機電一體化中電工新技術(shù)運用
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引言
機電一體化是一種能夠自動運轉(zhuǎn)的加工技術(shù)，通過在普通機電中加入數(shù)字控制系統(tǒng)，實現(xiàn)了技術(shù)的融合，能夠保證機電加工的精確性，相對于傳統(tǒng)機電實現(xiàn)了技術(shù)上的創(chuàng)新。通過對機電一體化進行改造，能夠進一步完善機電一體化的功能，可以充分利用信息技術(shù)、機械技術(shù)、電動電子技術(shù)，提升機電一體化的工作效率，而且也有利于將智能技術(shù)融合其中，推動機電一體化的智能化發(fā)展。
1機械機電一體化改造的必要性
隨著生產(chǎn)水平的提升，大量復(fù)雜的機械設(shè)備應(yīng)用到了工業(yè)生產(chǎn)當(dāng)中，提升了生產(chǎn)力，滿足了各種特殊生產(chǎn)工藝的需求。但是在一些精密性極高、結(jié)構(gòu)復(fù)雜的零件加工方面，由于傳統(tǒng)技術(shù)在機械控制上的問題，導(dǎo)致還存在一定的局限。目前，很多企業(yè)使用了數(shù)控機電，提升了機械的運轉(zhuǎn)速度和控制精度，但是在實際工作中，數(shù)控機電還存在一定的弊端，在控制精度上依然難以滿足對精度的要求，因此需要進行機電一體化改造。使用機電一體化改造，相比直接購買先進機械可以節(jié)約投資成本，通過對原有機電進行改造和升級，避免出現(xiàn)舊機電閑置的情況，提升了企業(yè)的資源利用效率和經(jīng)濟效率[1]。并且，在進行機械設(shè)備改造的過程中，會更換設(shè)備的陳舊部件，用更高性能的鑄件提升設(shè)備的性能，可以提升設(shè)備的穩(wěn)定性，并且增加設(shè)備的使用壽命。最后，由于改造工作并不需要引入新的設(shè)備或者新廠房，工作完全在原有廠房內(nèi)完成，因此可以縮短生產(chǎn)成本和周期，還能保持原有的生產(chǎn)模式，并且可以降低工人的工作壓力，提升人力資源的利用效率。
2基于電工新技術(shù)進行機電一體化改造分析
2.1進行電一體化改造的重要性
機電一體化的結(jié)構(gòu)包括數(shù)控系統(tǒng)、傳動系統(tǒng)、進給伺服系統(tǒng)，在工作過程中，不同的系統(tǒng)需要同步運行，才能保證生產(chǎn)效率和質(zhì)量。通過機電一體化改造，能夠提升不同系統(tǒng)之間運行的同步性，從而提升機電一體化的整體工作水平，提升電工機械的應(yīng)用價值。并且，引入電工新技術(shù)還有利于引入智能技術(shù)等其他技術(shù)，將很多不同的先進控制技術(shù)融入電工機械的生產(chǎn)，促進電工機械的智能化發(fā)展，改變電工機械的操控性。另一方面，數(shù)控設(shè)備的長時間使用、運行，也會影響設(shè)備的性能，在實際工作中，可能會出現(xiàn)數(shù)控設(shè)備和設(shè)備運行需求不適應(yīng)的情況，而通過技術(shù)改造，實現(xiàn)電工機械的機電一體化，也能解決過去數(shù)控設(shè)備和電工機械之間的配合問題，讓電工機械具備更加穩(wěn)定的運行狀態(tài)[2]。最后，通過進行機電一體化改造工作，能夠進一步對電工機械的總體質(zhì)量、性能、價值進行挖掘，發(fā)揮電工機械的作用；還能減少企業(yè)對電工機械進行升級換代所需要的資金投入，降低企業(yè)的運營成本，提升機電一體化的質(zhì)量控制水平。
2.2機電一體化改造電工機械的優(yōu)勢
