船舶起重機的設計【含CAD圖紙、說明書】,含CAD圖紙、說明書,船舶,起重機,設計,cad,圖紙,說明書,仿單 附錄 附錄一:英文原文 1 附錄二：中文翻譯 最早承認的伺服水鐘是公元前250年左右由亞歷山大發(fā)明的Ktesbios。在他的裝置里，時間由一艘完成的船的水的水平線記錄。流入這艘船的水流來自一個在它上面的可控制的，恒定功率的水庫。水庫流速的控制介入了伺服機械。 您可以從您的流動力學路線記住，水庫(或任何船的)出口速度流程取決于等式 式（6.1） 這里 v=速度 g=重力 h=在出口之上水的高度 這個關系,叫作Torricelli定理。通過那個出口的體積流率取決于出口和可變的速度的大小。這樣 式（6.2） 從這個等式能看出，隨著Ktesbios水庫里水平線的下降，水庫里的流速降低。結果時間無限，(基于使用與相等的畢業(yè)的一個圓筒)：對于這個問題的Ktesbios解法是使用在第一之上登上的第二個水庫。他使用一個浮游物調整水被投向主要水庫的管口。 這保留了水平面 (因此流速)常數，造成恒定的長度的幾小時。除有科學和技術價值之外，這水鐘也是一個重大事務和社會成就。 直到它的發(fā)明，時間主要由日規(guī)保留，這有二個明顯的缺點： 在夜里保存時間是不可能的 (或沉重陰暗天，就此而言)， 并且小時的長度根據季節(jié)變化。水鐘消除了這些問題(只要某人在任命的時間倒空時間船）。這個設備使用了直到第十四世紀機械時鐘的發(fā)明。 眾多的伺服機械在17世紀中期和之后的工業(yè)革命時被發(fā)明了。許多同蒸汽鍋爐技術聯(lián)系在一起， 那里他們被用于控制水平面、水和蒸汽流程、蒸汽壓力和蒸汽管理機制的速度和位置。 這一技術在20世紀初得到躍進一電力。在伺服技術的前進中汽車和飛機被更加巨大的帶動起來。與一臺機械反饋伺服機的第一個動力方向盤單位在20世紀20年代末期被發(fā)明了，雖然這樣，直到二次大戰(zhàn)之前此單位都沒變的普遍。 起因于所有戰(zhàn)爭少數件好事的之一是技術的推進。在二戰(zhàn)之前，在美國的Askania-Werke在德國和?？怂共_立即開始發(fā)展控制流體力量的實用伺服機械。重大攤繳在那時被德國的Siemans和在美國的 Tiebel做了出來。由于在其他領域的發(fā)展(材料、流體、電子，控制論)，一些扣人心弦的進展在戰(zhàn)爭之后獲得了。 這些事件年代史跟隨： 1946—英國的Tinsley：第一個二階段閥門。 1947— 萊斯隆和響鈴航空器 ：有第二階段反饋的二階段閥門（機械）。 1947— 麻省理工學院 ：真實的力矩電動機司機，有電力二階段反饋的二階段閥門。 1950—W·C.Moog Jr:無磨擦的第一階段(插板噴管) 。 1953—T·H.Carson:來自第二階段的與機械反饋的無磨擦的第一階段 。 1953—w·C.Moog Jr.:對稱，二噴管橋梁。 1953—Volpin:從流體隔離的力矩電動機。 1957—R.Atchley:噴管第一階段。 注意電子元件的推進和電路、材料和制造過程是有趣的， 這些應用擴散在幾乎每個階段制造業(yè)、運輸和軍事期間，今天用于液壓能力系統(tǒng)的伺服電子管和在1960年之前被開發(fā)的是同樣基本設計。 有一些演變變動，例如航空航天應用的小型化，但是沒有創(chuàng)新和主要的改革。多數在電子、反饋傳感器和計算機控制范圍的前進，在控制技術標題之下被混在一起。 