船舶起重機(jī)的設(shè)計(jì)【含CAD圖紙、說明書】,含CAD圖紙、說明書,船舶,起重機(jī),設(shè)計(jì),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(rèn)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(shí)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(gè)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(jī)械。 您可以從您的流動(dòng)力學(xué)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(gè)關(guān)系,叫作Torricelli定理。通過那個(gè)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(gè)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(jié)果時(shí)間無限，(基于使用與相等的畢業(yè)的一個(gè)圓筒)：對于這個(gè)問題的Ktesbios解法是使用在第一之上登上的第二個(gè)水庫。他使用一個(gè)浮游物調(diào)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(shù)，造成恒定的長度的幾小時(shí)。除有科學(xué)和技術(shù)價(jià)值之外，這水鐘也是一個(gè)重大事務(wù)和社會(huì)成就。 直到它的發(fā)明，時(shí)間主要由日規(guī)保留，這有二個(gè)明顯的缺點(diǎn)： 在夜里保存時(shí)間是不可能的 (或沉重陰暗天，就此而言)， 并且小時(shí)的長度根據(jù)季節(jié)變化。水鐘消除了這些問題(只要某人在任命的時(shí)間倒空時(shí)間船）。這個(gè)設(shè)備使用了直到第十四世紀(jì)機(jī)械時(shí)鐘的發(fā)明。 眾多的伺服機(jī)械在17世紀(jì)中期和之后的工業(yè)革命時(shí)被發(fā)明了。許多同蒸汽鍋爐技術(shù)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(jī)制的速度和位置。 這一技術(shù)在20世紀(jì)初得到躍進(jìn)一電力。在伺服技術(shù)的前進(jìn)中汽車和飛機(jī)被更加巨大的帶動(dòng)起來。與一臺(tái)機(jī)械反饋伺服機(jī)的第一個(gè)動(dòng)力方向盤單位在20世紀(jì)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(shù)件好事的之一是技術(shù)的推進(jìn)。在二戰(zhàn)之前，在美國的Askania-Werke在德國和福克斯伯羅立即開始發(fā)展控制流體力量的實(shí)用伺服機(jī)械。重大攤繳在那時(shí)被德國的Siemans和在美國的 Tiebel做了出來。由于在其他領(lǐng)域的發(fā)展(材料、流體、電子，控制論)，一些扣人心弦的進(jìn)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(gè)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(jī)械）。 1947— 麻省理工學(xué)院 ：真實(shí)的力矩電動(dòng)機(jī)司機(jī)，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(jī)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(dòng)機(jī)。 1957—R.Atchley:噴管第一階段。 注意電子元件的推進(jìn)和電路、材料和制造過程是有趣的， 這些應(yīng)用擴(kuò)散在幾乎每個(gè)階段制造業(yè)、運(yùn)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(shè)計(jì)。 有一些演變變動(dòng)，例如航空航天應(yīng)用的小型化，但是沒有創(chuàng)新和主要的改革。多數(shù)在電子、反饋傳感器和計(jì)算機(jī)控制范圍的前進(jìn)，在控制技術(shù)標(biāo)題之下被混在一起。 6.2.2電動(dòng)液壓的伺服機(jī)械概念 圖6.1代表一個(gè)典型的液壓能力系統(tǒng)使用比例閥門控制一個(gè)水力馬達(dá)的速度。 設(shè)置EHPV提供必要的流程駕駛馬達(dá)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(dòng)，可變的溫度，黏度，穿戴，等等一電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速可能改變。 沒什么在被設(shè)計(jì)的系統(tǒng)查出變動(dòng)并且提出信息對閥門控制器自動(dòng)地改正變動(dòng)和退回速度到必需水平。速度更正是操作員的責(zé)任，必須做必需的控制調(diào)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(dòng)和連續(xù)的更正。 這些電路要求伺服機(jī)械。 (從這時(shí)起，我們將提到這些機(jī)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(zé)任的一條電路。 反而，安裝了一個(gè)測速發(fā)電機(jī)檢測裝載信息。這信息自動(dòng)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(dá) 閥門線軸 比例閥門 控制電子 → → → → → 最初輸入 圖6.1比例閥門結(jié)構(gòu)圖。 