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侃過驅(qū)動的方式以后,還可以侃一下被驅(qū)動的結(jié)構(gòu)。
假如一個驅(qū)動力可以使系統(tǒng)啟動的話,系統(tǒng)就可以開始運轉(zhuǎn),但運轉(zhuǎn)的過程中還會發(fā)生許多的問題。按我的習(xí)慣,我把這些問題歸為四類,即:
1 控制位置精度的問題。
2 平衡問題。
3 振動問題。
4 潤滑問題。
控制位置精度的問題是一個比較復(fù)雜的問題,它與控制系統(tǒng)的選擇、被驅(qū)動件的慣量、控制的算法等一系列因素有關(guān)。
對于要求高速運動,而定位準(zhǔn)確的物體,減少自身的慣量而提高其剛度是尤其重要的。有時,你必須放棄鋼鐵、鋁合金等結(jié)構(gòu)而轉(zhuǎn)求采用復(fù)合材料。不管對誰來說,一個大而重的東西比輕的東西就是難以控制。在提高剛度的同時,還應(yīng)該提高結(jié)構(gòu)的自振頻率,這對于提高位置控制精度都有很大的幫助。
就控制系統(tǒng)來說,不是你選擇的系統(tǒng)精度越高就越好,過高的精度有時沒有必要,它無故地增加了制造的成本。有時,你提出的、超高的精度其實是實現(xiàn)不了的,比如,你要求熱軋板帶的精度到‘繆’級就很難做到。還有就是,太高的精度引起的系統(tǒng)震蕩也是很難處理的,有時是對生產(chǎn)過程的嚴(yán)重干擾,可以大大地降低生產(chǎn)效率。
提高一個系統(tǒng)的位置控制精度和算法還有很大的關(guān)系,你的算法比較先進,簡單地解出軌跡和正確地修正和差補,都是提高控制精度的有效手段。
作為機械設(shè)計者,在設(shè)計這類東西時,你應(yīng)該是先設(shè)計好你的所有機構(gòu),做完所有的慣量計算,找到最大的慣性力作用點和外載荷的附加點,再和專業(yè)的自控公司的家伙談控制,看他們的伺服電機或步進電機的力能參數(shù)是不是可以,控制卡是不是有這么高的響應(yīng)和適當(dāng)?shù)碾娏鬏敵,你就可以得出結(jié)論,誰的東西是可以使用的,誰是真正混事的家伙。只有這樣,你設(shè)計的東西,你才知道最終是不是可以使用,即使在使用中有問題,也可以知道是在哪里出了問題?到底是驅(qū)動跟不上?還是算法的問題,或是控制電路的問題。不知道這些,永遠是糊涂的。
說到一個系統(tǒng)的平衡問題,也有許多的講究,例如大型的棒材軋機的冷床就是一個很好的例子。
從精軋機經(jīng)過倍尺飛剪上到冷床的棒材的規(guī)格隨著生產(chǎn)的規(guī)格調(diào)整時刻在變化中,規(guī)格從∮10到∮40都有,究竟在哪一點平衡冷床是有說道的,你要和軋鋼工藝的家伙仔細探討,找到最常生產(chǎn)的規(guī)格,還要考慮生產(chǎn)的連續(xù)時間,工作做細了,對設(shè)備的壽命、電耗都有利,畢竟國家的錢也是錢,和大家都有關(guān)系,但能考慮這些東西的家伙是非常少的,說不清為什么!