6.2.2電動液壓的伺服機械概念 圖6.1代表一個典型的液壓能力系統(tǒng)使用比例閥門控制一個水力馬達的速度。 設置EHPV提供必要的流程駕駛馬達以必需的速度。只要沒有干擾，速度將依然是恒定。如果，然而，在參量上有任何變動，可變的溫度，黏度，穿戴，等等一電動機轉速可能改變。 沒什么在被設計的系統(tǒng)查出變動并且提出信息對閥門控制器自動地改正變動和退回速度到必需水平。速度更正是操作員的責任，必須做必需的控制調整。 雖然此種電路對大量需求是完全令人滿意的 一些要求自動和連續(xù)的更正。 這些電路要求伺服機械。 (從這時起，我們將提到這些機制作為伺服電子管。) 圖6.2顯示有目的和一樣圖6.1，但是在這條電路操作員被免除速度更正的責任的一條電路。 反而，安裝了一個測速發(fā)電機檢測裝載信息。這信息自動的連續(xù)的反饋到控制電子(通常電路板) ， 裝載 操作員 水力馬達 閥門線軸 比例閥門 控制電子 → → → → → 最初輸入 圖6.1比例閥門結構圖。 電動機控制電路不提供更正由于負載變動或其他因素引起的在馬達每分鐘轉速上的變化。 圖6.2伺服操縱為在馬達每分鐘轉速上的所有變化提供自動和連續(xù)的更正。 在這里和操作員輸入信息相比較。如果在這兩個信號之間找到任何區(qū)別，電子電路自動地引起一個更正信號比例與區(qū)別。 那個信號改變位置閥門以達到所需求流速。這種檢測和修正能力是持續(xù)不斷的，所以任何和每個裝載速度的改變都會被修正。執(zhí)行此操作的系統(tǒng)包括三個主要段：伺服電子管、命令電子和反饋傳感器。在以下部分，我們將詳細的看一看在這些段中的每一段。 6.3伺服電子管 伺服電子管可以用于實際上液壓能力系統(tǒng)操作的所有方面，包括： a.安置圓圓筒和馬達的速度 b.筒和擺動馬達 c.圓筒力量和馬達扭矩 d.加速度和減速 e.系統(tǒng)壓力 f.流速 最普遍的應用是圓筒安置和電動機轉速的控制。 這些作用閥門的合并方向和流程控制由力矩電動機安置的一個滑的線軸安排。 6 .3.1力矩電動機 力矩電動機在表6.3被說明。 它是包括一兩塊永久磁鐵，二極靴，鐵磁電樞， 的一個相當簡單的電磁式設備。永久磁鐵上對立著上部和下部的磁極，因此他們提出相等和相反磁場。力矩電動機是在低直流電壓下運行的低功率設備。 圖6.3 力矩電動機 （美國威格士股份有限公司提供） 圖6.4展示力矩電動機操作的概念。 電樞在它的中點上，以便不論順時針或逆時針轉都能自由的通過非常有限的弧轉動。電樞的末端延伸到磁極片之間的空白。磁場有一個中性位置的電樞。 二卷圍攏電樞的胳膊形成二個小電磁體。當電流通過卷時，引起一個磁場。 領域的極性依靠在當前流程的方向。 在表6.4當前流程導致了左邊末端成為南極和右端成為北極，造成電樞的左轉自轉。(少許以后我們將看這自轉對閥門操作的作用。) 圖6.4 力矩電動機運轉（美國威格士股份有限公司提供） 力矩電動機的二卷被三種不同配置所連接：并聯(lián)，串聯(lián)和所謂的推挽式的安排。這些選擇在表6.5被說明，推挽式的安排是最共同的。在安排上，主角B和D通過控制電路放大器被連接到地面上。 主角A和C被連接到命令放大器的分開的輸出終端。 當對兩卷的電壓輸入是相等的，電樞被集中。 對一卷增加電壓輸入，當同時使輸入降低到其他卷由相同數量時，造成電樞轉動。電壓可以在每一圈從零變化到最大值，但是極性從未被扭轉。