第９期

郭海军，王永明：浅谈机电一体化技术及其发展

总第１９９期

的实现将便于远程操作、诊断和修复。

３．２智能化

即要求机电产品有一定的智能，使它具有类似人的逻辑

思考、判断推理、自主决策等能力。例如在ＣＮＣ数控机床上
增加人机对话功能，设置智能Ｉ／Ｏ接口和智能工艺数据库，
会给使用、操作和维护带来极大的方便。随着模糊控制、神
经网络、灰色理论、小波理论、混沌与分岔等人工智能技术的
进步与发展，为机电一体化技术发展开辟了广阔天地。
３．３模块化

由于机电—体化产品种类和生产厂家繁多，研制和开发具

有标准机械接口、动力接口、环境接口的机电—体化产品单元模
块是一项复杂而有前途的工作。如研制具有集减速、变频调速

电机—体的动力驱动单元；具有视觉、图像处理、识别和测距等

功能的电机—体控制单元等。这样，在产品开发设计时，可以利
用这些标准模块化单元迅速开发出新的产品。
３．４网络化

由于网络的普及，基于网络的各种远程控制和监视技术方

兴未艾。而远程控制的终端设备本身就是机电一体化产品，现
场总线和局域网技术使家用电器网络化成为可能，利用家庭网
络把各种家用电器连接成以计算机为中心的计算机集成家用电
器系统，使人们在家里可充分享受各种高技术带来的好处，因
此，机电—体化产品元疑应朝网络化方向发展。

３．５人性化

机电一体化产品的最终使用对象是人，如何给机电一体

化产品赋予人的智能、情感和人性显得愈来愈重要，机电一
体化产品除了完善的性能外，还要求在色彩、造型等方面与
环境相协调，使用这些产品，对人来说还是一种艺术享受，如
家用机器人的最高境界就是人机一体化。
３．６微型化

微型化是精细加工技术发展的必然，也是提高效率的需

要。微机电系统（Ｍｉｃｒｏ

Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ

Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ

Ｓｙｓｔｅｍｓ，简称

ＭＥＭＳ）是指可批量制作的，集微型机构、微型传感器、微型
执行器以及信号处理和控制电路，直至接口、通信和电源等
于一体的微型器件或系统。自１９８６年美国斯坦福大学研制

出第一个医用微探针，１９８８年美国加州大学Ｂｅｒｋｅｌｅｙ分校研

制出第一个微电机以来，国内外在ＭＥＭＳ工艺、材料以及微

观机理研究方面取得了很大进展，开发出各种ＭＥＭＳ器件
和系统，如各种微型传感器（压力传感器、微加速度计、微触

觉传感器），各种微构件（微膜、微粱、微探针、微连杆、微齿

轮、微轴承、微泵、微弹簧以及微机器人等）。

３．７集成化

集成化既包含各种技术的相互渗透、相互融合和各种产

品不同结构的优化与复合，又包含在生产过程中同时处理加

工、装配、检测、管理等多种工序。为了实现多品种、小批量
生产的自动化与高效率，应使系统具有更广泛的柔性。首先

可将系统分解为若干层次，使系统功能分散，并使各部分协

调而又安全地运转，然后再通过软、硬件将各个层次有机地
联系起来，使其性能最优、功能最强。
３．８带源化

是指机电一体化产品自身带有能源，如太阳能电池、燃

料电池和大容量电池。由于在许多场合无法使用电能，因而
对于运动的机电一体化产品，自带动力源具有独特的好处。
带源化是机电一体化产品的发展方向之一。
３．９绿色化

科学技术的发展给人们的生活带来巨大变化，在物质丰

富的同时也带来资源减少、生态环境恶化的后果。所以，人

们呼唤保护环境，回归ｔｌ然，实现可持续发展，绿色产品概念
在这种呼声中应运而生。绿色产品是指低能耗、低材耗、低
污染、舒适、协调而可再生利用的产品。在其设计、制造、使
用和销毁时应符合环保和人类健康的要求，机电一体化产品

