运行特性、极高的可靠性和独特的设计，不但特别适合现代工程机械及汽车各电子单元之间的互连通讯，而且日益受到其他业界的欢迎，并被公认为最有发展前途的现场总线之一。
在众多半导体厂商的支持下，国际上一些著名的工程机械大公司如CAT、VOLVO、利勃海尔等都在自己
的产品上广泛采用CAN总线技术来提高产品的技术档次及可靠性。下面就CAN总线在半主动油气悬架加以说明。
在工程机械半主动变阻尼油气悬架控制中，利用CAN网络作为悬架之间交换信息的通道，变集中控制为分布式控制，大大地简化了线束及器件的布置，提高了可靠性。
4个节点的优先权按降序排列依次为：右前轮——左前轮——右后轮——左后轮。数据帧包含三字节数据，其中两个字节为非悬架质量加速度，一个字节为可调阻尼器的相对开度值。通讯速率为300kbit/s。实际应用结果表明网络运行良好，悬架的减震达到预期要求，而且在诸如启动、急刹车、急转弯等特殊工况下，通过网络的合理调度，提高了车辆的抗俯仰、侧倾的能力，改善了操纵的稳定性。
四、结束语
随着电子技术和大规模集成电路的迅速发展，网络控制芯片性能逐步提高，体积逐步减小，价格进一步降低，为工程机械局域网技术的普及推广创造了良好的条件。智能芯片价格的下降使得工程机械局域网的成本相差无几，性能成为影响网络选择的主要因素。CAN以其优异的品质具有明显的优势，越发受到业界的欢迎。CAN总线在工程机械上的广泛应用将使工程机械的控制性能、动力性、操纵稳定性、安全性、燃油经济性都上升到一个新的高度，给工程机械技术的发展注入新的活力。
工程机械新技术应用论文 篇6
1、我国机电一体化在工程机械中的功能
在机械工程中，有效利用智能化和机电一体化不仅可以提高机械工程中的生产效率、减小能量的损失、节约能源，而且可以有效地保证施工质量，提高自动化水平，使其具有较高的精度。广泛使用机电一体化不仅可以使机械工程有较好的经济性和较高的技术价格比，而且可以使操作更加简单、轻便，在当前，我国的机电一体化在工程机械中具有以下功能：
1.1自动报警、电子监控以及故障自检功能
在工程机械中，电子监控就是对其传动系统、工作配件、制动系统、发动机以及液压系统等的工作状态进行监控，一旦在监控过程中发现了异常现象，自动报警系统就会对出现故障的部位进行准确地定位，然后便能有效改善工作人员的工作条件，迅速提高机械设备的效率，还可以使设备的维护检修工作变得更加简单，使停机维修的时间减少，降低维修使用的费用，尽量延长机械设备的使用寿命。
1.2有效控制柴油机的功能
在工程机械中，有效利用电子油门的控制装置、自动停机装置、自动升温控制装置以及电子调速器等机械设备可以真正实现控制柴油机的功能。
1.3使作业精度提高的功能
在沥青以及水泥混凝土搅拌的现代设备中，为了能够提高成品料的作业精度，都广泛采用了微机控制的电子称量系统，而且实现了称量过程的自动化。因为应用了自动化的找平系统，所以大大提高了沥青混凝土摊铺机的施工质量。另外，沥青混凝土摊铺机因为使用了有超声波技术的自动供料系统而完全实现了调节的自动化，进而在一定程度上提升了摊铺的质量。对铲运机铲斗刀刃、平地机刮刀以及土机铲刀进行机电一体化的控制，不仅可以有效减轻机械工作人员的劳动强度，而且真正提高了工程机械作业的精度和效率。
1.4使生产率提高、降耗节能的功能
在传统的工程机械中，一般能量利用率比较低，比如液压挖掘机的燃料能量的利用率在30%左右，这样低的能量利用率使得工程机械必须注重节能发展。在发达国家，他们的挖掘机都已经采用新型的节能控制器，这种控制器不但有良好的节能效果，而且采用卡特电子效率的控制系统，通过综合控制泵和发动机，大大提高了工程机械的生产效率。
1.5工程机械作业过程的半自动化或自动化功能
为了真正减轻工作者的工作效率，提高机械的生产效率，大量的企业在工程机械中开始实行半自动化或自动化控制。这种功能还减少了由于工作者的经验不足而对作业精度的影响。在我国一些先进的企业中，其挖掘机都设有特殊的轨迹控制系统，即挖掘轨迹控制系统。在控制板上，有关的工作人员只要把挖掘机运动轨迹的路线设计好，就可以依照各种角度传感器的信号利用微机控制系统对动臂、铲刀和斗杆进行自动控制，这样不仅实现了对工程机械作业进行自动化控制，而且还能够精确挖掘各种特定开口与断面的斜面、沟槽。
2、我国机电一体化在工程机械中的应用前景
由于控制、电子、计算机、光学等多种学科与技术的快速发展，我国的机电一体化也得到了前所未有的发展，如今在工程机械领域机电一体化的应用前景可以分为以下几个方面：
2.1模块化
