機(jī)械設(shè)計制造及其自動化發(fā)展方向的研究論文(編輯修改稿)
2024-07-21 16:45 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 肢體的延伸，還是人的感官與頭腦的延伸，具有智能化的特征是現(xiàn)代機(jī)械自動化和傳統(tǒng)的機(jī)械在功能上的本質(zhì)區(qū)別。第二章 機(jī)械設(shè)計制造及自動化的符合設(shè)計原則 滿足對機(jī)器的功能要求任何一種產(chǎn)品都是為滿足人們的某種需要而開發(fā)的，都必須具有某種主要功能，不同的產(chǎn)品具有不同的主要功能。概而言之，都能對輸入的物質(zhì)、能量和信息（即所謂工業(yè)三大要素）進(jìn)行某種處理，輸出具有所需特性的物質(zhì)、能量與信息。因此，機(jī)械自動化系統(tǒng)也必須具有對輸入的物質(zhì)、能量和信息進(jìn)行某種處理，從而輸出具有所需特性的物質(zhì)、能量與信息的主功能。如上所述，機(jī)械自動化系統(tǒng)是一個綜合的概念，包含了機(jī)電一體化技術(shù)和機(jī)電一體化產(chǎn)品兩個方面的內(nèi)容。作為產(chǎn)品，又包含著設(shè)計、制造和特定的功能以滿足使用要求，而功能是由其內(nèi)部有機(jī)聯(lián)系的結(jié)構(gòu)所決定的。 根據(jù)產(chǎn)品或系統(tǒng)的主功能不同，可對產(chǎn)品或系統(tǒng)進(jìn)行分類。以物料搬運(yùn)、加工為主。輸入物質(zhì)、能量和信息，經(jīng)過加工處理，主要輸出改變了位置和形態(tài)的物質(zhì)系統(tǒng)（或產(chǎn)品）稱為加工機(jī)。如各種機(jī)床、交通運(yùn)輸機(jī)械、食品加工機(jī)械、起重機(jī)械、紡織機(jī)械、印刷機(jī)械、輕工機(jī)械等。以能量轉(zhuǎn)換為主，輸入能量和信息，輸出不同能量的系統(tǒng)（或產(chǎn)品）稱為動力機(jī)，其中輸出機(jī)械能的為原動機(jī)。如電動機(jī)、水輪機(jī)、內(nèi)燃機(jī)等。以信息處理為主，輸入信息和能量。主要輸出某種信息。如數(shù)據(jù)、圖像、文字、聲音等的產(chǎn)品稱為信息機(jī)。如各種儀器、儀表、計算機(jī)、傳真機(jī)以及各種辦公機(jī)械等。機(jī)械自動化系統(tǒng)除了具備上述必須的主功能外，還應(yīng)具體備其它內(nèi)部功能、即動力功能、檢測功能、控制功能、構(gòu)造功能。基于上述的功能構(gòu)成原理，既有利于設(shè)計或分析各種機(jī)械自動化的產(chǎn)品，又有利于開拓思路，便于創(chuàng)造發(fā)明和創(chuàng)新。例如，根據(jù)3種不同的主功能及其不同的輸入，組合起來可形成9大類型的系統(tǒng)產(chǎn)品。 此外，對于不同主功能的加工機(jī)構(gòu)，其運(yùn)動方式不同，也構(gòu)成不同用途的機(jī)械。例如，金屬切削機(jī)床是根據(jù)工件與刀具相對運(yùn)動產(chǎn)生切削作用的原理進(jìn)行工作的。因此，工件與刀具的運(yùn)動方式不同，便產(chǎn)生不同用途的機(jī)床。所以說機(jī)械自動化的發(fā)展空間非常廣闊，具有極大的想向空間，需要我們利用先進(jìn)技術(shù)符合科學(xué)原理來不斷創(chuàng)新，設(shè)計制造出一流的自動化產(chǎn)品。第三章 機(jī)械自動化系統(tǒng)在化工生產(chǎn)中的應(yīng)用生產(chǎn)過程中，對各個工藝過程的物理量（或工藝變量）有著一定的控制要求。有些工藝變量直接表現(xiàn)生產(chǎn)過程，對產(chǎn)品的數(shù)量與質(zhì)量起著決定性的作用。