機電技術(shù)論文

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機電技術(shù)論文:表面技術(shù)在機電和金結(jié)中應(yīng)用展望

摘要：三峽工程是“千年大計、國運所系”的跨世紀(jì)工程。工程的質(zhì)量、壽命、運行可靠性和檢修維護費用，取決于多學(xué)科技術(shù)的發(fā)展水平。對表面工程技術(shù)在三峽工程機電設(shè)備和金屬結(jié)構(gòu)工程上的應(yīng)用進行了全面的討論和分析，對三峽工程機電設(shè)備、金屬結(jié)構(gòu)表面預(yù)處理、表面涂覆技術(shù)和產(chǎn)品提出了技術(shù)要求。

關(guān)鍵詞：金屬結(jié)構(gòu) 機電設(shè)備 表面技術(shù)

1 引言

表面工程，是經(jīng)過表面預(yù)處理后，通過表面涂覆、表面改性或多種表面技術(shù)復(fù)合處理，改變固體金屬表面或非金屬表面的形態(tài)、化學(xué)成分和應(yīng)力狀態(tài)，以獲得所需表面性能的系統(tǒng)工程。三峽工程通常被人們稱為“土木”工程，但是大壩全長2309.47m中，實際上起擋水作用的溢洪閘門、電廠進水口閘門、船閘人字門和輸泄水閘門占壩線全長的72%(1679m)，實際上就好似一個“鋼秩”工程。三峽工程作為一項水資源綜合利用的工程，其機電設(shè)備和金屬結(jié)構(gòu)的總重量達50萬t，其費用占工程總概算的1/3。

表面工程以多個學(xué)科交叉、綜合、復(fù)合為特色，以應(yīng)用多種表面技術(shù)及其復(fù)合表面技術(shù)為特點，是主導(dǎo)工業(yè)發(fā)展的關(guān)鍵技術(shù)之一。三峽工程是“千年大計”、“國運所系”的世紀(jì)性工程，一定要重視質(zhì)量問題，把質(zhì)量看成是三峽工程的生命。在國際招標(biāo)的機電設(shè)備技術(shù)條件中，明確了應(yīng)用表面加工技術(shù)、表面技術(shù)和復(fù)合表面技術(shù)的要求，以改善提高零部件材料表面性能，有效地提高設(shè)備運行可靠性，延長使用壽命和方便維護和修復(fù)。表面工程技術(shù)在三峽工程建設(shè)中得到廣泛應(yīng)用。

2 三峽工程應(yīng)用表面技術(shù)的對象

三峽水利樞紐由擋水和泄水建筑物、發(fā)電建筑物和通航建筑物組成，大壩軸線全長2309.47m。泄水建筑物位于河床中部，設(shè)有表孔、深孔和導(dǎo)流底孔；電站廠房位于泄水建筑物左、右兩側(cè)，為壩后式廠房，共裝設(shè)26臺700MW水輪發(fā)電機組。通航建筑物布置在樞紐左岸，包括雙線連續(xù)五級永久船閘、單線垂直升船機和施工期通航的臨時船閘。

2.1 水輪發(fā)電機組和其它機電設(shè)備

三峽電站水輪發(fā)電機組及輔助機電設(shè)備總重量約達26萬t。埋設(shè)在混凝土中的設(shè)備部件、常年受含沙水流沖刷的水輪機過流部件和常年暴露在空氣中的機電設(shè)備表面都需要應(yīng)用表面工程的基礎(chǔ)理論，提出優(yōu)質(zhì)、高效、低耗的表面工藝技術(shù)，在設(shè)備和零部件的表面進行嚴(yán)格的處理以保證設(shè)備可靠運行。

2.2 水工閘門和金屬結(jié)構(gòu)

三峽工程的水工閘門埋設(shè)件、閘門本體、輸水鋼管及啟閉機等金屬結(jié)構(gòu)總量約26萬t。其中大壩及電站合計共有30種不同規(guī)格的閘門539扇，永久船閘有各類人字門、充泄水閥門等共89扇，兩者共約7.3萬t。其中工作環(huán)境最惡劣的是導(dǎo)流底孔和泄洪深孔的弧形工作門，最高工作水頭達85m，流速達35m/s，并有局部開啟的要求。

2.3 對外交通工程

三峽工區(qū)對外交通工程的金屬結(jié)構(gòu)表面防護，包括橋梁表面涂覆、裝卸重件碼頭上的起重設(shè)備和金屬結(jié)構(gòu)的表面處理以及集裝箱碼頭鋼管樁和粉煤灰鋼罐內(nèi)表面的防腐等。

三峽工程對外交通金屬結(jié)構(gòu)工程包括大中橋梁34座，其中聯(lián)系壩區(qū)兩岸的西陵長江大橋1118.66m。

3 三峽工程應(yīng)用表面技術(shù)的試驗與實踐

3.1 三峽機電設(shè)備和金屬結(jié)構(gòu)表面的工作環(huán)境

三峽機電設(shè)備和金屬結(jié)構(gòu)表面，根據(jù)其功能要求，分別暴露在在室內(nèi)外大氣和潮濕大氣中，干濕交替環(huán)境。在靜水工況、動水工況、高速含沙水流中和與混凝土結(jié)合的環(huán)境下工作運行。

(1)暴露在大氣中工作的有：大壩頂部門式起重機及軌道、自動抓梁、廠房頂敞開式高壓電氣設(shè)備、高壓出線塔、主廠房大門、電站尾水門式起重機及軌道以及部分閘門的局部外露部分。還有永久船閘、臨時船閘和垂直升船機的橋機、大梁及清污機等。這些暴露在大氣中的結(jié)構(gòu)和裝備表面，常年經(jīng)受日曬雨淋、風(fēng)雪冰霜的襲擊。

(2)在室內(nèi)大氣中工作的設(shè)備主要有：水輪發(fā)電機組、變壓器的外露表面、主付廠房內(nèi)各種橋機、大梁、軌道、廠內(nèi)高壓設(shè)備、大電流母線設(shè)備和其他機組輔助設(shè)備如水泵、空壓機、制冷機表面，電站廠房屋架、船閘人字門啟閉機及其附屬設(shè)備、中低壓配電盤、動力盤、保護盤柜表面等。

(3)在潮濕大氣中工作的結(jié)構(gòu)和設(shè)備如：電站廠房進水口豎式液壓啟閉機、長期存放于門庫中的檢修門及埋件、閘門吊桿、尾水排水閥、水輪機頂蓋排水泵等。這些設(shè)備常年處在潮濕的空氣中，易銹蝕和腐蝕。

(4)在干濕交替環(huán)境中工作的結(jié)構(gòu)極易發(fā)生表面破壞如：船閘人字門、所有閘門的門槽埋件、船閘浮式系船柱、泄水表孔閘門和檢修門等。有的干濕交替頻繁，有的交替頻度不大，對結(jié)構(gòu)表面影響也有所不同。

(5)在靜水狀況下工作的裝備有：船閘人字門、檢修閘門和疊梁門，電站進水口檢修門，泄洪壩段深孔和表孔檢修門等。他們都是在閘門前后平壓后才開啟或下落的。

(6)動水工況下工作的電站進水口工作閘門、壓力鋼管、攔污柵事故檢修門、水輪機過流部件包括渦殼、導(dǎo)水機構(gòu)、轉(zhuǎn)輪、基礎(chǔ)環(huán)和尾水管里肘等。

(7)在特別惡劣的環(huán)境中工作的排沙孔工作閘門及事故檢修門、底孔工作門、深孔工作門、船閘輸泄水廊道閥門、鋼襯護以及水輪機轉(zhuǎn)輪都是在高流速的含沙水流中工作和運轉(zhuǎn)的，泥沙磨蝕的破壞作用，對其材料和表面的處理都有特殊要求。

(8)一些與混凝土面結(jié)合的鋼結(jié)構(gòu)，如壓力鋼管外壁，所有閘門和啟閉機構(gòu)以及鋼結(jié)構(gòu)的埋件、水輪機鋼里襯、蝸殼、座環(huán)以及發(fā)電機埋件、設(shè)備基礎(chǔ)埋件等。

3.2 三峽壩區(qū)的空氣和水環(huán)境特性

三峽壩址位于湖北宜昌市二斗坪鎮(zhèn)，此區(qū)域?qū)倌蠝貛Ш蛠啛釒н^渡地帶，其氣候特征是高溫、高濕、霧多風(fēng)小，秋雨多溫差小。壩區(qū)大氣年平均相對濕度75.8%，平均溫度21～22C，最高溫度43.9C，最低9.8C。年平均降雨量達1251mm，以7、8月份較高。大氣中S02濃度較高，酸雨比較嚴(yán)重，降雨pH值為5.44，大氣環(huán)境腐蝕性大。

三峽壩址處多年平均水量達4500億m3，多年平均流量為14400m3/s，水中含有泥沙，多年平均含沙量1.2kg/m3。實測最大含沙量10.5kg/m3。泥沙中推移質(zhì)相對較小，懸移質(zhì)居多，平均粒徑小于0.1mm。水中有生物作用，如海蜊子等。江水的PH值為7.95，水中溶解O2為6.4mg/L。在動水下工作的裝備和結(jié)構(gòu)，承受的動水速度多不相同，攔污柵的過柵流速約lm/s，壓力鋼管內(nèi)約8m/s，船閘輸水廊道內(nèi)約20m/s，深孔、底孔閘門處30～35m/s，排沙底孔內(nèi)18～28m/s，水輪機轉(zhuǎn)輪葉片約30～40m/s。這些結(jié)構(gòu)和裝備特別是在高速含沙水流中工作的結(jié)構(gòu)和裝備，面臨空化和泥沙磨損的聯(lián)合破壞。

3.3 三峽工程設(shè)備和鋼結(jié)構(gòu)的表面技術(shù)應(yīng)用試驗

為了使表面科學(xué)與工程相結(jié)合，為了結(jié)合三峽工程的空氣環(huán)境、水環(huán)境和工作環(huán)境特點，通過試驗研究提出有效的工程措施，達到改善材料的表面性能、有效延長使用壽命、節(jié)約資源、提高生產(chǎn)力和減少環(huán)境污染的目的。

為此，中國長江三峽工程開發(fā)總公司委托武漢材料保護研究所進行了不同涂覆材料和多種表面技術(shù)復(fù)合處理的實驗。

(1)大氣暴露實驗 從1995年1月開始，在三峽壩區(qū)、宜昌市區(qū)和秭歸縣城，對30多個國內(nèi)外廠家的120多種防腐體系的試件作掛片試驗，其中有機涂裝體系42種，熱噴涂金屬體系7種?，F(xiàn)在試驗仍在進行中。

(2)水環(huán)境暴露實驗分別對全暴露在水環(huán)境中(全浸)和干濕交替的環(huán)境進行了試驗。實驗安排在三峽壩址下游40km處的葛洲壩水利樞紐進行，全浸試件浸沒在葛洲壩二號船閘上閘首的人字門上，干濕交替試件裝設(shè)在葛洲壩二號船閘下閘首的人字門上。試驗涂裝材料有，有機涂裝體系35種，熱噴涂金屬體系7種，電化學(xué)保護1種。

(3)室內(nèi)加速腐蝕實驗分別對13個廠家的34種防腐體系，即4種水溶性無機富鋅類、3種醇溶性無機富鋅類、4種環(huán)氧富鋅類、13種富鋅底漆/中間漆/面漆、5種金屬噴涂層、8種金屬噴涂層/封閉底漆進行試驗，分別應(yīng)用常規(guī)試樣和劃叉破壞性試樣在中性鹽霧條件下進行加速腐蝕試驗、在5%鹽水溶液中浸漬試驗、紫外線加速腐蝕老化氣候試驗、在自來水和鹽水中的電化學(xué)對比試驗、涂層電氣學(xué)保護性能試驗以及涂層與基體(或其他涂層)界面粘結(jié)力試驗。

上述各項現(xiàn)場掛片試驗的初步成果，已在機電設(shè)備和金屬結(jié)構(gòu)招標(biāo)文件的技術(shù)規(guī)范中得到應(yīng)用，供貨廠商將根據(jù)合同的要求進行表面涂覆和表面改性處理。

3.4 三峽工程應(yīng)用表面技術(shù)的實踐

三峽工程自1994年12月正式宣布開工以來，表面技術(shù)在橋涵、碼頭、施工變電所和儲運設(shè)備等方面得到比較廣泛的應(yīng)用。

(1)橋梁 三峽對外交通工程橋梁中特大橋4座，大橋7座，中橋23座，合計34座，累計長3793m其中較具特色的有蓮沱大橋、黃柏河大橋、下牢溪大橋和橫跨長江南北兩岸的西陵長江大橋。

蓮沱大橋全長340.87m，主橋為中承式三孔鋼管混凝土連續(xù)拱橋。拱上橋面總寬20m。鋼管的壽命直接影響大橋的安全。鋼管拱表面防護，采用三道漆，分別為底漆、中間漆和面漆，干膜總厚度達305μm。在涂裝前表面經(jīng)除銹處理達Sa2.5級，粗糙度Ra30。

下牢溪大橋全長286.06m，為六孔三柱墩結(jié)構(gòu)，最大跨徑160m為鋼管拱結(jié)構(gòu)。鋼管拱表面防護采用熱噴鋁。

黃柏河大橋全長284.76m，為七孔樁臺式雙柱墩結(jié)構(gòu)，最大跨徑160m為鋼管拱結(jié)構(gòu)。鋼管拱表面采用熱噴鋅。

上述鋼管拱的涂裝壽命要求達到20年。

西陵長江大橋是橫跨長江的壩區(qū)南北重要通道，和其他大橋一樣，都是永久性的公路大橋。大橋全長1118.66m，主孔跨度900m為單跨雙鉸式鋼箱加勁梁懸索結(jié)構(gòu)。兩座主塔高120m，為鋼筋混凝土三層門式柜架結(jié)構(gòu)。主塔基礎(chǔ)為12根中Φ2.2m挖孔灌注樁。兩根主纜各由10010根φ5.1mm鍍鋅平行高強鋼絲組成，直徑為φ570mm，每根主纜長約1478m，重約2300t。兩岸各有一重力式錨錠。在大橋施工過程中，為了解決懸索鞍座的推移以調(diào)整力的平衡，全軍裝備維修表面工程研究中心提出了復(fù)合減摩涂層設(shè)計及相應(yīng)的現(xiàn)場施工方案，替代國外采用的在鞍座磨擦副中安裝數(shù)千枚滾針的方案，使鞍座順利推移到位。采用這種復(fù)合減摩技術(shù)使磨擦系數(shù)降低1倍以上，大大節(jié)省了施工費用。此外，主塔表面和鋼纜都采用了表面涂裝防護，主塔表面總漆膜厚度達280μm。涂裝壽命為5年，修復(fù)不需鏟除只需在原涂裝上再次涂覆。

(2)公路 專用公路采用封閉管理，為保證晝夜行車安全，設(shè)有公路防眩網(wǎng)及護欄，網(wǎng)和護欄波形梁表面采用熱浸鍍鋅防護，鋅層厚度在61～85μm。

(3)碼頭在三峽壩區(qū)設(shè)有一座楊家灣港口集裝箱、雜貨碼頭和一座重型設(shè)備裝卸的重件碼頭。碼頭是三峽壩區(qū)水上的貨物吞吐口，保證安全運作十分重要。

楊家灣碼頭的水下φ800/1000的鋼管樁是碼頭的基礎(chǔ)，鋼管樁采用16mm的3號鎮(zhèn)靜甲類鋼，其表面用氯化橡膠鋁粉和氯化橡膠防腐漆進行處理。

2×300/50t重件碼頭的起吊設(shè)備為2臺300t小車的橋式起重機，橋架結(jié)構(gòu)總重300t。橋機及吊梁金屬結(jié)構(gòu)的所有內(nèi)、外表面，機械零部件非接觸表面，都進行了表面涂裝處理。表面先經(jīng)噴丸、機械手或手工除銹處理，然后涂以底漆、中間漆和面漆，分別采用環(huán)氧鐵紅車間底漆、環(huán)氧云鐵防銹漆和可涂覆聚氨酯面漆。

(4)粉煤灰儲運罐罐體為鋼結(jié)構(gòu)，全部儲運罐總重約1830t，對其罐體、中轉(zhuǎn)倉進行涂裝處理，用鐵紅為底漆，合成樹脂調(diào)和漆用作中間漆和面漆，輸送粉煤灰的地下管道用環(huán)氧煤焦油瀝青涂料。

表面工程在三峽工程的應(yīng)用實踐，不但起到了對金屬和非金屬表面的防護作用，還增添了建筑物的美感。據(jù)不全面的檢查，涂復(fù)材料和工藝的應(yīng)用是成功的，其使用壽命還有待進一步跟蹤調(diào)查和考驗。

4 機電設(shè)備、金屬結(jié)構(gòu)表面技術(shù)應(yīng)用展望

迄今為止，三峽工程機電設(shè)備和金屬結(jié)構(gòu)的招標(biāo)工作還在進行中。已完成招標(biāo)的項目有左岸電站14臺700MW水輪發(fā)電機組，合同金額7.4億美元。二期工程廠(房)壩(溢洪壩段和永久船閘閘門及金屬結(jié)構(gòu))采用國內(nèi)公開招標(biāo)，合同金額10.7億元?，F(xiàn)在在正進行500kV高壓電氣設(shè)備(15臺840MVA變壓器和全封閉組合電器)國際招標(biāo)，電站主廠房1200t橋式起重機國內(nèi)招標(biāo)、500kV電抗器，20kV大電流封閉線的招標(biāo)。還有大壩頂部和電站尾水平臺的門式起重機等還未招標(biāo)。這些機電設(shè)備和金屬結(jié)構(gòu)是2003年發(fā)電、通航的關(guān)鍵設(shè)備，這些設(shè)備和構(gòu)件的表面處理，影響到設(shè)備的壽命、大壩整體建筑藝術(shù)處理甚至設(shè)備的安全可靠運行。

4.1 水輪發(fā)電機組和輔助電氣設(shè)備的應(yīng)用展望

在機組招標(biāo)文件技術(shù)規(guī)范和合同文件中，對工廠涂裝和保護涂層都有明確的規(guī)定，明確規(guī)定按SSPC—PAl、ASTMB456、ASTMB633和ASTMA164進行表面涂層處理。明確規(guī)定涂層必須在合適的氣候條件(環(huán)境溫度低于7C或金屬表面溫度小于外界空氣露點以上3C時不能進行)。

同時明確了設(shè)備表面的清掃要求。選用溶劑清洗，進行噴丸發(fā)亮處理。使金屬表面發(fā)亮呈均勻的灰白色。

對在運輸過程中暴露在大氣中的重要機械加工的黑色金屬表面，先用溶劑清洗干凈，并涂一層厚的防銹化合物。

所有暴露在大氣中黑色金屬非機械加工表面，如水泵、空壓機外表面需噴砂發(fā)亮處理。再涂2層防銹漆，并明確涂層厚度要求。

所有與混凝土接觸的非配合黑色金屬埋件表面，如水輪機蝸殼外表面需進行機械清掃。并涂一層保護層，便于運輸、堆放。在安裝時必須先清理保護層，以利埋件表面與混凝土有效結(jié)合。

所有與水接觸的非配合黑色金屬表面，如活動導(dǎo)葉表面，蝸殼內(nèi)表面，需用噴砂發(fā)亮處理，流道內(nèi)的焊縫需用砂輪打磨光滑，在工廠涂兩層環(huán)氧樹脂富鋅漆，安裝后再涂一層保護漆。水輪機轉(zhuǎn)輪是在含沙水流中運轉(zhuǎn)的部件，其不銹鋼表面未要求特殊處理。

所有盤、柜、壓力油罐、泵組和管道外表面，在機械清掃后深4層裝飾顏色涂料。盤柜的非工作內(nèi)表面，進行機械清掃后，再涂兩層防護漆。

對油罐鐵質(zhì)金屬全部內(nèi)表面需進行噴砂處理，直至露出金屬光澤為止，再按要求涂保護層。

其他小型輔助設(shè)備，如電動機、接觸器、開關(guān)和其他設(shè)備的表面，需按相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)進行涂覆。

4.2 水工閘門和金屆結(jié)構(gòu)的應(yīng)用展望

在水工閘門和金屬結(jié)構(gòu)的招標(biāo)文件中，參考了三峽地區(qū)掛片試驗的成果，按國家和行業(yè)規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)，對不同工作環(huán)境下工作的設(shè)備和構(gòu)件，提出了不同的要求。

對經(jīng)常處于水下或干濕交替環(huán)境，不易檢修，或檢修對航運、發(fā)電及泄洪有重要影響的設(shè)備或結(jié)構(gòu)。要求采用具有高機械強度的防腐體系，有較好的抗沖刷能力，附著力極強，抗微生物和附著生物的性能優(yōu)異，其保護年限長達20年。

對經(jīng)常處于水下或干濕交替的環(huán)境，但易檢修且對發(fā)電、航運、泄洪影響不大的鋼結(jié)構(gòu)和設(shè)備。要求采用粘附力強、耐水性的、抗微生物和附著生物性能優(yōu)異的防腐體系，其保護年限可達10年。

對在大氣環(huán)境中，包括室內(nèi)與室外的鋼結(jié)構(gòu)和設(shè)備，要求采用具有較強的耐氣候變化性能的裝飾性能好的防腐體系，表面涂料要求不易變色，不粉化，其保護年限應(yīng)達15～20年。

對這些設(shè)備和構(gòu)件的表面處理，要求按國標(biāo)GB6484-6487規(guī)定，要求基體清潔度達到GB8923規(guī)定的Sa2.5級。

對防腐材料亦作明確的規(guī)定，要求采用國家或行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)品系列，底、中、面漆最好選用同一廠家產(chǎn)品。

對各類水工閘門和金屬結(jié)構(gòu)的具體表面涂覆要求，合同中都有具體規(guī)定，例如：

永久船閘人字工作門和第一閘首事故檢修門及其埋件，總重約23865.2t。門體和底層采用熱噴鋅，最小局部厚度不小于160μm，封閉層為磷化底漆一道，面漆為氯化橡膠兩道，干膜厚度100μm，涂層總厚不小于260μm。

電站壓力輸水鋼管14條，總重2萬余t，對鋼管的明管內(nèi)外壁和鋼管內(nèi)壁，底漆采用無機富鋅漆，面漆為厚漿型環(huán)氧瀝青漆，漆膜總厚度不小于450μm，鋼管外壁與混凝土接觸面涂無苛性鈉水泥沙漿，厚度約500μm。

電站壓力輸水鋼管14條，總重2萬余t，對鋼管的明管內(nèi)外壁和鋼管內(nèi)壁，底漆采用無機富鋅漆，面漆為厚漿型環(huán)氧瀝青漆，漆膜總厚度不小于450μm，鋼管外壁與混凝土接觸面涂無苛性鈉水泥沙漿，厚度約500μm。