這意味著電樞的位置被不同的扭矩固定。當兩卷電壓是相同的，扭矩是相等的，并且電樞被集中。 在電壓上的所有變化對任一卷導致電樞的自轉。 圖6.5 線圈可以被幾種不同的方式連接，不同的連接有不同的效果。 并聯(lián) 串聯(lián) 推挽式 這個推挽式連接圈偏向于三個原因：首先，由于電壓波動，其中任一在電流改變，溫度變化或者其他起因都由對卷的相等和相反作用抵消。其次，有安置反對的扭矩的電樞更穩(wěn)定。 第三，力量消耗量低于另外兩條電路。 對這個安排的輸入被表達作為流入差 ΔI。這是二卷電流之間的區(qū)別。 式（6.3） 這里 P=控制力量 ΔI=流入差 R=一卷阻抗 例子6·1 ：力矩電動機在一條推挽式的電路被連接。每卷有20歐姆抵抗并且是額定的在200 mA。 求： A:當電樞被集中時的每卷電壓。 B: ΔI最大價值 C:力矩電動機的最大控制力量。 解法： a. 卷的最大電壓是 E=I×R E=200mA×20Ω=4V 電樞被集中，當 b. 有差別的電流是 當最大電壓被加于一卷，最大價值將發(fā)生。因此零的電壓被加于其他。 在此例中 c·最大控制力量是 并聯(lián)自轉的方向取決于輸入信號的極性。不是相互沖突(像在推挽式的電路)在并聯(lián)電路中相互協(xié)助。那時他們試圖順時針或逆時針移動。 扭轉極性和扭轉自轉的方向相反?？刂屏α咳缓蟊徽业剑? 式（6.4） 這里： Ip=通過電路的總電流 R=每卷阻抗 例子6.2 ：重復并聯(lián)電路連接的例子6.1。 解答：對每卷的電壓將依然是同樣(4V); 然而，電流通過由于更低的阻抗，電路將增加的。 為一個二相等的電阻器組成的并聯(lián)電路，等效抵抗是R/2; 在這種情況下， 10歐姆。 我們從下式發(fā)現，I等于總電流， 最終，我們從式6.4發(fā)現控制力量： 在串聯(lián)電路，卷協(xié)助，而不是反對，電樞自轉。與并聯(lián)電路相同，極性變動要求改變自轉的方向。串聯(lián)電路的控制力量是 式(6.5) 這里： Is=在串聯(lián)電路的電流 R =每圈的阻抗 例子6.3 ：重復串聯(lián)電路的例子6.1。 解答：這里，總阻抗是2R或者40歐姆。串聯(lián)的最大電流是200mA。 最大電壓，然后，是 控制力量，從式6.5，得 注意的是串聯(lián)和并聯(lián)電路有同一最大功率需要量，功率是推挽式的電路的兩倍。有趣的是這些低功率力矩電動機可能控制在100加侖甚至更多的2000到3000psi下的第二或三閥門。采取這些低價值，我們看見閥門的功率輸出接近90,000 W。我們定義閥門放大系數為控制功率除以輸出功率。有 適合伺服機械的韋伯斯特的定義。 6.3.2閥門線軸 伺服閥的硬件初看起來類似那所有線軸式方向控制閥門， 是一個在閥體上的孔里運轉的一個滑的線軸 ，用來打開和封鎖口岸之間的流程道路的。在制造過程和說明書中發(fā)現的實際的差別比在基本設計中多。 伺服電子管線軸和它運轉所在的孔是非常高精度組件。 一般線軸和孔平直直徑配合公差為士0 .000050寸。在線軸和孔之間的徑向間隙是典型地3 to5μm (1μm=0 .000039 in.)。要達到這個精確度，很多手工精加工在制造過程介入。線軸和閥身經常是一個被匹配的集合，并且零件不是可互換的。 特別線軸表面精加工經常被使用。 氮化是常用的提供額外表面堅硬和玻璃狀表面精整。這減少摩擦并且改進耐磨度。 