|
------------------------ 记得上中学时，物理老师说过一句非常牛的话：物理的美，在 于只用很少的原理和公式解释了如此复杂的世界。 现在想想，确实。 现在稍微大一点的工程机械公司，技术都是分工的，有机械工 程师、液压工程师、电气工程师、软件工程师什么的，而且大 家互相有点隔行如隔山的味道，比如样机下线调试时，液压工 程师和电气工程师的配合和沟通，有时候不太顺畅。 我的一个基本认识是，世界是一颗倒悬的树。在最低层次看世 界，看到的是繁多的分支、叶子、果实等等，觉得世界很复杂 多样；当上升到中层看世界，发现没有那么复杂，无非几根树 干而已；当到达最高层，或许世界就是一根主干或者什么都没 有。 各位机械工程师、液压工程师、电气工程师可能多少也发现了 ，其实这三个学科有很多共同之处，甚至有惊人的相似性。发 并理解这些相似性，有时能让人豁然开朗。 先说基本要素。机械系统的基本要素是质量、弹簧和阻尼；电 气系统的基本要素是电阻、电容、电感；液压系统的基本要素 是液阻、液容、液感。 看，名称都这么相似。 质量就是惯性，就是机械的感性元件，你给它一个力，它不会 立即有速度和位移，需要在时间上积累；电感就是电气的惯性 ，你给它一个电压，它不会立即有电流，需要在时间上积累； 大家知道液感是什么吗？就是液压油的质量。 弹簧是能量储存单元，可以把动能储存为势能；电容可以储存 液压能，不要以为电容都是小不点，在大型集装箱港口机械上 ，超级电容甚至可以作为能源。液压系统的容是什么呢？是液 压油的可压缩性和管路等容腔的膨胀性（这不就是机械的弹性 吗？）。 阻是最常用的元素了，电阻、液阻、摩擦阻力。 机械系统中，力作用在质量上，能产生速度，质量就有了动能 ；摩擦阻力消耗质量的动能；弹簧可以存储质量的动能。 电气系统中，电源产生电压，电阻消耗电压，电容可以存储电 能。 液压系统中，液压泵产生压力和流量，液压阀（液阻）消耗压 力，蓄能器存储液压能。 机械、液压、电气系统的形式各异，但如果写出它们的传递函 数，很可能是完全相同的。毕竟数学是自然科学的哲学，经常 是数学掀开了不同学科的外衣，揭露了相同的本质。 有兴趣的同事可以查阅机械设计受册。 下面再多说一点液压和电气的相似性。 液压泵是液压系统的能源，连接低压侧与高压侧，液压流量从 液压泵出来，沿途不断损失压力，最后又回到液压泵的低压侧 （油箱）。 这个元件在电气系统里是什么？电源。 电比例阀的输入是电信号，4-20mA或PWM，输出是液压系统的流 量，把小功率的电信号按比例放大成为大功率的液压信号，所 以比例阀是一个功率放大器。 电液比例阀是二级功放，先把电信号放大成液压控制信号，液 压控制信号再放大为液压功率信号。 在伺服阀领域，还有三级放大，但系统结构越复杂，系统的响 应频率也越低。 液压系统中，可以通过蓄能器滤除压力波动，电气里叫稳压器 。 液压系统中有单向阀，电气有二极管。 液压系统中有蓄能器（液容）和节流孔（液阻）配合来减振降 噪的，电气里叫阻容滤波。 上面的闭式系统原理中，集成在泵里面的溢流阀和单向阀对系 统压力有削峰填谷的作用，当管路中的压力尖峰超过溢流阀设 定值时，溢流阀打开，防止压力继续升高；当管路中压力降低 并低于单向阀设定值时，单向阀打开，防止压力继续降低。 电路中也有这两种元件。 液压先导控制系统中，经常用到一种液压半桥，就是两个液阻 串联，把两个液阻之间的压力印出来用于控制，比如变量泵的 排量控制先导系统、比例阀的液压先导控制系统、平衡阀的控 制压力等。 电气里有惠斯通电桥，原理是一样一样的：） 还有很多，比如平衡阀组对负负载的作用等。这些液压功能， 在电气工程师看来，与电气系统的功能相比简直就是小儿科， 因为电气可以实现更加复杂的功能。但是要知道，液压其实都 是用机械的方式实现的，比如液压泵、液压阀都是机械零件组 成的，都是质量、弹簧、阻尼。通过机械的手段实现电气的功 能，并且能够传输大功率、控制大功率，也是很了不起的！ 最后说说机械、液压、电气、控制四个学科的位置关系。 机械和液压是邻居，毕竟大家拆开看，都是一些质量、弹簧、 阻尼，都有些脸熟。都是黑眼睛、黄皮肤，黑头发。 液压和电气是邻居，毕竟大家功能都差不多，甚至名称都有些 相似。虽然一个穿西装另一个穿唐装，但大家做着类似的事， 思想也相似。 机械和电气距离有点远，白天不懂夜的黑，都觉得对方是“异 类”。电气工程师看到发动机的总装配图，密密麻麻的线条肯 定让他头晕；机械工程师看到电气系统图或者PCB图纸，也是两 眼一抹黑。 控制和机电液不是一个层次的，控制在三者的上面，是三者的 统帅。所谓大道至简、殊途同归，机械电气液压三个学科，研 究到深处，就能打通关节，融会贯通，那就是更高一个层次— —控制。 所以，机械工程师想了解液压只是，比较靠谱，至少油缸图纸 、阀块图纸等没问题，泵马达图纸下功夫也能整明白；电气工 程师想了解液压知识也不难，毕竟功能理解上相对容易，至于 液压元件的内部结构，不知道也行；液压工程师本身就是偏机 械的，和电气的也能说上话；相邻的学科想要跨界还是相对容 易的，但机械和电气中间隔着液压呢，想跨界，有点难。 机械、液压、电气，都是具体的学科，是工具和手段，是术， 而控制舍弃了具体学科的一些属性，舍事而言理，更接近事物 的本质，也更接近于道。 或许有高人能发现更多的、更高层次的相似性，比如技术和管 理是相通的、技术和艺术是相通的、科学和宗教是相通的、存 在和虚无是相通的。 总之，世界的相似性也是一种美。 ---------------------------
举报 |
|
|
