機(jī)械設(shè)計(jì)的點(diǎn)滴體會(huì)（四）

lynx91

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侃過驅(qū)動(dòng)的方式以后，還可以侃一下被驅(qū)動(dòng)的結(jié)構(gòu)。

假如一個(gè)驅(qū)動(dòng)力可以使系統(tǒng)啟動(dòng)的話，系統(tǒng)就可以開始運(yùn)轉(zhuǎn)，但運(yùn)轉(zhuǎn)的過程中還會(huì)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(dòng)問題。

4        潤滑問題。 

控制位置精度的問題是一個(gè)比較復(fù)雜的問題，它與控制系統(tǒng)的選擇、被驅(qū)動(dòng)件的慣量、控制的算法等一系列因素有關(guān)。

對(duì)于要求高速運(yùn)動(dòng)，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(shí)，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(duì)誰來說，一個(gè)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(shí)，還應(yīng)該提高結(jié)構(gòu)的自振頻率，這對(duì)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(shí)沒有必要，它無故地增加了制造的成本。有時(shí)，你提出的、超高的精度其實(shí)是實(shí)現(xiàn)不了的，比如，你要求熱軋板帶的精度到‘繆’級(jí)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(shí)是對(duì)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(gè)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(jìn)，簡單地解出軌跡和正確地修正和差補(bǔ)，都是提高控制精度的有效手段。

作為機(jī)械設(shè)計(jì)者，在設(shè)計(jì)這類東西時(shí)，你應(yīng)該是先設(shè)計(jì)好你的所有機(jī)構(gòu)，做完所有的慣量計(jì)算，找到最大的慣性力作用點(diǎn)和外載荷的附加點(diǎn)，再和專業(yè)的自控公司的家伙談控制，看他們的伺服電機(jī)或步進(jìn)電機(jī)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(jì)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(dòng)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(yuǎn)是糊涂的。

說到一個(gè)系統(tǒng)的平衡問題，也有許多的講究，例如大型的棒材軋機(jī)的冷床就是一個(gè)很好的例子。

從精軋機(jī)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(shí)刻在變化中，規(guī)格從∮10到∮40都有，究竟在哪一點(diǎn)平衡冷床是有說道的，你要和軋鋼工藝的家伙仔細(xì)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(shí)間，工作做細(xì)了，對(duì)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�？膳碌�！所以，當(dāng)你接手設(shè)計(jì)這東西的時(shí)候，會(huì)有許多的人勸你這家伙的可怕后果，但東西設(shè)計(jì)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(dòng)問題有時(shí)是一個(gè)問題，有時(shí)是兩個(gè)問題，有時(shí)二者有關(guān)系，有時(shí)一點(diǎn)關(guān)系都沒有。做好平衡在某些場合可以減少振動(dòng)，有時(shí)就不能，甚至根本就不能。

運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)的振動(dòng)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(dòng)頻率和系統(tǒng)接近而導(dǎo)致振動(dòng)，附近的空壓機(jī)、活塞式內(nèi)燃機(jī)、有時(shí)甚至是某些液壓泵組也可以引起振動(dòng)，要先找到振動(dòng)的激勵(lì)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(dòng)，特別是采用活塞式內(nèi)燃機(jī)驅(qū)動(dòng)的設(shè)備。這種振動(dòng)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(jì)的時(shí)候，要事先計(jì)算整個(gè)系統(tǒng)的扭振問題，只有計(jì)算完了這東西，才能開展結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，你要是說你不會(huì)，我估計(jì)你的領(lǐng)導(dǎo)不讓，一定要扣你的工資，但別人說不會(huì)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(jì)的系統(tǒng)‘扭振’了，領(lǐng)導(dǎo)也會(huì)問你為什么？別人只是瞪著無辜的大眼睛看著，因?yàn)槿思铱梢哉f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(shí)，你要處理不了，大家都跟你急，問你，你是干什么吃的，這點(diǎn)東西都對(duì)付不了？��！勸你還是趁早準(zhǔn)備好了，免得到時(shí)候著急！

潤滑問題是非常龐雜的東西，一個(gè)東西一個(gè)樣，一點(diǎn)規(guī)律都沒有，你那點(diǎn)所謂的‘經(jīng)驗(yàn)’在什么時(shí)候都不管用，在一個(gè)大的設(shè)計(jì)院里，做不了設(shè)備設(shè)計(jì)的家伙，有時(shí)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(shí)候，有時(shí)就配干點(diǎn)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(gè)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(shí)就不能亂用。