例如，精餾塔的塔頂或塔釜溫度，一般在操作壓力不變的情況下必須保持一定，才能得到合格的產(chǎn)品；加熱爐出口溫度的波動不能超過允許范圍，否則將影響后一工段的效果；化學(xué)反應(yīng)器的反應(yīng)溫度必須保持平穩(wěn)，才能使效率達(dá)到指標(biāo)。有些工藝變量雖不直接地影響產(chǎn)品的質(zhì)量和數(shù)量，然而保持其平穩(wěn)卻是使生產(chǎn)獲得良好控制的前提。 鍋爐汽包水位控制方面的研究 鍋爐汽包是生產(chǎn)蒸汽的設(shè)備，幾乎是工業(yè)生產(chǎn)不可缺少的設(shè)備，保持鍋爐汽包的液位高度在規(guī)定范圍內(nèi)是非常重要的，若水位過低，則會影響產(chǎn)氣量，且鍋爐易燒干而發(fā)生事故；若水位過高，生產(chǎn)蒸汽含水量高，會影響蒸汽質(zhì)量。這些都是危險的，因此對汽包的液位嚴(yán)加控制是保證鍋爐正常生產(chǎn)必不可少的措施，汽包水位控制手段是控制給水，基于這一原理，可構(gòu)成單沖量控制系統(tǒng)。這里的“沖量”一詞是指變量，單沖量即汽包水位。這種控制系統(tǒng)典行的簡單控制系統(tǒng)。當(dāng)蒸汽負(fù)荷突然大幅度增加時，由于假水位現(xiàn)象，控制器不但不能開大給水閥來增加給水量，以維持鍋爐的物料平衡，而是關(guān)小控制閥的開度，減小給水量。等到假水位消失后，由于蒸汽量增加，送水量反而減小，將使水位嚴(yán)重下降，波動很歷害，嚴(yán)重時氣包水位降到危險程度以至發(fā)生事故。因此對于停留時間短、負(fù)荷變動較大的情況，這樣的系統(tǒng)不能適應(yīng)，水位不能保證。然而對于小型鍋爐，由于水在汽包中的停留時間較長，在蒸汽負(fù)荷變化時，假水位的現(xiàn)象并不顯著，配上一些聯(lián)鎖報警裝置，也可以保證安全操作，故采用這種單沖量控制系統(tǒng)尚能滿足生產(chǎn)要求。 在汽包水位的控制中，最主要的擾動是蒸汽負(fù)荷的變化。如果根據(jù)蒸汽流量來進(jìn)行校正，不僅可以補(bǔ)償“虛假水位”所引起的誤動作，而且使給水位控制閥的動作十分及時，從而減少水位波動，改善控制品質(zhì)。將蒸汽流量信號引入，就購入了雙沖量控制系統(tǒng)。從本質(zhì)上看，雙沖量控制系統(tǒng)是一個前饋（蒸汽流量）控制加單回路反饋控制的復(fù)合控制系統(tǒng)。這里的前饋僅為靜態(tài)前饋，若需要考慮兩條通道在動態(tài)上的差異，需引入動態(tài)補(bǔ)償環(huán)節(jié)。汽包雙沖量原理圖及方框圖連接方式中，加法器的輸出I是I＝C1IC177。C2IF177。I0式中 IC——液位控制器的輸出； IF——蒸汽流量變送器（一般經(jīng)開方器）的輸出；I0——初始偏置值CC2 ——加法器系數(shù)。C1的設(shè)置一般取1，C2的值應(yīng)考慮到靜態(tài)前饋補(bǔ)償，可現(xiàn)場湊試，也可經(jīng)理論推導(dǎo)得出。設(shè)置I0的目的是使其在正常負(fù)荷下，控制器和加法器的的輸出都有一個比較適中的數(shù)值。最好在正常負(fù)荷下，I0 和 C2IF項接近而相互抵消。雙沖量控制系統(tǒng)還有兩個弱點(diǎn)：控制閥的工作特性不一定能成為線性特性，這樣要做到靜態(tài)補(bǔ)償就比較困難；同時，對于給水系統(tǒng)的擾動仍不能克服。為此可再將給水流量信號引入，構(gòu)成三沖量控制系統(tǒng)。三沖量控制系統(tǒng)的實(shí)施方案較多，汽包三沖量控制系統(tǒng)為其中的典型控制方案之一?？梢钥闯?，這是前饋控制與串級控制組成的復(fù)合控制系統(tǒng)。其中，汽包水位是主沖量（主變量），蒸汽，給水流量為輔助沖量。在汽包
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