電動(dòng)機(jī)控制電路不提供更正由于負(fù)載變動(dòng)或其他因素引起的在馬達(dá)每分鐘轉(zhuǎn)速上的變化。 圖6.2伺服操縱為在馬達(dá)每分鐘轉(zhuǎn)速上的所有變化提供自動(dòng)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(gè)信號(hào)之間找到任何區(qū)別，電子電路自動(dòng)地引起一個(gè)更正信號(hào)比例與區(qū)別。 那個(gè)信號(hào)改變位置閥門以達(dá)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(gè)裝載速度的改變都會(huì)被修正。執(zhí)行此操作的系統(tǒng)包括三個(gè)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(xì)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(shí)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(dá)的速度 b.筒和擺動(dòng)馬達(dá) c.圓筒力量和馬達(dá)扭矩 d.加速度和減速 e.系統(tǒng)壓力 f.流速 最普遍的應(yīng)用是圓筒安置和電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)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(dòng)機(jī)安置的一個(gè)滑的線軸安排。 6 .3.1力矩電動(dòng)機(jī) 力矩電動(dòng)機(jī)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(gè)相當(dāng)簡單的電磁式設(shè)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(dòng)機(jī)是在低直流電壓下運(yùn)行的低功率設(shè)備。 圖6.3 力矩電動(dòng)機(jī) （美國威格士股份有限公司提供） 圖6.4展示力矩電動(dòng)機(jī)操作的概念。 電樞在它的中點(diǎn)上，以便不論順時(shí)針或逆時(shí)針轉(zhuǎn)都能自由的通過非常有限的弧轉(zhuǎn)動(dòng)。電樞的末端延伸到磁極片之間的空白。磁場有一個(gè)中性位置的電樞。 二卷圍攏電樞的胳膊形成二個(gè)小電磁體。當(dāng)電流通過卷時(shí)，引起一個(gè)磁場。 領(lǐng)域的極性依靠在當(dāng)前流程的方向。 在表6.4當(dāng)前流程導(dǎo)致了左邊末端成為南極和右端成為北極，造成電樞的左轉(zhuǎn)自轉(zhuǎn)。(少許以后我們將看這自轉(zhuǎn)對閥門操作的作用。) 圖6.4 力矩電動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)（美國威格士股份有限公司提供） 力矩電動(dòng)機(jī)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(dāng)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(dāng)同時(shí)使輸入降低到其他卷由相同數(shù)量時(shí)，造成電樞轉(zhuǎn)動(dòng)。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(zhuǎn)。這意味著電樞的位置被不同的扭矩固定。當(dāng)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(dǎo)致電樞的自轉(zhuǎn)。 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(gè)推挽式連接圈偏向于三個(gè)原因：首先，由于電壓波動(dòng)，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(gè)安排的輸入被表達(dá)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(dòng)機(jī)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(dāng)電樞被集中時(shí)的每卷電壓。 B: ΔI最大價(jià)值 C:力矩電動(dòng)機(jī)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(dāng) b. 有差別的電流是 當(dāng)最大電壓被加于一卷，最大價(jià)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(zhuǎn)的方向取決于輸入信號(hào)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(shí)他們試圖順時(shí)針或逆時(shí)針移動(dòng)。 扭轉(zhuǎn)極性和扭轉(zhuǎn)自轉(zhuǎn)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(fù)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(gè)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(xiàn)，I等于總電流， 最終，我們從式6.4發(fā)現(xiàn)控制力量： 在串聯(lián)電路，卷協(xié)助，而不是反對，電樞自轉(zhuǎn)。