平衡不好的話,不僅是設(shè)備壽命受影響,基礎(chǔ)的壽命減低,還可能把床面甩下來,幾百噸的家伙,甩飛是什么后果?你想過嗎? 非常可怕的!所以,當(dāng)你接手設(shè)計這東西的時候,會有許多的人勸你這家伙的可怕后果,但東西設(shè)計好,擺在那里,大家能抄許多年,也是一件趣事。
平衡問題與振動問題有時是一個問題,有時是兩個問題,有時二者有關(guān)系,有時一點關(guān)系都沒有。做好平衡在某些場合可以減少振動,有時就不能,甚至根本就不能。
運動系統(tǒng)的振動有許多的原因,一些是由不平衡引起的,這些東西只要簡單地加以平衡就可以解決。有些是由于外界的激振源的振動頻率和系統(tǒng)接近而導(dǎo)致振動,附近的空壓機、活塞式內(nèi)燃機、有時甚至是某些液壓泵組也可以引起振動,要先找到振動的激勵源,做相應(yīng)的處理,此類問題就可以解決。
比較難以處理的是扭轉(zhuǎn)振動,特別是采用活塞式內(nèi)燃機驅(qū)動的設(shè)備。這種振動一旦發(fā)生,很難消除,并嚴(yán)重地影響設(shè)備的使用壽命,甚至是很嚴(yán)重的破壞事故,必須事先加以避免。
你在做長軸系的設(shè)計的時候,要事先計算整個系統(tǒng)的扭振問題,只有計算完了這東西,才能開展結(jié)構(gòu)設(shè)計,你要是說你不會,我估計你的領(lǐng)導(dǎo)不讓,一定要扣你的工資,但別人說不會就有正當(dāng)?shù)睦碛,比如說正忙著搬家,或是孩子小。你沒什么理由。即使是人家設(shè)計的系統(tǒng)‘扭振’了,領(lǐng)導(dǎo)也會問你為什么?別人只是瞪著無辜的大眼睛看著,因為人家可以說從來沒聽說過有這東西,難道是從地下冒出來的東西嗎?這時,你要處理不了,大家都跟你急,問你,你是干什么吃的,這點東西都對付不了?啊!勸你還是趁早準(zhǔn)備好了,免得到時候著急!
潤滑問題是非常龐雜的東西,一個東西一個樣,一點規(guī)律都沒有,你那點所謂的‘經(jīng)驗’在什么時候都不管用,在一個大的設(shè)計院里,做不了設(shè)備設(shè)計的家伙,有時就被派去搞潤滑系統(tǒng),殊不知,潤滑這東西也很復(fù)雜,像我這類特笨的家伙,在不著人‘待見’的時候,有時就配干點這類雜活。
低速重栽的非精密的場合,許多人愿意用軸套,隨便抓一個就用,人家能用,我也能用,但場合不同,材料和使用的方法還真是不同,有時就不能亂用。
見過一個設(shè)備的軸套,使不了幾天就壞了,換上還是壞,設(shè)計者說不知道怎么處理?纯喘h(huán)境才知道周圍的溫度特別高,打進去的干油熔化以后流出來結(jié)焦,根本就沒有潤滑作用,當(dāng)然要燒軸套,換點高溫潤滑脂試試?那東西250度都不變色,也不熔化,再打進去什么毛病都沒有了,萬事大吉。
處理上述的問題有三種方式,第一是選用高溫潤滑脂。第二是采用水冷軸承座。第三是每次運動都打定量的干油,當(dāng)然這很浪費,但沒辦法。
還見過燒油膜軸承的,在負荷特重的工況下,油膜軸承的啟動要特別小心,有時要考慮用靜壓先把油打進去,運轉(zhuǎn)以后才可以停掉靜壓,否則就可能燒了軸承,油膜軸承很貴的,尤其是大型的。
滾動軸承也常有各種各樣的問題,有時是選型有問題,包括選型不對,負荷能力不足,潤滑有時也有問題。滾動軸承一般采用脂潤滑、油潤滑、油氣潤滑。在高速的情況下,假如負荷允許的條件下,使用油氣的潤滑是個不錯的選擇,既可以幫助散熱,也可以充分潤滑軸承的滾動體?傊,設(shè)計的時候,一定要仔細確定負荷、轉(zhuǎn)速、沖擊等問題,嚴(yán)格按要求潤滑,任何‘拍腦門’和想當(dāng)然的東西都是不可取的。
當(dāng)人們走過‘堅船利炮’的強打時代,無論是什么設(shè)備都逐漸有了自動化的成分。哪怕今天它是全手動的,恐怕有一天也得加進自動化的裝置。自動化系統(tǒng)的好壞有時是至關(guān)重要的,蘇霍伊設(shè)計局和米高揚設(shè)計局的戰(zhàn)機設(shè)計都是一流的,要論氣動布局和動力性能都舉世無雙,但戰(zhàn)斗實力差在計算機系統(tǒng)和自動化控制系統(tǒng)上。
美國的B2 是飛翼式氣動布局,單從氣動布局上看根本就沒有人工操縱的可能性,也就是說,假如停掉其自動飛行舵面控制系統(tǒng),它馬上就會從天上掉下來,人工是根本操縱不了它的舵面的。由此可見,一個好的自動化控制系統(tǒng)是很重要的。
待續(xù)------------------------------------------------- |