【摘 要】本文从多个方面分析了机电液一体化技术在工程机械中应用情况及其产生的技术意义，并对机电液一体化技术在工程机械领域的发展趋势和面临的新的要求进行了阐述。
【关键词】机电液；工程机械；发动机；故障自诊断
在现代的各类施工现场中，工程机械的应用是极其普遍的，因此对工程机械的各项性能的要求也越来越多，越来越高：生产效率高；自动化程度高；性能稳定，工作安全可靠，寿命长；经济性好；具有运行状态监测和故障诊断及报警功能；人机性能好，驾驶舒适，操作轻便等。因而机电液一体化作为一项高新技术在各类工程机械中得到广泛应用并具有广阔的发展前景。
机电液一体化技术融合了机械、液压、电子技术、计算机信息技术等，但是又不是这些技术的简单叠加，而是这些方面技术的有机的结合，渗透和相互的融汇而形成的可以使工程机械实现最佳工况的系统。这个系统的最本质的特征是一种机械，但又不同于一般的机械，它是在机构的主功能、动力功能、信息与控制功能上引进了电子技术、并与软件有机结合而成的一种特殊的机械系统。从功能上讲，是用于完成包括机械力，运动和能量流等多动力学任务的机械和机电部件相互联系的系统。
机电液压一体化技术在工程机械中的应用：
工程机械以内燃机作动力源，在野外进行自行式作业的机械设备。它由动力装置、传动装置、行走装置、工作装置和操纵装置组成。这五部分实现一体化将促进整机性能的提高。目前，国内外工程机械机电液一体化技术的应用主要体现在如下几方面：变量泵和电液比例控制、发动机转速和功率自动调节控制、故障自诊断、远距离无线遥控及智能控制、冷却系统和润滑系统的检测与保护、行走系统的电子控制、功率分配控制等。另外，将先进的网络技术、通信技术、微电子技术、光缆技术等已经在工程机械上得到应用。
1）变量泵和电液比例控制
在典型的工程机械，如装载机和挖掘机中，液压系统往往占据一个主导作用，而如何使整个液压系统适应设备在不同工况和不同载荷下的工作要求，在节能和增效上来看都是一个很有价值的和实际意义的问题。变量泵控制，是采用压力感应控制，进而通过调节排量来适应工程机械运行时复杂工况要求，从而有效地利用发动机的输出功率。电液比例控制技术在工程机械中应用通过各类电液比例伺服阀可以体现，这项技术可以省去复杂且占用空间的液压信号传输管路，用电信号传递液压参数，不但能克服液压信号反应有延迟的缺点，加快系统响应，更使整个动力系统控制更方便灵活，也降低了操作的劳动强度。
２）发动机转速和功率自动调节控制
在工程机械的作业过程中，操作人员对发动机的操作大多通过手动拉杆或脚踏板控制油门来调节发动机转速，却不能对发动机转速进行远程控制和自动控制。这样，不仅影响发动机本身的性能，还会使压路机原有的一些优越性能的发挥受到限制，同时在不同工况下负载变化大，发动机转速随着负载的波动而波动，影响发动机和液压系统的工作效率；发动机难以在较低转速下运行，如果负载较大(低转速下行走或打开空调时)，极易造成发动机掉速甚至熄火；发动机自带的机械调速器的自动调速功能误差较大。针对这些情况，采用发动机转速自动调节控制系统，系统采用负荷传感，即以液压系统压力为判断信号，判断设备的工作状态，由控制器根据设备所处的不同状态。通过步进电机控制发动机油门， 使发动机稳定在要求的转速附近工作，同时通过电液比例调节变量泵排量，改变泵的吸收扭矩，实现柴油机和液压泵的功率匹配。系统根据作业工况设定高、中、低和怠速几种功率模式，由动力模式开关选择，将选择的工况输入控制器，由控制器经过一定算法控制发动机油门，使其稳定在相应的动力模式下。通过检测工作装置液压泵出口压力，控制器发出指令调节液压泵排量，液压泵吸收功率和发动机输出功率相匹配，合理利用了发动机功率。
3）状态监测与故障自诊断