由于科学技术不断进步，社会分工不断精细，我国机电一体化的产品数量和产品种类也变得越来越多，所以，应该加快实现机械产品的动力接口、机械接口和电器接口的标准化，虽然这项工作比较复杂而且困难，但是却尤为重要，因此说，工程机械机电一体化的发展变成模块化是一项任重而道远的任务。但是，只要实现了工程机械机电一体化的模块化，就可以有效匹配各单元和部件，比如：具备视觉、识别以及图像处理等功能的控制单元、减速于一体的动力单元等等。只有这样，整个社会才能进一步分工，新产品才能更快被研发，工程机械才能不断扩大生产规模。
2.2智能化
在21世纪的工程机械领域，机电一体化将会把智能化应用作为一个重要的发展方向，现如今，有越来越多的人开始研究人工智能方面的内容，主要表现在机器人和数控机床的智能化应用上。一般所说的智能化就是指在有关的控制理论的基础上，利用人工智能、模糊数学、心理学、运筹学等新思想、新手段在工程机械上中进行应用和分析，让工程机械通过自己的判断推理、逻辑思维以及自主决策等能力进行运作，这样就使得机电一体化满足了更高的要求。为了符合时代的发展趋势，工程机械的智能化发展将成为必然。
2.3网络化
机电一体化之所以在工程机械中获得广泛应用，这与计算机信息网络技术的快速发展是分不开的。目前，大多数新型的机电一体化都具有较高的质量、强大的功能，而且有相当好的社会价值和经济价值，因此只要借助网络就会在很短的时间内迅速畅销。与此同时，在工程机械中监视技术和远程控制技术也已经应用越来越广泛，现在看来，机电一体化的发展趋势将逐渐趋向信息化和网络化。
2.4可持续化
不可否认，工业化的进程在很大的程度上提高了我们的生活质量和水平，然而，对我们的生活环境也造成了一定程度上的破坏，严重浪费了大量的自然资源。新世纪以来，人们越来越关注环保问题，公民也一直在不断加强自己的环保意识，绿色产品的概念和设计制造越来越受到欢迎。已经有越来越多的企业在制造、使用、设计以及销毁工程机械产品时都注重环保的要求，尽量提高资源的利用效率，满足人们的健康需要。所以，在工程机械中，可持续化的绿色机电一体化产品将会越来越受人们的欢迎。
3、结语
在工程机械领域，机电一体化技术占据越来越大的优势，而且已经被广泛地应用，因为大量企业对机电一体化都很重视，也使机电一体化技术有了很大的发展。作为工程机械的使用者和管理者，就应该及时顺应时代发展的潮流，赶上科学技术的发展速度，快速地了解、掌握和学习机电一体化技术，只有做到了这些才能更好地参与到现代化的工程建设中去，为我国的工程机械建设事业做出更大的贡献。
工程机械新技术应用论文 篇7
摘要：在工程机械仪表无线通信中，针对环境因素导致大型工程机械信号与驾驶操控室仪表异地显示等异常问题，需要借助射频模块nRF2401的有效应用，实现无线数据通信的功能。本文主要对射频芯片nRF2401的工作原理及特点进行详细说明，并给出了无线通信系统硬件结构、接口电路及相应程序框图。
关键词：射频技术；工程机械仪表；无线通信
近年来，很多工程机械正朝着大型化的模式发展，这必然会造成驾驶操控室回转操作难度加大，长距离工程操作也变得日益普及。射频无线通信技术大力发展，可实现大型工程机械驾驶操控室无线通信信号传输，大大解决了线缆传输中存在的不足，所传输的信号稳定性高且质量也有所保障。
1、工程机械仪表无线通信中的射频技术技术
WLAN技术是一种很常见的WI-FI技术，具有很多优势，但也有不足，尤其是其射频技术不完善，致使使用中存在很多安全隐患。与无线通信技术对比，WiMax技术最近几年才出现，只用极少企业会使用WiMax技术。LMDS技术是一项综合型的业务系统，可以满足人们形式多样的业务需求，同时还具有视频功能、数据功能等，但其易受天气因素的影响，限制了无线信号传输距离。MMDS技术在一些大雨、大风等恶劣天气下，无线信号质量受干扰程度较大。另外，此技术对信号传输效率有着很高要求，发展到今天，还没有形成统一的、完善的标准。在实际运用过程中，集群通信技术具有利用率高、容量大、抗干扰能力强等优势，能够很好地保障传输无线信号的效率。不过，在无线通信技术的发展下，它在具体运用过程中还需要不断完善，进而得到更为广泛和普遍的使用。
2、通信系统硬件及软件设计
2.1系统结构及工作原理
射频芯片nRF2401系统主要由两部分组成：一是发射机，发射机的主要作用是对现场各类仪表信号进行数据采集、存储以及数据发送工作；二是接收机，主要作用是对LCD显示仪表参数进行控制，并向发射机传送相关指令。该系统主要采取的是半双工模式通信，即在收发信号中需要按键以实现模块的转换，而且LCD上能够对收发器的状态进行实时反映，以便于操作人员发现异常时及时采取有效的措施加以改进。此外，由于发射机与接收机的控制单元部位均配置有标准的RS-232接口，因此可以对所获取的数据进行准确的分析与处理。