在1982年Schenk 在佩格瑟斯公司進行的測試，氮化和非氮化的線軸運行了101百萬個周期。氮化的線軸沒有在壓強下變形(那些我們以后將談論)， 而沒氮化的線軸有50%變動，表明沒氮化的線軸磨損的會更嚴重。 伺服電子管也許是三或四種方式的。線軸也許有二，三或者四臺面的這是根據作用和制造商的偏好。 研究顯示四臺面的線軸在沒受到不可接受的流出時，有更大的間隙。這意味著他們改進了磨損特質，有時能夠在污染物流體下工作。二個外臺面也能協(xié)助保持線軸精確地被集中。與多數線軸式閥門相同，周圍凹槽用機器制造在線軸臺面。 凹槽的目的是通過平衡線軸旁邊的壓力來減小邊緣載荷。在不帶溝槽的線軸里，有三個凹槽的線軸最小可以只受到6%的側力。 線軸"線圈"定義了在閥孔里涉及到端口寬度的臺面寬度。有三種可能的線圈配置，重疊，從下面露出，線連線。這些在圖6.6顯示。 a線連線或者叫零疊加型 b 從下面露出型 c 疊加型 圖6.6 顯然多數情況是線連線（或零重疊），這里，臺面寬度正確地匹配端面寬度。 因此，當線軸被集中時，沒有流量。不管多小的運動都會導致流過閥門。由于它的關于零(中立)位置的精確測量的特征。這個閥門適用于閉合回路位置，速度，和力控制應用。不幸地，甚至少量的在凸臺或端口邊緣的摩損都會導致在零位置的漏出。 被重疊的線軸有比端口寬0.5到5%的凸臺，這個線軸能在零位置提供比線連線配置更低的漏出。然而，重疊意味著精確的零位置被弱化，因為有相當大的死區(qū)。例如，當作為位置控制器使用，即使輸入同一指令時，被壓縮時和被拉伸時的圓筒將停止在不同的位置， 只要它遠離它的零位工作，一個被重疊的閥門可以令人滿意地被作為速度控制器使用。 在許多伺服電子管控制電路中，勵振被用于減少靜態(tài)摩擦的影響(被命名stiction)。 勵振是一個被疊加在連續(xù)的正常命令信號里的非常低的高度命令信號， 非常短的沖程， 線軸的側向動擺。在這樣的系統(tǒng)中，輕微的交疊也被用于防止在零位置的不能接受的漏出。 一個底面露出型的線軸有比端面狹窄0.5到1.5%的凸臺。這一設計被稱作公開中心，雖然沒有真正的公開中心伺服電子管。底端露出型太小以至于不能成為真正的公開中心。這個類型閥門對關于空位置的命令提供非常迅速的反應，但是它有在零位附近有非線性流程特征的缺點。這在某種程度上減弱控制。 6.3.3閥門配置 伺服電子管也許是單一階段(也稱直接作用)，兩階段或者第三階段，取決于主要系統(tǒng)的流程要求。使用單一階段閥門流程是低要求的地方(通常少于5 gpm， 取決于閥門的設計）。這些閥門共同地運用一滑線軸機械連接到了力矩電動機的電樞上。流通能力由力矩電動機和線軸的有限的沖程可得到的低力量釋義。 1，偏置力矩馬達電樞 2，造成線軸轉移距離比例與電信號 3，閥體 4，線軸 5，電連接頭 6，力矩馬達 7，水槽 8，壓力 9，水槽 10，機械連接 圖6.7 單一階段線軸式伺服電子管 圖6.7顯示一個單階伺服電子管。 力矩電動機電樞和線軸之間的機械連接是一根僵硬的導線。當沒有命令輸入到力矩電動機時，電樞在它的中立(無效的)位置，反過來，造成線軸在無效的位置，并且沒有流量通過閥門。 電樞的順時針偏折推擠線軸到左邊，開放流程道路從P到B和A 到T。逆時針轉偏折打開P到A和B到T。為更高的流速，必須使用二甚至第三階段的閥門。在這些閥門中，第二級和第三級總是由前面的閥操作所測試的變動的線軸。第一階段也使可用一個變化的線軸，也有其他設計。 25