機(jī)械傳動的基本原理范文

時(shí)間:2023-09-18 17:58:31

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篇1

在工業(yè)得到快速發(fā)展的過程中,在機(jī)械設(shè)計(jì)制造中液壓機(jī)械傳動控制系統(tǒng)的應(yīng)用范圍逐漸擴(kuò)大,并且液壓機(jī)械傳動控制系統(tǒng)的作用越來越重要。尤其該系統(tǒng)主要是以液體作為介質(zhì),以便達(dá)到能量的傳動與控制目的,在工業(yè)控制當(dāng)中的應(yīng)用范圍比較廣,能夠更好地促進(jìn)工業(yè)化的發(fā)展。目前,對液壓機(jī)械傳動控制系統(tǒng)需要詳細(xì)了解,對其基本原理進(jìn)行分析,以便將其更好地應(yīng)用于機(jī)械設(shè)計(jì)制造中,從而發(fā)揮出最大的應(yīng)用效果。

1 液壓機(jī)械傳動控制系統(tǒng)的基本原理

液壓機(jī)械傳動控制系統(tǒng)的基本原理主要是在確保液體平衡的系統(tǒng)中能夠靜止,同時(shí),液壓機(jī)械傳動控制系統(tǒng)中的液體在每個(gè)階段的壓強(qiáng)是相同的,并且均處于一個(gè)相對平衡的系統(tǒng)中,活塞大小的不同,其承受的壓力范圍也就不同,還需要根據(jù)其大小來施加相應(yīng)的壓力。針對較大的活塞,需要增加相對較大的壓力,并且需要以液體為傳動媒介來將壓力轉(zhuǎn)換為需要的能力。當(dāng)液壓在傳動的過程中,需要配備相應(yīng)的元件設(shè)備,以便支持液壓的傳動。其中主要的元件包括:(1)執(zhí)行元件。主要是將液壓泵提供的液體轉(zhuǎn)換為機(jī)械能量,該執(zhí)行元件的主要裝置為液壓馬達(dá),能夠高效地將液壓能量轉(zhuǎn)換為機(jī)械能,以便確保液體對外的作用力。同時(shí),液壓元件可以對液體的流動壓力與方向等進(jìn)行全面的控制,以便有效地保障執(zhí)行元件能夠滿足各種工作的需求;(2)動力元件。該元件主要是為系統(tǒng)提供重要的運(yùn)行動力來源,主要的裝置為液壓泵。該裝置在運(yùn)行的過程中主要是依靠容量的大小來運(yùn)行的,其中動力部件也稱之為容積液壓泵,齒輪泵是其主要的容積液壓泵,通常是以齒輪的變化來促進(jìn)液體的傳輸;(3)輔助元件。該類元件主要為管道,在液壓泵中主要是通過將動力元件、液壓馬達(dá)與管道等共同協(xié)作來完成的;(4)輔助元件。液壓機(jī)械傳送控制系統(tǒng)中的元件種類較多,其中輔元件的功能主要是建設(shè)液壓回路,以便確保液壓機(jī)械傳動控制系統(tǒng)正常運(yùn)行。液壓機(jī)械傳動控制系統(tǒng)主要由液壓泵、液壓控制閥、液壓執(zhí)行元件、液壓輔件組成,其液壓機(jī)械傳動控制系統(tǒng)的原理如圖1所示:

圖1 液壓機(jī)械傳動控制系統(tǒng)原理圖

2 機(jī)械設(shè)計(jì)制造中液壓機(jī)械傳動控制系統(tǒng)的優(yōu)缺點(diǎn)

2.1 液壓機(jī)械傳動控制系統(tǒng)的優(yōu)勢

該控制系統(tǒng)具有較廣泛的應(yīng)用范圍,并且在各個(gè)領(lǐng)域中均有不同程度的應(yīng)用。不管是在一般性的工業(yè)施工塑料加工機(jī)械中,還是在鋼鐵工業(yè)冶金機(jī)械中均具有較好的實(shí)用性價(jià)值。在各個(gè)領(lǐng)域中使用液壓機(jī)械傳動控制系統(tǒng),可以取得較好的進(jìn)展,并通常具備高效率、高壓以及高速等優(yōu)勢。同時(shí),由于液壓機(jī)械的傳動動力能量相對較大,該系統(tǒng)自身也具備較高的集成化作用,從而可以更進(jìn)一步地促進(jìn)一體化、小型化以及輕量化目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)。另外,由于液壓機(jī)械傳動控制系統(tǒng)與相關(guān)的電子技術(shù)具有緊密的合作關(guān)系,能夠在相對較小的空間內(nèi)進(jìn)行精準(zhǔn)的操作,并且還可以在各個(gè)領(lǐng)域中均能夠發(fā)揮出該系統(tǒng)的最大化價(jià)值與作用。在當(dāng)今世界科學(xué)技術(shù)得到較快的發(fā)展前提下,各個(gè)行業(yè)對液壓機(jī)械傳動控制系統(tǒng)的要求也在不斷提高。通過將該系統(tǒng)與電子技術(shù)相互結(jié)合應(yīng)用,并且目前在海洋開發(fā)事業(yè)以及宇宙航行等事業(yè)中得到較好的應(yīng)用,從而促進(jìn)了該系統(tǒng)在各個(gè)領(lǐng)域中的應(yīng)用進(jìn)程。另外,由于電液伺服系統(tǒng)的研發(fā)與應(yīng)用,極大地提高了液壓機(jī)械傳動控制系統(tǒng)的使用效率。并且在該系統(tǒng)的控制元件中,通過靈活、便捷的原則來布置,由于液壓機(jī)械傳動控制系統(tǒng)具有體積小、重量輕與反應(yīng)速度快等特點(diǎn),在使用過程中進(jìn)行操作與控制比較方便。另外,這種系統(tǒng)可以在較大的范圍內(nèi)進(jìn)行調(diào)度處理,液壓機(jī)械傳動控制系統(tǒng)還可以對載荷進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整。在該系統(tǒng)中,其主要的工作介質(zhì)為礦物油,不僅對自身具有一定的作用,還可以有效地延長機(jī)械設(shè)備的使用壽命,并且能夠快速地完成直線運(yùn)行,可以促進(jìn)系統(tǒng)的自動化進(jìn)程,具有較高的自動控制能力,從而可以有效地滿足人們工業(yè)生產(chǎn)的需求,適應(yīng)當(dāng)今時(shí)代的

發(fā)展。

2.2 液壓機(jī)械傳動控制系統(tǒng)的缺點(diǎn)與不足

首先,液壓機(jī)械傳動控制系統(tǒng)可能會出現(xiàn)漏油現(xiàn)象,并且會影響到該系統(tǒng)的正常運(yùn)行,對其運(yùn)行的穩(wěn)定性與正確性具有一定的損害。其主要是由于漏油缺陷會導(dǎo)致液壓機(jī)械傳動的比率無法得到保存,從而使得液壓機(jī)械傳動控制系統(tǒng)的運(yùn)行穩(wěn)定與正確性受到影響。促使系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性與正確性水平下降,并影響整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行與運(yùn)行效果。在一定程度上會影響工業(yè)的輸出產(chǎn)品質(zhì)量,對企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益造成一定的不利影響。其次,液壓機(jī)械傳動控制系統(tǒng)中主要是由液體為傳動媒介,如果液體的溫度發(fā)生變化,會導(dǎo)致系統(tǒng)的運(yùn)動特性出現(xiàn)一定的變化。液壓機(jī)械傳動控制系統(tǒng)對溫度的要求比較高。因此,需要在系統(tǒng)運(yùn)行的過程中,對溫度進(jìn)行有效的控制,盡量減少溫度的變化,避免運(yùn)行結(jié)果由于溫差而出現(xiàn)偏差。另外,液壓機(jī)械傳動控制系統(tǒng)的故障檢查與排查工作存在一定的難度。液壓機(jī)械傳動控制系統(tǒng)在運(yùn)行的時(shí)候,通常會由于液壓元件的運(yùn)行而產(chǎn)生一定的金屬粉末,其對機(jī)械設(shè)備造成一定的污染,并且容易引發(fā)機(jī)械故障。并且,一些外部的環(huán)境灰塵與粉塵等容易吸附在液壓機(jī)械設(shè)備上,從而對該系統(tǒng)造成一定的影響,尤其是對系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行造成較大的不利影響。然而這些粉塵與金屬粉末在系統(tǒng)的運(yùn)行過程中是不可避免的,從而給故障的排查與修復(fù)提高了難度。最后,液壓機(jī)械傳動控制系統(tǒng)在運(yùn)行前,需要對系統(tǒng)進(jìn)行嚴(yán)格的檢查與清掃。由于液壓機(jī)械傳動控制系統(tǒng)在運(yùn)行之前,需要對系統(tǒng)進(jìn)行全面的檢查與清掃,以便確保系統(tǒng)的正常運(yùn)行,避免在運(yùn)行的過程中出現(xiàn)一些由于外界因素引起的不良結(jié)果。

