机电自动化在工程机械制造中的应用

摘要；随着工程机械制造行业向智能化、高效化方向发展，机电自动化技术的应用成为提升行业竞争力的关键。本文系统阐述机电自动化与工程机械制造的基础理论，深入分析其在设计研发、生产制造及设备运行维护阶段的具体应用场景，探讨该技术在实际应用中带来的生产效率提升、产品质量优化等显著优势，剖析面临的技术研发难度大、专业人才短缺、成本投入高等挑战。

关键词：机电自动化；工程机械制造；应用分析

引言

在全球制造业数字化转型的浪潮下，工程机械制造作为国民经济的重要支柱产业，正面临着前所未有的机遇与挑战。近年来，我国工程机械制造行业规模持续扩大，产品类型日益丰富，但与国际先进水平相比，仍存在生产效率较低、智能化程度不足、产品质量稳定性有待提高等问题。

一、机电自动化与工程机械制造理论概述

1.1 机电自动化技术的概念与特点

机电自动化技术是机械技术、微电子技术、自动控制技术、信息技术等多学科交叉融合的产物，通过将机械装置与电子控制系统有机结合，实现对机械设备的自动化操作与智能控制。该技术具有显著特点：其一，智能化，借助传感器、微处理器和算法，能够实时感知设备运行状态，自动做出决策和调整，例如智能挖掘机可根据土壤硬度自动调节挖掘力度；其二，集成化，将机械、电子、液压等系统高度集成，简化设备结构，提高系统可靠性，如集成式工程机械传动系统减少了部件间的能量损耗；其三，高效化，通过自动化运行大幅提升生产效率，降低人工干预，以自动化生产线为例，可实现 24 小时连续作业且生产精度稳定。

1.2 工程机械制造的特点与需求

在工程设备的生产领域，其产品的生产技术大多表现为大型、多元化、性能可靠性等方面。以挖掘机、铲车为例，工程机械产品生产体量巨大，零配件多，加工制造复杂；针对工程施工场所，往往需要满足工程所需的挖掘、装卸、运输等作业需求，设备的结构设计与制造复杂度很高。同时在施工应用过程中，往往需要面对气候繁重、粉尘量大等问题，这就需要设备具备极强的性能与可靠性、耐久性以及安全性；在产品生产方面，基建项目建设体量越来越大，工期要求越来越紧张，要求生产的企业必须提升生产效率、降低生产成本、进行产品的个性化定制来适配工程的需求，现有的生产手段已经不能满足这种生产、技术与客户需求，必须通过技术手段的升级来实现设备自身的革新。

1.3 机电自动化技术应用于工程机械制造的理论基础

工程机械制造采用机电自动化技术有多个理论为基础，首先是自动控制理论，自动控制包括了反馈控制、前馈控制，自动控制理论的原理是控制工程机械动力系统和液压系统，来提高工程机械的稳定性；其次是机电一体化理论，机电一体化强调机械与电子结构的统一对设备结构和控制部分进行优化，如电子控制系统组合到工程机械的传动系统中去，那么就是对机械传动结构和控制系统进行一种优化匹配，实现了设备动力匹配的智能化；还有信息技术理论，信息技术能为工程机械的机械设备信息采集、传输和分析提供理论依据，如物联网和大数据技术能够使工程机械实现远程控制和报警。

二、机电自动化在工程机械制造中的应用分析

2.1 设计研发阶段的应用

机械设计研发方面，机电自动化在机械设计研发过程中的主要作用是大大提高设计效率及创新能力。在起重机设计过程中根据臂展及载重量的不同对相应的机械结构强度进行分析处理，适当更改机械部件强度结构，以减轻重量、避免浪费。在机械智能化方面，通过进行智能化设计可对数量众多的工程设计经验及数据资料进行分析汇总后，对设计方案进行自动生成，并通过算法对各种参数值进行合理化处理，例如一些智能设计平台可以根据机械运行使用情况进行选取合适动力配置及液压系统的机械设计方案，可使设计周期缩减30%以上。

2.2 生产制造阶段的应用

生产制造过程是机电自动化技术应用的深化阶段。自动化生产线明显提升了产品质量的稳定性，自动化生产程度的高低在很大程上体现了企业的综合生产能力，工程机械零部件生产过程中广泛应用机器人焊接设备进行焊缝识别与定位，实现自动化焊接，焊接合格率在原有的人工焊接水平基础上提高了13个百分点；使用自动喷涂设备对设备零部件喷涂时，根据零部件的不同形状和要求改变喷涂的路径以及涂料的用量等，减少浪费，提高喷涂表面质量；利用数控机床进行复杂零部件的数控加工。

2.3 设备运行与维护阶段的应用

机电自动化技术应用于机械的运行与检修，由原先的机械运行后进行检修转向现在提前对机械进行预防维护。远程控制维护与故障诊断技术通过在工程机械运行过程中安装监控与识别机械传感器，采集发动机的转速数据、工程机械设备的液压系统压力等运行数据，再将这些数据传输至远程云平台。一旦发现数据异常，将及时自动预警及识别，进而对故障处进行定位，比如某品牌挖掘机，在进行远程监控过程中，及时检测到挖掘机的液压管路异常，及时做好维修工作，规避工程机械设备的停机时间。

三、机电自动化在工程机械制造中应用的优势与挑战

3.1 应用优势

在工程机械制造中应用机电自动化技术，生产效率提高和品质保证。自动化生产能够降低制造时使用的人工费用和制造产品中的废品损失，另外根据机械自动化技术对一些设备进行智能性优化也可以节省出使用设备的故障和维修成本。如某台起重机制造公司，使用机械自动化技术后，在生产时每年节省成本率达到了18%。而在生产制造自动化中使得设备质量智能化程度提升，并且生产出的产品更有利于企业产品品质的提高，有智能防碰撞功能和自动智能识别路线的工程机械更能吸引消费者，助力提高企业的产品知名度。

3.2 面临挑战

然而，机电自动化技术的应用同样也存在一定的挑战。技术攻关难度较高，高精度传感器、高性能控制器等关键技术严重依赖于进口，自主研发也遭遇算法、芯片的设计难题；设备、控制系统与操控系统进行综合集成，容易产生兼容问题，加大了技术上的难度。而机电自动化专业技术人才短缺是我国现阶段大部分企业的技术应用瓶颈问题，机电自动化技术人员在实际工作中要同时具备机电技术、工程机械制造技术等诸多专业知识技能，人才的技术复合型层次较高，需企业对其进行全面的专业技术培训，而培训周期长、企业投入大，难以加大自动化技术的普及力度。

结语

在工程机械制造业上应用机电自动化技术，已经在发展过程中充分体现了这一新技术所能带来的显著优势，更好地发展设计研发能力、更好地改进制造能力、更好地改良管理能力，充分实现了为提升行业的制造整体竞争力的积极作用。但现阶段依然面临着技术水平、人才发展、制造成本方面的挑战与难题，需要未来通过与高等院校、科研机构的密切结合，有效地展开技术实践，进一步加强相关技术的发展与创新。

参考文献

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