見過一個(gè)設(shè)備的軸套，使不了幾天就壞了，換上還是壞，設(shè)計(jì)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(jìn)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(diǎn)高溫潤滑脂試試？那東西250度都不變色，也不熔化，再打進(jìn)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(yùn)動(dòng)都打定量的干油，當(dāng)然這很浪費(fèi)，但沒辦法。

還見過燒油膜軸承的，在負(fù)荷特重的工況下，油膜軸承的啟動(dòng)要特別小心，有時(shí)要考慮用靜壓先把油打進(jìn)去，運(yùn)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(dòng)軸承也常有各種各樣的問題，有時(shí)是選型有問題，包括選型不對(duì)，負(fù)荷能力不足，潤滑有時(shí)也有問題。滾動(dòng)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(fù)荷允許的條件下，使用油氣的潤滑是個(gè)不錯(cuò)的選擇，既可以幫助散熱，也可以充分潤滑軸承的滾動(dòng)體�？傊�，設(shè)計(jì)的時(shí)候，一定要仔細(xì)確定負(fù)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(jiān)船利炮’的強(qiáng)打時(shí)代，無論是什么設(shè)備都逐漸有了自動(dòng)化的成分。哪怕今天它是全手動(dòng)的，恐怕有一天也得加進(jìn)自動(dòng)化的裝置。自動(dòng)化系統(tǒng)的好壞有時(shí)是至關(guān)重要的，蘇霍伊設(shè)計(jì)局和米高揚(yáng)設(shè)計(jì)局的戰(zhàn)機(jī)設(shè)計(jì)都是一流的，要論氣動(dòng)布局和動(dòng)力性能都舉世無雙，但戰(zhàn)斗實(shí)力差在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)和自動(dòng)化控制系統(tǒng)上。

美國的B2 是飛翼式氣動(dòng)布局，單從氣動(dòng)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(dòng)飛行舵面控制系統(tǒng)，它馬上就會(huì)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(gè)好的自動(dòng)化控制系統(tǒng)是很重要的。

 

待續(xù)-------------------------------------------------

jy000167

啊~終于等到（四）了
先占個(gè)頭排位置學(xué)習(xí)

卓信

四 終于如期而至啊 如獲至寶

luyilan1198

拜讀!歸隱大蝦高人,人品也好!

反引力

美國的B2 是飛翼式氣動(dòng)布局，單從氣動(dòng)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(dòng)飛行舵面控制系統(tǒng)，它馬上就會(huì)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(gè)好的自動(dòng)化控制系統(tǒng)是很重要的。

如果要打掉B2的話,是不是可以用強(qiáng)電磁波干擾其控制系統(tǒng),將其打下?

lynx91

反引力大蝦：據(jù)說有這種可能性，但沒有人試驗(yàn)過，俄國人預(yù)計(jì)這種干擾的強(qiáng)度相當(dāng)于核爆炸的強(qiáng)度。

左旋貝殼

扭振的計(jì)算還真不會(huì)，不知道從何開始呢。

syw開門造車

歸隱友好！

歸類的非常到位，在實(shí)踐中體會(huì)也是很深的……
特別是第一：1   控制位置精度的問題。
曾在一個(gè)項(xiàng)目中，差點(diǎn)沒被項(xiàng)目中的“高速物體精確定位問題”“逼瘋”！
也算干了很多個(gè)項(xiàng)目，而唯獨(dú)這個(gè)項(xiàng)目用時(shí)最長---達(dá)兩年多。

但，一但突破，其成功所帶來的經(jīng)濟(jì)效益，足可享受十年。
所帶來的自身技術(shù)上進(jìn)步，卻可享受更多年份，在以后的很多項(xiàng)目中都可應(yīng)用。。
具體見如下兩帖，在此不多陳述。

你的“機(jī)械設(shè)計(jì)的點(diǎn)滴體會(huì)”系列我在認(rèn)真收藏，在此一并言謝。
謝謝！

syw  070804---07.29


33==高速移動(dòng)物體的精密定位問題==10樓的發(fā)言
http://bbs.cmiw.cn/forums/35721/ShowPost.aspx

144==與我有關(guān)的機(jī)電一體化的故事
http://bbs.cmiw.cn/forums/149216/ShowPost.aspx#149216

車橋李

樓主看來涉世很深，無論對(duì)專業(yè)技術(shù)方面還是對(duì)技術(shù)部門管理方面的弊病都有很深的見地，我初來社區(qū)，已經(jīng)感到樓主文章在社區(qū)里擁有的感召力，等你的續(xù)篇。。。

wjys

扭振如何計(jì)算？請(qǐng)樓主講解一下。