机电一体化研究

机电一体化研究（精选十篇）

机电一体化研究 篇1

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、传感器技术、接口技术、信号变换技术等多种技术进行有机地结合,并综合应用到实际中去的综合技术。现代化的自动生产设备几乎可以说都是机电一体化的设备。一个机电一体化系统一般由结构组成要素、动力组成要素、运动组成要素、感知组成要素、职能组成要素5大组成要素有机结合而成。机械本体(结构组成要素)是系统所有功能要素的机械支持结构,一般包括机身、框架、支撑、联接等。动力驱动部分(动力组成要素)依据系统控制要求,为系统提供能量和动力,使系统正常运行。测试传感部分(感知组成要素)对系统运行所需要的本身和外部环境的各种参数和状态进行检测,并变成可识别的信号,传输给信息处理单元,经过分析、处理后产生相应的控制信息。控制及信息处理部分(职能组成要素)将来自测试传感部分的信息及外部直接输入的指令进行集中、存储、分析、加工处理后,按照信息处理结果和规定的程序与节奏发出相应的指令,控制整个系统有目的的运行。执行机构(运动组成要素)根据控制及信息处理部分发出的指令,完成规定的动作和功能。机电一体化系统一般有机械本体、检测传感部分、电子控制单元、执行器和动力源5个组成部分。

2 机电一体化在煤矿机电设备中的应用概述

随着社会的发展,科技的进步,机电一体化技术在煤矿机电设备中的应用也越来越广泛。机械技术和液压控制技术有机的结合,极大地提高了煤矿机电设备的各种功能,使操作更安全方便、作业精度更高、成本更加节约。当前,以微机或微处理器为核心的机电一体化技术在煤矿机电设备中的应用已经很普遍,实现了煤矿机电设备的监督控制与故障自修复、故障警报等。随着技术的不断进步,煤矿业对煤矿机电设备的性能要求越来越高,机电一体化技术在煤矿机电上的应用也越来越广泛,设备的组成结构也越来越复杂,其维护也会越来越专业化。

在煤矿开采中,煤矿机电设备的性能、自动化程度以及经济性等,直接影响着煤矿的开采效率,同时也影响着煤矿供电、排水、通风、提升等设备的安全运行。煤矿机电设备质量的好坏与性能的优劣又直接影响到设备的动力性、经济性和可靠性,进而影响工作质量、生产效率和设备的使用寿命。鉴于此,机电一体化系统成为煤矿机电设备中不可缺少的组成部分,同时也是评价煤矿现代机械技术水平的一个重要依据,其在煤矿机械中扮演的角色越来越重要。机电一体化的功能越来越强,应用范围越来越广,这也对使用与维修维护这些设备的煤矿工作人员提出了更高的要求,因此对煤矿职工的培训以及设备的管理也越来越重要。

3 机电一体化在煤矿机电设备中的具体应用

机电一体化是一项新兴技术,将其引入到煤矿机电设备中,必将会给煤矿机械带来新的变革,使其各种性能有质的飞跃,进一步提高煤矿的生产质量和生产效率。

20世纪70年代中期,机电一体化就已经在美国机电设备中得到充分的应用。20世纪80年代兴起了以微电子应用技术为核心的高新技术,推动了机电设备制造产业的迅速发展,特别值得一提的是,随着微型计算机技术、质量检测技术、信息转换处理技术等的发展,煤矿机电产品的功能也在逐步完善。目前,机电一体化在煤矿生产中主要用于实现如下功能:

3.1 监督控制、自动报警及故障自诊断

可实现对煤矿机电设备的电动机、传动操作系统、控制系统和液压系统等运行状态的在线监控和故障自诊断功能,一旦煤矿的电动机、传统操作系统、控制系统和液压设备等出现故障,就能够自动报警并且精确地定位故障,从而简化了设备的维修和维护程序,缩短了停工维修的时间,减少了操作人员的工作量,提高了设备的工作效率,延长了设备的使用寿命,节约了成本。

3.2 节能降耗,提高生产效率

胶带输送机、通风机、提升机等井底用设备,使用变频器、PLC控制系统,大大提高了生产效率,节能30%左右,从而为能源的节约做出了很大贡献,同时也积极响应了可持续发展战略的号召。

3.3 提高自动化或半自动化程度

煤矿机电设备采用机电一体化技术,实现了自动化或半自动化控制,既减轻了操作者的劳动强度,提高了生产效率,又减少了因操作者经验不足而对作业精度的影响,提高了作业精度,同时也相应地减少了煤矿生产的成本。

4 应用实例

下面以电牵引采煤机为例,对其在煤矿开采中的应用进行分析。电牵引采煤机的电气系统一般由启动回路、运输机闭锁回路、低压控制回路等组成。它是机电一体化技术在采煤机中的一个典型应用。与液压牵引采煤机相比,电牵引采煤机具有以下优点:

(1)牵引作用好。电牵引采煤机是在采煤机向前移动时发出牵引力,这样可以使采煤机克服地势上的障碍而前进,此外还可以在采煤机向下滑动时利用电来控制采煤机,并且可以把电能反馈给电网。

(2)电牵引采煤机可用于大倾角煤层。(下转第177页)为防止机器停止时而滑落,在电牵引采煤机轴端安装了一个制动器,这种特殊的设计,使其可用于大倾角煤层并且不再需要其他防滑设备。

(3)运行可靠,使用寿命长。电牵引采煤机在运行过程中除2个部位稍有磨损外,其他零件基本不会受到磨损,所以其能够工作的时间比较长,大大减少了故障率和工作人员的工作量,同时也提高了煤矿开采的效率,进而减少了设备更新所带来的浪费以及成本的提高。

(4)反应灵敏,提高了煤矿开采过程中的安全系数。煤矿生产过程中最大的问题就是安全问题,每年都有关于煤矿开采事故的报道。将电牵引采煤机应用于煤矿开采中,大大减少了事故的发生,提高了生产率,同时煤矿开采也越来越趋于规范化、安全化。

5 结语

总之,煤炭开采在我国的煤炭事业中占有重要地位,将机电一体化引入煤矿的开采中是势在必行的,也是发展所必需的,也只有这样才能保证煤矿的开采过程顺利进行,保证煤矿开采人员的安全。本文首先对机电一体化技术进行了介绍,然后探讨了机电一体化在煤矿机电设备中的具体应用情况,并以电牵引采煤机为例,对其在煤矿开采中的应用进行分析,以期为同行提供参考。

参考文献

[1]宋云夺.光机电一体化产业的未来[J].光机电信息,2003(12)

[2]张念超.我国煤矿机电一体化技术的发展现状浅析[J].商业文化,2008(8)

[3]程炜.无人化是煤炭信息化的主要目标[N].中国电子报, 2008-10-14

机电一体化研究 篇2

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《机电一体化技术》教材内容体系及特色研究

《机电一体化技术》教材内容体系及特色研究

摘要：

通过对目前机电一体化技术教材的调研，分别分析了机电一体化传统教材和以项目式教材的内容体系，并指出传统教材和项目式教材在编写时应注意的问题。提出通过在教材中开辟“小栏目”的方式增强教材的可读性、趣味性、实用性，并体现教材特色。最后对传统教材和项目式教材内容体系进行对比分析，给出项目式机电一体化技术教材内容体系的具体改革措施。

关键词：

机电一体化技术；内容体系；项目式；小栏目；特色

中图分类号：

G4

文献标识码：A

文章编号：1672-3198（2014）04-0148-01 机电一体化技术课程性质及培养目标

机电一体化技术是机械设计制造及其自动化专业的专业核心课程。该课程从机械电子结合的角度介绍机电一体化的主要研究内容及应用领域、机电一体化系统的构成、典型产品分析、机电一体化系统的设计等内容。使学生了解和掌握机电一体化的重要实质及机电一体化设计的理论和方法；能综合这些技术进行机电一体化产品的分析、设计与开发。机电一体化技术传统教材的内容体系

一个典型的机电一体化系统，应包含以下五大基本要素：机械本体、动力与驱动部分、执行机构、传感测试部分、控制及信息处理部分。机电一体化是多学科技术领域综合交叉的技术密集型系统工程，其主要相关技术可以归纳为六个方面，即机械技术、传感检测技术、信息处理技术、自动控制技术、伺服驱动技术和系统总体技术。