目前的施工作业对工程机械的要求不仅具有噪声低、燃料费用低、操纵人员劳动强度小、生产率高等。同时也要求设备对将要发生故障能都自诊断并进行报警。这是由于一方面“机器结构越复杂”由人工查明故障的过程也就越困难，给维修工作带来了越来越多的困难，且影响生产效率和施工进度。另一方面，“电子控制系统的安全容错处理”不能因为电子控制系统自身的突发故障导致车辆失控和不能运行。针对这种情况和需要，在工程机械上增加故障自诊断功能模块&，它能够在工程机械运行过程中监测各个系统的实时工作情况，如有异常情况发生，根据故障资源库判断出具体的故障，维修人员可以利用故障自诊断功能快速对故障进行定位和修复。工程机械电子故障诊断装置包括：对发动机及液压传动系统的油液自动进行金属微粒含量分析的仪器，探测故障和金属磨耗产生原因的原子光谱吸收仪，用于检测润滑油与液压油品质的红外线分光光度仪，预先在微机中贮存发动机、液压泵或变速箱正常工作的振动波形，对实测信号进行比较并自动判断是否产生异常波形的振动分析仪，还有对机器结构件进行声波探伤的仪器等。应用电子故障自诊断装置，工程机械可进行状态自动监测和故障自动诊断，若机器运行参数超过规定的安全界线，就会启动声光报警系统，在故障发生前使操纵人员获得必要的信息，及时对机械进行维修，防止大故障甚至是事故的发生。当要出现危及人身安全和设备重大故障时，可立即报警并自动强制停机，防止状况蔓延，恶化，保护设备和操作人员的安全。
以上技术在工程机械中的应用，对于提高设备的作业质量和效率，节约能源，增加设备的可靠性和安全性都起到的显著的作用。同时，经济建设的不断发展进步，工程机械产品的使用范围也在不断的扩展，这也对机电液一体化技术在工程机械中的应用领域扩大和技术水平的提高提出了新的要求：
（1）提高作业精度
在对施工对象有特殊要求的情况下需要实现原先机械难以完成的微调操作，如推土机和挖掘机的自适应作业，激光自动调平作业，自动变速，自动换档等。这些功能不但能大幅度地提高推土机和平地机进行大面积作业时的平整精度，而且也极大地减轻了操纵人员的劳动强度。
（2）实现新功能
一些特殊工作场合，比如海底和条件恶劣以及有放射性和爆炸物的危险场所，需要实现无人驾驶和远距离作业，这就需要一些特种工程机械来实现，如激光导向的推土机和隧道挖掘机，水下挖掘机和推土机，海底机器人、无线电遥控推土机、危险矿区无人驾驶自卸汽车等。
（3）抗干扰性
工程机械中机电液一体化系统的正常工作，不仅取决系统组成各单元的性能和系统配置的好坏，还取决于对外部干扰信号的抵抗能力。工程机械本身的干扰源有电、磁、火花、无线电波等，其通过电缆、连接线或底盘等直接传递，也有通过辐射、感应或照射传递至一体化装置，这些我们称之为背景噪声。这些噪声干扰过大时将直接影响一体化装置的数据采集和输入。所以，背景噪声的消除就对系统设计的提出了新的要求。目前，一般采用接口信号隔离、系统接地、屏蔽、消声电路或数字运算信号等技术。这些技术的运用均可提高机电一体化系统的抗干扰能力，防止系统因输入过强的干扰信号而误动作。
（4）高效管理
为提高工程机械的工作效率降低作业成本，在施工现场需对设备实施科学而有效管理。在工程机械上设置各种传感器和微机（单片机），可自动记设备的工作状况、工作时间、能耗等数据，可根据需要将这些数据及时制表、打印，并对故障部位提出维护要求。这些比操纵人员交班时填写卡片、记录、报表的管理方法更趋合理、准确与及时，更加有利于最大化的挖掘和发挥工程机械设备的工作能力。
综上所述，机电液一体化技术已经在工程机械的使用中发挥着巨大的作用，并将继续成为推动工程机械作业水平快速提升的重要因素，这也说明在未来的工程机械领域和机电液一体化技术的应用中，必将有更多的新的课题等待研究和解读。
【参考文献】
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［责任编辑：王迎迎］