3 液壓機(jī)械傳動控制系統(tǒng)在機(jī)械設(shè)計(jì)制造中的應(yīng)用

3.1 液壓機(jī)械傳動控制系統(tǒng)在機(jī)械設(shè)計(jì)制造中的發(fā)展

目前,我國現(xiàn)代化進(jìn)程在不斷的加快,大多數(shù)行業(yè)在施工與運(yùn)行的過程中需要借助大型的工程裝備,而液壓機(jī)械傳動控制系統(tǒng)可以滿足這一要求。另外,由于部分機(jī)械設(shè)備的功率要求較高,同時(shí)其生產(chǎn)效率與精準(zhǔn)度也相對較高,使得液壓機(jī)械傳動控制系統(tǒng)在機(jī)械設(shè)計(jì)制造中的使用可以有效地滿足高集成化的需求,可以較快地滿足施工需求與相關(guān)環(huán)境與條件的需求,具有較高的應(yīng)用效率。此外,我國一部分高水平的技術(shù)設(shè)備具備自身的核心技術(shù),自主研發(fā)能力較好,可以為極端化的工作環(huán)境以及精準(zhǔn)度化的工作需求提供較好的前提條件。而液壓機(jī)械傳動控制系統(tǒng)相關(guān)技術(shù)的發(fā)展,促使我國一些技術(shù)在研究方面取得了不錯(cuò)的成績。液壓機(jī)械傳動控制系統(tǒng)的集成化發(fā)展也說明了及時(shí)把握住系統(tǒng)的研發(fā)方向,才能夠研究出社會需求的產(chǎn)品,更好地滿足當(dāng)今社會的需求,并發(fā)揮出產(chǎn)品的最大化價(jià)值與作用。

3.2 液壓機(jī)械傳動控制系統(tǒng)在機(jī)械設(shè)計(jì)制造中應(yīng)用的不足

我國液壓機(jī)械哈攢動控制系統(tǒng)在機(jī)械設(shè)計(jì)制造中的應(yīng)用取得了較好的效果,但是液壓機(jī)械傳動技術(shù)在使用的過程中仍然會存在一定的不足與缺陷。其中我國液壓機(jī)械傳動控制系統(tǒng)中的相關(guān)元件使用時(shí),部分元件主要依靠國外的液壓產(chǎn)品進(jìn)行輔助,從而使得我國使用的部分產(chǎn)品與國際范圍內(nèi)使用的產(chǎn)品存在一定的差別。為了促進(jìn)我國液壓機(jī)械傳動技術(shù)的發(fā)展,要想躋身世界前列,就必須要對液壓機(jī)械傳動控制系統(tǒng)在使用過程中存在的不足與缺陷進(jìn)行詳細(xì)的研究,以便采取相關(guān)措施解決,以便促進(jìn)我國液壓技術(shù)與產(chǎn)品達(dá)到國際標(biāo)準(zhǔn)水平。這樣一來,才能夠促使我國液壓技術(shù)水平的提高,能夠減少或消除液壓機(jī)械傳動技術(shù)在使用過程中的不足與缺陷,從而達(dá)到液壓發(fā)展的目標(biāo)。

3.3 液壓機(jī)械傳動控制系統(tǒng)在更多場合中的應(yīng)用

隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的廣泛應(yīng)用,液壓技術(shù)得到了較好的應(yīng)用與發(fā)展。液壓技術(shù)與計(jì)算機(jī)技術(shù)的有機(jī)結(jié)合應(yīng)用,可以不斷擴(kuò)大液壓機(jī)械傳動控制系統(tǒng)的應(yīng)用范圍與領(lǐng)域,并且發(fā)揮出更大的作用,同時(shí)可以高效率地完成預(yù)期目標(biāo)與控制目標(biāo)。另外,與傳統(tǒng)的機(jī)械傳動技術(shù)相比較,液壓機(jī)械傳動控制系統(tǒng)可以更加容易地實(shí)現(xiàn)運(yùn)動與動力參數(shù)的控制??梢栽谝话愕臈l件下提高液壓工業(yè)的銷售額,在工業(yè)領(lǐng)域中的應(yīng)用比較重要。同時(shí)具有較好的傳遞效率,能夠?qū)敵鲞M(jìn)行有效的控制。另外,在該系統(tǒng)中配套的較大系統(tǒng)銅芯裝置,可以對正反方向的運(yùn)轉(zhuǎn)進(jìn)行有效的控制與實(shí)現(xiàn),在機(jī)械操作的過程中能夠?qū)崿F(xiàn)各種操作動作。液壓機(jī)械傳動控制系統(tǒng)在機(jī)械設(shè)計(jì)制造中的應(yīng)用具有廣闊的前景,能夠?qū)ψ兞肯到y(tǒng)進(jìn)行開發(fā)與調(diào)節(jié)。

篇2

關(guān)鍵詞: 高職高專數(shù)控技術(shù)專業(yè) 《機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》 教學(xué)方法 課程教學(xué)設(shè)計(jì) 教學(xué)改革

《機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》是高職高專數(shù)控技術(shù)專業(yè)必修的一門主干職業(yè)基礎(chǔ)課。數(shù)控技術(shù)專業(yè)學(xué)生就業(yè)領(lǐng)域主要面向制造業(yè),主要就業(yè)崗位(群)是數(shù)控機(jī)床的操作、編程、工藝規(guī)程編制與實(shí)施;相近就業(yè)崗位(群)是生產(chǎn)管理等。本課程的先修職業(yè)基礎(chǔ)課程為機(jī)械制圖、計(jì)算機(jī)繪圖、工程力學(xué)、金屬材料與成型工藝,并進(jìn)行了金工實(shí)習(xí)。后續(xù)課程為有機(jī)械制造技術(shù)、液壓與氣動技術(shù)等職業(yè)技術(shù)課程。本課程為學(xué)生畢業(yè)后從事上述工作崗位打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ),對學(xué)生完成整個(gè)專業(yè)的學(xué)習(xí),起到承上啟下的重要作用,是學(xué)生獲得職業(yè)基礎(chǔ)能力的橋梁與紐帶,因此教好本課程具有十分重要的意義。

1.課程教學(xué)目標(biāo)

本課程使學(xué)生掌握常用機(jī)構(gòu)與通用零件的基本原理、性能特點(diǎn)、使用、維護(hù)的基礎(chǔ)知識和設(shè)計(jì)方法,培養(yǎng)學(xué)生具備選用、維護(hù)和改造簡單傳動裝置及零部件的初步能力,培養(yǎng)學(xué)生正確的設(shè)計(jì)思想與嚴(yán)謹(jǐn)?shù)墓ぷ髯黠L(fēng)?!稒C(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》課程與實(shí)踐聯(lián)系非常緊密,學(xué)生畢業(yè)后走向工作崗位做實(shí)際工作,參與設(shè)備的論證、預(yù)研制、改造或維修的工作,難免做設(shè)計(jì)一類的工作,接觸到各式各樣的運(yùn)動機(jī)構(gòu)或各種通用零部件,課程的學(xué)習(xí)為將來的職業(yè)發(fā)展奠定了基礎(chǔ)。

2.課程內(nèi)容分析和課時(shí)分配

2.1本課程主要包括兩方面的內(nèi)容。

在機(jī)械設(shè)計(jì)的基本知識和機(jī)械中常用的機(jī)構(gòu)包括平面連桿機(jī)構(gòu)、凸輪機(jī)構(gòu)、間隙運(yùn)動機(jī)構(gòu)、齒輪系;機(jī)械傳動包括螺紋連接與螺旋傳動、帶傳動、鏈傳動、齒輪傳動、蝸桿傳動。通用零部件包括軸和軸轂連接、軸承、其他常用零部件,并簡要介紹了國家標(biāo)準(zhǔn)。

2.2課時(shí)分配。

根據(jù)教學(xué)大綱,本課程總共70個(gè)教學(xué)課時(shí),其中機(jī)械設(shè)計(jì)的基本知識部分占12個(gè)課時(shí),在機(jī)械中常用機(jī)構(gòu)部分占22課時(shí),機(jī)械傳動部分占23課時(shí),通用零部件部分占13課時(shí)。