2.2.1提升智能化水平。傳統(tǒng)的電工機械在工作過程中，由于會受到控制系統(tǒng)性能的影響，因此存在工作總體效率低下的問題。而通過使用電工新技術(shù)來對電工機械進行改造，可以使電工機械獲得功能更加完備的系統(tǒng)，尤其可以將智能技術(shù)引入到電工機械的控制當(dāng)中，使電工機械在工作過程中具備自主決策、系統(tǒng)運行狀況判斷的能力，從而自動完成對工作狀態(tài)的調(diào)整，保證自身生產(chǎn)質(zhì)量，以及避免出現(xiàn)損壞[3]。2.2.2工作更加高效化。通過使用電工新技術(shù)對機電一體化進行改造之后，能夠讓電工機械在整體上獲得更高的運行效率，從而充分發(fā)揮電工機械的價值。比如一些電工機械在引入電工新技術(shù)之后，能夠?qū)ψ陨淼墓ぷ鬟M行納米級別的精度控制，從而提升了系統(tǒng)的運行效率，讓電工機械能夠帶來更高的經(jīng)濟效益，并且避免了能源、材料的浪費。2.2.3個性化設(shè)計。在對機電一體化的改造工作中，可以根據(jù)需要進行個性化的設(shè)計，以更好地滿足生產(chǎn)工作的要求，也能滿足市場多樣化的需求。通過個性化的設(shè)計，電工機械的工作會有更強的針對性，也給高效化創(chuàng)造了條件，而且改造之后也能明確電工機械的特點，在工作中圍繞其特點和優(yōu)勢制定更為合理的生產(chǎn)計劃，保證生產(chǎn)質(zhì)量。
3.1物理模型設(shè)計要求
機電一體化的改造工作會受到很多因素的影響，為了避免質(zhì)量控制問題，就需要采用物理模型設(shè)計法進行電工機械的優(yōu)化設(shè)計，加強細節(jié)的處理，保證電工機械的整體性，確保改造工作的質(zhì)量[4]。所以，需要以物理模型來做好對實體系統(tǒng)的分析工作，研究電子系統(tǒng)、機械系統(tǒng)在改造后的功能和價值，明確改造目標(biāo)后，再制定改造方案。在使用物理模型進行改造的過程中，還要使用抽象的手段來對狀態(tài)變量、數(shù)學(xué)模型進行分析，尤其要在狀態(tài)變量上進行科學(xué)化設(shè)計，充分利用計算機對電工機械工作狀態(tài)進行分析和處理，最終制定科學(xué)合理的施工方案，以便保證機電一體化的改造效果和改造質(zhì)量。
3.2最優(yōu)化改造
對機械設(shè)備的改造必須遵守最優(yōu)化改造的要求，從系統(tǒng)最優(yōu)化的角度出發(fā)，對電工機械進行整體優(yōu)化，滿足對電工機械設(shè)計的要求，確保改造質(zhì)量。改造的過程中，要以機電一體化設(shè)計理念為指導(dǎo)，分析如何通過多樣化的技術(shù)組合應(yīng)用豐富和完善電工機械的功能。分析電工機械在實際應(yīng)用中存在的復(fù)雜問題，然后從機電一體化設(shè)計的角度分析問題的最佳解決方案，以推動技術(shù)的融合。最后，還要根據(jù)電工機械的實際施工需求對多樣化的技術(shù)進行科學(xué)創(chuàng)新，加強對電工機械的改造工作，并形成最優(yōu)化的設(shè)計方案，以滿足對電工機械的質(zhì)量控制要求。
4機電一體化中電工新技術(shù)的運用方法分析
4.1機電一體化主傳動系統(tǒng)的改造工作
在機電一體化主傳動系統(tǒng)的改造工作中，需要從總體上進行考慮，分析改造后傳動系統(tǒng)的性能和在整個系統(tǒng)中的功能，實現(xiàn)對各方面的積極優(yōu)化。主傳動系統(tǒng)中包括動力源、執(zhí)行元件、變速裝置等等，為了能夠獲得性能更為優(yōu)異的傳動系統(tǒng)，就要對傳動系統(tǒng)的各個部分都做好優(yōu)化工作[5]。比如，動力源的作用在于為執(zhí)行元件提供動力，確保系統(tǒng)有穩(wěn)定的運行速度，以達到控制執(zhí)行元件旋轉(zhuǎn)直線運動的控制要求。在進行改造的過程中，應(yīng)該從整體性能出發(fā)，優(yōu)化主傳動系統(tǒng)的功能，確保系統(tǒng)在獲得更高工作效率的同時，也能保證高速、高效運行。主傳動系統(tǒng)在實際運行時，應(yīng)該把橫扭矩調(diào)速范圍控制在1:100~1:1000，并在功率范圍達到1:10后，功率達到2.2~2.5kW。在保證主傳動系統(tǒng)能夠滿足相應(yīng)設(shè)計要求的情況下，才能充分發(fā)揮主傳動系統(tǒng)的功能和作用，所以改造過程中需要確保各種指標(biāo)的控制。對于系統(tǒng)內(nèi)的直流和交流電動機，也要滿足無極調(diào)速的功能要求，所以需要對電動機和主軸的功率做好匹配設(shè)計，根據(jù)電工機械原有的情況，模塊的設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范，確保改造后的主傳動系統(tǒng)可以滿足柔性和復(fù)合性設(shè)計需求，以保證其具有較高的總體質(zhì)量，提升電工機械的應(yīng)用效果。
