機(jī)械設(shè)計的點滴體會（三）

lynx91

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說到搞‘運動結(jié)構(gòu)’設(shè)計的家伙,，有時看不起搞‘靜態(tài)結(jié)構(gòu)’設(shè)計的人,，在有些場合也是有一定道理的,。

設(shè)計一個‘運動結(jié)構(gòu)’,，不僅要考慮機(jī)構(gòu)在運動過程中的完整性，還有保證在規(guī)定的時間內(nèi)完成規(guī)定的任務(wù),，這些任務(wù)有時是精密的動作,，有時是一個變化著的力，有時二者兼?zhèn)洹?/SPAN>

既然是為了完成一個運動的任務(wù),，從總體上說,，各種運動機(jī)構(gòu)都是類似的，從宏觀上看都是一樣的東西,。運動系統(tǒng)在運動過程中都包含有‘啟動,、加速、工作運轉(zhuǎn),、減速,、停止’等過程，怎么能很好地完成這些動作,，才是問題的關(guān)鍵所在,。

我習(xí)慣上將‘運動系統(tǒng)’分成幾大類：第一類是‘大慣量系統(tǒng)’,，其自身的啟動慣性較大，而工作載荷并不很大,，例如,，棒材軋機(jī)的定尺飛剪，設(shè)計的關(guān)鍵問題是要在規(guī)定的時間內(nèi)啟動到位,，完成剪切動作,，真正的剪切力并不很大。

第二類是‘大載荷系統(tǒng)（或外加大慣性體）,，這類系統(tǒng)的自身慣性很小,，而工作載荷很大。例如,，航母上的蒸汽彈射器,，設(shè)計的關(guān)鍵是如何在瞬間發(fā)出巨大的推動力，而這種大推力又是可以精密控制的,，設(shè)計這種東西有難度,，有時，你設(shè)計了也沒有條件加以實現(xiàn),。

第三類是混合系統(tǒng),，自身的慣性比較大，工作載荷也特別大,，有時載荷還有不確定性,，例如，軋機(jī),、熱帶飛剪等冶金設(shè)備就是如此,。

你無論是設(shè)計哪種系統(tǒng),，首先你要分清楚這東西的實質(zhì)所在,，才能選擇用什么方式加以驅(qū)動。說到這里,，我們不得不說一下驅(qū)動一個系統(tǒng)用到的原動機(jī),。原動機(jī)主要有各種電動機(jī)、活塞式內(nèi)燃機(jī),、渦輪軸式燃?xì)廨啓C(jī),、外燃式的斯特林機(jī)、驅(qū)動大型風(fēng)機(jī)和壓縮機(jī)的蒸汽輪機(jī)等,。無論如何,，我們最多采用的是各種電動機(jī)。

各種電動機(jī)都有不同的啟動特性和負(fù)載特性,，要根據(jù)不同的情況加以選擇和控制,。

設(shè)計棒材軋機(jī)的定尺飛剪時,，主要考慮電機(jī)的啟動特性，電機(jī)要適應(yīng)頻繁的連續(xù)啟動,，啟動過程要準(zhǔn)確,。

設(shè)計軋機(jī)的時候，主電機(jī)主要考慮的是過載倍數(shù)是否合適,，過載倍數(shù)不夠,，軋機(jī)的力能參數(shù)不夠，光能轉(zhuǎn)又有什么用,？,。

設(shè)計冷床的時候，假如你是采用啟動/停止的方式,，就要選擇較大的電機(jī),，當(dāng)采用氣動離合器的方式時，電機(jī)相對就小些,。這些都是根據(jù)計算得出的,。

說到計算一個電機(jī)驅(qū)動的系統(tǒng)時，電機(jī)是否合適,？曾經(jīng)有許多的說法,，很多書里說了不同的觀點，有時把人說得云山霧罩,，不知所以然,，有些東西我參考，有些東西只是看看算了,。