教師在制訂具體的教學(xué)進(jìn)度計(jì)劃時(shí),須安排四次觀察與認(rèn)知實(shí)驗(yàn)配合教學(xué),每次實(shí)驗(yàn)占用2課時(shí),共8個(gè)課時(shí)。第一次為綜合性認(rèn)知實(shí)驗(yàn),第二次重點(diǎn)是常用機(jī)構(gòu)的認(rèn)知實(shí)驗(yàn),第三次重點(diǎn)是機(jī)械傳動的認(rèn)知實(shí)驗(yàn),第四次重點(diǎn)是通用零部件的認(rèn)知實(shí)驗(yàn)。

3.教學(xué)設(shè)計(jì)與實(shí)施

3.1學(xué)情分析。

3.1.1不利條件

目前高職高專學(xué)生入學(xué)分?jǐn)?shù)較低,理論基礎(chǔ)較差,學(xué)習(xí)的積極性、主動性不強(qiáng),缺乏抽象思維,自律性差。

3.1.2有利條件

根據(jù)數(shù)控技術(shù)專業(yè)教學(xué)計(jì)劃,本課程開在第三學(xué)期,在學(xué)完了《機(jī)械制圖》、《計(jì)算機(jī)繪圖》、《工程力學(xué)》、《金屬材料與成型工藝》,并進(jìn)行了金工實(shí)習(xí)和數(shù)控機(jī)床認(rèn)識實(shí)習(xí)之后,學(xué)生已經(jīng)具備了比較扎實(shí)的力學(xué)、制圖、金工、材料等先修課程的良好基礎(chǔ),具備了一定的識圖、計(jì)算能力,對生產(chǎn)實(shí)踐有了初步的了解,為本課程的學(xué)習(xí)奠定了一定的基礎(chǔ),且學(xué)生好奇心強(qiáng),容易被新鮮事物吸引。

3.2課程特點(diǎn)。

在本課程中各章相對獨(dú)立性較強(qiáng),學(xué)生一接觸本課程,就會產(chǎn)生“沒有系統(tǒng)性”、“邏輯性差”等錯(cuò)覺,因此為本課程的教學(xué)帶來一定的難度。然而在本課程中,雖然不同的研究對象涉及的理論基礎(chǔ)不同,相互沒有多大的聯(lián)系,但最終的研究目的只有一個(gè),即設(shè)計(jì)出能夠應(yīng)用的機(jī)構(gòu)、零件等。

根據(jù)以上分析,本課程的教學(xué)中心為機(jī)構(gòu)和零件的原理及選擇,教學(xué)的重點(diǎn)和難點(diǎn)是培養(yǎng)學(xué)生的獨(dú)立思考和設(shè)計(jì)能力。

3.3教學(xué)模式、教法選擇和師資條件。

3.3.1教學(xué)模式

本課程教學(xué)可采用“文字教材、多媒體教材、機(jī)械原理與機(jī)械零件的實(shí)物觀察實(shí)驗(yàn)和學(xué)習(xí)指導(dǎo)”四位一體模式。

文字教材是本課程教學(xué)的基本指南,教學(xué)內(nèi)容符合本課程教學(xué)大綱的要求,但其內(nèi)容不能代替多媒體一體化全部教學(xué)內(nèi)容,特別是涉及生產(chǎn)實(shí)際、感性認(rèn)知、形象思維等方面,必須有多媒體教材補(bǔ)充。

多媒體教材內(nèi)容包括各章節(jié)基本內(nèi)容的講解、歸納,重難點(diǎn)內(nèi)容的專題講解,現(xiàn)場錄像教學(xué),動畫及圖表、圖形的形象演繹等。借助于計(jì)算機(jī)圖形學(xué)技術(shù)和多媒體技術(shù),加強(qiáng)直觀性教學(xué),做到教學(xué)內(nèi)容直觀形象。

機(jī)械原理與機(jī)械零件的實(shí)物觀察實(shí)驗(yàn):通過機(jī)械中常用機(jī)構(gòu)與通用零部件的實(shí)物或模型展示,并借助電腦控制技術(shù)系統(tǒng)形象地解說,增強(qiáng)真實(shí)感,身臨其境,提高學(xué)習(xí)興趣、降低學(xué)習(xí)難度。

學(xué)習(xí)指導(dǎo)主要包括各章節(jié)的基本要求、學(xué)習(xí)指導(dǎo)、典型例題、習(xí)題提示和自我測驗(yàn)。

3.3.2教法選擇

教師在本課程的教學(xué)過程中,供選擇的教學(xué)方法有很多種,可以靈活地加以串用或并用。

3.3.2.1講授法教學(xué)。對于機(jī)械設(shè)計(jì)的基本知識、涉及設(shè)計(jì)計(jì)算部分的教學(xué)主要采用講授法。例如對于“定軸輪系傳動比”計(jì)算公式的推導(dǎo),以講授為主,課件感知引導(dǎo)為輔。講授法可使學(xué)生在有限時(shí)間內(nèi)盡快地掌握新知識,加深理解。

3.3.2.2演示法教學(xué)。對于常用機(jī)構(gòu)、機(jī)械傳動和通用零部件的基本原理、基本知識部分的教學(xué),以演示法教學(xué)為主,講授引導(dǎo)為輔。在多媒體演示和實(shí)物模型演示的過程中,通過提問和討論的方式讓學(xué)生主動、思考,在直接觀察中分析問題,增強(qiáng)感性認(rèn)識,從而突破難點(diǎn)。

3.3.2.3壓力教學(xué)法。對于應(yīng)知應(yīng)會的基本知識、重點(diǎn)內(nèi)容,通過課堂提問和讓學(xué)生上黑板做題等方式,人為地給學(xué)生制造一些學(xué)習(xí)壓力,有利于知識的掌握、消化和吸收。

例如:在講《螺紋連接和螺旋傳動》這一章中,螺紋的類型、特點(diǎn)和參數(shù),常用螺紋連接(螺栓連接、雙頭螺柱連接、螺釘連接和堅(jiān)定螺釘連接)的基本特點(diǎn)和選用等基本知識可用提問的方式加以鞏固;在平面機(jī)構(gòu)自由度的計(jì)算、標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪外形尺寸的計(jì)算、齒輪系傳動比的計(jì)算等教學(xué)過程中,在公式和典型例題講解之后,出幾道典型習(xí)題,讓學(xué)生集體思考,并讓幾名學(xué)生上黑板計(jì)算,再讓其他學(xué)生糾錯(cuò),最后老師講解。這樣可提高學(xué)生的注意力,增強(qiáng)教學(xué)效果,也可作為對學(xué)生考核的一部分。

3.3.2.4討論法。積極開展師生的雙向互動活動,調(diào)動學(xué)生的學(xué)習(xí)主動性和積極性,培養(yǎng)學(xué)生舉一反三和綜合運(yùn)用所學(xué)知識的能力。例如:在機(jī)械傳動的設(shè)計(jì)常用機(jī)構(gòu)和通用零部件的選用的教學(xué)中,老師提出問題,讓大家開展討論,可大大增強(qiáng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。

3.3.3教學(xué)條件和師資力量

3.3.3.1我院擁有充足的供教學(xué)使用的多媒體教室,主教學(xué)樓28間,實(shí)訓(xùn)樓10間,信息大樓計(jì)算機(jī)教室10間。

3.3.3.2可供數(shù)控技術(shù)專業(yè)學(xué)生實(shí)訓(xùn)的實(shí)訓(xùn)室有鉗工實(shí)訓(xùn)室、車工實(shí)訓(xùn)室、數(shù)控實(shí)訓(xùn)室、數(shù)控仿真實(shí)訓(xùn)室、機(jī)械基礎(chǔ)實(shí)訓(xùn)室等。

3.3.3.3機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)課程教學(xué)團(tuán)隊(duì)有專任教師4人、兼課教師2人、外聘教師4人,其中高級職稱1人,中級職稱9人,均具有豐富的實(shí)踐和教學(xué)經(jīng)驗(yàn)。

3.4課程教學(xué)設(shè)計(jì)的做法

3.4.1在課堂教學(xué)中,可以觀看在生活中常見機(jī)構(gòu)和工程運(yùn)用較廣機(jī)構(gòu)的錄像片及動畫,使學(xué)生對該課程萌發(fā)濃厚的興趣,認(rèn)識其重要性,使他們感覺到機(jī)械設(shè)計(jì)并非遙不可及,通過努力學(xué)習(xí)就能達(dá)到。