机电一体化传统教材正是按照以上机电一体化的五大组成要素

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或六大关键技术而构建内容体系的，其典型内容体系如表1所示。

表2所示的内容体系，全书围绕机床工作台的驱动这一大项目，以进给传动机械系统、工作台单片机控制系统、数据采集系统、步进电动机的环形分配系统四个分项目分散于对应章节内容的最后一节，通过四个分项目来串接整个教学内容，并在最后一章列举了其它机电一体化项目教学案例。表2所示的内容体系将子项目和章节内容融为一体、有机结合，既实现了项目式教学模式导向的目标，又不失传统教材的严谨性和完整性。学生在学习各章节并完成相应子项目的过程中均要考虑对总项目“机床工作台驱动”这一系统的影响，由此使学生形成从“系统”的角度考虑问题的思想，而“系统论”正是“机电一体化”的精髓所在。

在编写项目式教材的过程中，除了考虑要兼顾知识体系的完整性，还要考虑所选项目的针对性和难易程度。

增设“小栏目”体现教材的特色和亮点

小栏目是以“豆腐块”的形式置于章节的前面、后面或穿插在章节内容中间，并以不同于正文的字体或字号来表达。例如，开辟一些实践性、经验性和工程性较强的栏目，如“工程背景”、“选用思维”、“应用点评”、“工程案例”等，以引导学生培养工程意识；也可增加如“知识目标”、“小结”、“延伸阅读”、“学习方法”等栏目，一方面可以方便学生自学，另一方面可体现相关技术应用的最新成果、研究的前沿热点等，增强教材的可读性和趣味性。

项目式教材改革举措

将传统教材和项目式教材内容体系对比分析如表3所示。

由表3可见，一本理想的机电一体化项目式教材除了要体现项目式教学模式的导向外，还应完整传达机电一体化的知识体系，所选项目要具备典型性、难易适中，与机电一体化相关技术有机融合。同时，可通过增设的小栏目的方式，以引导学生培养工程意识、增强可读性、趣味性、方便自学等。

参考文献

[1]徐航，徐九南.机电一体化技术基础[M].北京：北京理工大学出版社，2010.最新【精品】范文 参考文献

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机电一体化技术及其应用研究 篇3

关键词：机电一体化技术；机电一体化技术的应用

一、机电一体化技术简介

（一）机电一体化技术的概念及其由来

七十年代初,美国首先研制出第一台工业机器人（Robot），这是一种集精密机械与计算机控制系统于一身的新产品。后来，日本消化、吸收了美国机器人技术，并把机器人大面积推到工业应用中去。人们认识到这是一门既非传统机械学或通常电子学所能完整描述的学科和技术，于是给它起名为“Mechatronics”,是取自机械学“Mechanics”和电子学“Electronics”两个词的各半而成，日本汉字叫“机电一体化”，正好适合中国汉字使用，于是便衍生出“机电一体化技术”、“机电一体化产品”等名词。

由此可见，机电一体化技术是将电子器件的信息处理和控制功能附加或融合在机械装置中的一种复合化技术，即将机械技术、电工电子技术、微电子技术、信息技术、传感器技术、接口技术、信号变换技术等多种技术进行有机地结合，并综合应用到实际中去的综合技术。

（二）机电一体化五大要素

一个机电一体化系统一般由结构、动力、运动、感知、职能等五大组成要素有机结合而成。

结构组成要素，即机械本体，是系统的所有功能要素的机械支持结构。

动力组成要素，即动力驱动部分，是依据系统控制要求，为系统提供能量和动力以使系统正常运行。

感知组成要素，即测试传感部分，对系统的运行所需要的本身和外部环境的各种参数和状态进行检测，并变成可识别的信号，传输给信息处理单元，经过分析、处理后产生相应的控制信息。

职能组成要素，即控制及信息处理部分，将来之测试传感部分的信息及外部直接輸入的指令进行集中、存储、分析、加工处理后，按照信息处理结果和规定的程序与节奏发出相应的指令，控制整个系统有目的的运行。

运动组成要素，即执行机构，根据控制及信息处理部分发出的指令，完成规定的动作和功能。

（三）机电一体化四大原则

构成机电一体化系统的五大组成要素其内部及相互之间都必须遵循结构耦合、运动传递、信息控制与能量转换四大原则。

接口耦合：两个需要进行信息交换和传递的环节之间，由于信息模式不同，如数字量与模拟量不同，串行码与并行码不同，连续脉冲与序列脉冲不同等，而无法直接传递和交换，必须通过接口耦合来实现。而两个信号强弱相差悬殊的环节之间，也必须通过接口耦合后，才能匹配。变换放大后的信号要在两个环节之间可靠、快速、准确的交换、传递，必须遵循一致的时序、信号格式和逻辑规范才行，因此接口耦合时就必须具有保证信息的逻辑控制功能，使信息按规定的模式进行交换与传递。

运动传递：是构成机电一体化系统各组成要素之间不同类型运动的变换与传输以及以运动控制为目的的优化。

信息控制：在系统中，所谓智能组成要素的系统控制单元，在软、硬件的保证下，完成信息的采集、传输、储存、分析、运算、判断、决策，以达到信息控制的目的。对于智能化程度高的信息控制系统还包含了知识获得、推理机制以及自学功能等知识驱动功能。

能量转换：两个需要进行传输和交换的环节之间，由于模式不同而无法直接进行能量的转换和交流，必须进行能量的转换，能量的转换包括执行器，驱动器和他们的不同类型能量的最优转换方法及原理。

二、机电一体化技术的应用

随着机电一体化技术的不断发展，其应用渗透的领域越来越多。在这里我们主要从以下几个方面来谈一谈它的应用情况。

（一）机电一体化技术在现代机械制造业中的应用

传统机械制造业是建立在规模经济的基础上，靠企业规模、生产批量、产品结构和重复性来获得竞争优势的，而先进的机械制造业则是以信息为主导，采用先进生产模式、先进制造系统、先进制造技术和先进组织管理形式的全新的机械制造业，其特征是全球化、网络化、虚拟化、智能化以及环保协调的绿色制造。现代制造业集成了现代科学技术的发展，充分利用电子计算机技术，使制造技术提高到新的高度。

（二）机电一体化技术在饮料行业中的应用

机电一体化技术的广泛应用使复杂的包装工艺检测过程、在线检测和控制、包装材料和成品的自动检测、工况参数的检测显示和控制、对多样化成品的包装、输送等自动控制和监测管理等都变得简单可靠。实现机电一体化操作的设备可以根据预先设定的工艺参数自动运作。检测装置可以检测分级机构是否按照预设的参数对水果分级；状态检测诊断系统自动检测生产线是否在设定温度下完成榨汁、杀菌和包装以及监测过滤器被果渣堵塞的状况，判断清洗和更换过滤器的时间等等。不仅保证了合理的出汁率，还保证了果汁的良好品质。

（三）机电一体化技术在煤矿行业中的应用

1.在线监控、自动报警及故障自诊,即对煤矿机械的电动机、传动系统、工作装置、制动系统和液压系统等的在线运行状态监控，出现故障能动报警并准确地指出故障的部位，从而改善操作员的工作条件，提高机器的工作效率，简化设备维护检查工作，降低使用维修费用，缩短停机维修时间，延长设备的使用寿命。

2.节能降耗，提高生产效率。例如井下使用的胶带输送机、通风机、提升机等，使用变频起动、PLC控制系统，节电量就为30%左右,同时生产效率也大大提高。

3.自动化或半自动化程度的提高?。煤矿机械实现自动化或半自动化控制，可以减轻操作者的劳动强度，提高生产效率，并减少因操作者的经验不足对作业精度的影响。

三、结束语

机电一体化技术的应用是社会生产力发展到一定阶段的必然要求，它是许多科学技术发展的结晶。随着科学技术的发展，各种技术相互融合的趋势将越来越明显，机电一体化技术的发展前景也将越来越广阔。

参考文献：

[1]芮延年.机电一体化系统设计[M].北京：机械工业出版社，2004.

[2]吴儒兴.浅谈机电一体化技术及其应用[J].机电技术，1994，（03）.

[3]陈菊华.浅析机电一体化技术及其应用[J].中国科技信息，2008，（05）.