什么叫電機(jī)選擇得合適,？就是在工作載荷的條件下基本達(dá)到額定狀態(tài)，留下一點富裕就夠了,，留多少富裕的功率,，那要看你選擇的是誰的電機(jī)，假如是德國的電機(jī),，你在90%的額定條件下可以長期使用,，如果是美國的電機(jī)，有時可以使到100%,。有些電機(jī),，你就要慎重，可以詢問廠家,，到底可以在什么條件下使用,，給你的答復(fù)有時是75%，有時還要低,，但你也要遵循,，誰讓你想少花銀子呢,？

電機(jī)到底在什么條件下會燒了，一堆人可能有許多的說法,，無論誰說過什么,，最終的答案都只是一種：那就是積累的熱量。請你記住,，只有發(fā)熱超過散熱并累計上升到規(guī)定的溫度,，同時持續(xù)一定的時間，最終燒毀絕緣的時候,，電機(jī)就燒了,。

在實際的設(shè)備設(shè)計中，有時,，你按工作載荷計算的電機(jī)功率是不能滿足啟動要求的,，因為過長的啟動時間將瞬間產(chǎn)生大量的熱，使系統(tǒng)馬上被‘頂?shù)簟�,。但你若是按啟動工況計算電機(jī)的功率,，就會嚴(yán)重富裕，這將導(dǎo)致系統(tǒng)的效率下降,，對整個的工廠是沒什么好處的,。這時，你就要在這兩者之間做出平衡,，平衡不了的時候,，就要另加一個裝置專門負(fù)責(zé)啟動，這種東西的工作原理各不相同,，最簡單的就是兩個電機(jī)串在一起,，用離合器聯(lián)接，啟動的時候,，兩個電機(jī)同時工作,，正常工作的時候，斷開一個,，使用一個,。

其實,，你只需掌握幾點關(guān)鍵的東西：啟動期間的發(fā)熱是否超限,，如果啟動的次數(shù)很少，首次啟動是冷車啟動,，即使發(fā)熱略有超過,，也不會怎么樣，但時間不能太長,，長了,，對電機(jī)的壽命有影響,。電機(jī)在工作期間的過載問題必須仔細(xì)計算，力能參數(shù)滿足需求的時候,，主要是計算每一個循環(huán)的發(fā)熱是否滿足要求,，應(yīng)該使用什么方式進(jìn)行散熱，對于封閉式電機(jī)的計算要特別注意使用的環(huán)境,。而對于特殊的氣候條件,，比如濕熱帶的氣候，要使用專門的濕熱帶電機(jī),，以前,，有的公司出口設(shè)備到印尼去就有這類的問題。在系統(tǒng)減速階段,，你可能用到某些減速的方式,，假如和電機(jī)的力能參數(shù)有關(guān)的話，也要仔細(xì)計算,，力能參數(shù)合適以后,，再算發(fā)熱量，總之,，你什么都算過,，并且都算對了，在工程中出的錯誤就少,，否則,，有些問題不是你輕易能處理的。當(dāng)然,，你如果只是給別人跑腿的話,，有問題時可以躺倒說不明白，但有時說不明白,，就不行,，要看是誰說！

真正選擇電機(jī)的時候,，你會看到有同步機(jī),，異步機(jī)，異步機(jī)里還有眾多的分類,，當(dāng)然還有直流機(jī),、各種伺服電機(jī)、步進(jìn)電機(jī),、開關(guān)磁阻電機(jī),，許多我都用過，書里有明確的原理說明，廠家有詳細(xì)的曲線參數(shù)表,，這些東西我不能侃,，一侃就要露怯，在選電機(jī)之前要仔細(xì)地想好了,，你要驅(qū)動的是什么系統(tǒng),，到底會發(fā)生什么事情，這才是問題的關(guān)鍵,。