與并聯(lián)電路相同，極性變動(dòng)要求改變自轉(zhuǎn)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(fù)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(dòng)機(jī)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(jià)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(shù)為控制功率除以輸出功率。有 適合伺服機(jī)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(gè)在閥體上的孔里運(yùn)轉(zhuǎn)的一個(gè)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(xiàn)的實(shí)際的差別比在基本設(shè)計(jì)中多。 伺服電子管線軸和它運(yùn)轉(zhuǎn)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(dá)到這個(gè)精確度，很多手工精加工在制造過程介入。線軸和閥身經(jīng)常是一個(gè)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(jīng)常被使用。 氮化是常用的提供額外表面堅(jiān)硬和玻璃狀表面精整。這減少摩擦并且改進(jìn)耐磨度。 在1982年Schenk 在佩格瑟斯公司進(jìn)行的測試，氮化和非氮化的線軸運(yùn)行了101百萬個(gè)周期。氮化的線軸沒有在壓強(qiáng)下變形(那些我們以后將談?wù)?， 而沒氮化的線軸有50%變動(dòng)，表明沒氮化的線軸磨損的會(huì)更嚴(yán)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(tái)面的這是根據(jù)作用和制造商的偏好。 研究顯示四臺(tái)面的線軸在沒受到不可接受的流出時(shí)，有更大的間隙。這意味著他們改進(jìn)了磨損特質(zhì)，有時(shí)能夠在污染物流體下工作。二個(gè)外臺(tái)面也能協(xié)助保持線軸精確地被集中。與多數(shù)線軸式閥門相同，周圍凹槽用機(jī)器制造在線軸臺(tái)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(gè)凹槽的線軸最小可以只受到6%的側(cè)力。 線軸"線圈"定義了在閥孔里涉及到端口寬度的臺(tái)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(shù)情況是線連線（或零重疊），這里，臺(tái)面寬度正確地匹配端面寬度。 因此，當(dāng)線軸被集中時(shí)，沒有流量。不管多小的運(yùn)動(dòng)都會(huì)導(dǎo)致流過閥門。由于它的關(guān)于零(中立)位置的精確測量的特征。這個(gè)閥門適用于閉合回路位置，速度，和力控制應(yīng)用。不幸地，甚至少量的在凸臺(tái)或端口邊緣的摩損都會(huì)導(dǎo)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(tái)，這個(gè)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?yàn)橛邢喈?dāng)大的死區(qū)。例如，當(dāng)作為位置控制器使用，即使輸入同一指令時(shí)，被壓縮時(shí)和被拉伸時(shí)的圓筒將停止在不同的位置， 只要它遠(yuǎn)離它的零位工作，一個(gè)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(lì)振被用于減少靜態(tài)摩擦的影響(被命名stiction)。 勵(lì)振是一個(gè)被疊加在連續(xù)的正常命令信號(hào)里的非常低的高度命令信號(hào)， 非常短的沖程， 線軸的側(cè)向動(dòng)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(gè)底面露出型的線軸有比端面狹窄0.5到1.5%的凸臺(tái)。這一設(shè)計(jì)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(gè)類型閥門對關(guān)于空位置的命令提供非常迅速的反應(yīng)，但是它有在零位附近有非線性流程特征的缺點(diǎn)。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(shè)計(jì)）。這些閥門共同地運(yùn)用一滑線軸機(jī)械連接到了力矩電動(dòng)機(jī)的電樞上。流通能力由力矩電動(dòng)機(jī)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(dá)電樞 2，造成線軸轉(zhuǎn)移距離比例與電信號(hào) 3，閥體 4，線軸 5，電連接頭 6，力矩馬達(dá) 7，水槽 8，壓力 9，水槽 10，機(jī)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(gè)單階伺服電子管。 力矩電動(dòng)機(jī)電樞和線軸之間的機(jī)械連接是一根僵硬的導(dǎo)線。當(dāng)沒有命令輸入到力矩電動(dòng)機(jī)時(shí)，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(shí)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(shí)針轉(zhuǎn)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(jí)和第三級(jí)總是由前面的閥操作所測試的變動(dòng)的線軸。第一階段也使可用一個(gè)變化的線軸，也有其他設(shè)計(jì)。 25