机电一体化技术的发展研究 篇4

合理高效利用机电一体化技术, 对推动我国经济增长有着重要帮助。机与电的有机结合主要是在计算机技术的支持下实现的, 其不仅将机、电有机结合, 其最终的效果是提高了企业的生产效率, 在产品质量与性能都得到了显著的提高, 同时还能够奖励原材料的使用数量。

1 机电一体化技术

所谓的机电一体化又称为机械电子工程, 是将机械工程与自动化结合起来的一种技术。机电一体化技术其中囊括了信息技术、传感器技术、机械技术等多种技术。其中的机械技术是机电一体化的基础, 机械技术的应用目的在于帮助设备在结构、材料和性能上进行改变, 减小设备的从设备的体积、性能方面进行改良, 最后达到提高精度、刚度、性能方面的要求。传感技术作为提供设备的感受体验, 是设备实现自动控制、自动条件的关键因素。

2 机电一体化的发展历程与趋势

2.1 第一阶段

上个世纪60年代, 机电一体化技术最开始并不是用于工业, 而是军事。在此之后机电一体化才逐渐被用于生产当中, 由于提高了生产效率对战后的经济恢复起到了一定的作用。但是由于当时条件的限制, 机电一体化的技术以及产品都未得到良好的发展, 因此其发展速度较为缓慢。

2.2 第二阶段

上个世纪70-80年代作为机电一体化发展的第二阶段, 此时迎来了其发展的快速时期。特别是微电子技术应用进机电一体化当中, 使得机电一体化的发展更加快速。与此同时, 各项新技术逐渐诞生与完善, 并且良好的与机电一体化技术结合, 例如当时的计算机技术、通信技术、电力电子等的发展, 都会为机电一体化技术带来了技术上的革新。其中, 特别是数控机床的诞生, 可以说是机电一体化的一次改革。

2.3 第三阶段

上个世纪90年代后期作为机电一体化的发展的第三个阶段, 其中信息技术、激光技术等各种先进技术与机电一体化结合, 其整个的技术水平有了更高的提升[1]。由于具备良好的科研条件与环境, 当时对于整个机电一体化系统的建模设计以及整个的学科体系和发展相关专家学者都进行了深入的研究。同时, 各种先进技术不断的发掘研究, 帮助机电一体化取得了更加快速的发展, 甚至可以说将整个的机电一体化技术进入一个全新的阶段。

2.4 机电一体化技术目前的发展状况

我国机电一体化技术的发展要从上个世纪90年代末开始算起。与此同时信息技术的不断完善推动了我国机电一体化技术的全面发展。光学技术、通信技术等技术与机电一体化技术的不断结合, 整体丰富了我国的机电一体化技术层次[2]。同时各种相关研究也取得了一定的成果, 丰富了整个机电一体化的理论与实践。但是由于我国的机电一体化技术相对与西方国家起步较晚, 在机电一体化技术发展的第二个阶段我国才具有了相关方面的研究。我国政府对此方面的重视促进了我国的机电一体化技术有了更多的人力、物力与资金上的投入, 不仅企业甚至是研究机构、各大高校都在对此方面进行深入研究。

2.5 机电一体化技术的主要发展趋势

经济的发展其中都是由于各项技术的不断完善与融合, 再加上机电一体化技术本身就是集合了机械、电子、计算机、信息等多重技术在一起的一项技术, 其中只要有某一项技术发生改变就可能对现有的机电一体化技术产生影响。

机电一体化的智能化是未来发展的主要趋势之一。想要真正实现其智能化, 由于其中涵盖的科学知识与技术十分复杂与繁琐, 不仅需要相关方面的专家学者协同合作, 同时还需要进行相应的测试, 才能够达到实现模拟人类智能的效果, 使其具备自主决策、判断等能力, 更好的用于企业生产。最终的智能化效果可能达到不到像人类一样智能, 但是实现部分智能还是十分可行的。机电一体化的模块化也是今后的发展重点之一。模块化能够帮助相关企业实现更好的经济利益, 但是其中的难题也是十分巨大的[3]。由于目前还没有一个规范的生产标准, 不同的企业其生产的规格也不尽相同, 想要整个行业市场生产出一样的机电一体化产品难度十分大。

网络技术的发展为机电一体化的改革提供了动力。如今网络技术已经渗透进了各行各业, 给人们的生产生活带来了巨大的变化。网络的普及, 电子商务的便利帮助机电一体化企业扩大了市场范围, 不仅带来了更多的市场机会, 同时还要求企业将网络技术结合其中整体改善其性能。目前机电一体化技术的网络化已经在部分领域有所应用, 相应随着网络技术的不断发展其功能会越来越多, 性能也会越来越好。

微型化和绿色化也是机电一体化技术发展的必然途径。一旦机电一体化产品试点微型化, 就能够达到耗能小、携带方便、利于使用等特点, 届时其产品可以在生物医疗、军事等方面做出更多的贡献。绿色化则能够满足机电一体化产品在生产、制造等一系列过程中的符合环境保护要求的一种方式, 在绿色化方面机电一体化还有很长的路要走。

3 结语

总而言之, 机电一体化技术的发展既符合了当下时代的要求, 又为这个时代提供了发展的动力。其作为多项学科、多项技术结合的新产物, 对提高社会生产力有着重要帮助。

参考文献

[1]袁嫣红, 贺磊盈, 唐智红.机电一体化综合设计性实验方法及装置的研究[J].浙江理工大学学报, 2012 (03) :152.

[2]杨国先, 王伟平.高职机电一体化技术专业产、学、研相结合的初探[J].广西轻工业, 2011 (03) :186.

机电一体化研究 篇5

关键词：输电线路;金具;微风振动

背景

输电线路的微风振动是架空线在微风作用下产生的高频低幅的垂向振动。微风振动的频率较高，一般在5～120Hz之间;振幅大约为导线直径的3倍以下;所需风速较小，一般为0.5～10m/s范围之间;振动的时间非常长，大多数是几个小时，也有的是好几天都不停止。如果对导线微风振动不采取有效的防治措施，将会对超、特高压输电线路的运行带来极大的安全隐患。

一、微风振动的研究现状

微风振动作为引起输电线路破坏的主要振动形式，对它的研究已有百年之久。相对国内来讲，国外研究人员对微风振动的研究开展较早，研究的理论也较为成熟。G. H. Stockbridge于1925年研制出了“Stockbridge”防振锤，这是在借鉴了其它阻尼器优点的基础上发明的，比如说贝特阻尼器;E. Bate在1925年以前就研制发明了一种阻尼器，如贝特阻尼器;1968年，Salvi研究发明了4R型防振锤。现在输电线路中使用的防振金具已经越来越多，例如，PVC防振鞭、间隔棒、花边阻尼线等。

能量平衡法作为现今微风振动计算中最为成熟的算法，经过了深入而又广泛的研究。经验公式加实验拟合的方法是在输电线自阻尼功率、防振锤消耗的功率和风功率输入的机理均较为复杂情况下所采用的方法。

各国的许多学者几十年来做了大量的风洞实验和理论研究来测得风输入给输电线的能量，最终给出了实验曲线，这种曲线是能表征风能怎样随振幅变化的。能量平衡法由于诸多因素原因应用起来是不确定的，例如参数离散性，不同的研究者的差别是很大的，这种情况有可能使得实验曲线之间的吻合会有些不理想。然而在能量平衡法方面，各国的研究进度不一样，我国在这方面受到了诸多条件限制，例如在国际上发表公开文献方面，我国很少是有关于风功率输入曲线方面的，造成了这方面研究的制约条件，其中风洞条件的限制是一个重要原因。

在正常的电力系统运行中，架空输电线是存在自阻尼的，但有关它的自阻尼计算是非常少见的，理论研究也较少，大部分原因是因为它的形成非常之复杂。世界各国对自阻尼的研究主要都在实验的测量上，通过实验获得的数据研究分析导线的自阻尼，得出有价值的理论。国内学者提出了用数学方法来计算输电线的振动阻尼，根据基本的索振动微分方程得到了计算公式。测算导线振动阻尼的方法很多，国内外均提出了许多行之有效的方法，其中数学分析方法是一种精度很高的方法，它最先由外国学者提出，他运用微积分原理，借鉴了索有关的知识，最终得到了振动阻尼的计算式。科学的发展是永不止步的，由Noiseux提出的公式在很多方面还不完善，例如它不适用于专门的钢芯铝绞线制成的导线，也不适用于在较窄的频率段中产生的随机振动，同时若是由全铝材料构成的导线也是不适用的，Lebfond和Hardy就从以上的基础上完善了前人的计算公式。

