編制按:現代機電裝備產業作為我縣新興產業重點發展,了解和掌握該產業基礎知識,將有利于提高招商工作效率,為此,本文簡要歸納了現代機電產業相關知識,供大家參考。
一、什么是現代機電設備?現代機電設備是相對傳統機電設備而言的,傳統的機電設備是以機械技術和電氣技術應用為主的設備,即機械電氣化。例如,普通機床,其運動的傳遞、運動速度的變換主要是由機械機構來實現的,而運動的控制則是由開關、接觸器、繼電器等電器構成的電氣系統來實現的,這里的“機”、“電”分別構成各自獨立的系統,兩者的“融合性”很差,這是傳統機電設備的共同特點:自動化程度低,功能有限,耗材多,能耗大,設備的工作效率低,性能水平不高。
隨著電子信息技術的飛速發展,為了提高機電設備的自動化程度和性能,機械、微電子、自動控制、計算機、信息、傳感測試、電力電子、接口、信號變換以及軟件編程等群體技術相互融合,使得機電產品或設備的發展發生了脫胎換骨的變化,機電產品或設備不再是簡單的“機”和“電”的相加,而是成為集機械技術、控制技術、計算機與信息技術等為一體的全新技術產品,即機電一體化。
傳統機電和現代機電相對于機械電器化和機電一體化,主要區別:機電一體化是基于各種群體技術有機融合的一種綜合性技術,而不是機械技術、微電子技術以及其它新技術的簡單組合、拼湊。機械電氣化在設計過程中不考慮或很少考慮電器與機械的內在聯系,基本上是根據機械的要求,選用相應的驅動電機或電氣傳動裝置;機械和電氣裝置之間界限分明,它們之間的聯結以機械聯結為主,整個裝置是剛性的;裝置所需的控制以基于電磁學原理的各種電器,如接觸器、繼電器等來實現,屬強電范疇,其主要支撐技術是電工技術。
二、現代機電設備的特點。與傳統機電設備相比,現代機電設備具有以下特點:
(一)體積小,重量輕。機電一體化技術使原有的機械結構大大簡化,如電動縫紉機的針腳花樣主要是由一塊單片集成電路來控制的,而老式縫紉機的針腳花樣是由350個零件構成的機械裝置控制的。機械結構的簡化,使設備的結構減小,重量減輕,用材減少。
(二)工作精度高。機電一體化技術使機械的傳動部件減少,因而使機械磨損所引起的傳動誤差大大減少。同時還可以通過自動控制技術進行自行診斷、校正、補償由各種干擾所造成的誤差,從而使得機電設備的工作精度有很大的提高。
(三)可靠性、靈敏性提高。由于采用電子元器件裝置代替了機械運動構件和零部件,因而避免了機械接觸式存在的潤滑、磨損、斷裂等問題,使可靠性和靈敏性大幅度提高。
(四)具有柔性。例如在數控機床上,加工不同零件時,只需重新編制程序就能實現對零件的加工,它不同于傳統的機床,不需要更換工、夾具,不需要重新調整機床就能快速地從加工一種零件轉變為加工另一種零件。所以,適應多品種、小批量的加工要求。
由于現代機電設備具有上述特點,所以具有節能、高質、低成本的共性,而機電一體化技術也是世界各國競相發展的技術。
三、機電一體化系統的組成。一個較完善的機電一體系統一般包括以下五大基本要素:機械本體、動力系統傳感檢測單元、執行裝置、傳感與檢測系統及信息處理及控制系統。其與人體五大要素對應關系如下:
四、現代機電產品及分類。按用途和執行機構的不同,主要分為數控機械類、電子設備類、機電結合類、電液伺服類及信息控制類。
(一)數控機械類:主要產品為數控機床、工業機器人、發動機控制系統和自動洗衣機等。其特點為執行機構是機械裝置。
(二)電子設備類:主要產品為電火花加工機床、線切割加工機床、超聲波縫紉機和激光測量儀等。其特點為執行機構是電子裝置。
(三)機電結合類:主要產品為自動探傷機、形狀識別裝置和CT掃描儀、自動售貨機等。其特點為執行機構是機械和電子裝置的有機結合。
(四)電液伺服類:主要產品為機電一體化的伺服裝置。其特點為執行機構是液壓驅動的機械裝置,控制機構是接受電信號的液壓伺服閥。
(五)信息控制類:主要產品為電報機、磁盤存儲器、磁帶錄像機、錄音機以及復印機、傳真機等辦公自動化設備。其主要特點為執行機構的動作完全由所接收的信息類控制。
五、機電設備的發展趨勢。機電設備的發展趨勢也就是機電一體化技術的發展趨勢,典型的機電一體化產品—數控機床的發展方向,便具有代表性。
(一)機電設備的高性能化趨勢高性能化。一般包括高速度、高精度、高效率和高可靠性。為了滿足“四高”的要求,新一代數控系統采用了32位多CPU結構,在伺服系統方面使用了超高速數字信號處理器,以達到對電動機的高速、高精度控制;為了提高加工精度,采用高分辨率、高響應的檢測傳感器和各種誤差補償技術;在提高可靠性方面,新型數控系統大量使用大規模和超大規模集成電路,從而減少了元器件數量和它們之間連線的焊點,以降低系統的故障率,提高可靠性。
(二)機電設備的智能化趨勢。人工智能在機電設備中的應用越來越多,例如自動編程智能化系統在數控機床上的應用。原來必須由編程員設定的零件加工部位、加工工序、使用刀具、切削條件、刀具使用順序等,現在可以由自動編程智能化系統自動地設定,操作者只需輸入工件素材的形狀和加工形狀的數據,加工程序就可自動生成。這樣不僅縮短了數控加工的編程周期,而且簡化了操作。
(三)機電設備的系統化發展趨勢。由于機電一體化技術在機電設備中的應用,機電設備的構成已不是簡單的“機”和“電”,而是由機械技術、微電子技術、自動控制技術、信息技術、傳感技術、軟件技術構成的一個綜合系統,各技術之間相互融合,彼此取長補短,其融合程度越高,系統就越優化。所以機電設備的系統化發展,可以獲得最佳性能。
(四)機電設備的輕量化發展趨勢。隨著機電一體化技術在機電設備中的廣泛應用,機電設備正在向輕量化方向發展,這是因為,構成機電設備的機械主體除了使用鋼鐵材料之外,還廣泛使用復合材料和非金屬材料。加上電子裝置的組裝技術的進步,設備的總體尺寸也越來越小。
結束語:按照“橫向集聚、縱向延鏈”的發展思路,聚焦長三角、粵港澳大灣區等機電產業集中區,依托木鎮鋼鐵鑄件、新河流體設備制造產業集群專業鎮平臺優勢,著力引進輕量化汽車零部件加工、汽車總裝、高端數控機床、智能流體設備、新能源汽車、智能機器人等領域高端企業,推動我縣機電裝備產業鏈向中高端延伸集聚,著力打造皖江特色制造業基地。