電站進水口快速工作閘門、排沙孔工作門約4911t，表面涂覆采用底層熱噴鋅加封閉涂料防腐。熱噴鋅厚度為120～160μm，封閉漆為不飽和乙烯樹脂一道，干膜厚30μm，中間漆環(huán)氧云鐵一道，干膜厚50μm，面漆為改性耐磨壞氧兩道，干膜厚100μm。涂層總厚300～340μm。

泄洪深孔弧形工作閘門23扇、排漂孔弧形工作閘門2扇及其埋件，息重約10306t。門體采用底層熱噴鋅加封閉涂料防腐休系。要求熱噴鋅厚120～160μm，封閉漆為不飽和乙烯材脂一道，于膜厚30μm，中同漆壞氧云鐵一道，干膜厚50μm，面漆為環(huán)氧金剛沙二道，干膜厚100μm。涂層總厚300～400μm。

5 結(jié)語

表面工程技術(shù)在三峽工程的應(yīng)用，一直受到國家有關(guān)部門、單位的重視，通過上述的討論，我們可以看到表面技術(shù)與三峽工程成功建設(shè)、運行可靠和市省維護費用息息相關(guān)。

(1)三峽工程在中國國家科技攻關(guān)項目，如“六五”、“七五”、“八五”和“九五”攻關(guān)項目的安排，在三峽工程重新論證和投計審查中，始終是一項研究和討論的重要課題之一。從材料表面加工工藝選擇、涂覆材料及噴涂工藝研究以及表面電化保護等在“九五”三峽工程重大裝備研制項目中占有重要地位。在三峽工程開工后，為有效的使用有關(guān)表面處理材料和適應(yīng)三峽壩區(qū)的環(huán)境，迸行了多廠商多種材料的涂裝掛片試驗，以便有針對性的選擇合適的涂裝材料和工藝，以使表面材料應(yīng)用達到壽命長、裝飾美的效果。

(2)如前所述，所有機械設(shè)備、金屬結(jié)構(gòu)、水工閘門都在不同程度上離不開表面技術(shù)，他們運行的可靠性、經(jīng)濟性都在不同程度上仰仗表面技術(shù)的應(yīng)用，這牽涉到多專業(yè)、多學(xué)科的應(yīng)用，不但是簡單的現(xiàn)場的涂裝技術(shù)，還有許多是在設(shè)計中要求應(yīng)用的在工廠實施的技術(shù)、工芝，從目前的應(yīng)用范圍看，它是一項在工程中無所不在、應(yīng)用廣泛的技術(shù)。歡迎國內(nèi)外表面工程學(xué)界積極參與三峽工程表面技術(shù)應(yīng)用研究。

(3)隨著國內(nèi)外表面技術(shù)的研究和發(fā)展，將使三峽工程通過表面技術(shù)的應(yīng)用廣泛受益。采用長效且與壞境相宜的表面涂裝材料和工藝，對延長設(shè)備的使用壽命，延長維護性涂裝的周期，有著重要的經(jīng)濟效益。與整個建筑和周邊環(huán)境協(xié)調(diào)的裝飾涂裝，將會給人們美的享受。針對三峽工程具體的環(huán)境、目標(biāo)進行研究和開發(fā)的成果和產(chǎn)品，將會給三峽工程帶來更大的經(jīng)濟效益。

(4) 對三峽工程表面技術(shù)應(yīng)用的跟綜研究將水電工程或類似工程的應(yīng)用提供有價值的參考。三峽工程表面技術(shù)應(yīng)用廣泛，應(yīng)用材料品種之多，應(yīng)用對象工作壞境的千差萬別，按照目前技術(shù)和工藝水平應(yīng)用的表面工程技術(shù)能否獲得預(yù)期效果，還有待長期跟綜研究和改迸。毋容置疑，隨著科學(xué)技術(shù)的進步，表面工程技術(shù)作為現(xiàn)代科學(xué)的一門新興的綜合學(xué)科，必將得到迅速的發(fā)展，三峽工程必將從中獲益。

機電技術(shù)論文:機電一體化技術(shù)及其應(yīng)用研究

摘 要 討論了機電一體化技術(shù)對于改變整個機械制造業(yè)面貌所起的重要作用，并說明其在鋼鐵工業(yè)中的應(yīng)用以及發(fā)展趨勢。

關(guān)鍵詞 機電一體化 技術(shù) 應(yīng)用

1 機電一體化技術(shù)發(fā)展

機電一體化是機械、微電子、控制、計算機、信息處理等多學(xué)科的交叉融合，其發(fā)展和進步有賴于相關(guān)技術(shù)的進步與發(fā)展，其主要發(fā)展方向有數(shù)字化、智能化、模塊化、網(wǎng)絡(luò)化、人性化、微型化、集成化、帶源化和綠色化。

1.1 數(shù)字化

微控制器及其發(fā)展奠定了機電產(chǎn)品數(shù)字化的基礎(chǔ)，如不斷發(fā)展的數(shù)控機床和機器人；而計算機網(wǎng)絡(luò)的迅速崛起，為數(shù)字化設(shè)計與制造鋪平了道路，如虛擬設(shè)計、計算機集成制造等。數(shù)字化要求機電一體化產(chǎn)品的軟件具有高可靠性、易操作性、可維護性、自診斷能力以及友好人機界面。數(shù)字化的實現(xiàn)將便于遠程操作、診斷和修復(fù)。

1.2 智能化

即要求機電產(chǎn)品有一定的智能,使它具有類似人的邏輯思考、判斷推理、自主決策等能力。例如在CNC數(shù)控機床上增加人機對話功能，設(shè)置智能I/O接口和智能工藝數(shù)據(jù)庫，會給使用、操作和維護帶來極大的方便。隨著模糊控制、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、灰色理論、小波理論、混沌與分岔等人工智能技術(shù)的進步與發(fā)展，為機電一體化技術(shù)發(fā)展開辟了廣闊天地。

1.3 模塊化

由于機電一體化產(chǎn)品種類和生產(chǎn)廠家繁多，研制和開發(fā)具有標(biāo)準(zhǔn)機械接口、動力接口、環(huán)境接口的機電一體化產(chǎn)品單元模塊是一項復(fù)雜而有前途的工作。如研制具有集減速、變頻調(diào)速電機一體的動力驅(qū)動單元；具有視覺、圖像處理、識別和測距等功能的電機一體控制單元等。這樣，在產(chǎn)品開發(fā)設(shè)計時，可以利用這些標(biāo)準(zhǔn)模塊化單元迅速開發(fā)出新的產(chǎn)品。

1.4 網(wǎng)絡(luò)化

由于網(wǎng)絡(luò)的普及，基于網(wǎng)絡(luò)的各種遠程控制和監(jiān)視技術(shù)方興未艾。而遠程控制的終端設(shè)備本身就是機電一體化產(chǎn)品，現(xiàn)場總線和局域網(wǎng)技術(shù)使家用電器網(wǎng)絡(luò)化成為可能，利用家庭網(wǎng)絡(luò)把各種家用電器連接成以計算機為中心的計算機集成家用電器系統(tǒng)，使人們在家里可充分享受各種高技術(shù)帶來的好處，因此，機電一體化產(chǎn)品無疑應(yīng)朝網(wǎng)絡(luò)化方向發(fā)展。

1.5 人性化

機電一體化產(chǎn)品的最終使用對象是人，如何給機電一體化產(chǎn)品賦予人的智能、情感和人性顯得愈來愈重要，機電一體化產(chǎn)品除了完善的性能外，還要求在色彩、造型等方面與環(huán)境相協(xié)調(diào)，使用這些產(chǎn)品，對人來說還是一種藝術(shù)享受，如家用機器人的最高境界就是人機一體化。

1.6 微型化

微型化是精細加工技術(shù)發(fā)展的必然，也是提高效率的需要。微機電系統(tǒng)(Micro Electronic Mechanical Systems，簡稱MEMS)是指可批量制作的，集微型機構(gòu)、微型傳感器、微型執(zhí)行器以及信號處理和控制電路，直至接口、通信和電源等于一體的微型器件或系統(tǒng)。自1986年美國斯坦福大學(xué)研制出第一個醫(yī)用微探針，1988年美國加州大學(xué)Berkeley分校研制出第一個微電機以來，國內(nèi)外在MEMS工藝、材料以及微觀機理研究方面取得了很大進展，開發(fā)出各種MEMS器件和系統(tǒng)，如各種微型傳感器（壓力傳感器、微加速度計、微觸覺傳感器），各種微構(gòu)件（微膜、微粱、微探針、微連桿、微齒輪、微軸承、微泵、微彈簧以及微機器人等）。

1.7 集成化

集成化既包含各種技術(shù)的相互滲透、相互融合和各種產(chǎn)品不同結(jié)構(gòu)的優(yōu)化與復(fù)合，又包含在生產(chǎn)過程中同時處理加工、裝配、檢測、管理等多種工序。為了實現(xiàn)多品種、小批量生產(chǎn)的自動化與高效率，應(yīng)使系統(tǒng)具有更廣泛的柔性。首先可將系統(tǒng)分解為若干層次，使系統(tǒng)功能分散，并使各部分協(xié)調(diào)而又安全地運轉(zhuǎn)，然后再通過軟、硬件將各個層次有機地聯(lián)系起來，使其性能最優(yōu)、功能最強。

1.8 帶源化

是指機電一體化產(chǎn)品自身帶有能源，如太陽能電池、燃料電池和大容量電池。由于在許多場合無法使用電能，因而對于運動的機電一體化產(chǎn)品，自帶動力源具有獨特的好處。帶源化是機電一體化產(chǎn)品的發(fā)展方向之一。

1.9 綠色化

科學(xué)技術(shù)的發(fā)展給人們的生活帶來巨大變化，在物質(zhì)豐富的同時也帶來資源減少、生態(tài)環(huán)境惡化的后果。所以，人們呼喚保護環(huán)境，回歸自然，實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展，綠色產(chǎn)品概念在這種呼聲中應(yīng)運而生。綠色產(chǎn)品是指低能耗、低材耗、低污染、舒適、協(xié)調(diào)而可再生利用的產(chǎn)品。在其設(shè)計、制造、使用和銷毀時應(yīng)符合環(huán)保和人類健康的要求，機電一體化產(chǎn)品的綠色化主要是指在其使用時不污染生態(tài)環(huán)境，產(chǎn)品壽命結(jié)束時，產(chǎn)品可分解和再生利用。

2 機電一體化技術(shù)在鋼鐵企業(yè)中應(yīng)用

在鋼鐵企業(yè)中，機電一體化系統(tǒng)是以微處理機為核心，把微機、工控機、數(shù)據(jù)通訊、顯示裝置、儀表等技術(shù)有機的結(jié)合起來，采用組裝合并方式，為實現(xiàn)工程大系統(tǒng)的綜合一體化創(chuàng)造有力條件，增強系統(tǒng)控制精度、質(zhì)量和可靠性。機電一體化技術(shù)在鋼鐵企業(yè)中主要應(yīng)用于以下幾個方面：

2.1 智能化控制技術(shù)(IC)

由于鋼鐵工業(yè)具有大型化、高速化和連續(xù)化的特點，傳統(tǒng)的控制技術(shù)遇到了難以克服的困難，因此非常有必要采用智能控制技術(shù)。智能控制技術(shù)主要包括專家系統(tǒng)、模糊控制和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等，智能控制技術(shù)廣泛應(yīng)用于鋼鐵企業(yè)的產(chǎn)品設(shè)計、生產(chǎn)、控制、設(shè)備與產(chǎn)品質(zhì)量診斷等各個方面，如高爐控制系統(tǒng)、電爐和連鑄車間、軋鋼系統(tǒng)、煉鋼———連鑄———軋鋼綜合調(diào)度系統(tǒng)、冷連軋等。

2.2 分布式控制系統(tǒng)(DCS)

分布式控制系統(tǒng)采用一臺中央計算機指揮若干臺面向控制的現(xiàn)場測控計算機和智能控制單元。分布式控制系統(tǒng)可以是兩級的、三級的或更多級的。利用計算機對生產(chǎn)過程進行集中監(jiān)視、操作、管理和分散控制。隨著測控技術(shù)的發(fā)展，分布式控制系統(tǒng)的功能越來越多。不僅可以實現(xiàn)生產(chǎn)過程控制，而且還可以實現(xiàn)在線最優(yōu)化、生產(chǎn)過程實時調(diào)度、生產(chǎn)計劃統(tǒng)計管理功能，成為一種測、控、管一體化的綜合系統(tǒng)。DCS具有特點控制功能多樣化、操作簡便、系統(tǒng)可以擴展、維護方便、可靠性高等特點。DCS是監(jiān)視集中控制分散，故障影響面小，而且系統(tǒng)具有連鎖保護功能，采用了系統(tǒng)故障人工手動控制操作措施，使系統(tǒng)可靠性高。分布式控制系統(tǒng)與集中型控制系統(tǒng)相比，其功能更強，具有更高的安全性。是當(dāng)前大型機電一體化系統(tǒng)的主要潮流。

2.3 開放式控制系統(tǒng)(OCS)

開放控制系統(tǒng)(Open Control System)是目前計算機技術(shù)發(fā)展所引出的新的結(jié)構(gòu)體系概念?！伴_放”意味著對一種標(biāo)準(zhǔn)的信息交換規(guī)程的共識和支持，按此標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計的系統(tǒng)，可以實現(xiàn)不同廠家產(chǎn)品的兼容和互換，且資源共享。開放控制系統(tǒng)通過工業(yè)通信網(wǎng)絡(luò)使各種控制設(shè)備、管理計算機互聯(lián)，實現(xiàn)控制與經(jīng)營、管理、決策的集成，通過現(xiàn)場總線使現(xiàn)場儀表與控制室的控制設(shè)備互聯(lián)，實現(xiàn)測量與控制一體化。

2.4 計算機集成制造系統(tǒng)(CIMS)

鋼鐵企業(yè)的CIMS是將人與生產(chǎn)經(jīng)營、生產(chǎn)管理以及過程控制連成一體，用以實現(xiàn)從原料進廠，生產(chǎn)加工到產(chǎn)品發(fā)貨的整個生產(chǎn)過程全局和過程一體化控制。目前鋼鐵企業(yè)已基本實現(xiàn)了過程自動化，但這種“自動化孤島”式的單機自動化缺乏信息資源的共享和生產(chǎn)過程的統(tǒng)一管理，難以適應(yīng)現(xiàn)代鋼鐵生產(chǎn)的要求。未來鋼鐵企業(yè)競爭的焦點是多品種、小批量生產(chǎn)，質(zhì)優(yōu)價廉，及時交貨。為了提高生產(chǎn)率、節(jié)能降耗、減少人員及現(xiàn)有庫存，加速資金周轉(zhuǎn)，實現(xiàn)生產(chǎn)、經(jīng)營、管理整體優(yōu)化，關(guān)鍵就是加強管理，獲取必須的經(jīng)濟效益，提高了企業(yè)的競爭力。美國、日本等一些大型鋼鐵企業(yè)在20世紀(jì)80年代已廣泛實現(xiàn)CIMS化。

2.5 現(xiàn)場總線技術(shù)(FBT)

現(xiàn)場總線技術(shù)(Fied Bus Technology)是連接設(shè)置在現(xiàn)場的儀表與設(shè)置在控制室內(nèi)的控制設(shè)備之間的數(shù)字式、雙向、多站通信鏈路。采用現(xiàn)場總線技術(shù)取代現(xiàn)行的信號傳輸技術(shù)(如4～20mA，DC直流傳輸)就能使更多的信息在智能化現(xiàn)場儀表裝置與更高一級的控制系統(tǒng)之間在共同的通信媒體上進行雙向傳送。通過現(xiàn)場總線連接可省去66%或更多的現(xiàn)場信號連接導(dǎo)線?，F(xiàn)場總線的引入導(dǎo)致DCS的變革和新一代圍繞開放自動化系統(tǒng)的現(xiàn)場總線化儀表，如智能變送器、智能執(zhí)行器、現(xiàn)場總線化檢測儀表、現(xiàn)場總線化PLC(Programmable Logic Controller)和現(xiàn)場就地控制站等的發(fā)展。

2.6 交流傳動技術(shù)

傳動技術(shù)在鋼鐵工業(yè)中起作至關(guān)重要的作用。隨著電力電子技術(shù)和微電子技術(shù)的發(fā)展，交流調(diào)速技術(shù)的發(fā)展非常迅速。由于交流傳動的優(yōu)越性，電氣傳動技術(shù)在不久的將來由交流傳動全面取代直流傳動，數(shù)字技術(shù)的發(fā)展，使復(fù)雜的矢量控制技術(shù)實用化得以實現(xiàn)，交流調(diào)速系統(tǒng)的調(diào)速性能已達到和超過直流調(diào)速水平。現(xiàn)在無論大容量電機或中小容量電機都可以使用同步電機或異步電機實現(xiàn)可逆平滑調(diào)速。交流傳動系統(tǒng)在軋鋼生產(chǎn)中一出現(xiàn)就受到用戶的歡迎，應(yīng)用不斷擴大。

機電技術(shù)論文:機電一體化技術(shù)的發(fā)展淺論

論文關(guān)鍵詞：機電一體化；技術(shù)；現(xiàn)狀；產(chǎn)品；制造技術(shù)；發(fā)展趨勢

論文摘要：機電一體化是現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)發(fā)展的必然結(jié)果,本文簡述了機電一體化技術(shù)的基本概要和發(fā)展背景。綜述了國內(nèi)外機電一體化技術(shù)的現(xiàn)狀，分析了機電一體化技術(shù)的發(fā)展趨勢。

現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，極大地推動了不同學(xué)科的交叉與滲透，導(dǎo)致了工程領(lǐng)域的技術(shù)革命與改造。在機械工程領(lǐng)域，由于微電子技術(shù)和計算機技術(shù)的迅速發(fā)展及其向機械工業(yè)的滲透所形成的機電一體化，使機械工業(yè)的技術(shù)結(jié)構(gòu)、產(chǎn)品機構(gòu)、功能與構(gòu)成、生產(chǎn)方式及管理體系發(fā)生了巨大變化，使工業(yè)生產(chǎn)由“機械電氣化”邁入了“機電一體化”為特征的發(fā)展階段。

1 機電一體化概要

機電一體化是指在機構(gòu)得主功能、動力功能、信息處理功能和控制功能上引進電子技術(shù)，將機械裝置與電子化設(shè)計及軟件結(jié)合起來所構(gòu)成的系統(tǒng)的總稱。

機電一體化發(fā)展至今也已成為一門有著自身體系的新型學(xué)科，隨著科學(xué)技術(shù)的不但發(fā)展，還將被賦予新的內(nèi)容。但其基本特征可概括為：機電一體化是從系統(tǒng)的觀點出發(fā)，綜合運用機械技術(shù)、微電子技術(shù)、自動控制技術(shù)、計算機技術(shù)、信息技術(shù)、傳感測控技術(shù)、電力電子技術(shù)、接口技術(shù)、信息變換技術(shù)以及軟件編程技術(shù)等群體技術(shù)，根據(jù)系統(tǒng)功能目標(biāo)和優(yōu)化組織目標(biāo)，合理配置與布局各功能單元，在多功能、高質(zhì)量、高可靠性、低能耗的意義上實現(xiàn)特定功能價值，并使整個系統(tǒng)最優(yōu)化的系統(tǒng)工程技術(shù)。由此而產(chǎn)生的功能系統(tǒng)，則成為一個機電一體化系統(tǒng)或機電一體化產(chǎn)品。

因此，“機電一體化”涵蓋“技術(shù)”和“產(chǎn)品”兩個方面。只是，機電一體化技術(shù)是基于上述群體技術(shù)有機融合的一種綜合技術(shù)，而不是機械技術(shù)、微電子技術(shù)以及其它新技術(shù)的簡單組合、拼湊。這是機電一體化與機械加電氣所形成的機械電氣化在概念上的根本區(qū)別。機械工程技術(shù)有純技術(shù)發(fā)展到機械電氣化，仍屬傳統(tǒng)機械，其主要功能依然是代替和放大的體力。但是發(fā)展到機電一體化后，其中的微電子裝置除可取代某些機械部件的原有功能外，還能賦予許多新的功能，如自動檢測、自動處理信息、自動顯示記錄、自動調(diào)節(jié)與控制自動診斷與保護等。即機電一體化產(chǎn)品不僅是人的手與肢體的延伸，還是人的感官與頭腦的眼神，具有智能化的特征是機電一體化與機械電氣化在功能上的本質(zhì)區(qū)別。

2 機電一體化的發(fā)展?fàn)顩r

機電一體化的發(fā)展大體可以分為3個階段。20世紀(jì)60年代以前為第一階段，這一階段稱為初級階段。在這一時期，人們自覺不自覺地利用電子技術(shù)的初步成果來完善機械產(chǎn)品的性能。特別是在第二次世界大戰(zhàn)期間，戰(zhàn)爭刺激了機械產(chǎn)品與電子技術(shù)的結(jié)合，這些機電結(jié)合的軍用技術(shù)，戰(zhàn)后轉(zhuǎn)為民用，對戰(zhàn)后經(jīng)濟的恢復(fù)起了積極的作用。那時研制和開發(fā)從總體上看還處于自發(fā)狀態(tài)。由于當(dāng)時電子技術(shù)的發(fā)展尚未達到一定水平，機械技術(shù)與電子技術(shù)的結(jié)合還不可能廣泛和深入發(fā)展，已經(jīng)開發(fā)的產(chǎn)品也無法大量推廣。

20世紀(jì)90年代后期，開始了機電一體化技術(shù)向智能化方向邁進的新階段，機電一體化進入深入發(fā)展時期。一方面，光學(xué)、通信技術(shù)等進入了機電一體化，微細加工技術(shù)也在機電一體化中嶄露頭腳，出現(xiàn)了光機電一體化和微機電一體化等新分支；另一方面對機電一體化系統(tǒng)的建模設(shè)計、分析和集成方法，機電一體化的學(xué)科體系和發(fā)展趨勢都進行了深入研究。同時，由于人工智能技術(shù)、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)及光纖技術(shù)等領(lǐng)域取得的巨大進步，為機電一體化技術(shù)開辟了發(fā)展的廣闊天地。這些研究，將促使機電一體化進一步建立完整的基礎(chǔ)和逐漸形成完整的科學(xué)體系。

我國是從20世紀(jì)80年代初才開始在這方面研究和應(yīng)用。國務(wù)院成立了機電一體化領(lǐng)導(dǎo)小組并將該技術(shù)列為“863計劃”中。在制定“九五”規(guī)劃和2010年發(fā)展綱要時充分考慮了國際上關(guān)于機電一體化技術(shù)的發(fā)展動向和由此可能帶來的影響。許多大專院校、研究機構(gòu)及一些大中型企業(yè)對這一技術(shù)的發(fā)展及應(yīng)用做了大量的工作，不取得了一定成果，但與日本等先進國家相比仍有相當(dāng)差距。