的绿色化主要是指在其使用时不污染生态环境，产品寿命结

束时，产品可分解和再生利用。

综上所述，机电一体化技术是众多科学技术发展的结

晶，是社会生产力发展到一定阶段的必然要求。它促使机械

工业发生战略性的变革，使传统的机械设计方法和设计概念
发生着革命性的变化。大力发展新一代机电一体化产品，不
仅是改造传统机械设备的要求，而且是推动机械产品更新换
代和开辟新领域、发展与振兴机械工业的必由之路。

（上接第１６１页）

间隙，引起动作失灵，影响工作性能或造成事故，还可能引起
滤网堵塞，并可能使滤网完全丧失过滤作用，造成液压系统
的恶性循环。

②加速元件磨损。污染颗粒在液压缸内会刮伤缸筒内

表面，加速密封件的损坏，使泄漏增大，引起推力不足或者动
作不稳定、爬行、速度下降、异常噪声等故障现象，严重影响
系统的稳定性和可靠性。

③加速油液性能的劣化。液压油中的污染颗粒长期存

在，会与油液发生一些反应，反应的生成物会腐蚀元件。

（２）液压油被污染的主要原因及解决措施。

①作业环境粉尘多，系统外部不清洁。液压系统长期在

粉尘污染严重的场地作业时，最好２个月过滤一次油液，大
概半年更换一次进油滤油器。

②在加油、检查油面和检修作业时，杂质被带入系统，通

过被损坏的油封、密封环进入系统。

３．４泄漏

（１）泄漏的危害。

液压系统一旦发生泄漏，将会使系统压力建立不起来。

液压油泄漏还会造成环境污染，影响生产，甚至产生无法估

计的严重后果。

（２）泄漏产生的主要原因及解决措施。

①设计因素。由于设计中密封结构选用不合理，密封件

的选用不合乎规范；另外，由于工程机械的使用环境中具有

尘埃和杂质和没有选用合适的防尘密封，致使尘埃等污物进
入系统破坏密封而产生泄漏。应在选用和设计密封件的时
候，考虑液压油与密封材料的相容型式、负载情况、极限压

力、工作速度高低、环境温度的变化等，选择合理的密封件，
当在恶劣的环境下工作时，要选用合适的防尘密封。

②制造和装配因素。所有的液压元件及密封部件都有

严格的尺寸公差、表面处理、表面光洁度及形位公差等要求。

由于在制造过程中超差，使得密封件就会有变形、划伤、压死

或压不实等现象发生，使其失去密封功能：液压元件在装配

中的野蛮操作，过度用力将使零件产生变形，特别是用铜棒

等敲打缸体、密封法兰等。这些原因都可以破坏密封而产生
泄漏。应在设计和加工环节中要充分注意密封部件的设计
和加工．另外要选择正确的装配方法。

③零部件损伤。密封件是由耐油橡胶等材料制成的，由

于长时间使用发生的老化、龟裂、损伤等都会引起系统泄漏。
如果零件在工作过程中受碰撞而损伤，会划伤密封元件造成
泄漏。要选择合适的密封件，延长其老化时间，并注意对密
封件的保护，避免其被别的部件划伤。

４故障诊断时应遵循的一般原则

当发生故障时要根据不同机型的特点，充分利用设备自

身的监控系统，具体问题具体分析，掌握有效的故障分析方
法。在诊断时应遵循由外到内、由易到难、由简单到复杂的
原则进行，挖掘机液压传动系统故障诊断的顺序是：查问资

料（挖掘机使用说明书及运行、维修记录等）——了解故障
发生前后的设备工作情况——外部检查——试车观察（故
障现象、车上仪表）——内部系统检查（参照系统原理
图）——仪器检查系统参数（流量、温度等）——逻辑分析判
断——调整、拆检、修理——试车——故障总结记录。挖掘

机的故障有许多种，如遇较复杂的综合故障，应仔细分析故
障现象。列出可能的原因逐一排除。

５结语

液压控制系统在挖掘机中的应用之所以能取得如此广

泛的重视，主要是因为挖掘机采用液压控制系统以后，将对
产品的很多性能带来极大的提高，降低了能耗，提高了控制
性能，适应主机越来越复杂的工作要求。但同时要注意的是
液压传动是一个多元件组成的复杂系统，其保养维修难度比
机械传动大得多，因此正确判断和排除挖掘机的液压传动系

统故障，是挖掘机高效安全工作的重要保障。

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万方数据