解析方法与非解析法是求解体系动力响应的重要方法，动力学方法在广义上包含的范围是很广的，它的研究范围同样也涉及了动力体系的方方面面。在架空输电线路的动力研究中，方法很多，例如振型叠加法和有限差分法就是应用非常广泛的两种动力学研究方法。在输电线路中做动力学研究时，得到的仅仅是有关输电线和防振金具之间的动力方程，它是直接求解动力方程获得微风振动响应的法。

输电线路中的导线受到外部激励后会产生不同程度的响应，Claren，N和Diana，G利用了振型叠加法对这种响应进行了计算，并且在公开刊物上发表论文，得到国内外学者认可。论文中将输电导线简化成了两端铰支的张紧弦，通过张拉的很紧的弦来模拟输电导线，并且认为弦是两端铰接的，鉴于此，为了得到导线振动的解析解，论文中借助了张紧弦的横向振动理论。论文观点以及选取模型的正确性是要通过实验验证的，在进行了众多实验验证的基础上，Claren，N将实验结果进行汇总，并且同振型叠加法所获得的解析解进行了研究对比，最终发现误差是非常小的，可信度高，理论和模型都是非常正确的。以上的研究为微风振动现象的研究发展迈出了重要一步，通过计算得到了关于导线振幅的解析表达式，但是鉴于微风振动计算的复杂性，以上的研究结果仍然欠缺一些理论知识。例如在输入激励力的问题上，发表文章中为了实验方便而没有做到精确模拟激励力。再者导线本身是半柔半刚的，用拉紧的张弦来模拟会舍去导线本身具有的抗弯刚度，会对结果的精确性产生很大影响。

综合前面的研究，方法很多，但是思路一样，都是将原本的微风振动研究通过子系统分解来研究，例如分解为导线系统和激励系统，将两者分开考虑，最后综合起来研究。风的作用是联系两者的纽带，于是便通过了功率的输入和输出将两个子系统耦合，综合评价研究。这样以来，对微风振动的研究就优点多多了，首先是对整个振动的分析较简便，并且整个过程的计算量大大减小。同样，这种方法也是有缺点的，它的计算对风洞实验要求较多，风洞实验获取的实验数据是它的基础。

前面已经将其他的研究方法做了逐一介绍，唯独尾流振子模型算法没有介绍，和其它方法一样，它也是一种较好的涡激振动研究方法。本方法对以往其他方法没有涉及的尾流振荡作用做了深入分析研究，运用了数学和力学相结合的方法来研究，通过列方程，联系不同物质之间的参数，将流固耦合的现象充分的体现了出来。对尾流振子模型的研究，国内外学者都高度重视，其中升力系数的控制曾一度成为研究难点，HarDen和currie于1970年在充分利用了Van De Pol方程的基础上求得了振子模型在数学上的表达公式，可以和结构的振动方程进行联立求解。

通过以上的研究发现，每一种方法都有各自的优点和缺点，例如动力学方法的计算结果精度更高，而且概念也更加明确。在一定程度上，动力学方法的适用范围是更广的，计算结果也是更精确的，值得更深一步的研究。尤其是在综合考虑流一固耦合基础上，CFD方法结合有限差分法，可以考虑风与输电线一防振锤体系的相互作用，同时考虑输电线和防振锤动力效应的耦合振动，前提是在不大幅增加计算量的条件下。

半个世纪以来，微风振动的研究方法在推陈出新的同时也有着一套固定的方法，例如被各国学者普遍认可的能量平衡法。这种方法延续了自然界的能量守恒定律，通过能量平衡的研究方法来进行问题的更深一步分析，将风输入的能量看成是能量输入的源泉，将导线系统消耗的能量看成是能量耗散的集中地，通过两者之间的平衡关系使得导线系统在微风振动作用下始终处于一种稳定状态。如果要保证输电线路的安全运行，当导线在振动稳定后，导线上各点(包括悬挂点在内)的动弯应变必须要合理控制，达到安全范围中。1969年时RodolfoClaren，Member，IEEE和G.Diana对架空导线在风振作用下的动力响应利用了数学知识进行了分析研究，把微风振动现象在导线上产生的各种影响都进行了计算分析，对输电线路微风振动理论的完善起到了重要的推动作用，是导线微风振动史上不可磨灭的一件事，为后续的研究工作开展起到了积极意义。以前的学者大都取一个档距内的微风振动现象为研究对象，并没有考虑到相邻跨对要研究的输电线路微风振动的影响，在借助了模态分析的结果后，simpson，A和sembi，P.S.对这种相邻跨的影响问题进行了深入研究，取得了显著效果;架空线路发生微风振动时，稳定后导线的振幅大小应该徘徊在一个固定的数值附近，鉴于此，Roughan，J.C.(1983)对这个问题开展了细致而全面的研究，并取得了一定的研究成果;对于风输入给导线的能量大小，国际上一直没有一个定论，Kraus，Michal(1991)就针对此现象将风输入能量进行了测量，将自测结果与风洞实验结果比较分析，验证了风能输入曲线，通过研究分析后得到了许多有价值的结论。微风振动现象的频繁发生受到的外界因素无非就是天气因素，然而导线本身的因素是否会起到什么作用不得而知，鉴于此，Heics，R.c.(1994)设计了实际线路实验，将线路同等比例在试验中运行应用，通过改变导线自身的张力大小，改变导线的自阻尼情况，改变导线风攻角情况来观察微风振动振幅的变化情况，判断其影响大小;Schmidt，J.T.通过试验测量分析了阻尼器在微风振动中的能量消耗特性;由于超、特高压电网建设的不断加快，大跨越输电线路成为了一种趋势，对于这方面Rawlins，C.B.()对大跨越导线的各种激励响应进行了比较分析，最终得出了结论，由大跨越线路产生的大跨越效应将会使得跨端的阻尼需求减少很多;stockbridge型防振锤是现在输电线路上应用较多的一款防振锤，外国学者Diana.G()等人对它进行了理论和实验研究，主要测算了它在线路上的布置情况和受力性能好坏。得出了有价值的研究结论，为其以后在输电线路上的应用打下了坚实的基础，能够为后续的研究起到指导和借鉴的作用;Leskinen T.(2003)对输电导线的使用寿命则利用了能量平衡法以及室内试验同时进行的方法做了分析研究;sinha， Hagedorn P()计算和研究了输电导线连接点处于微风振动情况下的动弯应力;M.L.Lu(2007)等人用基于强迫振动和阻抗转换的方法对防振锤一输电线耦合体系振动进行了详细求解。

对导线的微风振动现象进行研究，有些参数是必须通过试验测量获得的，这些参数在研究中起到了决定性作用，例如防振锤消耗的功率，输电线本身的自阻尼功率以及风输入功率[37]。对于防振锤一输电线系统，在用数值方法求解时会用到，在用能量平衡原理求解时更能用到。

在防振金具的使用过程中，世界各国却不尽相同，日本在架空输电线路防振方面一直做的很好，在输电线路上经常采用有效的防振金具，多采用组合减振的方式来得到减振效果，其中最常见的是防振锤和阻尼线相结合使用来减振的方法，防振锤主要起到了辅助作用，阻尼线则起到了主要作用;欧美各国在输电线路防振方面则多采用防振锤来进行。