3 機電一體化的發(fā)展趨勢

3.1 智能化

智能化是21世紀(jì)機電一體化技術(shù)發(fā)展的一個重要發(fā)展方向。人工智能在機電一體化建設(shè)者的研究日益得到重視，機器人與數(shù)控機床的智能化就是重要應(yīng)用。這里所說的“智能化”是對機器行為的描述，是在控制理論的基礎(chǔ)上，吸收人工智能、運籌學(xué)、計算機科學(xué)、模糊數(shù)學(xué)、心理學(xué)、生理學(xué)和混沌動力學(xué)等新思想、新方法，模擬人類智能，使它具有判斷推理、邏輯思維、自主決策等能力，以求得到更高的控制目標(biāo)。誠然，使機電一體化產(chǎn)品具有與人完全相同的智能，是不可能的，也是不必要的。但是，高性能、高速的微處理器使機電一體化產(chǎn)品賦有低級智能或人的部分智能，則是完全可能而又必要的。

3.2 模塊化

模塊化是一項重要而艱巨的工程。由于機電一體化產(chǎn)品種類和生產(chǎn)廠家繁多，研制和開發(fā)具有標(biāo)準(zhǔn)機械接口、電氣接口、動力接口、環(huán)境接口的機電一體化產(chǎn)品單元是一項十分復(fù)雜但又是非常重要的事。如研制集減速、智能調(diào)速、電機于一體的動力單元，具有視覺、圖像處理、識別和測距等功能的控制單元，以及各種能完成典型操作的機械裝置。這樣，可利用標(biāo)準(zhǔn)單元迅速開發(fā)出新產(chǎn)品，同時也可以擴大生產(chǎn)規(guī)模。這需要制定各項標(biāo)準(zhǔn)，以便各部件、單元的匹配和接口。由于利益沖突，近期很難制定國際或國內(nèi)這方面的標(biāo)準(zhǔn)，但可以通過組建一些大企業(yè)逐漸形成。顯然，從電氣產(chǎn)品的標(biāo)準(zhǔn)化、系列化帶來的好處可以肯定，無論是對生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)機電一體化單元的企業(yè)還是對生產(chǎn)機電一體化產(chǎn)品的企業(yè)，規(guī)?；瘜⒔o機電一體化企業(yè)帶來美好的前程。

3.3 網(wǎng)絡(luò)化

20世紀(jì)90年代，計算機技術(shù)等的突出成就是網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的興起和飛速發(fā)展給科學(xué)技術(shù)、工業(yè)生產(chǎn)、政治、軍事、教育義舉人么日常生活都帶來了巨大的變革。各種網(wǎng)絡(luò)將全球經(jīng)濟、生產(chǎn)連成一片，企業(yè)間的競爭也將全球化。機電一體化新產(chǎn)品一旦研制出來，只要其功能獨到，質(zhì)量可靠，很快就會暢銷全球。由于網(wǎng)絡(luò)的普及，基于網(wǎng)絡(luò)的各種遠程控制和監(jiān)視技術(shù)方興未艾，而遠程控制的終端設(shè)備本身就是機電一體化產(chǎn)品。

3.4 微型化

微型化興起于20世紀(jì)80年代末，指的是機電一體化向微型機器和微觀領(lǐng)域發(fā)展的趨勢。國外稱其為微電子機械系統(tǒng)（MEMS），泛指幾何尺寸不超過1cm3的機電一體化產(chǎn)品，并向微米、納米級發(fā)展。微機電一體化產(chǎn)品體積小 、耗能少、運動靈活，在生物醫(yī)療、軍事、信息等方面具有不可比擬的優(yōu)勢。微機電一體化發(fā)展的瓶頸在于微機械技術(shù)，微機電一體化產(chǎn)品的加工采用精細加工技術(shù)，即超精密技術(shù)，它包括光刻技術(shù)和蝕刻技術(shù)兩類。

3.5 綠色化

工業(yè)的發(fā)達給人們生活帶來了巨大變化。一方面，物質(zhì)豐富，生活舒適；另一方面，資源減少，生態(tài)環(huán)境受到嚴(yán)重污染。于是，人們呼吁保護環(huán)境資源，回歸自然。綠色產(chǎn)品概念在這種呼聲下應(yīng)運而生，綠色化是時代的趨勢。綠色產(chǎn)品在其設(shè)計、制造、使用和銷毀的生命過程中，符合特定的環(huán)境保護和人類健康的要求，對生態(tài)環(huán)境無害或危害極少，資源利用率極高。設(shè)計綠色的機電一體化產(chǎn)品，具有遠大的發(fā)展前途。機電一體化產(chǎn)品的綠色化主要是指，使用時不污染生態(tài)環(huán)境，報廢后能回收利用。

3.6 系統(tǒng)化

系統(tǒng)化的表現(xiàn)特征之一就是系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)進一步采用開放式和模式化的總線結(jié)構(gòu)。系統(tǒng)可以靈活組態(tài)，進行任意剪裁和組合，同時尋求實現(xiàn)多子系統(tǒng)協(xié)調(diào)控制和綜合管理。表現(xiàn)之二是通信功能的大大加強，一般除RS232外，還有RS485、DCS人格化。未來的機電一體化更加注重產(chǎn)品與人的關(guān)系，機電一體化的人格化有兩層含義。一層是，機電一體化產(chǎn)品的最終使用對象是人，如何賦予機電一體化產(chǎn)品人的智能、情感、人性顯得越來越重要，特別是對家用機器人，其高層境界就是人機一體化。另一層是模仿生物機理，研制各種機電一體花產(chǎn)品。事實上，許多機電一體化產(chǎn)品都是受動物的啟發(fā)研制出來的。

結(jié)語

綜上所述，機電一體化的出現(xiàn)不是孤立的，它是許多科學(xué)技術(shù)發(fā)展的結(jié)晶，是社會生產(chǎn)力發(fā)展到一定階段的必然要求。當(dāng)然，與機電一體化相關(guān)的技術(shù)還有很多，并且隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，各種技術(shù)相互融合的趨勢將越來越明顯，機電一體化技術(shù)的廣闊發(fā)展前景也將越來越光明。

機電技術(shù)論文:淺析服務(wù)區(qū)域經(jīng)濟培養(yǎng)高素質(zhì)農(nóng)業(yè)人才——湖南生物機電職業(yè)技術(shù)學(xué)院的辦學(xué)實踐

[論文摘要]文章從湖南生物機電職業(yè)技術(shù)學(xué)院組建職教集團、加強校校合作和校企合作、創(chuàng)新人才培養(yǎng)模式、實施農(nóng)民扶貧培訓(xùn)工程、推行產(chǎn)學(xué)研推相結(jié)合和致力振興農(nóng)村經(jīng)濟等方面闡述了學(xué)院圍繞服務(wù)區(qū)域經(jīng)濟來培養(yǎng)高素質(zhì)農(nóng)業(yè)人才的辦學(xué)實踐，提出“服務(wù)區(qū)域經(jīng)濟，培養(yǎng)高素質(zhì)農(nóng)業(yè)人才”是做大做強特色農(nóng)業(yè)職業(yè)教育的必然要求。

[論文關(guān)鍵詞】農(nóng)業(yè)職業(yè)教育；區(qū)域經(jīng)濟；產(chǎn)學(xué)結(jié)合；高素質(zhì)農(nóng)業(yè)人才

進入21世紀(jì)以來，隨著我國農(nóng)村改革的不斷深入，農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整和農(nóng)村經(jīng)濟的發(fā)展對農(nóng)業(yè)職業(yè)教育提出了新的要求。湖南生物機電職業(yè)技術(shù)學(xué)院作為一所具有百年辦學(xué)歷史的農(nóng)業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院，在長期的辦學(xué)過程中，秉承“為時養(yǎng)器，器為時用”的辦學(xué)宗旨，積極探索校企合作、工學(xué)結(jié)合的辦學(xué)途徑，創(chuàng)新農(nóng)業(yè)職業(yè)教育辦學(xué)模式，采取多種形式，主動為農(nóng)業(yè)、農(nóng)村和農(nóng)民服務(wù)，逐步走上了健康發(fā)展的快車道。

一、牽頭組建職教集團，探索農(nóng)業(yè)職業(yè)教育辦學(xué)新模式

2008年初，經(jīng)省農(nóng)業(yè)廳、教育廳批準(zhǔn)，同意由湖南生物機電職業(yè)技術(shù)學(xué)院牽頭組建“湖南現(xiàn)代農(nóng)業(yè)職業(yè)教育集團”。歷時半年，學(xué)院承擔(dān)了大量籌建工作，起草了籌建方案、集團章程和系列校企合作協(xié)議等文字材料；為了建立戰(zhàn)略合作伙伴關(guān)系，學(xué)院先后與湖南省十大農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)龍頭企業(yè)進行洽談；并舉辦了“湖南省農(nóng)業(yè)廳敬聘袁隆平院士為湖南生物機電職業(yè)技術(shù)學(xué)院名譽院長暨學(xué)院專業(yè)對接農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)校企合作簽約儀式”；舉辦了集團成立大會；組織召開了集團理事會第一次會議，以“資源共享、優(yōu)勢互補、互惠互利、共同發(fā)展”為集團宗旨，明確了集團初步運行機制；設(shè)立了集團理事會、常務(wù)理事會、秘書處和種植業(yè)、養(yǎng)殖業(yè)、加工業(yè)、農(nóng)機業(yè)四個專業(yè)委員會等機構(gòu)，理事長由湖南生物機電職業(yè)技術(shù)學(xué)院院長擔(dān)任，秘書處設(shè)于湖南生物機電職業(yè)技術(shù)學(xué)院。

集團成立后，完成了兩項非常重要的工作：

一是組織了湖南農(nóng)技人才現(xiàn)狀及農(nóng)業(yè)職業(yè)院校辦學(xué)困境調(diào)研。為全面了解和掌握湖南農(nóng)技人才及農(nóng)業(yè)職業(yè)院校辦學(xué)現(xiàn)狀，2008年10月，集團組織三個調(diào)研小組，分別對湖南省農(nóng)業(yè)職業(yè)技術(shù)人才現(xiàn)狀、人才培養(yǎng)等方面的問題進行了為期兩個月的專題調(diào)研。通過調(diào)研，我們認(rèn)為，湖南省農(nóng)業(yè)職業(yè)教育雖然發(fā)展迅速，在推進新農(nóng)村建設(shè)和現(xiàn)代農(nóng)業(yè)發(fā)展中發(fā)揮著不可替代的作用，但現(xiàn)狀卻不容樂觀。存在著整體功能發(fā)揮不充分，社會地位不高，招生困難，農(nóng)業(yè)人才流失嚴(yán)重，發(fā)展條件相對落后等問題。必須進一步加強政府的主導(dǎo)作用，努力優(yōu)化農(nóng)業(yè)職業(yè)教育結(jié)構(gòu)體系，提高人才培養(yǎng)質(zhì)量。在形成《湖南農(nóng)技人才現(xiàn)狀及農(nóng)業(yè)職業(yè)院校辦學(xué)困境的調(diào)研報告》，并對調(diào)研數(shù)據(jù)進行認(rèn)真分析的基礎(chǔ)上，集團向省委、省政府、省人大、省政協(xié)有關(guān)領(lǐng)導(dǎo)、省教育廳、省農(nóng)業(yè)廳有關(guān)領(lǐng)導(dǎo)及部分湖南“兩會”代表遞交了《建議免費培養(yǎng)高等農(nóng)業(yè)職業(yè)技術(shù)人才的報告》?！秷蟾妗诽岢隽巳龡l建議：(1)實行免費培養(yǎng)高等農(nóng)業(yè)職業(yè)技術(shù)人才政策，建議省政府借鑒教育部直屬師范院校學(xué)生學(xué)費全免，中央將逐步對中等職業(yè)教育實行免費教育的政策，由省財政出錢，每年安排高等職業(yè)院校純農(nóng)業(yè)專業(yè)免費培養(yǎng)計劃5000人。(2)加大對農(nóng)業(yè)職業(yè)教育的扶持力度，對高職院校純農(nóng)專業(yè)實行單獨招生，以改變湖南省農(nóng)業(yè)職業(yè)院校農(nóng)業(yè)類專業(yè)招生困難，辦學(xué)規(guī)模小，與農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)發(fā)展需求極不相適應(yīng)的現(xiàn)狀。建議省財政設(shè)立農(nóng)業(yè)職業(yè)教育專項基金，用于加強農(nóng)業(yè)職業(yè)院校的基礎(chǔ)設(shè)施、實訓(xùn)基地和教師隊伍建設(shè)，提高人才培養(yǎng)質(zhì)量。(3)發(fā)揮政府統(tǒng)籌作用，整合農(nóng)業(yè)職業(yè)教育資源，建議由省政府相關(guān)部門牽頭，對全省農(nóng)業(yè)職業(yè)教育情況進行一次全面調(diào)研，在此基礎(chǔ)上，對農(nóng)業(yè)職業(yè)教育資源進行科學(xué)合理的整合，充分發(fā)揮職業(yè)院校在農(nóng)業(yè)技術(shù)人才培養(yǎng)、培訓(xùn)方面的主渠道作用，推動湖南省農(nóng)業(yè)職業(yè)教育事業(yè)的持續(xù)、健康發(fā)展。

二是啟動了農(nóng)業(yè)國際化實用人才培養(yǎng)項目。2009年8月，學(xué)院與袁隆平農(nóng)業(yè)高科技股份有限公司多次洽談后，決定聯(lián)合實施“農(nóng)業(yè)國際化實用人才培養(yǎng)”項目。2009年9月，雙方各派一名專職人員和若干兼職人員，正式成立“農(nóng)業(yè)國際化實用人才培養(yǎng)”項目部，項目部設(shè)于湖南現(xiàn)代農(nóng)業(yè)職業(yè)教育集團秘書處，由秘書處負(fù)責(zé)運作。該項目擬在3年內(nèi)培養(yǎng)1000名農(nóng)業(yè)領(lǐng)域人才，打造國家援外農(nóng)業(yè)技術(shù)人員和高端農(nóng)業(yè)國際化實用人才培養(yǎng)培訓(xùn)基地，為國家l4個援非中心及相關(guān)農(nóng)業(yè)企業(yè)儲備和輸送高素質(zhì)農(nóng)業(yè)按術(shù)人才。目前，項目部已經(jīng)完成了簽訂合作協(xié)議、管理制度制定、課程體系設(shè)置等系列工作。并從集團內(nèi)部的湘西職業(yè)技術(shù)學(xué)院、永州職業(yè)技術(shù)學(xué)院、岳陽職業(yè)技術(shù)學(xué)院、懷化職業(yè)技術(shù)學(xué)院大三學(xué)生和相關(guān)企業(yè)員工中選拔學(xué)員，擬挑選30—40人進行培訓(xùn)。

二、加強校企合作，創(chuàng)新人才培養(yǎng)模式

(一)校企合作一體化

企業(yè)主動向?qū)W校投資和提供技術(shù)設(shè)備，在校園里建設(shè)生產(chǎn)性實訓(xùn)實習(xí)基地。2008年9月3日，都市花鄉(xiāng)有限公司與湖南生物機電職業(yè)技術(shù)學(xué)院進一步合作，正式成立“都市花鄉(xiāng)湖南生物機電職業(yè)技術(shù)學(xué)院生產(chǎn)性實訓(xùn)基地”，將花卉生產(chǎn)基地搬進學(xué)校。企業(yè)、教師、學(xué)生共同參與花卉生產(chǎn)。湖南生物機電職業(yè)技術(shù)院抓住契機，從園林技術(shù)、園藝技術(shù)兩個專業(yè)著手，啟動項目承包教學(xué)方案，教師帶領(lǐng)學(xué)生生產(chǎn)水仙花1．5萬盆。這一舉措，不僅幫助都市花鄉(xiāng)有限公司完成生產(chǎn)任務(wù)，及時把花卉產(chǎn)品投放春節(jié)市場，同時又鍛煉了教師，提高了學(xué)生實際操作能力。2008年11月3—6日，由湖南生物機電職業(yè)技術(shù)學(xué)院幫助策劃都市花鄉(xiāng)有限公司承辦的“中國一長沙花藝國際交流會”在長沙成功舉辦，來自日本、韓國、荷蘭、臺灣等十多個國家和地區(qū)的花藝大師出席了會議。在大會組織的插花大賽中，湖南生物機電職業(yè)技術(shù)學(xué)院園林技術(shù)、園藝技術(shù)專業(yè)學(xué)生向竹君、王鑒、朱嬌榮獲一、二、三等獎。2009年學(xué)院再次與深圳百通通訊設(shè)備有限公司達成初步協(xié)議，該公司擬投資400萬元，在湖南生物機電職業(yè)技術(shù)學(xué)院建設(shè)生產(chǎn)實習(xí)工廠，作為校企合作培養(yǎng)人才的生產(chǎn)性實訓(xùn)實習(xí)基地。同時學(xué)院還把自辦產(chǎn)業(yè)實體基本都剝離出來與專業(yè)系捆綁，建立系企一體化運行機制，每個專業(yè)系至少負(fù)責(zé)一個產(chǎn)業(yè)實體的經(jīng)營管理，實現(xiàn)經(jīng)濟效益和教學(xué)效益雙重目標(biāo)。

(二)專業(yè)創(chuàng)造性地對接產(chǎn)業(yè)

各專業(yè)系與合作企業(yè)創(chuàng)造性地建立了一系列各具特色的校企合作人才培養(yǎng)模式。歸納起來主要有以下三種模式：一是“專業(yè)+產(chǎn)業(yè)+職業(yè)”的三業(yè)聯(lián)動人才培養(yǎng)模式。在湖南生物機電職業(yè)技術(shù)學(xué)院開辦的十幾個訂單培養(yǎng)班級的教學(xué)中，企業(yè)參與人才培養(yǎng)的全過程，融入了行業(yè)的新技術(shù)、新工藝、新材料和企業(yè)文化，學(xué)生前兩年半在校內(nèi)完成專業(yè)基礎(chǔ)階段學(xué)習(xí)，最后一個學(xué)期在校企合作企業(yè)頂崗實習(xí)，形成了“專業(yè)+產(chǎn)業(yè)+職業(yè)”的三業(yè)聯(lián)動人才培養(yǎng)模式。二是“231”工學(xué)結(jié)合人才培養(yǎng)模式。植科系廣泛開展校企合作，加大人才培養(yǎng)的力度，以“專業(yè)+公司(基地)+師生員工”的專業(yè)建設(shè)模式為平臺，創(chuàng)立了“231”工學(xué)結(jié)合人才培養(yǎng)模式，特色突出。即以長沙小康園藝園林有限公司(基地)、產(chǎn)學(xué)研示范場和校外園藝企業(yè)為依托，將學(xué)生在校三年的學(xué)習(xí)全過程劃分為三個時段，2個學(xué)期在校內(nèi)進行專業(yè)基本素質(zhì)培養(yǎng)，3個學(xué)期在系辦公司、實訓(xùn)基地和學(xué)院示范場進行職業(yè)技能訓(xùn)練，1個學(xué)期在校外園藝企業(yè)進行頂崗實習(xí)。打破了常規(guī)的教學(xué)實訓(xùn)方法，采取“師傅帶徒弟”、“項目經(jīng)理帶員工”的實訓(xùn)方法，使學(xué)生完全融人生產(chǎn)實踐中去，提高了學(xué)生的實踐動手能力，了解了企業(yè)的生產(chǎn)管理方式，為實現(xiàn)“零距離”上崗打下了堅實的基礎(chǔ)。三是“5+3+2”任務(wù)驅(qū)動式的人才培養(yǎng)模式。動科系按照畜牧獸醫(yī)工作任務(wù)領(lǐng)域，課程教學(xué)計劃按模塊安排，專業(yè)課程分專門技術(shù)和專業(yè)方向兩大模塊，其中專門技術(shù)叉分為種畜、營養(yǎng)、畜牧管理、動物疾病防治、獸藥和畜牧環(huán)境與畜場規(guī)劃六個小模塊，專業(yè)方向分繁育、養(yǎng)殖、獸醫(yī)、檢疫、營銷5個方向，創(chuàng)立了“5+3+2”任務(wù)驅(qū)動式的人才培養(yǎng)模式，即五天課堂教學(xué)，早中晚三個時間段在校內(nèi)企業(yè)和生產(chǎn)性實訓(xùn)基地實訓(xùn)，周末兩天集中進行生產(chǎn)性實踐。目的在于培養(yǎng)具備“強技能、能管理、會服務(wù)、懂經(jīng)營”的高素質(zhì)技能型應(yīng)用性畜牧獸醫(yī)人才。

三、建設(shè)農(nóng)民扶貧培訓(xùn)工程。幫助農(nóng)民脫貧致富

根據(jù)國務(wù)院“關(guān)于進一步加強農(nóng)村教育工作的決定”精神，2003年l0月，學(xué)院主動與省扶貧辦等有關(guān)部門聯(lián)系并簽訂了協(xié)議，從2004年開始，每年舉辦3期農(nóng)民科技骨干培訓(xùn)班，每期培訓(xùn)學(xué)員150—200人，培訓(xùn)時間兩個月，為全省每個貧困村培訓(xùn)2—3名有一定種養(yǎng)規(guī)模和經(jīng)驗的科技骨干。學(xué)院黨委和行政非常重視農(nóng)民培訓(xùn)班工作，成立了以院長為組長的農(nóng)民科技培訓(xùn)工作領(lǐng)導(dǎo)小組，選派了教學(xué)經(jīng)驗和專業(yè)實踐經(jīng)驗豐富，業(yè)務(wù)水平高、工作責(zé)任心強的教師擔(dān)任教學(xué)任務(wù)，教師們經(jīng)過廣泛調(diào)查，周密制訂了教學(xué)計劃，并根據(jù)培訓(xùn)班的要求和農(nóng)民學(xué)員的具體情況，精心組織編寫了種植技術(shù)和養(yǎng)殖技術(shù)兩套培訓(xùn)教材，共計80多萬字。目前培訓(xùn)班已成功地舉辦了15期，培訓(xùn)學(xué)員3000余人。2006年以來，學(xué)院舉辦為貧困地區(qū)搭建科技平臺，“養(yǎng)殖業(yè)”“食品加工”“種植業(yè)”科技興村項目創(chuàng)業(yè)培訓(xùn)班10余期，培訓(xùn)學(xué)員600余人，舉辦草食動物品改員培訓(xùn)班14期，培訓(xùn)草食動物品改員1000人。學(xué)員們通過培訓(xùn)，將所學(xué)知識帶回家鄉(xiāng)，致富一家?guī)右环剑l(fā)揮了科技帶頭人的作用。

四、產(chǎn)、學(xué)、研、推相結(jié)合．致力振興農(nóng)村經(jīng)濟

(一)積極推廣科研成果

近幾年來，湖南生物機電職業(yè)技術(shù)學(xué)院先后有10個科研項目和成果廣泛應(yīng)用于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)，進入直接服務(wù)農(nóng)村經(jīng)濟的主戰(zhàn)場。動科系歐陽敘向教授自2002年開始研究推廣湘東黑山羊生產(chǎn)技術(shù)，該技術(shù)先后在瀏陽、醴陵等四縣推廣，初步估算可創(chuàng)造經(jīng)濟效益2000余萬元。植科系肖君澤教授主持的“外源DNA導(dǎo)入水稻育種研究”科研課題，成功地選育了高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)水稻新品種“長晚秈1號”和高蛋白水稻新品種“長早秈9號”兩個水稻新品種，兩年來通過學(xué)院“長沙小康園林園藝有限公司”這個橋梁，在湖南省長沙、益陽、株洲、湘潭、岳陽等10多個縣市推廣，推廣面積達150多萬畝，為廣大農(nóng)民帶來了極大實惠。