4.2結(jié)合電工機械的特征進行優(yōu)化改造工作
機電一體化在改造工作中應(yīng)該充分結(jié)合電工機械的特點和情況進行優(yōu)化工作，尤其是要根據(jù)電工機械當(dāng)前的情況確定是否需要進行優(yōu)化改造工作。有一些電工機械已經(jīng)比較老舊，在床身、刀架等方面已經(jīng)出現(xiàn)了十分嚴(yán)重的磨損，進行機電一體化改造工作需要進行大量的硬件更換工作，花費會比較大，所以對其進行改造得不償失[7]。因此，在具體的改造工作中，必須結(jié)合電工機械的實際情況確定優(yōu)化的方法，通過在優(yōu)化工作開始之前做好評估工作，分析電工機械是否具備優(yōu)化的價值，以及明確優(yōu)化的重點，這樣才能讓機電一體化改造的價值得到最大幅度的發(fā)揮。隨著目前電工新技術(shù)水平的提升，在對電工機械進行改造時，也要以技術(shù)創(chuàng)新作為改造的指導(dǎo)思想，比如改造過程中對調(diào)節(jié)桿、連接塊、控制模塊等使用合理的改造方法，對導(dǎo)向塊安裝減振彈簧、調(diào)節(jié)桿的固定位置等等，通過一系列改進滿足質(zhì)量上的要求，提升電工機械的整體工作效率。
4.3提升進給伺服系統(tǒng)的功能
在使用電工新技術(shù)進行機電一體化的改造工作中，需要明確伺服系統(tǒng)的設(shè)計要求，由于該系統(tǒng)能夠?qū)Ω蓴_信號進行控制，保證系統(tǒng)可以恢復(fù)到穩(wěn)定的運行狀態(tài)，所以必須明確設(shè)計指標(biāo)，并采取合理的方法進行改造。在改造的過程中，首先需要確保系統(tǒng)的穩(wěn)定性，進給伺服系統(tǒng)在運行過程中必須能結(jié)合指令信號的作用狀況來對系統(tǒng)進行控制，保證系統(tǒng)能處在穩(wěn)定的運行狀態(tài)下，在對系統(tǒng)進行指令輸入時，伺服系統(tǒng)能夠?qū)χ噶畹臓顟B(tài)進行分析，并對指令進行正確的解析。伺服控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性來自系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、元件的組成特點，以及與外界信號的融合情況，因此在改造過程中需要對相關(guān)方面做好控制，提升伺服控制系統(tǒng)的穩(wěn)定水平。其次，要滿足精度控制的要求，確保整個電工機械的運行精度。電工機械工作時，進給伺服系統(tǒng)的工作存在動態(tài)誤差、靜態(tài)誤差和穩(wěn)定誤差等問題，會對精度造成影響。因此改造時應(yīng)該注意相關(guān)誤差因素的作用，并對系統(tǒng)的誤差進行修正，以滿足高精度的控制要求。最后，需要確保伺服控制系統(tǒng)能夠做出快速的反應(yīng)，因此改造工作需要結(jié)合系統(tǒng)在實際工作中的應(yīng)用情況，加入信號質(zhì)量分析和真理的功能，保證對信號的響應(yīng)速度，能夠在瞬態(tài)過程中快速結(jié)束進程，使整個系統(tǒng)獲得更快的響應(yīng)速度，也能夠給傳動裝置的加速能力提供一定的參考。同時，提升進給伺服系統(tǒng)的響應(yīng)能力，讓系統(tǒng)保證穩(wěn)定的運行狀態(tài)，并提升系統(tǒng)的加工精度，滿足生產(chǎn)率的要求。
5結(jié)語
機電一體化通過進行機電一體化改造，能夠使其具備更為優(yōu)秀的性能和穩(wěn)定的工作狀態(tài)。改造之前，要明確機電一體化的改造價值，做好主軸、傳動系統(tǒng)、進給伺服系統(tǒng)的改造，完善機電一體化的功能。改造工作應(yīng)該做好各方面的設(shè)計，明確改造目標(biāo)，保證改造后電工機械運行的穩(wěn)定性和可靠性，解決機電一體化之前的運行問題。
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作者:羅佳 單位:池州職業(yè)技術(shù)學(xué)院