国外在微风振动领域的研究都比较快，然而我国却因为起步较晚使得现在处于劣势状态，我国在这方面的研究已有40年之久，也取得了长足的进步。对微风振动现象的研究早在1977年我国就开始了，长江流域规划办公室工作人员研究出了怎样充分利用减振器的方法，并且对消振器进行结构改进和参数优化，取得了良好效果，这是建立在微风振动时对硬母线进行了户外实测研究和试验基础之上的;李盛钦根据自身的研究发现，防振锤安装距离是存在很大研究价值的，同时对导线的振动半波长开展了较为详细的研究;何晓雄(1995，2000)主要提出了计算振幅比平方和的方法，这是确定架空线防振金具安装位置的一种有效的新方法;华北电力大学的王藏柱()等借助现有能量平衡原理，对架空输电线微风振动响应采用了传递矩阵法进行了计算;谢昌举通过实验分析对大跨越输电线路进行了分析，例如对某大跨越线路的减振振设计采取了现场测量及试验研究;王旭锋()研究了OPGW的防振问题;王洪采取了真型实验的方法开展了研究，对大跨越架空线路进行了微风振动防振效果的时效分析，用来指导以后的大跨越微风振动防振措施的维护和设计。叶吉余，朱斌也介绍了防振锤、输电线的抗疲劳问题，但是研究不够深入。相比输电线路的涡激振动疲劳而言，斜拉桥拉索和海洋管道的涡激疲劳问题研究的较多，作为一个非常相近的领域，在此也做一介绍。郭海燕在考虑了管外海洋环境荷载的情况下，同时将管内流动流体共同作用考虑在内，开始建立了有关海洋立管的涡激振动微分方程，然后用Hermit插值函数离散了立管微分方程，并通过利用Miner理论分析研究了立管的疲劳寿命，通过实例计算和编程，分析了管内流速对疲劳寿命和涡激响应幅值的影响。通过结果表明了，立管涡激振动响应由于立管的固有频率因管内流体流速变化而接近漩涡脱落频率时增大，疲劳寿命将会随之显著减少。卢伟对疲劳寿命服从威布尔分布做了假定，并充分考虑了平均拉应力的影响，相应的斜拉索疲劳可靠度公式经过了一定的修正得到。王一飞，杨美良，党志杰，方开翔也对海洋管道和斜拉索的涡激疲劳问题进行了深入研究。

机电一体化专业技师培养定位研究 篇6

一、机电一体化技师的人才培养定位

1.机电一体化技师职业定位

技师处于领导层的工程人员和操作层的技能人员之间的中间层。基本职能是从事技术的应用与运作,实施已完成的设计、规划和决策,并将其转化成现实的产品和成果。工作岗位在生产或服务的第一线,负责技术应用和现场实施,其工作中包括了局部的资源分配和管理职能。

同时,在整个技术技能群体中处于主要参与者或者骨干参与者的位置,熟悉生产中最重要的设备、机床、测量仪器和其他工具,掌握着详细的应用知识和操作技能,对一般的操作人员,负有监督指导的责任,并保证工作正常运转。

技师是将工程师的意图转化为实际工作的人,是技术技能群体活动的组织者和执行者。他们常常负责做出每日的工作安排,对日常的技术问题找出切实的解决办法。具体职位有车间技术组员、工艺员、施工员等。

2.机电一体化技师培养特点

机电一体化技师培养,有别于普通钳工或维修电工的技师培养,教学目标应围绕“计算机控制的机械设备”的安装、调试、检测、维修、排除故障等综合能力的培养,不能局限于具体的工件或部件。以机电设备为工作对象,要求技师应该充分了解设备“机”和“电”共性的东西。

3.“机电一体化”技术并不是机械技术与电气技术的简单叠加

机电一体化”技术并不是机械技术与电气技术的简单叠加,而是一种全新的技术发展趋势。它是在机械的主功能、动力功能、信息处理功能和控制功能上引进电子技术,并将机械装置和电子设备及软件等有机结合起来构成系统的总称。

4.机电一体化的分析研究对象

机电一体化的设备或产品,不论它的体积是大还是小,不论它的结构是复杂还是简单,也不论它的功能是多还是少,其实质都是由若干相互关联、具有特定功能的机械和电气要素组成的一个有机的整体。因此,这个课题的分析研究对象就是机电一体化设备或产品,是一个完整的“系统”。

5.机电一体化学科内容

机电一体化是一门跨学科的边缘科学,其知识结构由机械技术、电子技术、微电子技术和计算机技术等有机结合,涉及机械技术,如机械加工、液压与气动等;共性技术,如系统技术、接口技术、传感器技术等;电工与电子技术,如逻辑代数基础、集成电路基础、电动机及电磁装置技术等;计算机技术,如硬件系统、操作方法、软件等。

根据以上分析,我们可以把机电一体化技师人才培养目标定位为培养在工厂企业的技术开发、技术改造、项目工程或生产一线等部门从事自动化控制程度较高的机电设备的安装、调试、维修等工作的复合技能型人才。

二、机电一体化技师必备的能力

现代新型技师除了能操作本专业领域内的普通设备,更应熟练掌握本专业领域内高、新设备的操作技能,同时技师又应该具有较强的创新能力、学习能力,具有独立解决生产技术难题的能力,具有现代企业管理的意识,具有良好的职业协作精神,具有吃苦耐劳、持之一恒的敬业精神。

1.理论知识

一般机电专业技师在企业所从事的工作都比较复杂、技术含量高、难度大、更新周期快,其专业知识所涉及的面往往包括了光、机、电、液、气、计算机等等。因此对技师的知识和能力要求是比较全面的,其应该具有较厚实的基础文化知识、较扎实的技术基础知识、较全面的专业知识、较强的应变和创新能力及不断更新知识的学习能力。

2.专业技能

技师应该是本领域的能工巧匠,高超的技能水平是其必备的素质。机电专业技师应全面、牢固、熟练地掌握本工种的操作及相关工种的基本操作技能。其从技能的层次上应该具有本领域的职业技能的自如性和敏感性,从技能的范围上应该是一个多面手,除掌握本工种的技能、技巧外,还应同时掌握其它一个或甚至几个相关专业工种的知识技能。

3.创新思维

在企业技师将是解决实际难题、研发新产品、技术创新及改造的主力军,而在这一系列的活动中,创新的思维将贯穿始终,因此技师教育中将着重从学生的对职业技能的观察力、记忆力、想象力和思维力几个方面进行创新思维的训练。培养技师所具有的技术创新能力也将是技师区别于高级技工的一个显著的特点。

4.敬业精神

由于技师在现代企业的技术创新中占据着越来越显赫的地位,敬业精神在其所担负的高、难、新创造性作业中将起着极其重要的作用。因此在技师教育中,要培养他们高尚的职业道德情操,培养他们热爱专业、热爱劳动、好学进取、高度负责、质量第一、严格纪律、团结合作、文明生产等优秀品质,培养他们在困难面前能吃苦耐劳、持之以恒的坚强的职业道德意志。

三、机电一体化技师的培养目标

1.思想素质目标

(1)强烈的创新意识,敬业爱岗

(2)技术精湛,德才兼备

(3)良好的人际沟通能力与团队合作精神

(4)对工作与学习锲而不舍,诲人不倦

(5)良好的公共关系,社交能力

(6)谦虚谨慎,戒骄戒躁

(7)饱满的工作热情,强烈的上进心

2.能力素质目标

(1)本专业知识结构。①有坚实的机械制造工艺、机床夹具及模具原理等专业理论基础,精通专业所涉及的机电、液气压控制、电工电子应用、自动化控制知识,并能达到综合运用;②具有机械原理及设计、数控机床与数控加工工艺编程技术等知识;③具备机电一体化产品或设备在安装、调试、运行和维护方面的基本知识,以及进一步开拓的各种新科技、新工艺、新知识;④懂得机械制造、安装、调试与自动化控制对接联系的边缘知识;⑤懂得本专业应用的计算机软、硬件知识和外语知识,能制定企业设备的年度或季度的保养和维修计划。

(2)本专业能力结构。①具备对机电一体化项目内各种内容的理解接受能力,并能在项目范围内提出自己的独到的见解,有创新与改进的能力;②具备对机电一体化项目进行制造、安装、调试的技术管理能力;③能对一般机电一体化项目按设计要求,编制出制造工艺方案,核定生产能力;④有良好的查阅、编写技术资料、技术报告、进行技术交流的工作能力;⑤能对引进项目进行有效的技术消化,至少一门的科技、公共外语的阅读能力;⑥能独立处理生产中出现的各种机械、自动化控制的技术问题;⑦熟悉各种通用机械设备、数控机械设备的基本结构、工艺特性、加工能力,并能操作、编程与维修;⑧熟悉各种自动化控制设备的工作原理、元器件的属性、作用与适用范围,具备良好的查障、编程等能力;⑨能根据实际生产要求、按生产工艺提出组建计算机控制系统架构的技术建议;⑩有良好的生产设备、生产工艺的技术改进及技术革新的工作能力。