(二)送科技下鄉(xiāng)，幫農(nóng)民致富

為了貫徹落實湖南省“科教興村富民工程計劃”和“扶貧支教工程計劃”，幫助農(nóng)民脫貧增收，湖南生物機電職業(yè)技術(shù)學(xué)院先后派出30余名中青年骨干教師下鄉(xiāng)扶貧支教。2001—2005年，作為技術(shù)依托單位，湖南生物機電職業(yè)技術(shù)學(xué)院對口支持長沙縣黃興鎮(zhèn)新沖子村。學(xué)院派出了9位教師組成的專家智囊團，指導(dǎo)該村制訂村級發(fā)展規(guī)劃，舉辦種養(yǎng)技術(shù)培訓(xùn)班，培訓(xùn)農(nóng)戶科技骨干，指導(dǎo)調(diào)整該村產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)，一年半時間，該村村民人均年收入增至4260元，比專家組進村前人均年增純收入1500多元。2008年湖南生物機電職業(yè)技術(shù)學(xué)院應(yīng)長沙市科技局和市委組織部要求，向望城縣靖港漁業(yè)合作社派遣科技特派員董益生老師。兩年來，董益生老師與漁業(yè)合作社農(nóng)民打成一片，重點幫助漁業(yè)社解決了淡水魚深加工問題，使該漁業(yè)合作社共獲得了100多萬元的收益增值。2001年以來，按省委、省政府的統(tǒng)一部署，湖南生物機電職業(yè)技術(shù)學(xué)院先后選派了13位青年骨干教師到湘西自治州9個市縣的鄉(xiāng)鎮(zhèn)開展扶貧支教工作，深受當(dāng)?shù)卮迕駳g迎。

(三)拓寬社會服務(wù)領(lǐng)域，提升服務(wù)能力

動物科技系承辦學(xué)院的“獸醫(yī)院”，獸醫(yī)院老師為了解決附近地區(qū)農(nóng)民家禽家畜診治問題，每年出診達1000余次。何德肆副教授有12年的獸醫(yī)服務(wù)經(jīng)歷，成為遠近聞名的獸醫(yī)專家。他為湖南省數(shù)百家養(yǎng)殖專業(yè)戶提供獸醫(yī)技術(shù)服務(wù)，診治疾病，近幾年為這些養(yǎng)殖專業(yè)戶挽回經(jīng)濟損失達數(shù)百萬之巨。他還擔(dān)任長沙偉嘉集團、湖南五指峰生化有限公司等企業(yè)的技術(shù)顧問，與合作企業(yè)研發(fā)新產(chǎn)品。湖南生物機電職業(yè)技術(shù)學(xué)院中德長沙現(xiàn)代食品技術(shù)研究所，早已成為德國BCS有機保證有限公司在中國唯一授權(quán)的有機農(nóng)產(chǎn)品認(rèn)證機構(gòu)，根據(jù)歐盟、美國、日本的授權(quán)，可分別開展歐盟EU2092／91、美國NOP和日本FAS的有機認(rèn)證。認(rèn)證涉及的農(nóng)產(chǎn)品眾多，認(rèn)證項目分布30多個省市(區(qū))，為推動中國農(nóng)產(chǎn)品生產(chǎn)、加工和貿(mào)易的發(fā)展作出了貢獻。

農(nóng)業(yè)高職院校，主動走出校園、面向社會和市場開放辦學(xué)，大力發(fā)展與推進校校合作和校企合作之路，依靠企業(yè)的支持和參與，為培養(yǎng)高素質(zhì)技能型農(nóng)業(yè)人才服務(wù)，為企業(yè)和地方區(qū)域經(jīng)濟服務(wù)，同時也是做大做強湖南生物機電職業(yè)技術(shù)學(xué)院特色農(nóng)業(yè)職業(yè)教育的必然要求。

機電技術(shù)論文:機電一體化技術(shù)的發(fā)展淺論

論文關(guān)鍵詞：機電一體化；技術(shù)；現(xiàn)狀；產(chǎn)品；制造技術(shù)；發(fā)展趨勢

論文摘要：機電一體化是現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)發(fā)展的必然結(jié)果,本文簡述了機電一體化技術(shù)的基本概要和發(fā)展背景。綜述了國內(nèi)外機電一體化技術(shù)的現(xiàn)狀，分析了機電一體化技術(shù)的發(fā)展趨勢。

現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，極大地推動了不同學(xué)科的交叉與滲透，導(dǎo)致了工程領(lǐng)域的技術(shù)革命與改造。在機械工程領(lǐng)域，由于微電子技術(shù)和計算機技術(shù)的迅速發(fā)展及其向機械工業(yè)的滲透所形成的機電一體化，使機械工業(yè)的技術(shù)結(jié)構(gòu)、產(chǎn)品機構(gòu)、功能與構(gòu)成、生產(chǎn)方式及管理體系發(fā)生了巨大變化，使工業(yè)生產(chǎn)由“機械電氣化”邁入了“機電一體化”為特征的發(fā)展階段。

1 機電一體化概要

機電一體化是指在機構(gòu)得主功能、動力功能、信息處理功能和控制功能上引進電子技術(shù)，將機械裝置與電子化設(shè)計及軟件結(jié)合起來所構(gòu)成的系統(tǒng)的總稱。

機電一體化發(fā)展至今也已成為一門有著自身體系的新型學(xué)科，隨著科學(xué)技術(shù)的不但發(fā)展，還將被賦予新的內(nèi)容。但其基本特征可概括為：機電一體化是從系統(tǒng)的觀點出發(fā)，綜合運用機械技術(shù)、微電子技術(shù)、自動控制技術(shù)、計算機技術(shù)、信息技術(shù)、傳感測控技術(shù)、電力電子技術(shù)、接口技術(shù)、信息變換技術(shù)以及軟件編程技術(shù)等群體技術(shù)，根據(jù)系統(tǒng)功能目標(biāo)和優(yōu)化組織目標(biāo)，合理配置與布局各功能單元，在多功能、高質(zhì)量、高可靠性、低能耗的意義上實現(xiàn)特定功能價值，并使整個系統(tǒng)最優(yōu)化的系統(tǒng)工程技術(shù)。由此而產(chǎn)生的功能系統(tǒng)，則成為一個機電一體化系統(tǒng)或機電一體化產(chǎn)品。

因此，“機電一體化”涵蓋“技術(shù)”和“產(chǎn)品”兩個方面。只是，機電一體化技術(shù)是基于上述群體技術(shù)有機融合的一種綜合技術(shù)，而不是機械技術(shù)、微電子技術(shù)以及其它新技術(shù)的簡單組合、拼湊。這是機電一體化與機械加電氣所形成的機械電氣化在概念上的根本區(qū)別。機械工程技術(shù)有純技術(shù)發(fā)展到機械電氣化，仍屬傳統(tǒng)機械，其主要功能依然是代替和放大的體力。但是發(fā)展到機電一體化后，其中的微電子裝置除可取代某些機械部件的原有功能外，還能賦予許多新的功能，如自動檢測、自動處理信息、自動顯示記錄、自動調(diào)節(jié)與控制自動診斷與保護等。即機電一體化產(chǎn)品不僅是人的手與肢體的延伸，還是人的感官與頭腦的眼神，具有智能化的特征是機電一體化與機械電氣化在功能上的本質(zhì)區(qū)別。

2 機電一體化的發(fā)展?fàn)顩r

機電一體化的發(fā)展大體可以分為3個階段。20世紀(jì)60年代以前為第一階段，這一階段稱為初級階段。在這一時期，人們自覺不自覺地利用電子技術(shù)的初步成果來完善機械產(chǎn)品的性能。特別是在第二次世界大戰(zhàn)期間，戰(zhàn)爭刺激了機械產(chǎn)品與電子技術(shù)的結(jié)合，這些機電結(jié)合的軍用技術(shù)，戰(zhàn)后轉(zhuǎn)為民用，對戰(zhàn)后經(jīng)濟的恢復(fù)起了積極的作用。那時研制和開發(fā)從總體上看還處于自發(fā)狀態(tài)。由于當(dāng)時電子技術(shù)的發(fā)展尚未達到一定水平，機械技術(shù)與電子技術(shù)的結(jié)合還不可能廣泛和深入發(fā)展，已經(jīng)開發(fā)的產(chǎn)品也無法大量推廣。

20世紀(jì)90年代后期，開始了機電一體化技術(shù)向智能化方向邁進的新階段，機電一體化進入深入發(fā)展時期。一方面，光學(xué)、通信技術(shù)等進入了機電一體化，微細加工技術(shù)也在機電一體化中嶄露頭腳，出現(xiàn)了光機電一體化和微機電一體化等新分支；另一方面對機電一體化系統(tǒng)的建模設(shè)計、分析和集成方法，機電一體化的學(xué)科體系和發(fā)展趨勢都進行了深入研究。同時，由于人工智能技術(shù)、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)及光纖技術(shù)等領(lǐng)域取得的巨大進步，為機電一體化技術(shù)開辟了發(fā)展的廣闊天地。這些研究，將促使機電一體化進一步建立完整的基礎(chǔ)和逐漸形成完整的科學(xué)體系。

我國是從20世紀(jì)80年代初才開始在這方面研究和應(yīng)用。國務(wù)院成立了機電一體化領(lǐng)導(dǎo)小組并將該技術(shù)列為“863計劃”中。在制定“九五”規(guī)劃和2010年發(fā)展綱要時充分考慮了國際上關(guān)于機電一體化技術(shù)的發(fā)展動向和由此可能帶來的影響。許多大專院校、研究機構(gòu)及一些大中型企業(yè)對這一技術(shù)的發(fā)展及應(yīng)用做了大量的工作，不取得了一定成果，但與日本等先進國家相比仍有相當(dāng)差距。

3 機電一體化的發(fā)展趨勢

3.1 智能化

智能化是21世紀(jì)機電一體化技術(shù)發(fā)展的一個重要發(fā)展方向。人工智能在機電一體化建設(shè)者的研究日益得到重視，機器人與數(shù)控機床的智能化就是重要應(yīng)用。這里所說的“智能化”是對機器行為的描述，是在控制理論的基礎(chǔ)上，吸收人工智能、運籌學(xué)、計算機科學(xué)、模糊數(shù)學(xué)、心理學(xué)、生理學(xué)和混沌動力學(xué)等新思想、新方法，模擬人類智能，使它具有判斷推理、邏輯思維、自主決策等能力，以求得到更高的控制目標(biāo)。誠然，使機電一體化產(chǎn)品具有與人完全相同的智能，是不可能的，也是不必要的。但是，高性能、高速的微處理器使機電一體化產(chǎn)品賦有低級智能或人的部分智能，則是完全可能而又必要的。

3.2 模塊化

模塊化是一項重要而艱巨的工程。由于機電一體化產(chǎn)品種類和生產(chǎn)廠家繁多，研制和開發(fā)具有標(biāo)準(zhǔn)機械接口、電氣接口、動力接口、環(huán)境接口的機電一體化產(chǎn)品單元是一項十分復(fù)雜但又是非常重要的事。如研制集減速、智能調(diào)速、電機于一體的動力單元，具有視覺、圖像處理、識別和測距等功能的控制單元，以及各種能完成典型操作的機械裝置。這樣，可利用標(biāo)準(zhǔn)單元迅速開發(fā)出新產(chǎn)品，同時也可以擴大生產(chǎn)規(guī)模。這需要制定各項標(biāo)準(zhǔn)，以便各部件、單元的匹配和接口。由于利益沖突，近期很難制定國際或國內(nèi)這方面的標(biāo)準(zhǔn)，但可以通過組建一些大企業(yè)逐漸形成。顯然，從電氣產(chǎn)品的標(biāo)準(zhǔn)化、系列化帶來的好處可以肯定，無論是對生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)機電一體化單元的企業(yè)還是對生產(chǎn)機電一體化產(chǎn)品的企業(yè)，規(guī)?；瘜⒔o機電一體化企業(yè)帶來美好的前程。

3.3 網(wǎng)絡(luò)化

20世紀(jì)90年代，計算機技術(shù)等的突出成就是網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的興起和飛速發(fā)展給科學(xué)技術(shù)、工業(yè)生產(chǎn)、政治、軍事、教育義舉人么日常生活都帶來了巨大的變革。各種網(wǎng)絡(luò)將全球經(jīng)濟、生產(chǎn)連成一片，企業(yè)間的競爭也將全球化。機電一體化新產(chǎn)品一旦研制出來，只要其功能獨到，質(zhì)量可靠，很快就會暢銷全球。由于網(wǎng)絡(luò)的普及，基于網(wǎng)絡(luò)的各種遠程控制和監(jiān)視技術(shù)方興未艾，而遠程控制的終端設(shè)備本身就是機電一體化產(chǎn)品。

3.4 微型化

微型化興起于20世紀(jì)80年代末，指的是機電一體化向微型機器和微觀領(lǐng)域發(fā)展的趨勢。國外稱其為微電子機械系統(tǒng)（MEMS），泛指幾何尺寸不超過1cm3的機電一體化產(chǎn)品，并向微米、納米級發(fā)展。微機電一體化產(chǎn)品體積小 、耗能少、運動靈活，在生物醫(yī)療、軍事、信息等方面具有不可比擬的優(yōu)勢。微機電一體化發(fā)展的瓶頸在于微機械技術(shù)，微機電一體化產(chǎn)品的加工采用精細加工技術(shù)，即超精密技術(shù)，它包括光刻技術(shù)和蝕刻技術(shù)兩類。

3.5 綠色化

工業(yè)的發(fā)達給人們生活帶來了巨大變化。一方面，物質(zhì)豐富，生活舒適；另一方面，資源減少，生態(tài)環(huán)境受到嚴(yán)重污染。于是，人們呼吁保護環(huán)境資源，回歸自然。綠色產(chǎn)品概念在這種呼聲下應(yīng)運而生，綠色化是時代的趨勢。綠色產(chǎn)品在其設(shè)計、制造、使用和銷毀的生命過程中，符合特定的環(huán)境保護和人類健康的要求，對生態(tài)環(huán)境無害或危害極少，資源利用率極高。設(shè)計綠色的機電一體化產(chǎn)品，具有遠大的發(fā)展前途。機電一體化產(chǎn)品的綠色化主要是指，使用時不污染生態(tài)環(huán)境，報廢后能回收利用。

3.6 系統(tǒng)化

系統(tǒng)化的表現(xiàn)特征之一就是系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)進一步采用開放式和模式化的總線結(jié)構(gòu)。系統(tǒng)可以靈活組態(tài)，進行任意剪裁和組合，同時尋求實現(xiàn)多子系統(tǒng)協(xié)調(diào)控制和綜合管理。表現(xiàn)之二是通信功能的大大加強，一般除RS232外，還有RS485、DCS人格化。未來的機電一體化更加注重產(chǎn)品與人的關(guān)系，機電一體化的人格化有兩層含義。一層是，機電一體化產(chǎn)品的最終使用對象是人，如何賦予機電一體化產(chǎn)品人的智能、情感、人性顯得越來越重要，特別是對家用機器人，其高層境界就是人機一體化。另一層是模仿生物機理，研制各種機電一體花產(chǎn)品。事實上，許多機電一體化產(chǎn)品都是受動物的啟發(fā)研制出來的。

結(jié)語

綜上所述，機電一體化的出現(xiàn)不是孤立的，它是許多科學(xué)技術(shù)發(fā)展的結(jié)晶，是社會生產(chǎn)力發(fā)展到一定階段的必然要求。當(dāng)然，與機電一體化相關(guān)的技術(shù)還有很多，并且隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，各種技術(shù)相互融合的趨勢將越來越明顯，機電一體化技術(shù)的廣闊發(fā)展前景也將越來越光明。

機電技術(shù)論文:表面技術(shù)在機電和金結(jié)中應(yīng)用展望

摘要：三峽工程是“千年大計、國運所系”的跨世紀(jì)工程。工程的質(zhì)量、壽命、運行可靠性和檢修維護費用，取決于多學(xué)科技術(shù)的發(fā)展水平。對表面工程技術(shù)在三峽工程機電設(shè)備和金屬結(jié)構(gòu)工程上的應(yīng)用進行了全面的討論和分析，對三峽工程機電設(shè)備、金屬結(jié)構(gòu)表面預(yù)處理、表面涂覆技術(shù)和產(chǎn)品提出了技術(shù)要求。

關(guān)鍵詞：金屬結(jié)構(gòu) 機電設(shè)備 表面技術(shù)

1 引言

表面工程，是經(jīng)過表面預(yù)處理后，通過表面涂覆、表面改性或多種表面技術(shù)復(fù)合處理，改變固體金屬表面或非金屬表面的形態(tài)、化學(xué)成分和應(yīng)力狀態(tài)，以獲得所需表面性能的系統(tǒng)工程。三峽工程通常被人們稱為“土木”工程，但是大壩全長2309.47m中，實際上起擋水作用的溢洪閘門、電廠進水口閘門、船閘人字門和輸泄水閘門占壩線全長的72%(1679m)，實際上就好似一個“鋼秩”工程。三峽工程作為一項水資源綜合利用的工程，其機電設(shè)備和金屬結(jié)構(gòu)的總重量達50萬t，其費用占工程總概算的1/3。

表面工程以多個學(xué)科交叉、綜合、復(fù)合為特色，以應(yīng)用多種表面技術(shù)及其復(fù)合表面技術(shù)為特點，是主導(dǎo)工業(yè)發(fā)展的關(guān)鍵技術(shù)之一。三峽工程是“千年大計”、“國運所系”的世紀(jì)性工程，一定要重視質(zhì)量問題，把質(zhì)量看成是三峽工程的生命。在國際招標(biāo)的機電設(shè)備技術(shù)條件中，明確了應(yīng)用表面加工技術(shù)、表面技術(shù)和復(fù)合表面技術(shù)的要求，以改善提高零部件材料表面性能，有效地提高設(shè)備運行可靠性，延長使用壽命和方便維護和修復(fù)。表面工程技術(shù)在三峽工程建設(shè)中得到廣泛應(yīng)用。

2 三峽工程應(yīng)用表面技術(shù)的對象

三峽水利樞紐由擋水和泄水建筑物、發(fā)電建筑物和通航建筑物組成，大壩軸線全長2309.47m。泄水建筑物位于河床中部，設(shè)有表孔、深孔和導(dǎo)流底孔；電站廠房位于泄水建筑物左、右兩側(cè)，為壩后式廠房，共裝設(shè)26臺700MW水輪發(fā)電機組。通航建筑物布置在樞紐左岸，包括雙線連續(xù)五級永久船閘、單線垂直升船機和施工期通航的臨時船閘。

2.1 水輪發(fā)電機組和其它機電設(shè)備

三峽電站水輪發(fā)電機組及輔助機電設(shè)備總重量約達26萬t。埋設(shè)在混凝土中的設(shè)備部件、常年受含沙水流沖刷的水輪機過流部件和常年暴露在空氣中的機電設(shè)備表面都需要應(yīng)用表面工程的基礎(chǔ)理論，提出優(yōu)質(zhì)、高效、低耗的表面工藝技術(shù)，在設(shè)備和零部件的表面進行嚴(yán)格的處理以保證設(shè)備可靠運行。

2.2 水工閘門和金屬結(jié)構(gòu)

三峽工程的水工閘門埋設(shè)件、閘門本體、輸水鋼管及啟閉機等金屬結(jié)構(gòu)總量約26萬t。其中大壩及電站合計共有30種不同規(guī)格的閘門539扇，永久船閘有各類人字門、充泄水閥門等共89扇，兩者共約7.3萬t。其中工作環(huán)境最惡劣的是導(dǎo)流底孔和泄洪深孔的弧形工作門，最高工作水頭達85m，流速達35m/s，并有局部開啟的要求。

2.3 對外交通工程

三峽工區(qū)對外交通工程的金屬結(jié)構(gòu)表面防護，包括橋梁表面涂覆、裝卸重件碼頭上的起重設(shè)備和金屬結(jié)構(gòu)的表面處理以及集裝箱碼頭鋼管樁和粉煤灰鋼罐內(nèi)表面的防腐等。

三峽工程對外交通金屬結(jié)構(gòu)工程包括大中橋梁34座，其中聯(lián)系壩區(qū)兩岸的西陵長江大橋1118.66m。

3 三峽工程應(yīng)用表面技術(shù)的試驗與實踐

3.1 三峽機電設(shè)備和金屬結(jié)構(gòu)表面的工作環(huán)境

三峽機電設(shè)備和金屬結(jié)構(gòu)表面，根據(jù)其功能要求，分別暴露在在室內(nèi)外大氣和潮濕大氣中，干濕交替環(huán)境。在靜水工況、動水工況、高速含沙水流中和與混凝土結(jié)合的環(huán)境下工作運行。

(1)暴露在大氣中工作的有：大壩頂部門式起重機及軌道、自動抓梁、廠房頂敞開式高壓電氣設(shè)備、高壓出線塔、主廠房大門、電站尾水門式起重機及軌道以及部分閘門的局部外露部分。還有永久船閘、臨時船閘和垂直升船機的橋機、大梁及清污機等。這些暴露在大氣中的結(jié)構(gòu)和裝備表面，常年經(jīng)受日曬雨淋、風(fēng)雪冰霜的襲擊。

(2)在室內(nèi)大氣中工作的設(shè)備主要有：水輪發(fā)電機組、變壓器的外露表面、主付廠房內(nèi)各種橋機、大梁、軌道、廠內(nèi)高壓設(shè)備、大電流母線設(shè)備和其他機組輔助設(shè)備如水泵、空壓機、制冷機表面，電站廠房屋架、船閘人字門啟閉機及其附屬設(shè)備、中低壓配電盤、動力盤、保護盤柜表面等。

(3)在潮濕大氣中工作的結(jié)構(gòu)和設(shè)備如：電站廠房進水口豎式液壓啟閉機、長期存放于門庫中的檢修門及埋件、閘門吊桿、尾水排水閥、水輪機頂蓋排水泵等。這些設(shè)備常年處在潮濕的空氣中，易銹蝕和腐蝕。

(4)在干濕交替環(huán)境中工作的結(jié)構(gòu)極易發(fā)生表面破壞如：船閘人字門、所有閘門的門槽埋件、船閘浮式系船柱、泄水表孔閘門和檢修門等。有的干濕交替頻繁，有的交替頻度不大，對結(jié)構(gòu)表面影響也有所不同。

(5)在靜水狀況下工作的裝備有：船閘人字門、檢修閘門和疊梁門，電站進水口檢修門，泄洪壩段深孔和表孔檢修門等。他們都是在閘門前后平壓后才開啟或下落的。

(6)動水工況下工作的電站進水口工作閘門、壓力鋼管、攔污柵事故檢修門、水輪機過流部件包括渦殼、導(dǎo)水機構(gòu)、轉(zhuǎn)輪、基礎(chǔ)環(huán)和尾水管里肘等。