3.4.2在教學(xué)組織上,根據(jù)高職教學(xué)的特點(diǎn),“必需、夠用”的原則,強(qiáng)調(diào)應(yīng)用性,可以簡化公式的數(shù)學(xué)推導(dǎo)過程,避免知識內(nèi)容過深過細(xì)。有些推導(dǎo)過程只是為了加深對本概念的記憶,不做掌握要求。把重點(diǎn)放在結(jié)論具體應(yīng)用上,一般性的內(nèi)容在廣度方面適可而止,節(jié)約課時(shí)用于實(shí)踐性環(huán)節(jié)。

3.4.3在每章內(nèi)容講解時(shí),不僅要講清內(nèi)容和基本原理,而且要通過舉例、多媒體教學(xué)手段、實(shí)物或模型觀察實(shí)驗(yàn),講清其在工作中的用途。

3.4.4每次課后均有思考題和習(xí)題,并有課外作業(yè),課后教師定期輔導(dǎo)和答疑,有助于學(xué)生抓住課程重點(diǎn),加深對課程難點(diǎn)內(nèi)容的復(fù)習(xí)和理解。

3.4.5在每章或每個(gè)單元內(nèi)容教學(xué)完畢后,及時(shí)進(jìn)行階段性小結(jié),承前啟后,讓學(xué)生對課程的諸多內(nèi)容有整體認(rèn)識和系統(tǒng)化意識。

3.4.6為加強(qiáng)重難點(diǎn)的消化吸收,在整個(gè)教學(xué)過程中階段性地安排習(xí)題課,以學(xué)生為主體,以習(xí)題為平臺,積極開展分組討論活動。在練習(xí)過程中,結(jié)合生產(chǎn)實(shí)踐中的實(shí)例,增強(qiáng)學(xué)生“舉一反三”、“靈活運(yùn)用”的能力,講清具體應(yīng)用的方法,培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)際工作能力,激發(fā)學(xué)習(xí)熱情。

3.4.7在教學(xué)實(shí)踐中,應(yīng)遵循以教師為主導(dǎo),學(xué)生為主體的教學(xué)原則,注重對學(xué)生能力的培養(yǎng),采用鼓勵(lì)式教育,讓學(xué)生在寬松、愉快的氣氛中吸收知識、獲取營養(yǎng)。

3.5考核方式和教學(xué)效果。

3.5.1考核方式

根據(jù)我院“2+1”教學(xué)改革和數(shù)控技術(shù)專業(yè)中本課程教學(xué)大綱要求,本課程考核類型為“考試”課。平時(shí)成績占50%,包括出勤及課堂紀(jì)律占20%、課堂回答問題、作業(yè)、平時(shí)測驗(yàn)和期中考試占30%;期末考試成績占50%,主要以閉卷考試的形式進(jìn)行。

3.5.2教學(xué)效果評價(jià)

通過學(xué)生網(wǎng)上評教、教師評學(xué)、學(xué)院教學(xué)督導(dǎo)員抽查、系部或教研室主任聽課、教師相互聽課等形式反饋,提出教學(xué)建議。通過上課提問、作業(yè)批閱、平時(shí)測驗(yàn)、期中考試等形式,教師掌握教學(xué)效果,適時(shí)改進(jìn)教學(xué)的方式、方法。

4.課程教學(xué)特色描述

4.1基本思路。

以課程目標(biāo)為主線,打破傳統(tǒng)的課程界限,從實(shí)現(xiàn)各專項(xiàng)能力的需要出發(fā),以“必需、夠用”為原則組織相應(yīng)的課程內(nèi)容并進(jìn)行必要的教學(xué)內(nèi)容整合,使課程內(nèi)容服務(wù)于目標(biāo)能力,注重人的思維方式,重點(diǎn)培養(yǎng)創(chuàng)新思維,使學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中學(xué)習(xí)目的明確,學(xué)習(xí)興趣濃厚。

4.2教學(xué)手段。

本課程在教學(xué)中都采用了先進(jìn)的多媒體教學(xué)手段,表現(xiàn)方式上體現(xiàn)了多元化的現(xiàn)代教育技術(shù)方法與手段,充分利用現(xiàn)代化教學(xué)設(shè)備和PPT教學(xué)課件,將CAI課件、錄像插播片、實(shí)物模型及現(xiàn)場參觀等多種手段科學(xué)組合,使教學(xué)形象、生動、高效、學(xué)生喜聞樂見。計(jì)算機(jī)輔助教學(xué)的形象化特點(diǎn)和生動性、趣味性大大激發(fā)了學(xué)生主動學(xué)習(xí)的積極性,加深了對所學(xué)內(nèi)容的理解,從而提高了整體教學(xué)質(zhì)量和水平,也增加了教學(xué)信息量,提高了教學(xué)效益。我們的感受是現(xiàn)代教育技術(shù)最能在本課程的教學(xué)中發(fā)揮作用,多媒體手段的采用為教師的教和學(xué)生的學(xué)大大提供了方便。

4.3教材建設(shè)。

從高職教育的特點(diǎn)出發(fā),選用貼合高職院校學(xué)生實(shí)際的教材,更加突出理論聯(lián)系實(shí)際,有利于學(xué)生應(yīng)用所學(xué)知識分析問題、解決實(shí)際問題的綜合能力,將傳統(tǒng)教學(xué)方法與現(xiàn)代多媒體教學(xué)手段有機(jī)結(jié)合,揚(yáng)長避短。

4.4實(shí)驗(yàn)和現(xiàn)場參觀實(shí)習(xí)。

以機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)課程教學(xué)內(nèi)容為背景,繼金工實(shí)習(xí)和數(shù)控機(jī)床的認(rèn)知實(shí)習(xí)之后,加強(qiáng)培養(yǎng)學(xué)生理論與實(shí)際聯(lián)系和動手能力,開設(shè)實(shí)驗(yàn)課,并利用業(yè)余時(shí)間組織學(xué)生去工廠現(xiàn)場參觀。此外,我們結(jié)合課程,積極開展機(jī)械設(shè)計(jì)興趣小組活動,為學(xué)生的創(chuàng)新設(shè)計(jì)提供了施展才華的舞臺。

5.教學(xué)改革

5.1在教學(xué)上。

5.1.1在課堂講授之后,創(chuàng)造條件組織學(xué)生到工廠參觀,觀看、分析、討論各種機(jī)器上的各種常用機(jī)構(gòu)和零件。

5.1.2組織學(xué)生開展簡單典型機(jī)構(gòu)、機(jī)器和零部件的設(shè)計(jì)大賽或開展興趣小組活動,激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情、培養(yǎng)學(xué)習(xí)的應(yīng)用能力和設(shè)計(jì)興趣。

5.1.3利用現(xiàn)有的機(jī)械原理與機(jī)械零件實(shí)驗(yàn)室,在學(xué)生認(rèn)知、觀察、聽取講解之后,結(jié)合實(shí)訓(xùn)中的機(jī)器和學(xué)生日常生活中的機(jī)械,理解和掌握課堂內(nèi)容。

5.2在考核上。

在考核方式上,實(shí)行學(xué)習(xí)階段的全程性考核制,改變過去的一次性終結(jié)考試,成為將階段性的考核與期末綜合考試相結(jié)合的辦法。

這樣有利于教師及時(shí)發(fā)現(xiàn)教學(xué)中的不足并加以改進(jìn),減少學(xué)生學(xué)習(xí)的功利性,有利于加強(qiáng)教師對學(xué)生的日常學(xué)習(xí)管理,引導(dǎo)學(xué)生掌握良好的學(xué)習(xí)方法,從根本上改變應(yīng)試教育制約學(xué)風(fēng)、考風(fēng)的狀況,促進(jìn)學(xué)生良好品質(zhì)的形成,全方位多角度地準(zhǔn)確反映出一個(gè)學(xué)生的真實(shí)成績和綜合能力。

參考文獻(xiàn):

[1]陳立德.機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ).高等教育出版社,2007.8.