以前,，遇到一件事，我們打過一個賭,，最后我贏了,，那是用一個小電機(jī)驅(qū)動一個慣性比較大的系統(tǒng)，啟動的時間很長,，按原理說,，超過規(guī)定的啟動時間，電機(jī)就可能燒了,。但那電機(jī)就是不燒,，一個書念得比我好的家伙怎么都不解這是為什么，書里明明說了要燒的,，怎么不燒呢,？見鬼！假如你能猜到為什么,，告訴我,！

在使用電機(jī)不方便的場合下，可能你被迫要使用其他的原動機(jī),，例如,，在輸油中繼站要使用柴油機(jī)，這東西和電機(jī)的特性是完全不同的,，要考慮一大堆的東西,，比如液力耦合器及控制系統(tǒng)，調(diào)速裝置,，齒輪變速箱,，散熱器和循環(huán)系統(tǒng)等，你別嫌麻煩,，掙錢麻煩嗎,？應(yīng)該是不麻煩的，我說的是掙錢,，不是從地上撿錢,！

在輸氣的線路上，假如氣體的熱值和灰份等質(zhì)量合適又有處理站的話,，可能使用渦輪軸燃?xì)廨啓C(jī),，這東西是高速機(jī)，減速裝置比較復(fù)雜,，還要有一大堆的監(jiān)控系統(tǒng),，但它的效率很高，裝置比較小,。

還有使用斯特林機(jī)的,，可能場合特殊，那東西很安靜,，有在車上使用的,，我沒用過。

 

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,。

 

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

羚羊

讀你的文章感覺自己象一個小學(xué)生似的,，從你文章中找出的答案，那電機(jī)不燒是散熱條件很好,，電機(jī)發(fā)熱始終達(dá)不到燒毀絕緣的時候,，也就是說該電機(jī)在環(huán)境溫度較低情況下使用了。

lynx91

羚羊 大蝦：那電機(jī)是內(nèi)部通水冷卻的,，德國的東西,，電機(jī)在很高的環(huán)境溫度下使用，但始終就沒燒,。有人依據(jù)理論計算說要燒,，可燒不了，但配線要比常規(guī)大許多,，否則,，電機(jī)沒燒，電纜可能燒了,。

謝謝關(guān)注,。

憨老馬

水冷式發(fā)電機(jī)以前就知道有了，沒想到電機(jī)也要水冷,，大電機(jī)我們用得不多,，頂多也就是100千瓦以下，IP55,。不過現(xiàn)在很多電腦的主板和CPU都用上水冷的啦,。

好文章，繼續(xù)等待,！

羚羊

謝謝歸隱,，明白了。我對電機(jī)這東西不太了解,，最近去設(shè)備廠家驗收設(shè)備時感覺要求一點不高的東西干嗎要用伺服電機(jī),，用步進(jìn)電機(jī)完全能夠OK的，后來一問,，說日本提供的資料就這樣,，在我的心目中伺服電機(jī)價格高，使用要求精度高的場合,。

卓信

歸隱大俠真是牛人啊

已經(jīng)聯(lián)系拜讀 受益匪淺 謝謝

卓信

原帖由 羚羊 發(fā)表 謝謝歸隱,，明白了。我對電機(jī)這東西不太了解,，最近去設(shè)備廠家驗收設(shè)備時感覺要求一點不高的東西干嗎要用伺服電機(jī),，用步進(jìn)電機(jī)完全能夠OK的,，后來一問，說日本提供的資料就這樣,，在我的心目中伺服電機(jī)價格高,，使用要求精度高的場合。

一般都是這樣的吧 估計小日本覺得那就要高精度的呢

深南大道

我算明白了什么叫機(jī)械設(shè)計
動靜結(jié)合,，另外還要考慮很多其他因素
反正就是讓系統(tǒng)在合理的壽命期限內(nèi)不出問題～～～～～
佩服歸隱大俠～～～～

jy000167

深深覺得,，如果身邊有一位良師,，就真的是一種幸福了
歸隱大俠快快,，等待連載（四）呢

luyilan1198

樓上的說得好，歸隱大蝦確實是我們的良師益友!...