(7)在特別惡劣的環(huán)境中工作的排沙孔工作閘門及事故檢修門、底孔工作門、深孔工作門、船閘輸泄水廊道閥門、鋼襯護以及水輪機轉(zhuǎn)輪都是在高流速的含沙水流中工作和運轉(zhuǎn)的，泥沙磨蝕的破壞作用，對其材料和表面的處理都有特殊要求。

(8)一些與混凝土面結(jié)合的鋼結(jié)構(gòu)，如壓力鋼管外壁，所有閘門和啟閉機構(gòu)以及鋼結(jié)構(gòu)的埋件、水輪機鋼里襯、蝸殼、座環(huán)以及發(fā)電機埋件、設(shè)備基礎(chǔ)埋件等。

3.2 三峽壩區(qū)的空氣和水環(huán)境特性

三峽壩址位于湖北宜昌市二斗坪鎮(zhèn)，此區(qū)域?qū)倌蠝貛Ш蛠啛釒н^渡地帶，其氣候特征是高溫、高濕、霧多風(fēng)小，秋雨多溫差小。壩區(qū)大氣年平均相對濕度75.8%，平均溫度21～22C，最高溫度43.9C，最低9.8C。年平均降雨量達1251mm，以7、8月份較高。大氣中S02濃度較高，酸雨比較嚴(yán)重，降雨pH值為5.44，大氣環(huán)境腐蝕性大。

三峽壩址處多年平均水量達4500億m3，多年平均流量為14400m3/s，水中含有泥沙，多年平均含沙量1.2kg/m3。實測最大含沙量10.5kg/m3。泥沙中推移質(zhì)相對較小，懸移質(zhì)居多，平均粒徑小于0.1mm。水中有生物作用，如海蜊子等。江水的PH值為7.95，水中溶解O2為6.4mg/L。在動水下工作的裝備和結(jié)構(gòu)，承受的動水速度多不相同，攔污柵的過柵流速約lm/s，壓力鋼管內(nèi)約8m/s，船閘輸水廊道內(nèi)約20m/s，深孔、底孔閘門處30～35m/s，排沙底孔內(nèi)18～28m/s，水輪機轉(zhuǎn)輪葉片約30～40m/s。這些結(jié)構(gòu)和裝備特別是在高速含沙水流中工作的結(jié)構(gòu)和裝備，面臨空化和泥沙磨損的聯(lián)合破壞。

3.3 三峽工程設(shè)備和鋼結(jié)構(gòu)的表面技術(shù)應(yīng)用試驗

為了使表面科學(xué)與工程相結(jié)合，為了結(jié)合三峽工程的空氣環(huán)境、水環(huán)境和工作環(huán)境特點，通過試驗研究提出有效的工程措施，達到改善材料的表面性能、有效延長使用壽命、節(jié)約資源、提高生產(chǎn)力和減少環(huán)境污染的目的。

為此，中國長江三峽工程開發(fā)總公司委托武漢材料保護研究所進行了不同涂覆材料和多種表面技術(shù)復(fù)合處理的實驗。

(1)大氣暴露實驗 從1995年1月開始，在三峽壩區(qū)、宜昌市區(qū)和秭歸縣城，對30多個國內(nèi)外廠家的120多種防腐體系的試件作掛片試驗，其中有機涂裝體系42種，熱噴涂金屬體系7種?，F(xiàn)在試驗仍在進行中。

(2)水環(huán)境暴露實驗分別對全暴露在水環(huán)境中(全浸)和干濕交替的環(huán)境進行了試驗。實驗安排在三峽壩址下游40km處的葛洲壩水利樞紐進行，全浸試件浸沒在葛洲壩二號船閘上閘首的人字門上，干濕交替試件裝設(shè)在葛洲壩二號船閘下閘首的人字門上。試驗涂裝材料有，有機涂裝體系35種，熱噴涂金屬體系7種，電化學(xué)保護1種。

(3)室內(nèi)加速腐蝕實驗分別對13個廠家的34種防腐體系，即4種水溶性無機富鋅類、3種醇溶性無機富鋅類、4種環(huán)氧富鋅類、13種富鋅底漆/中間漆/面漆、5種金屬噴涂層、8種金屬噴涂層/封閉底漆進行試驗，分別應(yīng)用常規(guī)試樣和劃叉破壞性試樣在中性鹽霧條件下進行加速腐蝕試驗、在5%鹽水溶液中浸漬試驗、紫外線加速腐蝕老化氣候試驗、在自來水和鹽水中的電化學(xué)對比試驗、涂層電氣學(xué)保護性能試驗以及涂層與基體(或其他涂層)界面粘結(jié)力試驗。

上述各項現(xiàn)場掛片試驗的初步成果，已在機電設(shè)備和金屬結(jié)構(gòu)招標(biāo)文件的技術(shù)規(guī)范中得到應(yīng)用，供貨廠商將根據(jù)合同的要求進行表面涂覆和表面改性處理。

3.4 三峽工程應(yīng)用表面技術(shù)的實踐

三峽工程自1994年12月正式宣布開工以來，表面技術(shù)在橋涵、碼頭、施工變電所和儲運設(shè)備等方面得到比較廣泛的應(yīng)用。

(1)橋梁 三峽對外交通工程橋梁中特大橋4座，大橋7座，中橋23座，合計34座，累計長3793m其中較具特色的有蓮沱大橋、黃柏河大橋、下牢溪大橋和橫跨長江南北兩岸的西陵長江大橋。

蓮沱大橋全長340.87m，主橋為中承式三孔鋼管混凝土連續(xù)拱橋。拱上橋面總寬20m。鋼管的壽命直接影響大橋的安全。鋼管拱表面防護，采用三道漆，分別為底漆、中間漆和面漆，干膜總厚度達305μm。在涂裝前表面經(jīng)除銹處理達Sa2.5級，粗糙度Ra30。

下牢溪大橋全長286.06m，為六孔三柱墩結(jié)構(gòu)，最大跨徑160m為鋼管拱結(jié)構(gòu)。鋼管拱表面防護采用熱噴鋁。

黃柏河大橋全長284.76m，為七孔樁臺式雙柱墩結(jié)構(gòu)，最大跨徑160m為鋼管拱結(jié)構(gòu)。鋼管拱表面采用熱噴鋅。

上述鋼管拱的涂裝壽命要求達到20年。

西陵長江大橋是橫跨長江的壩區(qū)南北重要通道，和其他大橋一樣，都是永久性的公路大橋。大橋全長1118.66m，主孔跨度900m為單跨雙鉸式鋼箱加勁梁懸索結(jié)構(gòu)。兩座主塔高120m，為鋼筋混凝土三層門式柜架結(jié)構(gòu)。主塔基礎(chǔ)為12根中Φ2.2m挖孔灌注樁。兩根主纜各由10010根φ5.1mm鍍鋅平行高強鋼絲組成，直徑為φ570mm，每根主纜長約1478m，重約2300t。兩岸各有一重力式錨錠。在大橋施工過程中，為了解決懸索鞍座的推移以調(diào)整力的平衡，全軍裝備維修表面工程研究中心提出了復(fù)合減摩涂層設(shè)計及相應(yīng)的現(xiàn)場施工方案，替代國外采用的在鞍座磨擦副中安裝數(shù)千枚滾針的方案，使鞍座順利推移到位。采用這種復(fù)合減摩技術(shù)使磨擦系數(shù)降低1倍以上，大大節(jié)省了施工費用。此外，主塔表面和鋼纜都采用了表面涂裝防護，主塔表面總漆膜厚度達280μm。涂裝壽命為5年，修復(fù)不需鏟除只需在原涂裝上再次涂覆。

(2)公路 專用公路采用封閉管理，為保證晝夜行車安全，設(shè)有公路防眩網(wǎng)及護欄，網(wǎng)和護欄波形梁表面采用熱浸鍍鋅防護，鋅層厚度在61～85μm。

(3)碼頭在三峽壩區(qū)設(shè)有一座楊家灣港口集裝箱、雜貨碼頭和一座重型設(shè)備裝卸的重件碼頭。碼頭是三峽壩區(qū)水上的貨物吞吐口，保證安全運作十分重要。

楊家灣碼頭的水下φ800/1000的鋼管樁是碼頭的基礎(chǔ)，鋼管樁采用16mm的3號鎮(zhèn)靜甲類鋼，其表面用氯化橡膠鋁粉和氯化橡膠防腐漆進行處理。

2×300/50t重件碼頭的起吊設(shè)備為2臺300t小車的橋式起重機，橋架結(jié)構(gòu)總重300t。橋機及吊梁金屬結(jié)構(gòu)的所有內(nèi)、外表面，機械零部件非接觸表面，都進行了表面涂裝處理。表面先經(jīng)噴丸、機械手或手工除銹處理，然后涂以底漆、中間漆和面漆，分別采用環(huán)氧鐵紅車間底漆、環(huán)氧云鐵防銹漆和可涂覆聚氨酯面漆。

(4)粉煤灰儲運罐罐體為鋼結(jié)構(gòu)，全部儲運罐總重約1830t，對其罐體、中轉(zhuǎn)倉進行涂裝處理，用鐵紅為底漆，合成樹脂調(diào)和漆用作中間漆和面漆，輸送粉煤灰的地下管道用環(huán)氧煤焦油瀝青涂料。

表面工程在三峽工程的應(yīng)用實踐，不但起到了對金屬和非金屬表面的防護作用，還增添了建筑物的美感。據(jù)不全面的檢查，涂復(fù)材料和工藝的應(yīng)用是成功的，其使用壽命還有待進一步跟蹤調(diào)查和考驗。

4 機電設(shè)備、金屬結(jié)構(gòu)表面技術(shù)應(yīng)用展望

迄今為止，三峽工程機電設(shè)備和金屬結(jié)構(gòu)的招標(biāo)工作還在進行中。已完成招標(biāo)的項目有左岸電站14臺700MW水輪發(fā)電機組，合同金額7.4億美元。二期工程廠(房)壩(溢洪壩段和永久船閘閘門及金屬結(jié)構(gòu))采用國內(nèi)公開招標(biāo)，合同金額10.7億元?，F(xiàn)在在正進行500kV高壓電氣設(shè)備(15臺840MVA變壓器和全封閉組合電器)國際招標(biāo)，電站主廠房1200t橋式起重機國內(nèi)招標(biāo)、500kV電抗器，20kV大電流封閉線的招標(biāo)。還有大壩頂部和電站尾水平臺的門式起重機等還未招標(biāo)。這些機電設(shè)備和金屬結(jié)構(gòu)是2003年發(fā)電、通航的關(guān)鍵設(shè)備，這些設(shè)備和構(gòu)件的表面處理，影響到設(shè)備的壽命、大壩整體建筑藝術(shù)處理甚至設(shè)備的安全可靠運行。

4.1 水輪發(fā)電機組和輔助電氣設(shè)備的應(yīng)用展望

在機組招標(biāo)文件技術(shù)規(guī)范和合同文件中，對工廠涂裝和保護涂層都有明確的規(guī)定，明確規(guī)定按SSPC—PAl、ASTMB456、ASTMB633和ASTMA164進行表面涂層處理。明確規(guī)定涂層必須在合適的氣候條件(環(huán)境溫度低于7C或金屬表面溫度小于外界空氣露點以上3C時不能進行)。

同時明確了設(shè)備表面的清掃要求。選用溶劑清洗，進行噴丸發(fā)亮處理。使金屬表面發(fā)亮呈均勻的灰白色。

對在運輸過程中暴露在大氣中的重要機械加工的黑色金屬表面，先用溶劑清洗干凈，并涂一層厚的防銹化合物。

所有暴露在大氣中黑色金屬非機械加工表面，如水泵、空壓機外表面需噴砂發(fā)亮處理。再涂2層防銹漆，并明確涂層厚度要求。

所有與混凝土接觸的非配合黑色金屬埋件表面，如水輪機蝸殼外表面需進行機械清掃。并涂一層保護層，便于運輸、堆放。在安裝時必須先清理保護層，以利埋件表面與混凝土有效結(jié)合。

所有與水接觸的非配合黑色金屬表面，如活動導(dǎo)葉表面，蝸殼內(nèi)表面，需用噴砂發(fā)亮處理，流道內(nèi)的焊縫需用砂輪打磨光滑，在工廠涂兩層環(huán)氧樹脂富鋅漆，安裝后再涂一層保護漆。水輪機轉(zhuǎn)輪是在含沙水流中運轉(zhuǎn)的部件，其不銹鋼表面未要求特殊處理。

所有盤、柜、壓力油罐、泵組和管道外表面，在機械清掃后深4層裝飾顏色涂料。盤柜的非工作內(nèi)表面，進行機械清掃后，再涂兩層防護漆。

對油罐鐵質(zhì)金屬全部內(nèi)表面需進行噴砂處理，直至露出金屬光澤為止，再按要求涂保護層。

其他小型輔助設(shè)備，如電動機、接觸器、開關(guān)和其他設(shè)備的表面，需按相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)進行涂覆。

4.2 水工閘門和金屆結(jié)構(gòu)的應(yīng)用展望

在水工閘門和金屬結(jié)構(gòu)的招標(biāo)文件中，參考了三峽地區(qū)掛片試驗的成果，按國家和行業(yè)規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)，對不同工作環(huán)境下工作的設(shè)備和構(gòu)件，提出了不同的要求。

對經(jīng)常處于水下或干濕交替環(huán)境，不易檢修，或檢修對航運、發(fā)電及泄洪有重要影響的設(shè)備或結(jié)構(gòu)。要求采用具有高機械強度的防腐體系，有較好的抗沖刷能力，附著力極強，抗微生物和附著生物的性能優(yōu)異，其保護年限長達20年。

對經(jīng)常處于水下或干濕交替的環(huán)境，但易檢修且對發(fā)電、航運、泄洪影響不大的鋼結(jié)構(gòu)和設(shè)備。要求采用粘附力強、耐水性的、抗微生物和附著生物性能優(yōu)異的防腐體系，其保護年限可達10年。

對在大氣環(huán)境中，包括室內(nèi)與室外的鋼結(jié)構(gòu)和設(shè)備，要求采用具有較強的耐氣候變化性能的裝飾性能好的防腐體系，表面涂料要求不易變色，不粉化，其保護年限應(yīng)達15～20年。

對這些設(shè)備和構(gòu)件的表面處理，要求按國標(biāo)GB6484-6487規(guī)定，要求基體清潔度達到GB8923規(guī)定的Sa2.5級。

對防腐材料亦作明確的規(guī)定，要求采用國家或行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)品系列，底、中、面漆最好選用同一廠家產(chǎn)品。

對各類水工閘門和金屬結(jié)構(gòu)的具體表面涂覆要求，合同中都有具體規(guī)定，例如：

永久船閘人字工作門和第一閘首事故檢修門及其埋件，總重約23865.2t。門體和底層采用熱噴鋅，最小局部厚度不小于160μm，封閉層為磷化底漆一道，面漆為氯化橡膠兩道，干膜厚度100μm，涂層總厚不小于260μm。

電站壓力輸水鋼管14條，總重2萬余t，對鋼管的明管內(nèi)外壁和鋼管內(nèi)壁，底漆采用無機富鋅漆，面漆為厚漿型環(huán)氧瀝青漆，漆膜總厚度不小于450μm，鋼管外壁與混凝土接觸面涂無苛性鈉水泥沙漿，厚度約500μm。

電站壓力輸水鋼管14條，總重2萬余t，對鋼管的明管內(nèi)外壁和鋼管內(nèi)壁，底漆采用無機富鋅漆，面漆為厚漿型環(huán)氧瀝青漆，漆膜總厚度不小于450μm，鋼管外壁與混凝土接觸面涂無苛性鈉水泥沙漿，厚度約500μm。

電站進水口快速工作閘門、排沙孔工作門約4911t，表面涂覆采用底層熱噴鋅加封閉涂料防腐。熱噴鋅厚度為120～160μm，封閉漆為不飽和乙烯樹脂一道，干膜厚30μm，中間漆環(huán)氧云鐵一道，干膜厚50μm，面漆為改性耐磨壞氧兩道，干膜厚100μm。涂層總厚300～340μm。

泄洪深孔弧形工作閘門23扇、排漂孔弧形工作閘門2扇及其埋件，息重約10306t。門體采用底層熱噴鋅加封閉涂料防腐休系。要求熱噴鋅厚120～160μm，封閉漆為不飽和乙烯材脂一道，于膜厚30μm，中同漆壞氧云鐵一道，干膜厚50μm，面漆為環(huán)氧金剛沙二道，干膜厚100μm。涂層總厚300～400μm。

5 結(jié)語

表面工程技術(shù)在三峽工程的應(yīng)用，一直受到國家有關(guān)部門、單位的重視，通過上述的討論，我們可以看到表面技術(shù)與三峽工程成功建設(shè)、運行可靠和市省維護費用息息相關(guān)。

(1)三峽工程在中國國家科技攻關(guān)項目，如“六五”、“七五”、“八五”和“九五”攻關(guān)項目的安排，在三峽工程重新論證和投計審查中，始終是一項研究和討論的重要課題之一。從材料表面加工工藝選擇、涂覆材料及噴涂工藝研究以及表面電化保護等在“九五”三峽工程重大裝備研制項目中占有重要地位。在三峽工程開工后，為有效的使用有關(guān)表面處理材料和適應(yīng)三峽壩區(qū)的環(huán)境，迸行了多廠商多種材料的涂裝掛片試驗，以便有針對性的選擇合適的涂裝材料和工藝，以使表面材料應(yīng)用達到壽命長、裝飾美的效果。

(2)如前所述，所有機械設(shè)備、金屬結(jié)構(gòu)、水工閘門都在不同程度上離不開表面技術(shù)，他們運行的可靠性、經(jīng)濟性都在不同程度上仰仗表面技術(shù)的應(yīng)用，這牽涉到多專業(yè)、多學(xué)科的應(yīng)用，不但是簡單的現(xiàn)場的涂裝技術(shù)，還有許多是在設(shè)計中要求應(yīng)用的在工廠實施的技術(shù)、工芝，從目前的應(yīng)用范圍看，它是一項在工程中無所不在、應(yīng)用廣泛的技術(shù)。歡迎國內(nèi)外表面工程學(xué)界積極參與三峽工程表面技術(shù)應(yīng)用研究。

(3)隨著國內(nèi)外表面技術(shù)的研究和發(fā)展，將使三峽工程通過表面技術(shù)的應(yīng)用廣泛受益。采用長效且與壞境相宜的表面涂裝材料和工藝，對延長設(shè)備的使用壽命，延長維護性涂裝的周期，有著重要的經(jīng)濟效益。與整個建筑和周邊環(huán)境協(xié)調(diào)的裝飾涂裝，將會給人們美的享受。針對三峽工程具體的環(huán)境、目標(biāo)進行研究和開發(fā)的成果和產(chǎn)品，將會給三峽工程帶來更大的經(jīng)濟效益。

(4) 對三峽工程表面技術(shù)應(yīng)用的跟綜研究將水電工程或類似工程的應(yīng)用提供有價值的參考。三峽工程表面技術(shù)應(yīng)用廣泛，應(yīng)用材料品種之多，應(yīng)用對象工作壞境的千差萬別，按照目前技術(shù)和工藝水平應(yīng)用的表面工程技術(shù)能否獲得預(yù)期效果，還有待長期跟綜研究和改迸。毋容置疑，隨著科學(xué)技術(shù)的進步，表面工程技術(shù)作為現(xiàn)代科學(xué)的一門新興的綜合學(xué)科，必將得到迅速的發(fā)展，三峽工程必將從中獲益。

機電技術(shù)論文:淺析服務(wù)區(qū)域經(jīng)濟培養(yǎng)高素質(zhì)農(nóng)業(yè)人才——湖南生物機電職業(yè)技術(shù)學(xué)院的辦學(xué)實踐

[論文摘要]文章從湖南生物機電職業(yè)技術(shù)學(xué)院組建職教集團、加強校校合作和校企合作、創(chuàng)新人才培養(yǎng)模式、實施農(nóng)民扶貧培訓(xùn)工程、推行產(chǎn)學(xué)研推相結(jié)合和致力振興農(nóng)村經(jīng)濟等方面闡述了學(xué)院圍繞服務(wù)區(qū)域經(jīng)濟來培養(yǎng)高素質(zhì)農(nóng)業(yè)人才的辦學(xué)實踐，提出“服務(wù)區(qū)域經(jīng)濟，培養(yǎng)高素質(zhì)農(nóng)業(yè)人才”是做大做強特色農(nóng)業(yè)職業(yè)教育的必然要求。

[論文關(guān)鍵詞】農(nóng)業(yè)職業(yè)教育；區(qū)域經(jīng)濟；產(chǎn)學(xué)結(jié)合；高素質(zhì)農(nóng)業(yè)人才

進入21世紀(jì)以來，隨著我國農(nóng)村改革的不斷深入，農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整和農(nóng)村經(jīng)濟的發(fā)展對農(nóng)業(yè)職業(yè)教育提出了新的要求。湖南生物機電職業(yè)技術(shù)學(xué)院作為一所具有百年辦學(xué)歷史的農(nóng)業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院，在長期的辦學(xué)過程中，秉承“為時養(yǎng)器，器為時用”的辦學(xué)宗旨，積極探索校企合作、工學(xué)結(jié)合的辦學(xué)途徑，創(chuàng)新農(nóng)業(yè)職業(yè)教育辦學(xué)模式，采取多種形式，主動為農(nóng)業(yè)、農(nóng)村和農(nóng)民服務(wù)，逐步走上了健康發(fā)展的快車道。

一、牽頭組建職教集團，探索農(nóng)業(yè)職業(yè)教育辦學(xué)新模式

2008年初，經(jīng)省農(nóng)業(yè)廳、教育廳批準(zhǔn)，同意由湖南生物機電職業(yè)技術(shù)學(xué)院牽頭組建“湖南現(xiàn)代農(nóng)業(yè)職業(yè)教育集團”。歷時半年，學(xué)院承擔(dān)了大量籌建工作，起草了籌建方案、集團章程和系列校企合作協(xié)議等文字材料；為了建立戰(zhàn)略合作伙伴關(guān)系，學(xué)院先后與湖南省十大農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)龍頭企業(yè)進行洽談；并舉辦了“湖南省農(nóng)業(yè)廳敬聘袁隆平院士為湖南生物機電職業(yè)技術(shù)學(xué)院名譽院長暨學(xué)院專業(yè)對接農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)校企合作簽約儀式”；舉辦了集團成立大會；組織召開了集團理事會第一次會議，以“資源共享、優(yōu)勢互補、互惠互利、共同發(fā)展”為集團宗旨，明確了集團初步運行機制；設(shè)立了集團理事會、常務(wù)理事會、秘書處和種植業(yè)、養(yǎng)殖業(yè)、加工業(yè)、農(nóng)機業(yè)四個專業(yè)委員會等機構(gòu)，理事長由湖南生物機電職業(yè)技術(shù)學(xué)院院長擔(dān)任，秘書處設(shè)于湖南生物機電職業(yè)技術(shù)學(xué)院。

