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侃過驅動的方式以后，還可以侃一下被驅動的結構。
假如一個驅動力可以使系統啟動的話，系統就可以開始運轉，但運轉的過程中還會發生許多的問題。按我的習慣，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雜的問題，它與控制系統的選擇、被驅動件的慣量、控制的算法等一系列因素有關。
對于要求高速運動，而定位準確的物體，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、鋁合金等結構而轉求采用復合材料。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，還應該提高結構的自振頻率，這對于提高位置控制精度都有很大的幫助。
就控制系統來說，不是你選擇的系統精度越高就越好，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震蕩也是很難處理的，有時是對生產過程的嚴重干擾，可以大大地降低生產效率。
提高一個系統的位置控制精度和算法還有很大的關系，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。
作為機械設計者，在設計這類東西時，你應該是先設計好你的所有機構，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是不是可以，控制卡是不是有這么高的響應和適當的電流輸出，你就可以得出結論，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。
從精軋機經過倍尺飛剪上到冷床的棒材的規格隨著生產的規格調整時刻在變化中，規格從∮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，找到最常生產的規格，還要考慮生產的連續時間，工作做細了，對設備的壽命、電耗都有利，畢竟國家的錢也是錢，和大家都有關系，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，不僅是設備壽命受影響，基礎的壽命減低，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，當你接手設計這東西的時候，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，有時二者有關系，有時一點關系都沒有。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接近而導致振動，附近的空壓機、活塞式內燃機、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，做相應的處理，此類問題就可以解決。
比較難以處理的是扭轉振動，特別是采用活塞式內燃機驅動的設備。這種振動一旦發生，很難消除，并嚴重地影響設備的使用壽命，甚至是很嚴重的破壞事故，必須事先加以避免。
你在做長軸系的設計的時候，要事先計算整個系統的扭振問題，只有計算完了這東西，才能開展結構設計，你要是說你不會，我估計你的領導不讓，一定要扣你的工資，但別人說不會就有正當的理由，比如說正忙著搬家，或是孩子小。你沒什么理由。即使是人家設計的系統‘扭振’了，領導也會問你為什么？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，一點規律都沒有，你那點所謂的‘經驗’在什么時候都不管用，在一個大的設計院里，做不了設備設計的家伙，有時就被派去搞潤滑系統，殊不知，潤滑這東西也很復雜，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。
見過一個設備的軸套，使不了幾天就壞了，換上還是壞，設計者說不知道怎么處理。看看環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焦，根本就沒有潤滑作用，當然要燒軸套，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。總之，設計的時候，一定要仔細確定負荷、轉速、沖擊等問題，嚴格按要求潤滑，任何‘拍腦門’和想當然的東西都是不可取的。
當人們走過‘堅船利炮’的強打時代，無論是什么設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。自動化系統的好壞有時是至關重要的，蘇霍伊設計局和米高揚設計局的戰機設計都是一流的，要論氣動布局和動力性能都舉世無雙，但戰斗實力差在計算機系統和自動化控制系統上。
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，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是很重要的。
待續------------------------------------------------- | 
發表于 2007-8-3 09:36:00
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