篇3

關(guān)鍵詞:行動導(dǎo)向教學(xué)法;機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì);教學(xué)方法

行動導(dǎo)向教學(xué)法的主要特點(diǎn)是以職業(yè)崗位為特點(diǎn),以培養(yǎng)學(xué)生的能力為主要目的。機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)是機(jī)械專業(yè)課程體系中的主要拓展課程,是培養(yǎng)學(xué)生運(yùn)用創(chuàng)新思維和專業(yè)方法的能力。將行動導(dǎo)向教學(xué)法引進(jìn)到該門課程的教學(xué)過程中,強(qiáng)調(diào)培養(yǎng)學(xué)生的心智技能和動作技能。不僅實(shí)現(xiàn)專業(yè)培養(yǎng)的目標(biāo),更在于將未來職業(yè)對創(chuàng)新型人才的要求顯性地落實(shí)到當(dāng)前教育活動中。

一、行動導(dǎo)向教學(xué)法的實(shí)施因素

行動導(dǎo)向教學(xué)法中強(qiáng)調(diào)將學(xué)生個(gè)體作為教學(xué)行動的主體,將教師作為教學(xué)活動的指導(dǎo),教學(xué)目的是提升學(xué)生的專業(yè)能力和實(shí)際應(yīng)用的能力。教師在授課過程中所追求的教學(xué)目標(biāo),應(yīng)該結(jié)合目前學(xué)生就業(yè)崗位的實(shí)際需求,選擇合適的教學(xué)內(nèi)容,設(shè)置合理的教學(xué)情景,最終達(dá)成期望的教學(xué)目標(biāo)。要想將行動導(dǎo)向教學(xué)法順利實(shí)施,需要保證以下的因素能夠達(dá)成:1)確定課程的職業(yè)教學(xué)的目標(biāo)。職業(yè)教育的目的是培養(yǎng)動手能力強(qiáng)、專業(yè)素養(yǎng)高的企業(yè)優(yōu)質(zhì)員工。通過對就業(yè)于機(jī)械制造企業(yè)的專業(yè)畢業(yè)生情況調(diào)查,以及對專業(yè)崗位需要的社會能力、方法能力、語言表達(dá)與思維能力、學(xué)習(xí)與創(chuàng)新能力等進(jìn)行系統(tǒng)分析,從而確定本課程的教學(xué)目標(biāo)和需要達(dá)到的職業(yè)基本能力目標(biāo)。2)確定課程順利實(shí)施的指導(dǎo)性原則。順利實(shí)施行動導(dǎo)向教學(xué)法,應(yīng)該具備資訊、計(jì)劃、決策、實(shí)施、檢查和評估這6個(gè)環(huán)節(jié),并且缺一不可。通過整套流程,實(shí)現(xiàn)將學(xué)生的被動式學(xué)習(xí)轉(zhuǎn)化為主動式學(xué)習(xí),體現(xiàn)對學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力與與創(chuàng)新方法能力的教育目標(biāo)。需要教師向?qū)W生提供必要的學(xué)習(xí)資訊和創(chuàng)設(shè)合理的教學(xué)情景,使得學(xué)習(xí)過程變得豐富而生動。3)做好行動導(dǎo)向教學(xué)法的教學(xué)規(guī)劃。首先應(yīng)該了解該職業(yè)活動的基本領(lǐng)域和基本的職業(yè)法規(guī),由工作內(nèi)容來確定學(xué)習(xí)內(nèi)容,這樣確定出的教學(xué)目標(biāo)和教學(xué)規(guī)劃才更具有實(shí)踐意義。在教學(xué)規(guī)劃時(shí),可以采用項(xiàng)目實(shí)施法、工作站法和頭腦風(fēng)暴法等來組織課程;要結(jié)合學(xué)生的實(shí)際基礎(chǔ)設(shè)計(jì)好每一個(gè)教學(xué)單元和選題任務(wù);采用多種手段和教學(xué)媒介調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性,以達(dá)到良好的教學(xué)效果。

二、行動導(dǎo)向教學(xué)法在機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)教學(xué)中的實(shí)施

機(jī)械選型和零件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是機(jī)械專業(yè)學(xué)生的重要基本能力之一。機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)的課程任務(wù),是幫助學(xué)生從機(jī)械傳動組合、零件的功能與結(jié)構(gòu)等角度進(jìn)行再審視和分析,學(xué)會運(yùn)用創(chuàng)新思維和技法對其重新定義,進(jìn)而嘗試作出較合理的簡單改造或創(chuàng)新設(shè)計(jì)。這里以減速器的結(jié)構(gòu)創(chuàng)新為例進(jìn)行分析,其基本的教學(xué)實(shí)施過程如下:1)咨詢階段。首先教師給學(xué)生布置工作任務(wù),引導(dǎo)學(xué)生觀察學(xué)習(xí)各種減速器的工作原理、輪系應(yīng)用、減速器的結(jié)構(gòu)和標(biāo)準(zhǔn)等,讓學(xué)生通過自學(xué)和發(fā)現(xiàn)疑問。有助于學(xué)生較好地熟悉和掌握減速器的作用特點(diǎn)、基本類型和優(yōu)缺點(diǎn)評價(jià),并且能夠了解減速器的方法和拆卸方法。2)決策階段。首先對減速器的傳動與結(jié)構(gòu)進(jìn)行再分析。通過反復(fù)的裝卸、調(diào)整和小組分析討論過程,在學(xué)生掌握了資料檢索查閱能力、典型機(jī)械傳動初步計(jì)算能力之后,教師提出任務(wù)要求,讓學(xué)生對減速裝置進(jìn)行整體或局部的創(chuàng)新構(gòu)思設(shè)計(jì),擬設(shè)出符合基本原理的多種可能的創(chuàng)新方案。3)計(jì)劃階段。學(xué)生運(yùn)用所具備的機(jī)械分析與計(jì)算能力,再對傳動方案進(jìn)行分析選擇評估,對裝置傳動比進(jìn)行合理分配計(jì)算,使得方案符合評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)。最后確定最佳創(chuàng)新設(shè)計(jì)方案,從而實(shí)現(xiàn)對減速裝置的創(chuàng)新設(shè)計(jì)目標(biāo)。4)實(shí)施階段。在這個(gè)教學(xué)階段,教師帶領(lǐng)學(xué)生進(jìn)行創(chuàng)新型減速器的輪系原理的組裝、搭建和調(diào)整等基本的操作項(xiàng)目。學(xué)生在完成拆裝、搭建驗(yàn)證和具體設(shè)計(jì)以后,再進(jìn)行結(jié)構(gòu)創(chuàng)新方面就會變得比較簡便。5)檢查階段。在這個(gè)教學(xué)階段,教師應(yīng)該指導(dǎo)學(xué)生在減速器的拆裝調(diào)整中,實(shí)施安裝、齒輪齒襯和精度等方面的測量任務(wù),學(xué)會灌注油、檢測和更滑零件和調(diào)試等技能。6)評估階段。在此階段,教師和學(xué)生分別對已經(jīng)完成的創(chuàng)新成果和搭建實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目進(jìn)行評價(jià),并提出改進(jìn)意見和建議。學(xué)生從中獲得評價(jià)能力、語言表達(dá)能力和總結(jié)分析能力的培養(yǎng)。通過整個(gè)過程的學(xué)習(xí),學(xué)生在掌握對減速裝置的拆裝調(diào)整和傳動方案分析的能力基礎(chǔ)上,完成了機(jī)械傳動與結(jié)構(gòu)的。

三、教學(xué)實(shí)施過程中需要注意的問題

在機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)教學(xué)中實(shí)施行動導(dǎo)向教學(xué)法,需要注意以下幾個(gè)問題:1)要有科學(xué)的教學(xué)設(shè)計(jì)。充分結(jié)合學(xué)生的知識基礎(chǔ)和學(xué)習(xí)能力設(shè)計(jì)教學(xué)情景,并能根據(jù)反饋信息適時(shí)調(diào)整。盡可能采用多種手段結(jié)合的方式,調(diào)動學(xué)習(xí)興趣和培養(yǎng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力。2)合理安排教學(xué)內(nèi)容。應(yīng)考慮學(xué)生的心理特征和學(xué)習(xí)特點(diǎn)精心組織教學(xué)題目,巧妙地引導(dǎo)學(xué)生的思維,實(shí)現(xiàn)知識與能力目標(biāo)。教師是整個(gè)教學(xué)過程的引導(dǎo)者和組織者,要重視學(xué)生搭配分組情況,保證每組都能完成課題任務(wù)。3)及時(shí)進(jìn)行學(xué)習(xí)效果的評價(jià)??梢圆捎脤W(xué)生自評、互評和教師評價(jià)等相結(jié)合的方式。評價(jià)的內(nèi)容主要包括解決問題的思路、使用的方法和技能和學(xué)習(xí)態(tài)度等幾個(gè)方面。

四、結(jié)語

在使用行動導(dǎo)向教學(xué)法進(jìn)行機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)教學(xué)的過程中,通過將真實(shí)的教學(xué)項(xiàng)目引進(jìn)到實(shí)際的教學(xué)過程中,能夠極大程度地調(diào)動學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性,從而充分體現(xiàn)出以學(xué)生為主、教師為輔的教學(xué)理念。在整個(gè)教學(xué)過程中著力營造學(xué)生自主學(xué)習(xí)的氛圍,改變傳統(tǒng)的以教師為教學(xué)中心的教學(xué)理念,培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)際動手操作的能力,對提升學(xué)生的綜合素養(yǎng)有著至關(guān)重要的作用。

參考文獻(xiàn):

[1]蔣青松.基于虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的機(jī)構(gòu)認(rèn)知分析及創(chuàng)新設(shè)計(jì)平臺的建立[D].山東大學(xué),2012.