集團成立后，完成了兩項非常重要的工作：

一是組織了湖南農(nóng)技人才現(xiàn)狀及農(nóng)業(yè)職業(yè)院校辦學(xué)困境調(diào)研。為全面了解和掌握湖南農(nóng)技人才及農(nóng)業(yè)職業(yè)院校辦學(xué)現(xiàn)狀，2008年10月，集團組織三個調(diào)研小組，分別對湖南省農(nóng)業(yè)職業(yè)技術(shù)人才現(xiàn)狀、人才培養(yǎng)等方面的問題進行了為期兩個月的專題調(diào)研。通過調(diào)研，我們認(rèn)為，湖南省農(nóng)業(yè)職業(yè)教育雖然發(fā)展迅速，在推進新農(nóng)村建設(shè)和現(xiàn)代農(nóng)業(yè)發(fā)展中發(fā)揮著不可替代的作用，但現(xiàn)狀卻不容樂觀。存在著整體功能發(fā)揮不充分，社會地位不高，招生困難，農(nóng)業(yè)人才流失嚴(yán)重，發(fā)展條件相對落后等問題。必須進一步加強政府的主導(dǎo)作用，努力優(yōu)化農(nóng)業(yè)職業(yè)教育結(jié)構(gòu)體系，提高人才培養(yǎng)質(zhì)量。在形成《湖南農(nóng)技人才現(xiàn)狀及農(nóng)業(yè)職業(yè)院校辦學(xué)困境的調(diào)研報告》，并對調(diào)研數(shù)據(jù)進行認(rèn)真分析的基礎(chǔ)上，集團向省委、省政府、省人大、省政協(xié)有關(guān)領(lǐng)導(dǎo)、省教育廳、省農(nóng)業(yè)廳有關(guān)領(lǐng)導(dǎo)及部分湖南“兩會”代表遞交了《建議免費培養(yǎng)高等農(nóng)業(yè)職業(yè)技術(shù)人才的報告》?！秷蟾妗诽岢隽巳龡l建議：(1)實行免費培養(yǎng)高等農(nóng)業(yè)職業(yè)技術(shù)人才政策，建議省政府借鑒教育部直屬師范院校學(xué)生學(xué)費全免，中央將逐步對中等職業(yè)教育實行免費教育的政策，由省財政出錢，每年安排高等職業(yè)院校純農(nóng)業(yè)專業(yè)免費培養(yǎng)計劃5000人。(2)加大對農(nóng)業(yè)職業(yè)教育的扶持力度，對高職院校純農(nóng)專業(yè)實行單獨招生，以改變湖南省農(nóng)業(yè)職業(yè)院校農(nóng)業(yè)類專業(yè)招生困難，辦學(xué)規(guī)模小，與農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)發(fā)展需求極不相適應(yīng)的現(xiàn)狀。建議省財政設(shè)立農(nóng)業(yè)職業(yè)教育專項基金，用于加強農(nóng)業(yè)職業(yè)院校的基礎(chǔ)設(shè)施、實訓(xùn)基地和教師隊伍建設(shè)，提高人才培養(yǎng)質(zhì)量。(3)發(fā)揮政府統(tǒng)籌作用，整合農(nóng)業(yè)職業(yè)教育資源，建議由省政府相關(guān)部門牽頭，對全省農(nóng)業(yè)職業(yè)教育情況進行一次全面調(diào)研，在此基礎(chǔ)上，對農(nóng)業(yè)職業(yè)教育資源進行科學(xué)合理的整合，充分發(fā)揮職業(yè)院校在農(nóng)業(yè)技術(shù)人才培養(yǎng)、培訓(xùn)方面的主渠道作用，推動湖南省農(nóng)業(yè)職業(yè)教育事業(yè)的持續(xù)、健康發(fā)展。

二是啟動了農(nóng)業(yè)國際化實用人才培養(yǎng)項目。2009年8月，學(xué)院與袁隆平農(nóng)業(yè)高科技股份有限公司多次洽談后，決定聯(lián)合實施“農(nóng)業(yè)國際化實用人才培養(yǎng)”項目。2009年9月，雙方各派一名專職人員和若干兼職人員，正式成立“農(nóng)業(yè)國際化實用人才培養(yǎng)”項目部，項目部設(shè)于湖南現(xiàn)代農(nóng)業(yè)職業(yè)教育集團秘書處，由秘書處負(fù)責(zé)運作。該項目擬在3年內(nèi)培養(yǎng)1000名農(nóng)業(yè)領(lǐng)域人才，打造國家援外農(nóng)業(yè)技術(shù)人員和高端農(nóng)業(yè)國際化實用人才培養(yǎng)培訓(xùn)基地，為國家l4個援非中心及相關(guān)農(nóng)業(yè)企業(yè)儲備和輸送高素質(zhì)農(nóng)業(yè)按術(shù)人才。目前，項目部已經(jīng)完成了簽訂合作協(xié)議、管理制度制定、課程體系設(shè)置等系列工作。并從集團內(nèi)部的湘西職業(yè)技術(shù)學(xué)院、永州職業(yè)技術(shù)學(xué)院、岳陽職業(yè)技術(shù)學(xué)院、懷化職業(yè)技術(shù)學(xué)院大三學(xué)生和相關(guān)企業(yè)員工中選拔學(xué)員，擬挑選30—40人進行培訓(xùn)。

二、加強校企合作，創(chuàng)新人才培養(yǎng)模式

(一)校企合作一體化

企業(yè)主動向?qū)W校投資和提供技術(shù)設(shè)備，在校園里建設(shè)生產(chǎn)性實訓(xùn)實習(xí)基地。2008年9月3日，都市花鄉(xiāng)有限公司與湖南生物機電職業(yè)技術(shù)學(xué)院進一步合作，正式成立“都市花鄉(xiāng)湖南生物機電職業(yè)技術(shù)學(xué)院生產(chǎn)性實訓(xùn)基地”，將花卉生產(chǎn)基地搬進學(xué)校。企業(yè)、教師、學(xué)生共同參與花卉生產(chǎn)。湖南生物機電職業(yè)技術(shù)院抓住契機，從園林技術(shù)、園藝技術(shù)兩個專業(yè)著手，啟動項目承包教學(xué)方案，教師帶領(lǐng)學(xué)生生產(chǎn)水仙花1．5萬盆。這一舉措，不僅幫助都市花鄉(xiāng)有限公司完成生產(chǎn)任務(wù)，及時把花卉產(chǎn)品投放春節(jié)市場，同時又鍛煉了教師，提高了學(xué)生實際操作能力。2008年11月3—6日，由湖南生物機電職業(yè)技術(shù)學(xué)院幫助策劃都市花鄉(xiāng)有限公司承辦的“中國一長沙花藝國際交流會”在長沙成功舉辦，來自日本、韓國、荷蘭、臺灣等十多個國家和地區(qū)的花藝大師出席了會議。在大會組織的插花大賽中，湖南生物機電職業(yè)技術(shù)學(xué)院園林技術(shù)、園藝技術(shù)專業(yè)學(xué)生向竹君、王鑒、朱嬌榮獲一、二、三等獎。2009年學(xué)院再次與深圳百通通訊設(shè)備有限公司達成初步協(xié)議，該公司擬投資400萬元，在湖南生物機電職業(yè)技術(shù)學(xué)院建設(shè)生產(chǎn)實習(xí)工廠，作為校企合作培養(yǎng)人才的生產(chǎn)性實訓(xùn)實習(xí)基地。同時學(xué)院還把自辦產(chǎn)業(yè)實體基本都剝離出來與專業(yè)系捆綁，建立系企一體化運行機制，每個專業(yè)系至少負(fù)責(zé)一個產(chǎn)業(yè)實體的經(jīng)營管理，實現(xiàn)經(jīng)濟效益和教學(xué)效益雙重目標(biāo)。

(二)專業(yè)創(chuàng)造性地對接產(chǎn)業(yè)

各專業(yè)系與合作企業(yè)創(chuàng)造性地建立了一系列各具特色的校企合作人才培養(yǎng)模式。歸納起來主要有以下三種模式：一是“專業(yè)+產(chǎn)業(yè)+職業(yè)”的三業(yè)聯(lián)動人才培養(yǎng)模式。在湖南生物機電職業(yè)技術(shù)學(xué)院開辦的十幾個訂單培養(yǎng)班級的教學(xué)中，企業(yè)參與人才培養(yǎng)的全過程，融入了行業(yè)的新技術(shù)、新工藝、新材料和企業(yè)文化，學(xué)生前兩年半在校內(nèi)完成專業(yè)基礎(chǔ)階段學(xué)習(xí)，最后一個學(xué)期在校企合作企業(yè)頂崗實習(xí)，形成了“專業(yè)+產(chǎn)業(yè)+職業(yè)”的三業(yè)聯(lián)動人才培養(yǎng)模式。二是“231”工學(xué)結(jié)合人才培養(yǎng)模式。植科系廣泛開展校企合作，加大人才培養(yǎng)的力度，以“專業(yè)+公司(基地)+師生員工”的專業(yè)建設(shè)模式為平臺，創(chuàng)立了“231”工學(xué)結(jié)合人才培養(yǎng)模式，特色突出。即以長沙小康園藝園林有限公司(基地)、產(chǎn)學(xué)研示范場和校外園藝企業(yè)為依托，將學(xué)生在校三年的學(xué)習(xí)全過程劃分為三個時段，2個學(xué)期在校內(nèi)進行專業(yè)基本素質(zhì)培養(yǎng)，3個學(xué)期在系辦公司、實訓(xùn)基地和學(xué)院示范場進行職業(yè)技能訓(xùn)練，1個學(xué)期在校外園藝企業(yè)進行頂崗實習(xí)。打破了常規(guī)的教學(xué)實訓(xùn)方法，采取“師傅帶徒弟”、“項目經(jīng)理帶員工”的實訓(xùn)方法，使學(xué)生完全融人生產(chǎn)實踐中去，提高了學(xué)生的實踐動手能力，了解了企業(yè)的生產(chǎn)管理方式，為實現(xiàn)“零距離”上崗打下了堅實的基礎(chǔ)。三是“5+3+2”任務(wù)驅(qū)動式的人才培養(yǎng)模式。動科系按照畜牧獸醫(yī)工作任務(wù)領(lǐng)域，課程教學(xué)計劃按模塊安排，專業(yè)課程分專門技術(shù)和專業(yè)方向兩大模塊，其中專門技術(shù)叉分為種畜、營養(yǎng)、畜牧管理、動物疾病防治、獸藥和畜牧環(huán)境與畜場規(guī)劃六個小模塊，專業(yè)方向分繁育、養(yǎng)殖、獸醫(yī)、檢疫、營銷5個方向，創(chuàng)立了“5+3+2”任務(wù)驅(qū)動式的人才培養(yǎng)模式，即五天課堂教學(xué)，早中晚三個時間段在校內(nèi)企業(yè)和生產(chǎn)性實訓(xùn)基地實訓(xùn)，周末兩天集中進行生產(chǎn)性實踐。目的在于培養(yǎng)具備“強技能、能管理、會服務(wù)、懂經(jīng)營”的高素質(zhì)技能型應(yīng)用性畜牧獸醫(yī)人才。

三、建設(shè)農(nóng)民扶貧培訓(xùn)工程。幫助農(nóng)民脫貧致富

根據(jù)國務(wù)院“關(guān)于進一步加強農(nóng)村教育工作的決定”精神，2003年l0月，學(xué)院主動與省扶貧辦等有關(guān)部門聯(lián)系并簽訂了協(xié)議，從2004年開始，每年舉辦3期農(nóng)民科技骨干培訓(xùn)班，每期培訓(xùn)學(xué)員150—200人，培訓(xùn)時間兩個月，為全省每個貧困村培訓(xùn)2—3名有一定種養(yǎng)規(guī)模和經(jīng)驗的科技骨干。學(xué)院黨委和行政非常重視農(nóng)民培訓(xùn)班工作，成立了以院長為組長的農(nóng)民科技培訓(xùn)工作領(lǐng)導(dǎo)小組，選派了教學(xué)經(jīng)驗和專業(yè)實踐經(jīng)驗豐富，業(yè)務(wù)水平高、工作責(zé)任心強的教師擔(dān)任教學(xué)任務(wù)，教師們經(jīng)過廣泛調(diào)查，周密制訂了教學(xué)計劃，并根據(jù)培訓(xùn)班的要求和農(nóng)民學(xué)員的具體情況，精心組織編寫了種植技術(shù)和養(yǎng)殖技術(shù)兩套培訓(xùn)教材，共計80多萬字。目前培訓(xùn)班已成功地舉辦了15期，培訓(xùn)學(xué)員3000余人。2006年以來，學(xué)院舉辦為貧困地區(qū)搭建科技平臺，“養(yǎng)殖業(yè)”“食品加工”“種植業(yè)”科技興村項目創(chuàng)業(yè)培訓(xùn)班10余期，培訓(xùn)學(xué)員600余人，舉辦草食動物品改員培訓(xùn)班14期，培訓(xùn)草食動物品改員1000人。學(xué)員們通過培訓(xùn)，將所學(xué)知識帶回家鄉(xiāng)，致富一家?guī)右环?，發(fā)揮了科技帶頭人的作用。

四、產(chǎn)、學(xué)、研、推相結(jié)合．致力振興農(nóng)村經(jīng)濟

(一)積極推廣科研成果

近幾年來，湖南生物機電職業(yè)技術(shù)學(xué)院先后有10個科研項目和成果廣泛應(yīng)用于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)，進入直接服務(wù)農(nóng)村經(jīng)濟的主戰(zhàn)場。動科系歐陽敘向教授自2002年開始研究推廣湘東黑山羊生產(chǎn)技術(shù)，該技術(shù)先后在瀏陽、醴陵等四縣推廣，初步估算可創(chuàng)造經(jīng)濟效益2000余萬元。植科系肖君澤教授主持的“外源DNA導(dǎo)入水稻育種研究”科研課題，成功地選育了高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)水稻新品種“長晚秈1號”和高蛋白水稻新品種“長早秈9號”兩個水稻新品種，兩年來通過學(xué)院“長沙小康園林園藝有限公司”這個橋梁，在湖南省長沙、益陽、株洲、湘潭、岳陽等10多個縣市推廣，推廣面積達150多萬畝，為廣大農(nóng)民帶來了極大實惠。

(二)送科技下鄉(xiāng)，幫農(nóng)民致富

為了貫徹落實湖南省“科教興村富民工程計劃”和“扶貧支教工程計劃”，幫助農(nóng)民脫貧增收，湖南生物機電職業(yè)技術(shù)學(xué)院先后派出30余名中青年骨干教師下鄉(xiāng)扶貧支教。2001—2005年，作為技術(shù)依托單位，湖南生物機電職業(yè)技術(shù)學(xué)院對口支持長沙縣黃興鎮(zhèn)新沖子村。學(xué)院派出了9位教師組成的專家智囊團，指導(dǎo)該村制訂村級發(fā)展規(guī)劃，舉辦種養(yǎng)技術(shù)培訓(xùn)班，培訓(xùn)農(nóng)戶科技骨干，指導(dǎo)調(diào)整該村產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)，一年半時間，該村村民人均年收入增至4260元，比專家組進村前人均年增純收入1500多元。2008年湖南生物機電職業(yè)技術(shù)學(xué)院應(yīng)長沙市科技局和市委組織部要求，向望城縣靖港漁業(yè)合作社派遣科技特派員董益生老師。兩年來，董益生老師與漁業(yè)合作社農(nóng)民打成一片，重點幫助漁業(yè)社解決了淡水魚深加工問題，使該漁業(yè)合作社共獲得了100多萬元的收益增值。2001年以來，按省委、省政府的統(tǒng)一部署，湖南生物機電職業(yè)技術(shù)學(xué)院先后選派了13位青年骨干教師到湘西自治州9個市縣的鄉(xiāng)鎮(zhèn)開展扶貧支教工作，深受當(dāng)?shù)卮迕駳g迎。

(三)拓寬社會服務(wù)領(lǐng)域，提升服務(wù)能力

動物科技系承辦學(xué)院的“獸醫(yī)院”，獸醫(yī)院老師為了解決附近地區(qū)農(nóng)民家禽家畜診治問題，每年出診達1000余次。何德肆副教授有12年的獸醫(yī)服務(wù)經(jīng)歷，成為遠近聞名的獸醫(yī)專家。他為湖南省數(shù)百家養(yǎng)殖專業(yè)戶提供獸醫(yī)技術(shù)服務(wù)，診治疾病，近幾年為這些養(yǎng)殖專業(yè)戶挽回經(jīng)濟損失達數(shù)百萬之巨。他還擔(dān)任長沙偉嘉集團、湖南五指峰生化有限公司等企業(yè)的技術(shù)顧問，與合作企業(yè)研發(fā)新產(chǎn)品。湖南生物機電職業(yè)技術(shù)學(xué)院中德長沙現(xiàn)代食品技術(shù)研究所，早已成為德國BCS有機保證有限公司在中國唯一授權(quán)的有機農(nóng)產(chǎn)品認(rèn)證機構(gòu)，根據(jù)歐盟、美國、日本的授權(quán)，可分別開展歐盟EU2092／91、美國NOP和日本FAS的有機認(rèn)證。認(rèn)證涉及的農(nóng)產(chǎn)品眾多，認(rèn)證項目分布30多個省市(區(qū))，為推動中國農(nóng)產(chǎn)品生產(chǎn)、加工和貿(mào)易的發(fā)展作出了貢獻。

農(nóng)業(yè)高職院校，主動走出校園、面向社會和市場開放辦學(xué)，大力發(fā)展與推進校校合作和校企合作之路，依靠企業(yè)的支持和參與，為培養(yǎng)高素質(zhì)技能型農(nóng)業(yè)人才服務(wù)，為企業(yè)和地方區(qū)域經(jīng)濟服務(wù)，同時也是做大做強湖南生物機電職業(yè)技術(shù)學(xué)院特色農(nóng)業(yè)職業(yè)教育的必然要求。

機電技術(shù)論文:機電一體化技術(shù)及其應(yīng)用研究

摘 要 討論了機電一體化技術(shù)對于改變整個機械制造業(yè)面貌所起的重要作用，并說明其在鋼鐵工業(yè)中的應(yīng)用以及發(fā)展趨勢。

關(guān)鍵詞 機電一體化 技術(shù) 應(yīng)用

1 機電一體化技術(shù)發(fā)展

機電一體化是機械、微電子、控制、計算機、信息處理等多學(xué)科的交叉融合，其發(fā)展和進步有賴于相關(guān)技術(shù)的進步與發(fā)展，其主要發(fā)展方向有數(shù)字化、智能化、模塊化、網(wǎng)絡(luò)化、人性化、微型化、集成化、帶源化和綠色化。

1.1 數(shù)字化

微控制器及其發(fā)展奠定了機電產(chǎn)品數(shù)字化的基礎(chǔ)，如不斷發(fā)展的數(shù)控機床和機器人；而計算機網(wǎng)絡(luò)的迅速崛起，為數(shù)字化設(shè)計與制造鋪平了道路，如虛擬設(shè)計、計算機集成制造等。數(shù)字化要求機電一體化產(chǎn)品的軟件具有高可靠性、易操作性、可維護性、自診斷能力以及友好人機界面。數(shù)字化的實現(xiàn)將便于遠程操作、診斷和修復(fù)。

1.2 智能化

即要求機電產(chǎn)品有一定的智能,使它具有類似人的邏輯思考、判斷推理、自主決策等能力。例如在CNC數(shù)控機床上增加人機對話功能，設(shè)置智能I/O接口和智能工藝數(shù)據(jù)庫，會給使用、操作和維護帶來極大的方便。隨著模糊控制、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、灰色理論、小波理論、混沌與分岔等人工智能技術(shù)的進步與發(fā)展，為機電一體化技術(shù)發(fā)展開辟了廣闊天地。

1.3 模塊化

由于機電一體化產(chǎn)品種類和生產(chǎn)廠家繁多，研制和開發(fā)具有標(biāo)準(zhǔn)機械接口、動力接口、環(huán)境接口的機電一體化產(chǎn)品單元模塊是一項復(fù)雜而有前途的工作。如研制具有集減速、變頻調(diào)速電機一體的動力驅(qū)動單元；具有視覺、圖像處理、識別和測距等功能的電機一體控制單元等。這樣，在產(chǎn)品開發(fā)設(shè)計時，可以利用這些標(biāo)準(zhǔn)模塊化單元迅速開發(fā)出新的產(chǎn)品。

1.4 網(wǎng)絡(luò)化

由于網(wǎng)絡(luò)的普及，基于網(wǎng)絡(luò)的各種遠程控制和監(jiān)視技術(shù)方興未艾。而遠程控制的終端設(shè)備本身就是機電一體化產(chǎn)品，現(xiàn)場總線和局域網(wǎng)技術(shù)使家用電器網(wǎng)絡(luò)化成為可能，利用家庭網(wǎng)絡(luò)把各種家用電器連接成以計算機為中心的計算機集成家用電器系統(tǒng)，使人們在家里可充分享受各種高技術(shù)帶來的好處，因此，機電一體化產(chǎn)品無疑應(yīng)朝網(wǎng)絡(luò)化方向發(fā)展。

1.5 人性化

機電一體化產(chǎn)品的最終使用對象是人，如何給機電一體化產(chǎn)品賦予人的智能、情感和人性顯得愈來愈重要，機電一體化產(chǎn)品除了完善的性能外，還要求在色彩、造型等方面與環(huán)境相協(xié)調(diào)，使用這些產(chǎn)品，對人來說還是一種藝術(shù)享受，如家用機器人的最高境界就是人機一體化。

1.6 微型化

微型化是精細加工技術(shù)發(fā)展的必然，也是提高效率的需要。微機電系統(tǒng)(Micro Electronic Mechanical Systems，簡稱MEMS)是指可批量制作的，集微型機構(gòu)、微型傳感器、微型執(zhí)行器以及信號處理和控制電路，直至接口、通信和電源等于一體的微型器件或系統(tǒng)。自1986年美國斯坦福大學(xué)研制出第一個醫(yī)用微探針，1988年美國加州大學(xué)Berkeley分校研制出第一個微電機以來，國內(nèi)外在MEMS工藝、材料以及微觀機理研究方面取得了很大進展，開發(fā)出各種MEMS器件和系統(tǒng)，如各種微型傳感器（壓力傳感器、微加速度計、微觸覺傳感器），各種微構(gòu)件（微膜、微粱、微探針、微連桿、微齒輪、微軸承、微泵、微彈簧以及微機器人等）。