机电一体化技术的发展研究 篇7

机电一体化技术是指在机械主功能、动力功能、信息处理功能和控制功能上引进电子技术, 将机械装置与电子设计及软件结合起来所构成的系统总称。机电一体化技术结合了微电子技术、计算机技术、信息技术和机械技术, 根据系统功能目标和优化组织目标, 合理配置与布局各功能单元, 实现高质量、高可靠性、低能耗的目的, 使整个系统最优化。自20 世纪80 年代以来, 机电一体化技术的应用, 给机械行业带来了巨大的经济效益。

1机电一体化技术的概述

1. 1机电一体化技术的基本内容

机电一体化系统由机械本体、动力部分、测试传感部分、执行机构、驱动部分和控制信息处理单元六部分构成。机电一体化技术具有满足人使用要求的最佳功能, 主要是指机械系统 ( 或部件) 与微电子系统 ( 或部件) 相互置换和有机结合, 从而赋予新的功能和性能的新一代产品, 有良好的人机协作关系。机电一体化工程是机械工程与电子工程的综合, 即机电一体化技术人员利用机电一体化技术进行设计、制造的整个过程。这一技术体现了“系统设计原理”和“综合集成技巧”的思想, 这种“一体化”思想创造出了许多技术及产品, 如光电机一体化、科工贸一体化、人机一体化等。

1. 2机电一体化技术的优势

机电一体化技术具有记忆、运算、控制、信息处理等功能, 可以生产出高性能、多功能、智能化的产品。由于机电一体化技术的结构简单, 因此产品向着轻、薄、细、巧的方向发展, 易于用标准化、模块化的方法进行设计和制造, 根据负荷及运行情况进行调整, 具有节能的特点。此外, 机电一体化技术可以自动监视、自动诊断, 同时具有智能化的功能, 大大提高了安全可靠性。

1. 3机电一体化技术的发展历程

我国机电一体化技术的起步相对国外要晚, 但是早期的计算机技术和通信技术的发展为机电一体化技术奠定了基础, 这使得半导体集成电路得以产生, 尤其是出现以微处理器为代表的大规模集成电路, 机电一体化技术紧随其后, 有了明显的发展, 在20 世纪60 年代以前, 作为机电一体化发展的初级阶段, 人们只是初步利用电子技术来完善机械产品的性能。到了20世纪70、80 年代, 我国对机电一体化技术进行深入研究, 考虑国际上关于机电一体化的发展动向, 许多专家以及研究机构做了大量工作, 机电一体化技术进入蓬勃发展时期, 这一时期, 计算机技术和通信技术的发展尤为迅速, 大规模、超大规模集成电路和微型计算机迅速发展, 为机电一体化技术的发展奠定了充分的物质条件。到20 世纪90 年代后期, 机电一体化开始快速发展, 光学、通信技术、细微加工技术进入机电一体化, 同时人们对机电一体化系统的规模设计、分析和集成方法, 以及机电一体化学科体系和发展趋势进行了深入研究, 另外, 网络技术与光纤技术、人工智能技术等方面也取得了巨大进步。

2 机电一体化技术的发展研究

2. 1机电一体化技术的发展方向

主要是研究具有自主知识产权的核心装置, 加大国产产品的生产, 增加产品的通信功能, 以适应综合自动化的需要, 进一步提高产品性能, 尤其是大型设备的故障诊断功能和智能化程度。机电一体化是集多学科的交叉综合, 它的发展依赖并促进相关技术的发展和进步, 机电一体化的发展方向将会向光机电一体化、全系统智能化、技术产品网络化、微型机电微型化、自律分配系统柔性化、设计产品绿色化的方向发展。

2. 1. 1光机电一体化

引进光学技术, 能够有效地改进机电一体化系统的整体性能, 包括能源系统、信息处理系统以及传感系统。由此可见, 以后机电产品的发展趋势就是光机电一体化。

2. 1. 2全系统智能化

随着科学技术的发展, 机电一体化产品的全系统信息化的特征越来越明显, 而且智能化水平越来越高, 产品逐渐朝着模拟人类智能的方向发展, 具有判断推理和逻辑思维。这一技术的发展主要得益于模糊技术、信息技术的进步, 比如机器人与数控机床的智能化就是显著成就。

2. 1. 3技术产品网络化

网络技术的飞速发展从20 世纪90 年代就开始了, 这给科学技术、工业生产、政治、军事、教育等方面都带来了很大的变化, 随着网络逐渐全球化, 其将全球经济和生产连接起来, 企业之间的竞争也逐渐依赖于网络技术。功能独到, 质量可靠的机电一体化新产品的研制将会受到全球的青睐, 由于机电一体化产品受广大企业的追捧, 机电一体化无疑会朝着网络化方向发展。

2. 1. 4微型机电微型化

机电一体化微型产品的尺寸不超过1 cm3, 向着微米和纳米的方向发展, 实验室中已经制造出还没投入使用的亚微米级的机械元件, 一旦此成果用于实际产品, 就会达到机械部分和控制器的融合, 即机械和电子完全“融合”, 大大减小体积, 这种微型机械学将会是机电一体化的发展方向。

2. 1. 5 自律分配系统柔性化

机电一体化产品也将朝着“柔性化”方向发展, 控制和执行系统有足够的“冗余度”, 被设计成“自律分配系统”, 可以应付突发事件。自律分配系统的子系统是相互独立工作的, 自身具有独立性, 子系统能够根据环境的变化做出不同的反应, 明显增加了系统的“柔性”, 同时不会因为某一个子系统出现故障而影响整个系统。

2. 1. 6 设计产品绿色化

科学技术的发展给人们的生活和工作带来了巨大的变化, 使人们的生活更加便捷、工作效率也更高, 在物质生活和生活质量提高的同时, 而环境发生了很大的变化, 生态环境受到严重污染, 人们开始呼吁保护环境, 绿色产品受到人们的喜爱, 绿色产品是时代发展的趋势, 绿色产品的设计、制造、使用和销毁对人类的健康不会造成危害, 符合保护环境的要求。因此机电一体化的绿色产品具有广阔的发展前景, 符合时代发展要求。

2. 2发展机电一体化技术的思考

2. 2. 1 强化行业管理

确立机电一体化行业的统管机构, 紧跟国家政治体制改革和经济体制改革的发展方向, 同时依据机电一体化行业的特点, 赋予行业管理机构职能, 组织行业发展计划和战略规划的拟制, 强化行业管理, 发挥协会作用, 指导行业布局的调整, 选择好行业发展的突破口, 做好重点工程的试点工作, 抓好有关项目的招标工作。

2. 2. 2 加强统筹安排

加强统筹安排, 协调发展计划, 对机电一体化进行深入研究、科学分析, 加强统一考虑, 制定出统管全局的机电一体化开发、生产计划和规划的方案, 进行统筹安排, 作出纵观全局的发展计划和战略规划, 根据发展计划进行机电一体化研究。

2. 2. 3增大支持力度

优化机电一体化发展环境, 通过群众宣传, 造成一种社会上下、企业内外高度重视, 全员支持机电一体化的发展氛围, 增大支持力度。在技术政策上, 控制耗电, 耗水、耗材高的传统产品的发展, 大力提倡机电一体化技术对传统产业进行改造, 对没有采用机电一体化的产品进行淘汰, 对有关技术开发、应用项目优先立项、优先支持, 对在机电一体化技术的开发利用中作出贡献的科技人员或机构, 进行表彰奖励。

3 结语

机电一体化技术作为一门新型科学, 是以后发展的必然结果, 是社会生产力发展到一定阶段的必然要求, 随着科学技术的发展, 机电一体化技术的发展将会更加科学, 更加智能化, 还将被赋予新的内容。

摘要：机电一体化技术是现代科学技术发展的产物, 是机电与微电子技术的结合。机电一体化技术的应用给机械行业带来了显著的经济效益, 同时也大大提高了生产效率和产品质量, 并节约了劳动力。对机电一体化技术进行了阐述。

关键词：机电一体化技术,概述,发展研究

参考文献

[1]郑峰.关于机电一体化技术的应用与思考[J].科技展望, 2015 (29) .