2.2通信系统软件无线通信模块
在系统软件的设计过程中，主要是借助IAREmbeddedWorkbench平台上开发的C代码程序实现的。发射机程序在设置时需包含数据的采集、发送以及显示等模块，而接收机程序在设置时应包含无线数据的接收、地址以及PC机通信等模块。与此同时，在发射机与接收机上都应预留一个收发命令的接口，以便后期工作所需。无线通信模块的作用是实现对nRF2401系统的初始化和无线数据收发功能。数据包协议格式，PRE-AMBLE主要为8bit前导码，借助硬件系统进行自动加入；ADDRESS为32bit，用来发送地址码；PAYLOAD至少为208bit，用以实现数据的传送；CRC是由内置CRC纠检错硬件电路自动加上的校验和。通信程序正式启动后，系统首先会对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，即可按键中断。其次，系统应根据需要设置收发健以及空闲健，在工作中若需接收信号，则只需将按键进行闭合处理。借助MCU的P2.0引脚控制nRF2401的CE端。当系统需要发送程序时，则应直接写入nRF2401发送配置字，再置CE端为高，nRF2401即可进入发送模式。通道1地址和发送数据由P2.7（DATA）引脚依次写入nRF2401的缓冲区，nRF2401自动加上字头、CRC校验码，将数据包以一定的通信速率发射出去。接收程序可实现对数据的连续接收工作，如需暂停或者中止数据的接收，只需按下发送键或者空闲键即可退出程序，返回到起始状态。
2.3通信系统硬件nRF2401收发器工作原理
在该系统中，发射机与接收机的控制单位所使用的是由同一公司生产且型号相同的MCU器件。该芯片具有如下优点：一是具备超大的存储空间；二是能耗低；三是可实现高速运转。由于该系统中无线通信模块所采用的是单片集成射频无线收发器nRF2401芯片，因此可在大范围内实现信号之间的传递。nRF2401芯片使用的是5mmx5mmQFN封装。芯片虽小，但内部功能却较为齐全，设置有地址解码器、时钟、解调处理器等功能模块。以-5dBm功率发射时，工作电流可达10.5mA，接收时工作电流为18mA。nRF2401工作原理可基本概括为：2种通信方式、1个配置字、2个通道和4种工作模式。两种通信模式：一是ShockBurstTM（突发模式），在此种模式下，收发数据主要由nRF2401自动处理数据包字头、地址和CRC校验码加以实现，突发模式受外界因素影响的程度较低且能起到节约资源的目的；二是DirectMode（直接模式），若采取直接模式，则数据包字头、地址等内容必须在通信程序中进行有效处理。一个配置字主要是指nRF2401内置状态字寄存器，主要用来设置芯片的工作参数。在ShockBurstTM方式下配置字为15B，DirectMode方式下配置字为2B。由于nRF2401具有ShockBurstTM技术，当信号被传输过来时，可由两个相互独立的专用通信进行有效接收。通道1、通道2和一般通道只能接收数据。若在通道2上连接一个天线接口，可同时实现两组数据的接收工作。但是，通道2不是在任何频率状态下都能实现数据的接收。只有当它比通道1的频率高出8MHz以上时，才能进行正常的接收工作。nRF2401所具有的四种工作模式。nRF2401收发器在工作时，首先进行的是配置模式，系统会启动初始化程序并输入配置字，配置字的最后一位应明确指定2401为收发状态；其次，借助控制器将信号传输出去，使得nRF2401迅速进入收发模式工作。在信号收发交互过程中，一方可进入空闲模式中，等到所有的数据被传输完成后，系统会自动进入关机模式中。
3、试验结果及结论
分别将该系统在室内走道部位以及室外开阔地段进行了无线数据的传输试验，并对数据的传输距离以及误码率进行了准确测定与评估。在室内，走道传输距离为70m，而在室外开阔地段传输距离可到100m。再加之nRF2401芯片中设置了一定的CRC纠错电路和协议，可为数据传输的稳定性提供可靠的保障。在此次实验中，接收数据均显示正常，无异常情况发生。
4、结语
射频无线通信技术大力发展，可实现大型工程机械驾驶操控室无线通信信号传输。而射频技术在工程机械仪表无线通信中的应用，可有效解决当前所面临的长距离信号传输的不稳定性，缓解传统电缆传输中存在的不足，具有传输速率高、安全可靠等优点。
参考文献
[1]李会敏.射频技术简介及应用[J].叉车技术,2010,(1):9.
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