[2]惠曉妮.采用行動導(dǎo)向教學(xué)法進(jìn)行機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)教學(xué).新課程•上旬,2013(10).

[3]米潔,高宏.課程———實(shí)踐———?jiǎng)?chuàng)新相輔相成的教學(xué)模式改革.實(shí)驗(yàn)室研究與探索,2015(2).

篇4

關(guān)鍵詞:機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ) 教學(xué)改革 教學(xué)方法

《機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》是機(jī)電工程專業(yè)基礎(chǔ)學(xué)科之一,是研究機(jī)械的工作狀態(tài)、工作原理、機(jī)械構(gòu)成原理、機(jī)械零件功用和機(jī)械零件結(jié)構(gòu)及工作可靠度的工程技術(shù)科學(xué)。該學(xué)科所涉及的知識與技能不但為從事與機(jī)械工程相關(guān)工作的技術(shù)人員所必備,而且對人們的生活和工作中的創(chuàng)新實(shí)踐活動有極大的幫助。下面筆者從自身的教學(xué)實(shí)踐出發(fā),談一談該課程的教學(xué)改革的一些做法。

一、加強(qiáng)課程內(nèi)容的整合

隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展,教材的滯后性越來越呈現(xiàn)出來,因此必須對課程內(nèi)容進(jìn)行整合。要?jiǎng)h除陳舊的章節(jié)、增加必要的新知識等手段,精心設(shè)計(jì)課程體系。強(qiáng)調(diào)機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)與生產(chǎn)一線實(shí)際應(yīng)用的緊密聯(lián)系,突出中職教育的特點(diǎn),重新編排課程內(nèi)容的順序、詳略,重新確定重點(diǎn),構(gòu)建了課程新體系:機(jī)械設(shè)計(jì)理論基礎(chǔ)――聯(lián)接――機(jī)械傳動――通用零部件――機(jī)械系統(tǒng)綜合設(shè)計(jì)。課程新體系有利于學(xué)生先了解機(jī)械整體的基本知識和要求,把握零件和整體的關(guān)系,再從聯(lián)接入手,到各種機(jī)械傳動、常用機(jī)構(gòu),以機(jī)械傳動為課題重點(diǎn),把握各種機(jī)械傳動的特點(diǎn),為培養(yǎng)學(xué)生機(jī)械安裝和調(diào)試能力打下基礎(chǔ)。機(jī)械系統(tǒng)綜合設(shè)計(jì),對機(jī)械設(shè)計(jì)一些共性問題進(jìn)行綜合闡述,為后繼的課程設(shè)計(jì)做好準(zhǔn)備。優(yōu)化重組課程內(nèi)容。同時(shí),在教學(xué)中適當(dāng)補(bǔ)充一些與生產(chǎn)一線聯(lián)系緊密的實(shí)例,如軸承的安裝、定位、配合、緊固、調(diào)整、和密封。對于部分實(shí)踐性很強(qiáng)的內(nèi)容,如帶傳動中傳動裝置的安裝、調(diào)試,包括帶輪的安裝、調(diào)整,帶的安裝、松緊程度的檢驗(yàn)及調(diào)整,帶的張緊等,可以利用多媒體教學(xué)手段,有條件的話改為現(xiàn)場實(shí)踐教學(xué),把原本抽象的內(nèi)容變得直觀易懂。如對機(jī)械設(shè)計(jì)部分,把齒輪傳動的設(shè)計(jì)計(jì)算應(yīng)用、軸的設(shè)計(jì)、滾動軸承的選擇及組合設(shè)計(jì)、螺紋聯(lián)接的強(qiáng)度計(jì)算及螺栓組聯(lián)接的受力分析、機(jī)械零件的疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)等內(nèi)容列為重點(diǎn),利用有限的學(xué)時(shí)詳細(xì)講授。

二、綜合運(yùn)用多種教學(xué)方法

本課程學(xué)習(xí)活動的設(shè)計(jì)應(yīng)以生產(chǎn)和生活中的常用器具和機(jī)械為載體,課程內(nèi)容的教學(xué)要求必須以學(xué)生自主學(xué)習(xí)為主,老師的講授與輔導(dǎo)為輔。為保證學(xué)習(xí)活動的順利開展,我們教師事先對教學(xué)內(nèi)容必須要有充分的準(zhǔn)備,對整個(gè)教學(xué)過程要有一個(gè)全面完整的精心教學(xué)設(shè)計(jì),為學(xué)生布置學(xué)習(xí)任務(wù),提供必要的學(xué)習(xí)資料,教師必須要求學(xué)生進(jìn)行先期預(yù)習(xí),在課堂上采取集中講授、問題研討等多種形式解決相關(guān)問題,在實(shí)習(xí)環(huán)節(jié)采取分組方式,分派各組的工作任務(wù),實(shí)行有效的分工與合作。共同完成學(xué)習(xí)任務(wù)。

在教學(xué)方式上,廣泛采用角色扮演教學(xué)、情境教學(xué)、案例教學(xué)等方法,從理論的傳授過渡到方法的學(xué)習(xí)。通過本課程的學(xué)習(xí)使學(xué)生掌握機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)的基本思維方式及機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)的實(shí)踐技能,在每一次課上都有相應(yīng)的案例,與生產(chǎn)實(shí)際結(jié)合緊密,鼓勵(lì)學(xué)生積極參與案例分析。同時(shí)密切結(jié)合中職學(xué)生的特點(diǎn),突出學(xué)生主體,寓教于樂,通過與課程內(nèi)容緊密配合的課堂活動(角色扮演、討論、案例分析等),豐富教學(xué)內(nèi)容,調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣,激發(fā)他們的學(xué)習(xí)熱情和互動交流意識,使學(xué)生真正成為學(xué)習(xí)的主人。

三、突出實(shí)踐性教學(xué)環(huán)節(jié)

《機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》是一門實(shí)踐性很強(qiáng)的課程,過去的教學(xué)體系重理論、輕實(shí)踐,加之教育經(jīng)費(fèi)投入的不足,教學(xué)模具不完全、實(shí)驗(yàn)設(shè)備少。近幾年來,我校購置了大批教學(xué)模具和實(shí)驗(yàn)設(shè)備,擴(kuò)建了實(shí)驗(yàn)室,完善了實(shí)驗(yàn)性教學(xué)體系。由于學(xué)生很難在現(xiàn)有車間的封閉機(jī)器中見到各類機(jī)構(gòu)及其傳動系統(tǒng),因此,建立了機(jī)構(gòu)陳列室。機(jī)構(gòu)陳列室主要展出機(jī)器中常見的各類機(jī)構(gòu)的形式和用途,演示機(jī)構(gòu)的基本原理,采取開放式管理,學(xué)生碰到書本中難以理解的機(jī)構(gòu)可以隨時(shí)進(jìn)機(jī)構(gòu)陳列室觀看模型,收到了較好的效果。開設(shè)的實(shí)驗(yàn)課除傳統(tǒng)的齒輪傳動效率測試、帶傳動及鏈傳動等實(shí)驗(yàn)外,還考慮根據(jù)現(xiàn)有實(shí)驗(yàn)條件逐步增加設(shè)計(jì)性、創(chuàng)新性的機(jī)構(gòu)綜合實(shí)驗(yàn)。根據(jù)教學(xué)進(jìn)度,組織學(xué)生到生產(chǎn)現(xiàn)場教學(xué)參觀、實(shí)習(xí),增加學(xué)生對所學(xué)內(nèi)容的感性認(rèn)識,充分發(fā)揮“工程環(huán)境”的教學(xué)優(yōu)勢,為課程綜合設(shè)計(jì)打下良好基礎(chǔ)。