[2]成洋, 吴革新, 董青青, 等.高职院校机电一体化技术 (煤矿机电方向) 专业人才培养调研报告[J].才智, 2016 (6) .

[3]徐尚信.论机电一体化技术在煤矿中的运用[J].中国新技术新产品, 2016 (7) .

煤矿机电一体化技术应用研究 篇8

关键词：煤矿,机电一体化,应用

引言

煤炭是我国重要的能源, 煤炭工业的大力发展, 在我国的国民经济建设发展中占居重要的地位。因而, 近年来各级煤矿企业领导都十分重视机电一体化技术在煤炭生产中的应用与推广。煤矿机电一体化产品是把各项高新技术融于一体的高科技产品, 其主要技术包括:微电子、计算机、自动控制、人工智能、传感产品可靠性等等, 这些都是科技高速发展的热门技术。

1 煤矿机电一体化技术产品的应用

(1) 矿井运输提升产品的应用?在煤矿生产中, 因为现代化煤矿发展的需要, 对煤矿机械化采煤提出更高的要求, 那么随之对井下、井上的运输和提升系统的要求也就越来越高。如今, 对于国外一些采煤技术比较先进的国家, 煤矿井下大巷的运输系统大多是采用带式运输机, 他们基本上是采用直流式交流变频装置驱动方式, 主要以电力电子器件为核心。在英国和意大利等国家, 高性能、高可靠性的磁阻电机在煤矿提升系统中也得以应用。还有德国自主研发的内装式交——交变频调速提升机, 它采用机电一体化技术把电机和滚筒做成一体, 这样的融合技术不论在机械结构设计方面还是在电气控制系统方面在世界上都处于领先地位。

现在, 大多数煤矿井下生产已经实现了皮带化, 采用大巷强力带式运输机运输的方式也非常普遍。另外, 计算机控制系统发展也非常迅速, 它们具有很多种及时故障诊断和自我保护等功能, 如应用过程中的轴承温度、倒转、跑偏及断带等故障, 可能在某些方面没有面面俱到, 在使用上还不能满足一些功能, 但是从发展的角度看问题, 这的确是一个很好的开始。目前, 我国直径在两米以上的提升机有1700多台, 其中90%为交流提升机, 并且均是采用转差功率消耗型的转子串电阻调速, 电控系统部分绝大多数仍采用继电器——接触器系统, 只有一小部分采用可控制编程器。直流提升机多数为发电机拖动, 虽有部分可控硅供电系统, 也均为模拟量控制。而PLC可编程控制器使用比较简单, 程序设计起来也比较容易, 不需要一些复杂的输入输出接口装置, 抵抗外界的干扰能力也很强, 因此, 它能在环境比较恶劣的情况下进行长时间工作。

(2) 综合机械化采煤1 9 7 0年, 我国自主设计制造装配了第一套综合机械化采煤工作面, 并在大同矿务局进行试验使用, 一直试验使用到80年代后期, 这项技术的使用标志着我国的煤矿综合机械化采煤有了重大的突破性发展, 推动了煤矿自动化的发展进程, 同样, 采煤机也由液压牵引开始转向电牵引;液压支架的控制系统也逐渐向计算机化发展, 以计算机为核心, 采用电液控制, 移架自动化得以实现。另外, 对工作面刮板运输机也进行了微机监控装置的配置, 实现计算机自动化控制。机电一体化技术在综合机械化采煤中的应用, 使设备动作趋于协调, 且安全性、可靠性大为提高, 操作性能更加完善, 为煤炭企业带来了更高的经济效益。

(3) 矿井安全生产监控系统?从多数煤矿使用监控系统的效果来看, 还存在一些问题, 但是主要问题是传感器的不足, 并且使用过程中, 其稳定性相对较差, 使用寿命不足, 一些研究所和使用单位在这方面进行了大量的研究, 对一些关键技术也实施多次再设计改进措施, 但仍然没有得到预期的效果, 因此这些在实际现场应用率不是很高。在国外, 由于计算机网络软硬件技术发展很快, 运行速度和质量也在不断提高, 传输介质由同轴电缆发展到光缆, 信息媒体由字符发展到声像, 煤矿的安全监控系统有了很大的发展, 他们的机电一体化技术在监控系统上的应用已有了非常高的水平。我国煤矿安全生产监控系统是煤炭行业内部机电一体化技术推广应用最快的产品, 一些高校、科研所和企业正在研究和生产煤矿安全生产监控系统。

2 对我国煤矿机电一体化技术的思考

在20世纪, 我国煤矿机电一体化技术 (产品) 取得了较大的发展, 机电一体化技术应用到了煤矿每个环节, 但相对国外先进煤矿还是比较落后的。因此, 要让我国煤矿机电一体化技术达到世界先进技术水平, 必须掌握信息时代机电一体化技术的特点和相关技术发展的动态。

应提高我国煤矿机电一体化产品的规范化、标准化、系列化和通用化的程度;以计算机为机电一体化的核心装置, 因为计算机运算和存贮能力非常强, 且体积和功耗小, 更加适合于工作空间狭小的煤矿机电一体化产品, 在设计煤矿机电一体化产品时, 应尽可能的选用功能强大的嵌入式计算机, 从而保证工作性能更可靠;对于新开发的煤矿机电一体化产品应具有通信功能, 同时, 要选用很好的开放性和高可靠性的通信模块, 方便与控制网络进行连接通信控制;煤矿机电一体化产品需要达到智能化发展水平, 能判断机电设备和周围环境的状态, 使设备能自动适应环境并以最优的状态工作, 同时能快速地对所采集的参数进行分析, 从而对故障进行诊断, 再根据这些诊断结果对以后工作过程中的故障进行预测;要对矿用传感器进行深入研究和开发, 提高矿用传感器的可靠性和使用寿命, 同时考虑传感器的数字化、集成化、智能化和多维化, 使矿用传感器在比较恶劣的工作环境下进行信号的测量, 并保证其测量准确度, 并具有自校正、自诊断、状态识别和自我调节等功能;要关注国内外高新技术的发展, 将那些适于煤矿井下工作环境的高新技术用于煤矿机电一体化产品, 从而提高煤矿现代化, 达到煤矿自动化生产。

3 结语

煤矿机电一体化技术应用研究 篇9

1 煤矿机电一体化技术的应用分析

煤矿机电一体化设涉及了众多学科和技术, 近年来, 煤矿机电一体化得到了广泛的关注, 如何快速实现机电一体化的改进, 显得迫切和必要。

1.1 煤矿安全生产监控系统

机电一体化技术主要涉及机械、自动和计算机三方面, 在矿井作业中, 实时监控, 及时发现问题解决问题, 才能保障工作人员和煤矿安全。近年来, 局域网技术发展日趋成熟, 确保了数据库与主机信息的同步链接, 可以积累有价值的信息。

1.2 采煤机

采煤机是煤矿企业的必须设备之一, 采煤机性能对于煤矿的采煤率有重要影响。目前, 我国大中型煤矿采用的采煤机自动化水平较高, 特别是机电一体化技术的运用, 使采煤机实现了良好的牵引特性, 避免了阻力问题带来的影响;其次, 机电一体化的运用防止采煤机在工作中出现突然下滑问题, 即使出现, 也可以即使发现并调整和控制。

1.3 煤矿运输机

机关煤矿企业在采煤机的质量和技术基本得到了保障, 但是在运输和提升系统, 却存在诸多问题, 因此, 将机电一体化技术应用到运输和提升系统, 对于提高生产率具有重要作用。鉴于此, 在煤矿运输机的使用中, 可以使用机电一体化设计, 实现设备的自动化操作, 甚至采用皮带式强力运输机。

1.4 带式运送机

在大中型煤矿企业, 基本都会有皮带式传送机, 而带式强力运输机, 具有远距离和大书量的特点, 再加上自动化水平较高, 已经成为煤矿不可缺少的设备之一。同时也要考虑输送机运量和单机的长度, 确保输送机的监控和功能均能达到煤矿企业的要求。