1.7 集成化

集成化既包含各種技術(shù)的相互滲透、相互融合和各種產(chǎn)品不同結(jié)構(gòu)的優(yōu)化與復(fù)合，又包含在生產(chǎn)過程中同時處理加工、裝配、檢測、管理等多種工序。為了實現(xiàn)多品種、小批量生產(chǎn)的自動化與高效率，應(yīng)使系統(tǒng)具有更廣泛的柔性。首先可將系統(tǒng)分解為若干層次，使系統(tǒng)功能分散，并使各部分協(xié)調(diào)而又安全地運轉(zhuǎn)，然后再通過軟、硬件將各個層次有機地聯(lián)系起來，使其性能最優(yōu)、功能最強。

1.8 帶源化

是指機電一體化產(chǎn)品自身帶有能源，如太陽能電池、燃料電池和大容量電池。由于在許多場合無法使用電能，因而對于運動的機電一體化產(chǎn)品，自帶動力源具有獨特的好處。帶源化是機電一體化產(chǎn)品的發(fā)展方向之一。

1.9 綠色化

科學(xué)技術(shù)的發(fā)展給人們的生活帶來巨大變化，在物質(zhì)豐富的同時也帶來資源減少、生態(tài)環(huán)境惡化的后果。所以，人們呼喚保護環(huán)境，回歸自然，實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展，綠色產(chǎn)品概念在這種呼聲中應(yīng)運而生。綠色產(chǎn)品是指低能耗、低材耗、低污染、舒適、協(xié)調(diào)而可再生利用的產(chǎn)品。在其設(shè)計、制造、使用和銷毀時應(yīng)符合環(huán)保和人類健康的要求，機電一體化產(chǎn)品的綠色化主要是指在其使用時不污染生態(tài)環(huán)境，產(chǎn)品壽命結(jié)束時，產(chǎn)品可分解和再生利用。

2 機電一體化技術(shù)在鋼鐵企業(yè)中應(yīng)用

在鋼鐵企業(yè)中，機電一體化系統(tǒng)是以微處理機為核心，把微機、工控機、數(shù)據(jù)通訊、顯示裝置、儀表等技術(shù)有機的結(jié)合起來，采用組裝合并方式，為實現(xiàn)工程大系統(tǒng)的綜合一體化創(chuàng)造有力條件，增強系統(tǒng)控制精度、質(zhì)量和可靠性。機電一體化技術(shù)在鋼鐵企業(yè)中主要應(yīng)用于以下幾個方面：

2.1 智能化控制技術(shù)(IC)

由于鋼鐵工業(yè)具有大型化、高速化和連續(xù)化的特點，傳統(tǒng)的控制技術(shù)遇到了難以克服的困難，因此非常有必要采用智能控制技術(shù)。智能控制技術(shù)主要包括專家系統(tǒng)、模糊控制和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等，智能控制技術(shù)廣泛應(yīng)用于鋼鐵企業(yè)的產(chǎn)品設(shè)計、生產(chǎn)、控制、設(shè)備與產(chǎn)品質(zhì)量診斷等各個方面，如高爐控制系統(tǒng)、電爐和連鑄車間、軋鋼系統(tǒng)、煉鋼———連鑄———軋鋼綜合調(diào)度系統(tǒng)、冷連軋等。

2.2 分布式控制系統(tǒng)(DCS)

分布式控制系統(tǒng)采用一臺中央計算機指揮若干臺面向控制的現(xiàn)場測控計算機和智能控制單元。分布式控制系統(tǒng)可以是兩級的、三級的或更多級的。利用計算機對生產(chǎn)過程進行集中監(jiān)視、操作、管理和分散控制。隨著測控技術(shù)的發(fā)展，分布式控制系統(tǒng)的功能越來越多。不僅可以實現(xiàn)生產(chǎn)過程控制，而且還可以實現(xiàn)在線最優(yōu)化、生產(chǎn)過程實時調(diào)度、生產(chǎn)計劃統(tǒng)計管理功能，成為一種測、控、管一體化的綜合系統(tǒng)。DCS具有特點控制功能多樣化、操作簡便、系統(tǒng)可以擴展、維護方便、可靠性高等特點。DCS是監(jiān)視集中控制分散，故障影響面小，而且系統(tǒng)具有連鎖保護功能，采用了系統(tǒng)故障人工手動控制操作措施，使系統(tǒng)可靠性高。分布式控制系統(tǒng)與集中型控制系統(tǒng)相比，其功能更強，具有更高的安全性。是當(dāng)前大型機電一體化系統(tǒng)的主要潮流。

2.3 開放式控制系統(tǒng)(OCS)

開放控制系統(tǒng)(Open Control System)是目前計算機技術(shù)發(fā)展所引出的新的結(jié)構(gòu)體系概念?！伴_放”意味著對一種標(biāo)準(zhǔn)的信息交換規(guī)程的共識和支持，按此標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計的系統(tǒng)，可以實現(xiàn)不同廠家產(chǎn)品的兼容和互換，且資源共享。開放控制系統(tǒng)通過工業(yè)通信網(wǎng)絡(luò)使各種控制設(shè)備、管理計算機互聯(lián)，實現(xiàn)控制與經(jīng)營、管理、決策的集成，通過現(xiàn)場總線使現(xiàn)場儀表與控制室的控制設(shè)備互聯(lián)，實現(xiàn)測量與控制一體化。

2.4 計算機集成制造系統(tǒng)(CIMS)

鋼鐵企業(yè)的CIMS是將人與生產(chǎn)經(jīng)營、生產(chǎn)管理以及過程控制連成一體，用以實現(xiàn)從原料進廠，生產(chǎn)加工到產(chǎn)品發(fā)貨的整個生產(chǎn)過程全局和過程一體化控制。目前鋼鐵企業(yè)已基本實現(xiàn)了過程自動化，但這種“自動化孤島”式的單機自動化缺乏信息資源的共享和生產(chǎn)過程的統(tǒng)一管理，難以適應(yīng)現(xiàn)代鋼鐵生產(chǎn)的要求。未來鋼鐵企業(yè)競爭的焦點是多品種、小批量生產(chǎn)，質(zhì)優(yōu)價廉，及時交貨。為了提高生產(chǎn)率、節(jié)能降耗、減少人員及現(xiàn)有庫存，加速資金周轉(zhuǎn)，實現(xiàn)生產(chǎn)、經(jīng)營、管理整體優(yōu)化，關(guān)鍵就是加強管理，獲取必須的經(jīng)濟效益，提高了企業(yè)的競爭力。美國、日本等一些大型鋼鐵企業(yè)在20世紀(jì)80年代已廣泛實現(xiàn)CIMS化。

2.5 現(xiàn)場總線技術(shù)(FBT)

現(xiàn)場總線技術(shù)(Fied Bus Technology)是連接設(shè)置在現(xiàn)場的儀表與設(shè)置在控制室內(nèi)的控制設(shè)備之間的數(shù)字式、雙向、多站通信鏈路。采用現(xiàn)場總線技術(shù)取代現(xiàn)行的信號傳輸技術(shù)(如4～20mA，DC直流傳輸)就能使更多的信息在智能化現(xiàn)場儀表裝置與更高一級的控制系統(tǒng)之間在共同的通信媒體上進行雙向傳送。通過現(xiàn)場總線連接可省去66%或更多的現(xiàn)場信號連接導(dǎo)線。現(xiàn)場總線的引入導(dǎo)致DCS的變革和新一代圍繞開放自動化系統(tǒng)的現(xiàn)場總線化儀表，如智能變送器、智能執(zhí)行器、現(xiàn)場總線化檢測儀表、現(xiàn)場總線化PLC(Programmable Logic Controller)和現(xiàn)場就地控制站等的發(fā)展。

2.6 交流傳動技術(shù)

傳動技術(shù)在鋼鐵工業(yè)中起作至關(guān)重要的作用。隨著電力電子技術(shù)和微電子技術(shù)的發(fā)展，交流調(diào)速技術(shù)的發(fā)展非常迅速。由于交流傳動的優(yōu)越性，電氣傳動技術(shù)在不久的將來由交流傳動全面取代直流傳動，數(shù)字技術(shù)的發(fā)展，使復(fù)雜的矢量控制技術(shù)實用化得以實現(xiàn)，交流調(diào)速系統(tǒng)的調(diào)速性能已達到和超過直流調(diào)速水平?，F(xiàn)在無論大容量電機或中小容量電機都可以使用同步電機或異步電機實現(xiàn)可逆平滑調(diào)速。交流傳動系統(tǒng)在軋鋼生產(chǎn)中一出現(xiàn)就受到用戶的歡迎，應(yīng)用不斷擴大。

機電技術(shù)論文:機電一體化數(shù)控技術(shù)在煤礦機械中的應(yīng)用

【摘 要】煤礦機械正處在一個向機電一體化方向發(fā)展的時代,近來,隨著國家對煤礦安全生產(chǎn)的重視,煤礦設(shè)備投入的不斷增加,煤礦機械也處在一個更新?lián)Q代的時期。數(shù)控技術(shù)是實現(xiàn)機械制造自動化的關(guān)鍵，以數(shù)控技術(shù)為核心的機械設(shè)備廣泛采用數(shù)控技術(shù)應(yīng)用于制造業(yè)。

【關(guān)鍵詞】 煤炭機械 機械制造 機電一體化 數(shù)控技術(shù)

煤礦機電一體化技術(shù)在這一時期顯得尤為重要,它使機械、電子技術(shù)和液壓控制技術(shù)有機的結(jié)合,極大地提高了煤礦機械的各種性能,如安全性、經(jīng)濟性、可靠性、操作舒適性以及作業(yè)精度、作業(yè)效率、使用壽命、方便安裝拆除、便于維護等。中國論文聯(lián)盟

煤礦生產(chǎn)中,煤礦機械的性能自動化程度及其經(jīng)濟性等可以說直接影響到生產(chǎn);也直接影響到煤礦供電、排水、通風(fēng)、提升等的安全運行。而煤礦機械電氣與電子控制系統(tǒng)部分質(zhì)量的好壞與性能的優(yōu)劣又直接影響到機械的動力性、經(jīng)濟性、可靠性,從而影響施工質(zhì)量、生產(chǎn)效率及使用壽命等。電子(微電腦)控制系統(tǒng)已成為煤礦現(xiàn)代機械不可缺少的組成部分,同時也是評價煤礦現(xiàn)代機械技術(shù)水平的一個重要依據(jù)。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展,以及對煤礦機電產(chǎn)品性能要求不斷提高,電子(微電腦)控制系統(tǒng)在煤礦機械中所占的比重越來越大,其功能將會越來越強,應(yīng)用范圍也將越來越廣,而其復(fù)雜程度也隨之提高,這樣就對使用與維修維護這些設(shè)備的煤礦工作人員提出了更高的要求,對煤礦職工的培訓(xùn)工作和對煤礦設(shè)備的管理工作也顯得尤為重要。

煤礦生產(chǎn)施工要求煤礦機械具有以下性能:皮實耐用且維修簡單、生產(chǎn)效率高且節(jié)能降耗,自動化程度高且操作簡單,施工質(zhì)量好,精度高;性能穩(wěn)定,工作可靠,安全性高,使用壽命長;具有較好的經(jīng)濟性,即高的技術(shù)價格比和低的制造與使用成本;工人勞動強度低,操作員的工作條件好;具有在線運行狀態(tài)監(jiān)視,故障自診及自動故障報警功能,能及時準(zhǔn)確地指出故障部位,減少停機維修時間。

一、機電一體化是一項新興的技術(shù),將其引入到煤礦機械中,必將會給煤礦機械帶來了新的技術(shù)變革,使其各種性能有了質(zhì)的飛躍。

機電一體化又稱機械電子工程學(xué),是一門跨學(xué)科的綜合性高技術(shù),是由微電子技術(shù)、計算機技術(shù)、信息技術(shù)、自動控制技術(shù)、機械技術(shù)、液壓技術(shù)以及其他技術(shù)相互融合而成的一門獨立的交叉學(xué)科。目前機械的電子(微機)控制系統(tǒng)主要用以實現(xiàn)如下功能:

（1）在線監(jiān)控、自動報警及故障自診,即對煤礦機械的電動機、傳動系統(tǒng)、工作裝置、制動系統(tǒng)和液壓系統(tǒng)等的在線運行狀態(tài)監(jiān)控,出現(xiàn)故障能動報警并準(zhǔn)確地指出故障的部位,從而改善操作員的工作條件,提高機器的工作效率,簡化設(shè)備維護檢查工作,降低使用維修費用,縮短停機維修時間,延長設(shè)備的使用壽命。如采煤機上變頻器就采用plc控制,可實現(xiàn)多種在線監(jiān)控和故障自診,還有煤礦用各種電器設(shè)備也越來越智能化。

（2）節(jié)能降耗,提高生產(chǎn)效率。例如井下使用的膠帶輸送機、通風(fēng)機、提升機等,使用變頻起動、plc控制系統(tǒng),節(jié)電量就為30%左右,同時生產(chǎn)效率也大大提高。

（3）自動化或半自動化程度的提高

煤礦機械實現(xiàn)自動化或半自動化控制,可以減輕操作者的勞動強度,提高生產(chǎn)效率,并減少因操作者的經(jīng)驗不足,對作業(yè)精度的影響。例如,冀中能源黃沙礦2009年投入使用的一整套薄煤綜采設(shè)備,由我國北京天地瑪坷電液控制系統(tǒng)有限公司與德國marco公司合作生產(chǎn)的pm31型液壓支架電液控制系統(tǒng),就是微電腦控制,只要在支架操作控制器上輸入程序,支架使會自動連續(xù)動作,也可實現(xiàn)遠程控制和工作面無人操作。

二、機械制造中數(shù)控技術(shù)的應(yīng)用

1、煤礦機械

現(xiàn)代采煤機開發(fā)速度快、品種多，都是小批量的生產(chǎn)，各種機殼的毛坯制造越來越多地采用焊件，傳統(tǒng)機械加工難以實現(xiàn)單件的下料問題，而使用數(shù)控氣割，代替了過去流行的仿型法，使用龍骨板程序?qū)Σ擅簷C葉片、滾筒等下料，從而優(yōu)化套料的選用方案。使其發(fā)揮了切割速度快、質(zhì)量可靠的優(yōu)勢，一些零件的焊接坡口可直接割出，這樣大大提高了生產(chǎn)效率。同時，數(shù)控氣割機裝有自動可調(diào)的切縫補償裝置。它允許對構(gòu)件的實際輪廓進行程序控制，好比數(shù)控機床上對銑刀的半徑補償一樣。這樣可以通過調(diào)節(jié)切縫的補償值來精確的控制毛坯件的加工余量。中國論文聯(lián)盟

2、機床設(shè)備

機械設(shè)備是機械制造中的重中之重，面對現(xiàn)代機械制造業(yè)的需求，具備了控制能力的機床設(shè)備是現(xiàn)代機電一體化產(chǎn)品的重要組成部分。計算機數(shù)控技術(shù)為機械制造業(yè)提供了良好的機床控制能力，即把計算機控制裝置運用到機床上，也就是用數(shù)控技術(shù)對機床的加工實施控制，這樣的機床就是數(shù)控機床。它是以代碼實現(xiàn)機床控制的機電一體化產(chǎn)品，它把刀具和工件之間的相對位置、主軸變速、刀具的選擇、冷卻泵的起停等各種操作和順序動作數(shù)字碼記錄在控制介質(zhì)上，從而發(fā)出控制指令來控制機床的伺服系統(tǒng)或其他執(zhí)行元件，使機床自動加工出所需零件。

在機械制造業(yè)中，數(shù)控加工技術(shù)已經(jīng)越來越受到重視。隨著計算機技術(shù)為主流的現(xiàn)代科技技術(shù)發(fā)展和市場產(chǎn)品競爭的加劇，傳統(tǒng)的機械制造技術(shù)很難滿足現(xiàn)代產(chǎn)品多樣化的發(fā)展和日新月異的換代速度。面對多品種小批量生產(chǎn)比重的加大，產(chǎn)品交貨質(zhì)量和成本要求的提高，要求現(xiàn)代的制造技術(shù)具有很高的柔性。如何能增強機械制造業(yè)對外界因素的適應(yīng)能力以及產(chǎn)品適應(yīng)市場的變化能力，就需要我們能利用現(xiàn)代數(shù)控技術(shù)的靈活性，最大限度的應(yīng)用于機械制造行業(yè)。

機電技術(shù)論文:淺析傳感器技術(shù)在機電一體化中的應(yīng)用

摘要:文章概述傳感器研究現(xiàn)狀與發(fā)展,探討傳感器在機電一體化系統(tǒng)中的應(yīng)用,并分析我國傳感器技術(shù)發(fā)展的若干問題及發(fā)展方向。

關(guān)鍵詞:傳感器技術(shù);機電一體化;應(yīng)用

在機電一體化系統(tǒng)中,傳感器處系統(tǒng)之首,其作用相當(dāng)于系統(tǒng)感受器官,能快速、精確地獲取信息并能經(jīng)受嚴(yán)酷環(huán)境考驗,是機電一體化系統(tǒng)達到高水平的保證。如缺少這些傳感器對系統(tǒng)狀態(tài)和對信息精確而可靠的自動檢測,系統(tǒng)的信息處理、控制決策等功能就無法談及和實現(xiàn)。

一、傳感器的研究現(xiàn)狀與發(fā)展

傳感器是能感受規(guī)定的被測量并按一定規(guī)律轉(zhuǎn)換成可用輸出信號的器件或裝置,主要用于檢測機電一體化系統(tǒng)自身與操作對象、作業(yè)環(huán)境狀態(tài),為有效控制機電一體化系統(tǒng)的運作提供必須的相關(guān)信息。隨著人類探知領(lǐng)域和空間的拓展,電子信息種類日益繁多,信息傳遞速度日益加快,信息處理能力日益增強,相應(yīng)的信息采集——傳感技術(shù)也將日益發(fā)展,傳感器也將無所不在。

從20世紀(jì)80年代起,逐步在世界范圍內(nèi)掀起一股“傳感器熱”,各先進工業(yè)國都極為重視傳感技術(shù)和傳感器研究、開發(fā)和生產(chǎn)。傳感技術(shù)已成為重要的現(xiàn)代科技領(lǐng)域,傳感器及其系統(tǒng)生產(chǎn)已成為重要的新興行業(yè)。

二、傳感器在機電一體化系統(tǒng)中的應(yīng)用

傳感器是左右機電一體化系統(tǒng)(或產(chǎn)品)發(fā)展的重要技術(shù)之一,廣泛應(yīng)用于各種自動化產(chǎn)品之中:

1.機器人用傳感器。工業(yè)機器人之所以能夠準(zhǔn)確操作,是因為它能夠通過各種傳感器來準(zhǔn)確感知自身、操作對象及作業(yè)環(huán)境的狀態(tài),包括:其自身狀態(tài)信息的獲取通過內(nèi)部傳感器(位置、位移、速度、加速度等)來完成,操作對象與外部環(huán)境的感知通過外部傳感器來實現(xiàn),這個過程非常重要,足以為機器人控制提供反饋信息。

2.機械加工過程的傳感檢測技術(shù)。

(1)切削過程和機床運行過程的傳感技術(shù)。切削過程傳感檢測的目的在于優(yōu)化切削過程的生產(chǎn)率、制造成本或(金屬)材料的切除率等。切削過程傳感檢測的目標(biāo)有切削過程的切削力及其變化、切削過程顫震、刀具與工件的接觸和切削時切屑的狀態(tài)及切削過程辨識等,而最重要的傳感參數(shù)有切削力、切削過程振動、切削過程聲發(fā)射、切削過程電機的功率等。對于機床的運行來講,主要的傳感檢測目標(biāo)有驅(qū)動系統(tǒng)、軸承與回轉(zhuǎn)系統(tǒng)、溫度的監(jiān)測與控制及安全性等,其傳感參數(shù)有機床的故障停機時間、被加工件的表面粗糙度和加工精度、功率、機床狀態(tài)與冷卻潤滑液的流量等。

(2)工件的過程傳感。與刀具和機床的過程監(jiān)視技術(shù)相比,工件的過程監(jiān)視是研究和應(yīng)用最早、最多的。它們多數(shù)以工件加工質(zhì)量控制為目標(biāo)。20世紀(jì)80年代以來,工件識別和工件安裝位姿監(jiān)視要求也提到日程上來。粗略地講,工序識別是為辨識所執(zhí)行的加工工序是否是工(零)件加工要求的工序;工件識別是辨識送入機床待加工的工件或者毛坯是否是要求加工的工件或毛坯,同時還要求辨識工件安裝的位姿是否是工藝規(guī)程要求的位姿。此外,還可以利用工件識別和工件安裝監(jiān)視傳感待加工毛坯或工件的加工裕量和表面缺陷。完成這些識別與監(jiān)視將采用或開發(fā)許多傳感器,如基于tv或ccd的機器視覺傳感器、激光表面粗糙度傳感系統(tǒng)等。

(3)刀具(砂輪的檢測傳感。切削與磨削過程是重要的材料切除過程。刀具與砂輪磨損到一定限度(按磨鈍標(biāo)準(zhǔn)判定)或出現(xiàn)破損(破損、崩刃、燒傷、塑變或卷刀的總稱),使它們失去切(磨削能力或無法保證加工精度和加工表面完整性時,稱為刀具/砂輪失效。工業(yè)統(tǒng)計證明,刀具失效是引起機床故障停機的首要因素,由其引起的停機時間占nc類機床的總停機時間的1/5-1/3.此外,它還可能引發(fā)設(shè)備或人身安全事故,甚至是重大事故。

3.汽車自動控制系統(tǒng)中的傳感技術(shù)。隨著傳感器技術(shù)和其它新技術(shù)的應(yīng)用,現(xiàn)代化汽車工業(yè)進入了全新時期。汽車的機電一體化要求用自動控制系統(tǒng)取代純機械式控制部件,這不僅體現(xiàn)在發(fā)動機上,為更全面地改善汽車性能,增加人性化服務(wù)功能,降低油耗,減少排氣污染,提高行駛安全性、可靠性、操作方便和舒適性,先進的檢測和控制技術(shù)已擴大到汽車全身。在其所有重點控制系統(tǒng)中,必不可少地使用曲軸位置傳感器、吸氣及冷卻水溫度傳感器、壓力傳感器、氣敏傳感器等各種傳感器。

三、我國傳感器技術(shù)發(fā)展的若干問題及發(fā)展方向

傳感器技術(shù)是實現(xiàn)自動控制、自動調(diào)節(jié)的關(guān)鍵環(huán)節(jié),也是機電一體化系統(tǒng)不可缺少的關(guān)鍵技術(shù)之一,其水平高低在很大程度上影響和決定著系統(tǒng)的功能;其水平越高,系統(tǒng)的自動化程度就越高。在一套完整的機電一體化系統(tǒng)中,如果不能利用傳感檢測技術(shù)對被控對象的各項參數(shù)進行及時準(zhǔn)確地檢測出并轉(zhuǎn)換成易于傳送和處理的信號,我們所需要的用于系

統(tǒng)控制的信息就無法獲得,進而使整個系統(tǒng)就無法正常有效的工作。

我國傳感器的研究主要集中在專業(yè)研究所和大學(xué),始于20世紀(jì)80年代,與國外先進技術(shù)相比,我們還有較大差距,主要表現(xiàn)在:

(1)先進的計算、模擬和設(shè)計方法;

(2)先進的微機械加工技術(shù)與設(shè)備;

(3)先進的封裝技術(shù)與設(shè)備;

(4)可靠性技術(shù)研究等方面。因此,必須加強技術(shù)研究和引進先進設(shè)備,以提高整體水平。傳感器技術(shù)今后的發(fā)展方向可有幾方面:

1.加速開發(fā)新型敏感材料:通過微電子、光電子、生物化學(xué)、信息處理等各種學(xué)科,各種新技術(shù)的互相滲透和綜合利用,可望研制出一批基于新型敏感材料的先進傳感器。

2.向高精度發(fā)展:研制出靈敏度高、精確度高、響應(yīng)速度快、互換性好的新型傳感器以確保生產(chǎn)自動化的可靠性。

3.向微型化發(fā)展:通過發(fā)展新的材料及加工技術(shù)實現(xiàn)傳感器微型化將是近十年研究的熱點。

4.向微功耗及無源化發(fā)展:傳感器一般都是非電量向電量的轉(zhuǎn)化,工作時離不開電源,開發(fā)微功耗的傳感器及無源傳感器是必然的發(fā)展方向。

5.向智能化數(shù)字化發(fā)展:隨著現(xiàn)代化的發(fā)展,傳感器的功能已突破傳統(tǒng)的功能,其輸出不再是一個單一的模擬信號(如0-10mv),而是經(jīng)過微電腦處理好后的數(shù)字信號,有點甚至帶有控制功能,即智能傳感器。

機電技術(shù)論文:機電一體化技術(shù)現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢

摘 要:機電一體化是現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)發(fā)展的必然結(jié)果。此簡述機電一體化技術(shù)的基本情況和發(fā)展背景,綜述國內(nèi)外機電一體化技術(shù)的現(xiàn)狀,分析機電一體化技術(shù)的發(fā)展趨勢。

關(guān)鍵詞:機電一體化 技術(shù) 現(xiàn)狀 發(fā)展趨

現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展,極大地推動了不同學(xué)科的交叉與滲透,工程領(lǐng)域的技術(shù)改造與革命。在機械工程領(lǐng)域,由于微電子技術(shù)和計算機技術(shù)的迅速發(fā)展及其向機械工業(yè)的滲透所形成的機電一體化,使機械工業(yè)的技術(shù)結(jié)構(gòu)、產(chǎn)品結(jié)構(gòu)、功能與構(gòu)成、生產(chǎn)方式及管理體系發(fā)生了巨大變化,使工業(yè)生產(chǎn)由“機械電氣化”邁入以“機電一體化”為特征的發(fā)展階段。

1 機電一體化概述

機電一體化是指在機構(gòu)的主功能、動力功能、信息處理功能和控制功能上引進電子技術(shù),將機械裝置與電子化設(shè)計及軟件結(jié)合起來所構(gòu)成的系統(tǒng)的總稱。

機電一體化發(fā)展至今已經(jīng)成為一門有著自身體系的新型學(xué)科,隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展,還將被賦予新的內(nèi)容。但其基本特征可概括為:機電一體化是從系統(tǒng)的觀點出發(fā),綜合運用機械技術(shù)、微電子技術(shù)、自動控制技術(shù)、計算機技術(shù)、信息技術(shù)、傳感測控技術(shù)及電力電子技術(shù),根據(jù)系統(tǒng)功能目標(biāo)要求,合理配置與布局各功能單元,在多功能、高質(zhì)量、高可靠性、低能耗的意義上實現(xiàn)特定功能價值,并使整個系統(tǒng)最優(yōu)化的系統(tǒng)工程技術(shù)。由此而產(chǎn)生的功能系統(tǒng),則成為一個機電一體化系統(tǒng)或機電一體化產(chǎn)品。因此,“機電一體化”涵蓋“技術(shù)”和“產(chǎn)品”兩個方面。機電一體化技術(shù)是基于上述群體技術(shù)有機融合的一種綜合技術(shù),而不是機械技術(shù)、微電子技術(shù)及其它新技術(shù)的簡單組合、拼湊。這是機電一體化與機械加電氣所形成的機械電氣化在概念上的根本區(qū)別。機械工程技術(shù)由純技術(shù)發(fā)展到機械電氣化,仍屬傳統(tǒng)機械,其主要功能依然是代替和放大的體系。但是,發(fā)展到機電一體化后,其中的微電子裝置除可取代某些機械部件的原有功能外,還被賦予許多新的功能,如自動檢測、自動處理信息、自動顯示記錄、自動調(diào)節(jié)與控制、自動診斷與保護等。也就是說,機電一體化產(chǎn)品不僅是人的手與肢體的延伸,還是人的感官與頭腦的延伸,智能化特征是機電一體化與機械電氣化在功能上的本質(zhì)區(qū)別。

2 機電一體化的發(fā)展?fàn)顩r

機電一體化的發(fā)展大體可以分為三個階段:(1)20世紀(jì)60年代以前為第一階段,這一階段稱為初級階段。在這一時期,人們自覺不自覺地利用電子技術(shù)的初步成果來完善機械產(chǎn)品的性能。特別是在第二次世界大戰(zhàn)期間,戰(zhàn)爭刺激了機械產(chǎn)品與電子技術(shù)的結(jié)合,這些機電結(jié)合的軍用技術(shù),戰(zhàn)后轉(zhuǎn)為民用,對戰(zhàn)后經(jīng)濟的恢復(fù)起到了積極的作用。那時,研制和開發(fā)從總體上看還處于自發(fā)狀態(tài)。由于當(dāng)時電子技術(shù)的發(fā)展尚未達到一定水平,機械技術(shù)與電子技術(shù)的結(jié)合還不可能廣泛和深入發(fā)展,已經(jīng)開發(fā)的產(chǎn)品也無法大量推廣。(2)20世紀(jì)70—80年代為第二階段,可稱為蓬勃發(fā)展階段。這一時期,計算機技術(shù)、控制技術(shù)、通信技術(shù)的發(fā)展,為機電一體化的發(fā)展奠定了技術(shù)基礎(chǔ)。大規(guī)模、超大規(guī)模集成電路和微型計算機的出現(xiàn),為機電一體化的發(fā)展提供了充分的物質(zhì)基礎(chǔ)。這個時期的特點是:mechatronics一詞首先在日本被普遍接受,大約到20世紀(jì)80年代末期在世界范圍內(nèi)得到比較廣泛的承認(rèn);機電一體化技術(shù)和產(chǎn)品得到了極大發(fā)展;各國均開始對機電一體化技術(shù)和產(chǎn)品給予很大的關(guān)注和支持。(3)20世紀(jì)90年代后期,開始了機電一體化技術(shù)向智能化方向邁進的新階段,機電一體化進入深入發(fā)展時期。一方面,光學(xué)、通信技術(shù)等進入機電一體化,微細加工技術(shù)也在機電一體化中嶄露頭腳,出現(xiàn)了光機電一體化和微機電一體化等新分支;另一方面,對機電一體化系統(tǒng)的建模設(shè)計、分析和集成方法,機電一體化的

學(xué)科體系和發(fā)展趨勢都進行了深入研究。同時,人工智能技術(shù)、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)及光纖技術(shù)等領(lǐng)域取得的巨大進步,為機電一體化技術(shù)開辟了發(fā)展的廣闊天地。這些研究,使機電一體化進一步建立了堅實的基礎(chǔ),并且逐漸形成完整的學(xué)科體系。

我國是從20世紀(jì)80年代初才開始進行這方面的研究和應(yīng)用。國務(wù)院成立了機電一體化領(lǐng)導(dǎo)小組,并將該技術(shù)列入“863計劃”中。在制定“九五”規(guī)劃和2010年發(fā)展綱要時充分考慮了國際上關(guān)于機電一體化技術(shù)的發(fā)展動向和由此可能帶來的影響。許多大專院校、研究機構(gòu)及一些大中型企業(yè)對這一技術(shù)的發(fā)展及應(yīng)用做了大量的工作,取得了一定成果。但與日本等先進國家相比,仍有相當(dāng)差距。

3 機電一體化的發(fā)展趨勢

機電一體化是集機械、電子、光學(xué)、控制、計算機、信息等多學(xué)科的交叉綜合,它的發(fā)展和進步依賴并促進相關(guān)技術(shù)的發(fā)展。機電一體化的主要發(fā)展方向大致有以下幾個方面:

3.1 智能化

智能化是21世紀(jì)機電一體化技術(shù)的一個重要發(fā)展方向。人工智能在機電一體化的研究中日益得到重視,機器人與數(shù)控機床的智能化就是重要應(yīng)用之一。這里所說的“智能化”是對機器行為的描述,是在控制理論的基礎(chǔ)上,吸收人工智能、運籌學(xué)、計算機科學(xué)、模糊數(shù)學(xué)、心理學(xué)、生理學(xué)和混沌動力學(xué)等新思想、新方法,使它具有判斷推理、邏輯思維及自主決策等能力,以求得到更高的控制目標(biāo)。誠然,使機電一體化產(chǎn)品具有與人完全相同的智能,是不可能的,也是不必要的。但是,高性能、高速度的微處理器使機電一體化產(chǎn)品賦有低級智能或者人的部分智能,則是完全可能而且必要的。

3.2 模塊化

模塊化是一項重要而艱巨的工程。由于機電一體化產(chǎn)品種類和生產(chǎn)廠家繁多,研制和開發(fā)具有標(biāo)準(zhǔn)機械接口、電氣接口、動力接口和環(huán)境接口等的機電一體化產(chǎn)品單元是一項十分復(fù)雜但又非常重要的事情。如研制集減速、智能調(diào)速、電機于一體的動力單元,具有視覺、圖像處理、識別和測距等功能的控制單元,以及各種能完成典型操作的機械裝置等。有了這些標(biāo)準(zhǔn)單元就可迅速開發(fā)出新產(chǎn)品,同時也可以擴大生產(chǎn)規(guī)模。為了達到以上目的,還需要制定各項標(biāo)準(zhǔn),以便于各部件、單元的匹配。由于利益沖突,近期很難制定出國際或國內(nèi)這方面的標(biāo)準(zhǔn),但可以通過組建一些大企業(yè)逐漸形成。顯然,從電氣產(chǎn)品的標(biāo)準(zhǔn)化、系列化帶來的好處可以肯定,無論是對生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)機電一體化單元的企業(yè),還是對生產(chǎn)機電一體化產(chǎn)品的企業(yè),模塊化將給機電一體化企業(yè)帶來美好的前程。

3.3 網(wǎng)絡(luò)化

20世紀(jì)90年代,計算機技術(shù)等的突出成就是網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的興起和飛速發(fā)展給科學(xué)技術(shù)、工業(yè)生產(chǎn)、政治、軍事、教育等日常生活都帶來了巨大的變革。各種網(wǎng)絡(luò)將全球經(jīng)濟、生產(chǎn)連成一片,企業(yè)間的競爭也將全球化。機電一體化新產(chǎn)品一旦研制出來,只要其功能獨到、質(zhì)量可靠,很快就會暢銷全球。由于網(wǎng)絡(luò)的普及,基于網(wǎng)絡(luò)的各種遠程控制和監(jiān)視技術(shù)方興未艾,而遠程控制的終端設(shè)備本身就是機電一體化產(chǎn)品?，F(xiàn)場總線和局域網(wǎng)技術(shù)的應(yīng)用使家用電器網(wǎng)絡(luò)化已成大勢,利用家庭網(wǎng)絡(luò)(home net)將各種家用電器連接成以計算機為中心的計算機集成家電系統(tǒng)(computer integrated appliance system,cias),能使人們呆在家里就可分享各種高技術(shù)帶來的便利與快樂。因此,機電一體化產(chǎn)品無疑將朝著網(wǎng)絡(luò)化方向發(fā)展。

3.4 微型化

微型化興起于20世紀(jì)80年代末,指的是機電一體化向微型機器和微觀領(lǐng)域發(fā)展的趨勢。國外稱其為微電子機械系統(tǒng)(mems),泛指幾何尺寸不超過1cm3的機電一體化產(chǎn)品,并向微米、納米級發(fā)展。微機電一體化產(chǎn)品體積小,耗能少,運動靈活,在生物醫(yī)療、軍事、信息等方面具有無可比擬的優(yōu)勢。微機電一體化發(fā)展的瓶頸在于微機械技術(shù)。微機電一體化產(chǎn)品的加工采用精細加工技術(shù),即超精密技術(shù),它包括光刻技術(shù)和蝕刻技術(shù)兩類。

3.5 環(huán)保化

工業(yè)的發(fā)達給人們生活帶來巨大變化。一方面,物質(zhì)豐富,生活舒適;另一方面,資源減少,生態(tài)環(huán)境受到嚴(yán)重污染。于是,人們呼吁保護環(huán)境資源,回歸自然。綠色產(chǎn)品概念在這種呼聲下應(yīng)運而生,綠色化是時代的趨勢。綠色產(chǎn)品在其

設(shè)計、制造、使用和銷毀的生命過程中,符合特定的環(huán)境保護和人類健康的要求,對生態(tài)環(huán)境無害或危害極少,資源利用率極高。設(shè)計綠色的機電一體化產(chǎn)品,具有遠大的發(fā)展前景。機電一體化產(chǎn)品的綠色化主要是指,使用時不污染生態(tài)環(huán)境,報廢后能回收利用。

3.6 系統(tǒng)化

系統(tǒng)化的表現(xiàn)特征之一就是系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)進一步采用開放式和模式化的總線結(jié)構(gòu)。系統(tǒng)可以靈活組態(tài),進行任意剪裁和組合,同時尋求實現(xiàn)多子系統(tǒng)協(xié)調(diào)控制和綜合管理。表現(xiàn)之二是通信功能的大大加強。一般除rs232外,還有rs485等智能化通信接口。未來的機電一體化更加注重產(chǎn)品與人的關(guān)系,機電一體化的人格化有兩層含義:一層是如何賦予機電一體化產(chǎn)品人的智能、情感、人性等等,顯得越來越重要,特別是對家用機器人,其高層境界就是人機一體化;另一層是模仿生物機理,研制出各種機電一體化產(chǎn)品。事實上,許多機電一體化產(chǎn)品都是受動物的啟發(fā)而研制出來的。

綜上所述,機電一體化的出現(xiàn)不是孤立的,它是許多科學(xué)技術(shù)發(fā)展的結(jié)晶,是社會生產(chǎn)力發(fā)展到一定階段的必然要求和產(chǎn)物。當(dāng)然,與機電一體化相關(guān)的技術(shù)還有很多,并且隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展,各種技術(shù)相互融合的趨勢將越來越明顯,機電一體化技術(shù)的發(fā)展前景也將越來越光明。

機電技術(shù)論文:淺談機電一體化中的接口技術(shù)

摘要:接口技術(shù)是在機電一體化技術(shù)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的,隨著機電一體化技術(shù)的發(fā)展而變得越來越重要。文章以機電一體化控制系統(tǒng)(微電子系統(tǒng))為例,將接口分為人機接口與機電接口兩大類進行探討。

關(guān)鍵詞:機電一體化;接口技術(shù);人機接口;機電接口

機電一體化系統(tǒng)可分為機械和微電子系統(tǒng)兩大部分,各部分連接須具備一定條件,這個聯(lián)系條件通常稱為接口。各分系統(tǒng)又由各要素(子系統(tǒng))組成。本文以機電一體化控制系統(tǒng)(微電子系統(tǒng))為例,將接口分為人機與機電接口兩大類。

一、機電接口

由于機械系統(tǒng)與微電子系統(tǒng)在性質(zhì)上有很大差別,兩者間的聯(lián)系須通過機電接口進行調(diào)整、匹配、緩沖,因此機電接口起著非常重要的作用:

(1)行電平轉(zhuǎn)換和功率放大。一般微機的i/o芯片都是ttl電平,而控制設(shè)備則不一定,因此必須進行電平轉(zhuǎn)換;另外,在大負(fù)載時還需要進行功率放大;

(2)抗干擾隔離。為防止干擾信號的串入,可以使用光電耦合器、脈沖變壓器或繼電器等把微機系統(tǒng)和控制設(shè)備在電器上加以隔離;

(3)進行a/d或d/a轉(zhuǎn)換。當(dāng)被控對象的檢測和控制信號為模擬量時,必須在微機系統(tǒng)和被控對象之間設(shè)置a/d和d/a轉(zhuǎn)換電路,以保證微機所處理的數(shù)字量與被控的模擬量之間的匹配。

1、模擬信號輸入接口。在機電一體化系統(tǒng)中,反映被控對象運行狀態(tài)信號是傳感器或變送器的輸出信號,通常這些輸出信號是模擬電壓或電流信號(如位置檢測用的差動變壓器、溫度檢測用的熱偶電阻、溫敏電阻、轉(zhuǎn)速檢測用的測速發(fā)電機等)計算機要對被控對象進行控制,必須獲得反映系統(tǒng)運行的狀態(tài)信號,而計算機只能接受數(shù)字信號,要達到獲取信息的目的,就應(yīng)將模擬電信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號的接口——模擬信號輸入接口。

2、模擬信號輸出接口。在機電一體化系統(tǒng)中,控制生產(chǎn)過程執(zhí)行器的信號通常是模擬電壓或電流信號,如交流電動機變頻調(diào)速、直流電動機調(diào)速器、滑差電動機調(diào)速器等。而計算機只能輸出數(shù)字信號,并通過運算產(chǎn)生控制信號,達到控制生產(chǎn)過程的目的,應(yīng)有將數(shù)字信號轉(zhuǎn)換成模擬電信號的接口——模擬信號輸出接口。任務(wù)是把計算機輸出的數(shù)字信號轉(zhuǎn)換為模擬電壓或電流信號,以便驅(qū)動相應(yīng)的執(zhí)行器,達到控制對象的目的。模擬信號輸出接口一般由控制接口、數(shù)字模擬信號轉(zhuǎn)換器、多路模擬開關(guān)和功率放大器幾部分構(gòu)成。

3、開關(guān)信號通道接口。機電一體化系統(tǒng)的控制系統(tǒng)中,需要經(jīng)常處理一類最基本的輸入/輸出信號,即數(shù)字量(開關(guān)量)信號包括:開關(guān)的閉合與斷開;指示燈的亮與滅;繼電器或接觸器的吸合與釋放;電動機的啟動與停止;閥門的打開與關(guān)閉等。這些信號的共同特征是以二進制的邏輯“1”和“0”出現(xiàn)的。在機電一體化控制系統(tǒng)中,對應(yīng)二進制數(shù)碼的每一位都可以代表生產(chǎn)過程中的一個狀態(tài),此狀態(tài)作為控制依據(jù)。

(1)輸入通道接口。開關(guān)信號輸入通道接口的任務(wù)是將來自控制過程的開關(guān)信號、邏輯電平信號以及一些系統(tǒng)設(shè)置開關(guān)信號傳送給計算機。這些信號實質(zhì)是一種電平各異的數(shù)字信號,所以開關(guān)信號輸入通道又稱為數(shù)字輸入通道(di)。由于開關(guān)信號只有兩種邏輯狀態(tài)“on”和“off”或數(shù)字信號“1”和“0”,但是其電平一般與計算機的數(shù)字電平不相同,與計算機連接的接口只需考慮邏輯電平的變換以及過程噪聲隔離等設(shè)計問題,它主要由輸入緩沖器、電平隔離與轉(zhuǎn)換電路和地址譯碼電路等組成。

(2)輸出通道接口。開關(guān)信號輸出通道的作用是將計算機通過邏輯運算處理后的開關(guān)信號傳遞給開關(guān)執(zhí)行器(如繼電器或報警指示器)。它實質(zhì)是邏輯數(shù)字的輸出通道,又稱為數(shù)字輸出通道(do)。do通道接口設(shè)計主要考慮的是內(nèi)部與外部公共地隔離和驅(qū)動開關(guān)執(zhí)行器的功率。開關(guān)量輸出通道接口主要由輸出鎖存器、驅(qū)動器和輸出口地址譯碼電路等組成。

二、人機接口

人機接口是操作者與機電系統(tǒng)(主要是控制微機)之間進行信息交換的接口。按照信息的傳遞方向,可以分為輸入與輸出接口兩大類。機電系統(tǒng)通過輸出接口向操作者顯示系統(tǒng)的各種狀態(tài)、運行參數(shù)及結(jié)果等信息;另一方面,操作者通過輸入接口向機電系統(tǒng)輸入各種控制命令,干預(yù)系統(tǒng)的運行狀態(tài),以實現(xiàn)所要求的功能。

1、輸入接口。

(1)撥盤輸入接口。撥盤是機電一體化系統(tǒng)中常見的一種輸入設(shè)備,若系統(tǒng)需要輸入少量的參數(shù),如修正系數(shù)、控制目標(biāo)等,采用撥盤較為方便,這種方式具有保持性。撥盤的種類很多,作為人機接口使用最方便的是十進制輸入、bcd碼輸出的bcd碼撥盤。bcd碼撥盤可直接與控制微機的并行口或擴展口相連,以bcd碼形式輸入信息。

(2)鍵盤輸入接口。鍵盤是一組按鍵集合,向計算機提供被按鍵的代碼。常用的鍵盤有:

1)編碼鍵盤,自動提供被按鍵的編碼(如ascii碼或二進制碼);

2)非編碼鍵盤,僅僅簡單地提供按鍵的通或斷(“0”或“1”電位),而按鍵的掃描和識別,則由設(shè)計的鍵盤程序來實現(xiàn)。前者使用方便,但結(jié)構(gòu)復(fù)雜,成本高;后者電路簡單,便于設(shè)計。

2、輸出接口。在機電一體化系統(tǒng)中,發(fā)光二極管顯示器(led)是典型的輸出設(shè)備,由于led顯示器結(jié)構(gòu)簡單、體積小、可靠性高、壽命長、價格便宜,因此使用廣泛。常用的led顯示器有7段發(fā)光二極管和點陣式led顯示器。7段led顯示器原理很簡單,是同名管腳上所加電平高低來控制發(fā)光二極管是否點亮而顯示不同字形的。點陣式led顯示器一般用來顯示復(fù)雜符號、字母及表格等,在大屏幕顯示及智能化儀器中有廣泛應(yīng)用。

結(jié)語:

接口技術(shù)是研究機電一體化系統(tǒng)中的接口問題,使系統(tǒng)中信息和能量的傳遞和轉(zhuǎn)換更加順暢,使系統(tǒng)各部分有機地結(jié)合在一起,形成完整的系統(tǒng)。接口技術(shù)是在機電一體化技術(shù)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的,隨著機電一體化技術(shù)的發(fā)展而變得越來越重要;同時接口技術(shù)的研究也必然促進機電一體化的發(fā)展。從某種意義上講,機電一體化系統(tǒng)的設(shè)計,就是根據(jù)功能要求選擇了各部分后所進行的接口設(shè)計。接口的好與壞直接影響到機電一體化系統(tǒng)的控制性能,以及系統(tǒng)運行的穩(wěn)定性和可靠性,因此接口技術(shù)是機電一體化系統(tǒng)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。