四、利用多媒體課件

伴隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)尤其多媒體技術(shù)的迅速發(fā)展,應(yīng)用多媒體進(jìn)行教學(xué)的教學(xué)模式成為教學(xué)改革的熱點(diǎn)和發(fā)展趨勢,它以圖文并茂、聲像結(jié)合、動靜相宜的表現(xiàn)形式,使學(xué)生獲得直觀、生動、具體的教學(xué)效果。機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)課程是一門理論聯(lián)系實(shí)際的課程,學(xué)生普遍對該課程所研究的各種機(jī)器、機(jī)構(gòu)和零件缺乏感性認(rèn)識,而且課程內(nèi)容也較為繁雜,為了使缺乏相關(guān)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)的學(xué)生能夠較好地理解課程的內(nèi)容,過去幾十年一直采用掛圖、模型乃至實(shí)物輔助教學(xué)。為適應(yīng)教學(xué)改革的需要,研制了多媒體課件,從而將課堂教學(xué)引入全新的境界,進(jìn)一步提高了課堂教學(xué)的質(zhì)量。在課件的制作過程中,根據(jù)認(rèn)知規(guī)律和課程特點(diǎn)設(shè)計(jì)和組織課件內(nèi)容。根據(jù)教學(xué)內(nèi)容充分利用多媒體優(yōu)勢創(chuàng)設(shè)生動活潑的教學(xué)情景,多角度地調(diào)動學(xué)生的積極性。如在課件中,數(shù)十幅三維動畫有效地幫助學(xué)生在頭腦中建立起機(jī)構(gòu)和運(yùn)動的聯(lián)系,掌握機(jī)構(gòu)的工作原理;合理的色彩搭配、豐富多彩的文字動畫和幻燈片風(fēng)格各異的頁面切換,配以適當(dāng)?shù)囊粜В兄谕怀稣n堂教學(xué)內(nèi)容的重點(diǎn),抓住學(xué)生的注意力;在教學(xué)內(nèi)容上增加了許多相關(guān)的背景知識和實(shí)際應(yīng)用知識的影片資料,這些內(nèi)容花費(fèi)時(shí)間很少,但卻能夠使學(xué)生開闊視野,增長見識,增強(qiáng)學(xué)生的實(shí)踐意識,彌補(bǔ)了書本知識的不足。課件采用了超媒體的設(shè)計(jì)方法,除了能準(zhǔn)確無誤地實(shí)現(xiàn)靈活的跳轉(zhuǎn)外,還能方便地導(dǎo)入大量的視頻資料,特別是插圖、表格、平面圖像、三維動畫和錄像片段。這對于形象化教學(xué)和提高教學(xué)效率都起到了非常重要的作用。

五、采取科學(xué)的評價(jià)手段

在呈現(xiàn)評價(jià)結(jié)果時(shí),應(yīng)注重體現(xiàn)綜合評價(jià)和要素評價(jià)兩方面。對學(xué)生的評價(jià)可區(qū)分課程考核評價(jià)(60%)和實(shí)際操作技能考核評價(jià)(40%)兩份成績,其中課程考核評價(jià)分為考試成績和平時(shí)成績兩個(gè)部分(40%、20%)。課程考核評價(jià)中的考試成績按照理論教學(xué)中知識的預(yù)期成果要求用筆試與答辯方式進(jìn)行考核,其成績占總成績的40%。平時(shí)成績的考核評價(jià)通過課堂教學(xué)中的各種不同教學(xué)活動方式下的表現(xiàn)記錄進(jìn)行綜合評定,其成績占總成績的20%。實(shí)際操作技能考核評價(jià)是通過對學(xué)生實(shí)踐成果反映出的能力水平與職業(yè)態(tài)度進(jìn)行考核,其成績占總成績的40%。

參考文獻(xiàn):

[1]張紹甫,張瑩,李鐵成.機(jī)械工程基礎(chǔ)(第二版).高等教育出版社,2009.

篇5

關(guān)鍵詞:伺服驅(qū)動技術(shù),直線電機(jī),可編程計(jì)算機(jī)控制器,運(yùn)動控制

1引言

信息時(shí)代的高新技術(shù)流向傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè),引起后者的深刻變革。作為傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)之一的機(jī)械工業(yè),在這場新技術(shù)革命沖擊下,產(chǎn)品結(jié)構(gòu)和生產(chǎn)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)都發(fā)生了質(zhì)的躍變,微電子技術(shù)、微計(jì)算機(jī)技術(shù)的高速發(fā)展使信息、智能與機(jī)械裝置和動力設(shè)備相結(jié)合,促使機(jī)械工業(yè)開始了一場大規(guī)模的機(jī)電一體化技術(shù)革命。

隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)、電子電力技術(shù)和傳感器技術(shù)的發(fā)展,各先進(jìn)國家的機(jī)電一體化產(chǎn)品層出不窮。機(jī)床、汽車、儀表、家用電器、輕工機(jī)械、紡織機(jī)械、包裝機(jī)械、印刷機(jī)械、冶金機(jī)械、化工機(jī)械以及工業(yè)機(jī)器人、智能機(jī)器人等許多門類產(chǎn)品每年都有新的進(jìn)展。機(jī)電一體化技術(shù)已越來越受到各方面的關(guān)注,它在改善人民生活、提高工作效率、節(jié)約能源、降低材料消耗、增強(qiáng)企業(yè)競爭力等方面起著極大的作用。

在機(jī)電一體化技術(shù)迅速發(fā)展的同時(shí),運(yùn)動控制技術(shù)作為其關(guān)鍵組成部分,也得到前所未有的大發(fā)展,國內(nèi)外各個(gè)廠家相繼推出運(yùn)動控制的新技術(shù)、新產(chǎn)品。本文主要介紹了全閉環(huán)交流伺服驅(qū)動技術(shù)(FullClosedACServo)、直線電機(jī)驅(qū)動技術(shù)(LinearMotorDriving)、可編程序計(jì)算機(jī)控制器(ProgrammableComputerController,PCC)和運(yùn)動控制卡(MotionControllingBoard)等幾項(xiàng)具有代表性的新技術(shù)。

2全閉環(huán)交流伺服驅(qū)動技術(shù)

在一些定位精度或動態(tài)響應(yīng)要求比較高的機(jī)電一體化產(chǎn)品中,交流伺服系統(tǒng)的應(yīng)用越來越廣泛,其中數(shù)字式交流伺服系統(tǒng)更符合數(shù)字化控制模式的潮流,而且調(diào)試、使用十分簡單,因而被受青睞。這種伺服系統(tǒng)的驅(qū)動器采用了先進(jìn)的數(shù)字信號處理器(DigitalSignalProcessor,DSP),可以對電機(jī)軸后端部的光電編碼器進(jìn)行位置采樣,在驅(qū)動器和電機(jī)之間構(gòu)成位置和速度的閉環(huán)控制系統(tǒng),并充分發(fā)揮DSP的高速運(yùn)算能力,自動完成整個(gè)伺服系統(tǒng)的增益調(diào)節(jié),甚至可以跟蹤負(fù)載變化,實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)系統(tǒng)增益;有的驅(qū)動器還具有快速傅立葉變換(FFT)的功能,測算出設(shè)備的機(jī)械共振點(diǎn),并通過陷波濾波方式消除機(jī)械共振。

一般情況下,這種數(shù)字式交流伺服系統(tǒng)大多工作在半閉環(huán)的控制方式,即伺服電機(jī)上的編碼器反饋既作速度環(huán),也作位置環(huán)。這種控制方式對于傳動鏈上的間隙及誤差不能克服或補(bǔ)償。為了獲得更高的控制精度,應(yīng)在最終的運(yùn)動部分安裝高精度的檢測元件(如:光柵尺、光電編碼器等),即實(shí)現(xiàn)全閉環(huán)控制。比較傳統(tǒng)的全閉環(huán)控制方法是:伺服系統(tǒng)只接受速度指令,完成速度環(huán)的控制,位置環(huán)的控制由上位控制器來完成(大多數(shù)全閉環(huán)的機(jī)床數(shù)控系統(tǒng)就是這樣)。這樣大大增加了上位控制器的難度,也限制了伺服系統(tǒng)的推廣。目前,國外已出現(xiàn)了一種更完善、可以實(shí)現(xiàn)更高精度的全閉環(huán)數(shù)字式伺服系統(tǒng),使得高精度自動化設(shè)備的實(shí)現(xiàn)更為容易。其控制原理如圖1所示。

該系統(tǒng)克服了上述半閉環(huán)控制系統(tǒng)的缺陷,伺服驅(qū)動器可以直接采樣裝在最后一級機(jī)械運(yùn)動部件上的位置反饋元件(如光柵尺、磁柵尺、旋轉(zhuǎn)編碼器等),作為位置環(huán),而電機(jī)上的編碼器反饋此時(shí)僅作為速度環(huán)。這樣伺服系統(tǒng)就可以消除機(jī)械傳動上存在的間隙(如齒輪間隙、絲杠間隙等),補(bǔ)償機(jī)械傳動件的制造誤差(如絲杠螺距誤差等),實(shí)現(xiàn)真正的全閉環(huán)位置控制功能,獲得較高的定位精度。而且這種全閉環(huán)控制均由伺服驅(qū)動器來完成,無需增加上位控制器的負(fù)擔(dān),因而越來越多的行業(yè)在其自動化設(shè)備的改造和研制中,開始采用這種伺服系統(tǒng)。