2 当前煤矿机电一体化技术的管理中存在的问题

①工作人员综合素质较低。煤矿企业中工作人员中普遍存在学历低, 文化素质相对较低, 专业性不强等问题, 特别是井下工作人员, 当然这和企业疏于培训和引导有一定的关联, 结果在日常的煤矿开采中会有违规操作现象的发生;②设备管理不到位。在日常的生产工作中, 相关管理不到位, 使得设备老化严重, 降低生产效率。甚至部分煤矿企业超负荷的使用相关生产设备, 也不及时更换设备, 造成安全隐患存在;③机电管理部门缺乏责任。煤矿企业均设有管理岗位, 但是由于相关人员缺乏管理意思, 特别是责任意识和主人翁意识, 再加上技术手段的落后以及领导层对管理人员晋升设定标准的原因, 使得机电管理部门发挥不了作用。

3 强化机电一体化技术管理的有效措施

3.1 强化机电管理人员综合素质

尽管机电一体化技术获得了长足的发展, 但是管理人员的素质是其基本保障。因此, 在保证机电管理人员在岗的情况下, 加强培训, 这里的培训可以从岗前就开始, 使煤矿管理人员能够提前对机电一体化技术有所认识, 了解其运行进和规范;在入岗后, 也要进行定期的培训和交流, 提升其专业技术能力, 全面的贯彻与落实机电管理工作到煤矿的各个环节。

3.2 强化设备管理

设备是煤矿开采的关键, 因此必须加强对设备管理的重视, 及时对老旧设备进行更换, 保障设备可以达到最佳工作状态, 同时合理利用设备, 避免安全事故的发生, 提高生产效率。最后要建立完善的监管体系, 对设备进行不定期检查, 对设备的采购、修理以及更新各个环节均实施监督, 实现管理的全过程监督。

3.3 强化机电管理部门职能

煤矿企业中, 往往轻视机电管理部门, 因此造成了一系列安全事故, 因此, 在以后煤矿企业的管理中, 一定要建立完善的机电管理部门, 严格把控煤矿生产的全过程, 例如定期对设备运行进行合理的编制与设计, 合理的提报设备中的易损配件, 追查发生的安全事故原因, 制止工作中的违章操作, 最终有效的保障煤矿生产的安全和整体质量, 杜绝安全事故的发生。

4 煤矿机电一体化技术发展趋势

①布局与供电等级。煤矿机电一体化技术的额实现, 需要电力保障, 在以后的煤矿企业中移动式的供电设备更加受到青睐;②单个设备电功率。相关的研究表明, 单个的设备功率对于提高机电一体化技术的效率具有促进作用, 同时对于安全和高校生产也具有重要影响;③设备控制手段。在煤矿开采中, 考虑有效的设备控制手段是有效的工作策略, 不仅有利于设备向着远距离和集中控制发展, 也有利于提高设备的性能, 减少违规操作。最后也要考虑吨煤用电的比重和设备运转性能。

5 结语

随着中国工业化程度的不断提高与发展, 对煤矿的求量也呈逐年上升的趋势。因此必须加强对煤矿产业的重视, 尽管机电一体化技术于20世纪就被应用到煤矿开采中, 但却滞后与煤矿技术水平。在以后机电一体化的设计中应该朝着实用化方向发展, 减少环节设置, 保证工作性能的稳定, 在通信模块上搭建通信功能, 便于链接和控制, 保证机电一体化技术的稳定性与安全性, 最终满足我国工业化社会的发展需求, 以及实现我国经济的持续增长。

摘要：应用机电一体化技术, 对于提升煤矿生产操作的自动化处理水平, 避免造成更大的损失与危害, 提高了工作效率方面起到了重要作用。本文就煤矿机电一体化技术的应用进行分析, 分析了当前煤矿机电一体化技术的管理中存在的问题, 并针对问题提出了相应的解决策略, 并就煤矿机电一体化技术发展趋势进行讨论。

关键词：煤矿机电一体化,技术,应用

参考文献

[1]涂桂云.浅议我国煤矿机电一体化技术的应用及管理[J].煤矿技术, 2010, 12 (24) :201-202.

机电一体化系统的建立与发展研究 篇10

关键词：机电一体化,系统建立,发展方向

一、机电一体化的定义

机电一体化是以微型计算机做为代表, 并在微电子技术和信息技术条件下快速的发展, 形成技术功能价值系统的高性能和高精度以及高质量和高可靠性和低功耗等特点。机电一体化系统通常包括以下主要内容:传感器的机械功率和驱动以及驱动器, 和控制信息处理等。以上可概括为:结构组成要素和感知组成要素以及动力组成要素和智能组成要素, 这些组成要素之间经过有序的接口耦合、物质流动、活动通报以及信息控制和能量转换等有机融合集成一个完整系统并有强大的功能。系统因为协调运动从而形成机电系统工程功能的重要部分。

二、机电一体化的关键技术

1. 信息处理技术。

信息的交换、存储、传递和处理都是信息处理技术的强大功能, 计算机是其主要的工具, 整个系统的信息处理中心是计算机及信息处理系统, 利用计算机强大的软件资源来增强系统其它功能, 提高了系统的灵活性和可靠性和高性能, 强大的信息处理能力和运用能力, 使系统具非常强的智能性。

2. 传感检测技术。

传感与检测技术是传感器的关键元件部位, 传感器, 环境接口的机电一体化系统是信息技术中的一个关键技术, 促进自动化和智能化的应用与发展。

3. 伺服驱动技术。

目前, 伺服驱动技术在系统中可以直接执行技术的目的, 有效分析系统的行为, 以此确保系统的整体运行能力。装置的技术类型有气动以及电动和液压伺服驱动等, 并根据系统控制指令, 将电信号转换成机械能或流体驱动机制进行运作, 在整个系统的质量控制工作中起着决定性的作用, 以及有独特的动态特性和功能等。

4. 自动控制技术。

自动控制技术在自动控制原理以及计算机技术设计的仿真和调试运作, 控制系统和控制装置中, 具体实现了机电一体化系统的整体性能优化的作用。

5. 制造技术。

先进的制造设备特点是, 操作简便灵活, 机械加工中心、CNC机床和工业机器人等都是常用的机电一体化先进产品, 其组成了柔性制造系统和柔性制造单元, 提高了制造系统的柔性及生产率促进制造业发展。

6. 总体技术。

系统总体设计相关的组织作为一个整体的概念技术应用到系统从系统目标和全球化的角度来看, 将整个系统划分为若干功能单元互连和最终的分解方案的可行性当中后两个功能单元, 电子技术和机械技术的具体应用相结合是接口技术的实质体现, 是各子系统或要素之间互相关联的前提。

三、机电一体化的未来发展趋势和展望

1. 智能化。

人类的智能, 使它具有逻辑思维的模拟, 以及推理和决策能力, 以其得到更高的控制目标, 这些主要因为模糊技术和信息技术的发展, 其中数控机床的智能化与机器人就是其典型的应用。

2. 柔性化。

未来整合的控制和执行系统的机电产品具有足够冗余和强大功能, 具有较强的灵活性和可操作性, 能够更好地应对紧急情况和设计自分配系统来完成目标。自分配系统的特点是系统可以生成自己的信息并且与其他信息在具体行动的总的前提下可以进行改变, 可以显著提高系统的适应性能力, 而且并不是因为对整个系统的一个子系统的故障运行。

3. 微型化。

微指的是不超过1立方米的机电一体化产品的几何尺寸, 是积极的微米和纳米尺度的发展。例如在蚀刻技术制造半导体器件时, 所用方法在实验室中使用可以产生亚微米的机械部件, 其成果在实际产品运用时, 就没有区分机械部分主要的控制器部分、机械部分和电子能够紧密融合在一起, 和身体, 传感器, 执行器和CPU可以集成在一起是非常小的规模和自我调节元件的形成模式。

4. 绿色化。

工业的发展带来了人们生活的巨大变化和生活水平的提高, 带来了物质丰富而舒适的生活, 但资源急剧破坏, 生态环境受到严重的破坏, 保护环境资源环境已经受到人们重视, 拥有绿色回归自然。绿色产品理念运势而生, 产品绿色化是时代的召唤。

结语

中国在机电一体化技术水平的发展过程中, 应充分利用原有的技术和机电产品的经济型设备的发展关系, 充分引进高新技术吸取发达国家的经验, 机电产品开发有效的快速发展效果, 适合中国特色的高新技术产品的开发利用和促进经济的发展。

参考文献

[1]张建民, 等.机电一体化系统设计[M].北京:高等教育出版社, 2001.