3直線電機(jī)驅(qū)動技術(shù)

直線電機(jī)在機(jī)床進(jìn)給伺服系統(tǒng)中的應(yīng)用,近幾年來已在世界機(jī)床行業(yè)得到重視,并在西歐工業(yè)發(fā)達(dá)地區(qū)掀起"直線電機(jī)熱"。

在機(jī)床進(jìn)給系統(tǒng)中,采用直線電動機(jī)直接驅(qū)動與原旋轉(zhuǎn)電機(jī)傳動的最大區(qū)別是取消了從電機(jī)到工作臺(拖板)之間的機(jī)械傳動環(huán)節(jié),把機(jī)床進(jìn)給傳動鏈的長度縮短為零,因而這種傳動方式又被稱為"零傳動"。正是由于這種"零傳動"方式,帶來了原旋轉(zhuǎn)電機(jī)驅(qū)動方式無法達(dá)到的性能指標(biāo)和優(yōu)點(diǎn)。

1.高速響應(yīng)由于系統(tǒng)中直接取消了一些響應(yīng)時(shí)間常數(shù)較大的機(jī)械傳動件(如絲杠等),使整個(gè)閉環(huán)控制系統(tǒng)動態(tài)響應(yīng)性能大大提高,反應(yīng)異常靈敏快捷。

2.精度直線驅(qū)動系統(tǒng)取消了由于絲杠等機(jī)械機(jī)構(gòu)產(chǎn)生的傳動間隙和誤差,減少了插補(bǔ)運(yùn)動時(shí)因傳動系統(tǒng)滯后帶來的跟蹤誤差。通過直線位置檢測反饋控制,即可大大提高機(jī)床的定位精度。

3.動剛度高由于"直接驅(qū)動",避免了啟動、變速和換向時(shí)因中間傳動環(huán)節(jié)的彈性變形、摩擦磨損和反向間隙造成的運(yùn)動滯后現(xiàn)象,同時(shí)也提高了其傳動剛度。

4.速度快、加減速過程短由于直線電動機(jī)最早主要用于磁懸浮列車(時(shí)速可達(dá)500Km/h),所以用在機(jī)床進(jìn)給驅(qū)動中,要滿足其超高速切削的最大進(jìn)個(gè)速度(要求達(dá)60~100M/min或更高)當(dāng)然是沒有問題的。也由于上述"零傳動"的高速響應(yīng)性,使其加減速過程大大縮短。以實(shí)現(xiàn)起動時(shí)瞬間達(dá)到高速,高速運(yùn)行時(shí)又能瞬間準(zhǔn)停??色@得較高的加速度,一般可達(dá)2~10g(g=9.8m/s2),而滾珠絲杠傳動的最大加速度一般只有0.1~0.5g。5.行程長度不受限制在導(dǎo)軌上通過串聯(lián)直線電機(jī),就可以無限延長其行程長度。

6.運(yùn)動動安靜、噪音低由于取消了傳動絲杠等部件的機(jī)械摩擦,且導(dǎo)軌又可采用滾動導(dǎo)軌或磁墊懸浮導(dǎo)軌(無機(jī)械接觸),其運(yùn)動時(shí)噪音將大大降低。

7.效率高由于無中間傳動環(huán)節(jié),消除了機(jī)械摩擦?xí)r的能量損耗,傳動效率大大提高。

直線傳動電機(jī)的發(fā)展也越來越快,在運(yùn)動控制行業(yè)中倍受重視。在國外工業(yè)運(yùn)動控制相對發(fā)達(dá)的國家已開始推廣使用相應(yīng)的產(chǎn)品,其中美國科爾摩根公司(Kollmorgen)的PLATINNMDDL系列直線電機(jī)和SERVOSTARCD系列數(shù)字伺服放大器構(gòu)成一種典型的直線永磁伺服系統(tǒng),它能提供很高的動態(tài)響應(yīng)速度和加速度、極高的剛度、較高的定位精度和平滑的無差運(yùn)動;德國西門子公司、日本三井精機(jī)公司、臺灣上銀科技公司等也開始在其產(chǎn)品中應(yīng)用直線電機(jī)。

4可編程計(jì)算機(jī)控制器技術(shù)

自20世紀(jì)60年代末美國第一臺可編程序控制器(ProgrammingLogicalController,PLC)問世以來,PLC控制技術(shù)已走過了30年的發(fā)展歷程,尤其是隨著近代計(jì)算機(jī)技術(shù)和微電子技術(shù)的發(fā)展,它已在軟硬件技術(shù)方面遠(yuǎn)遠(yuǎn)走出了當(dāng)初的"順序控制"的雛形階段??删幊逃?jì)算機(jī)控制器(PCC)就是代表這一發(fā)展趨勢的新一代可編程控制器。

與傳統(tǒng)的PLC相比較,PCC最大的特點(diǎn)在于它類似于大型計(jì)算機(jī)的分時(shí)多任務(wù)操作系統(tǒng)和多樣化的應(yīng)用軟件的設(shè)計(jì)。傳統(tǒng)的PLC大多采用單任務(wù)的時(shí)鐘掃描或監(jiān)控程序來處理程序本身的邏輯運(yùn)算指令和外部的I/O通道的狀態(tài)采集與刷新。這樣處理方式直接導(dǎo)致了PLC的"控制速度"依賴于應(yīng)用程序的大小,這一結(jié)果無疑是同I/O通道中高實(shí)時(shí)性的控制要求相違背的。PCC的系統(tǒng)軟件完美地解決了這一問題,它采用分時(shí)多任務(wù)機(jī)制構(gòu)筑其應(yīng)用軟件的運(yùn)行平臺,這樣應(yīng)用程序的運(yùn)行周期則與程序長短無關(guān),而是由操作系統(tǒng)的循環(huán)周期決定。由此,它將應(yīng)用程序的掃描周期同外部的控制周期區(qū)別開來,滿足了實(shí)時(shí)控制的要求。當(dāng)然,這種控制周期可以在CPU運(yùn)算能力允許的前提下,按照用戶的實(shí)際要求,任意修改。

基于這樣的操作系統(tǒng),PCC的應(yīng)用程序由多任務(wù)模塊構(gòu)成,給工程項(xiàng)目應(yīng)用軟件的開發(fā)帶來很大的便利。因?yàn)檫@樣可以方便地按照控制項(xiàng)目中各部分不同的功能要求,如運(yùn)動控制、數(shù)據(jù)采集、報(bào)警、PID調(diào)節(jié)運(yùn)算、通信控制等,分別編制出控制程序模塊(任務(wù)),這些模塊既獨(dú)立運(yùn)行,數(shù)據(jù)間又保持一定的相互關(guān)聯(lián),這些模塊經(jīng)過分步驟的獨(dú)立編制和調(diào)試之后,可一同下載至PCC的CPU中,在多任務(wù)操作系統(tǒng)的調(diào)度管理下并行運(yùn)行,共同實(shí)現(xiàn)項(xiàng)目的控制要求。

PCC在工業(yè)控制中強(qiáng)大的功能優(yōu)勢,體現(xiàn)了可編程控制器與工業(yè)控制計(jì)算機(jī)及DCS(分布式工業(yè)控制系統(tǒng))技術(shù)互相融合的發(fā)展潮流,雖然這還是一項(xiàng)較為年輕的技術(shù),但在其越來越多的應(yīng)用領(lǐng)域中,它正日益顯示出不可低估的發(fā)展?jié)摿Α?/p>

5運(yùn)動控制卡

運(yùn)動控制卡是一種基于工業(yè)PC機(jī)、用于各種運(yùn)動控制場合(包括位移、速度、加速度等)的上位控制單元。它的出現(xiàn)主要是因?yàn)椋海?)為了滿足新型數(shù)控系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)化、柔性、開放性等要求;(2)在各種工業(yè)設(shè)備(如包裝機(jī)械、印刷機(jī)械等)、國防裝備(如跟蹤定位系統(tǒng)等)、智能醫(yī)療裝置等設(shè)備的自動化控制系統(tǒng)研制和改造中,急需一個(gè)運(yùn)動控制模塊的硬件平臺;(3)PC機(jī)在各種工業(yè)現(xiàn)場的廣泛應(yīng)用,也促使配備相應(yīng)的控制卡以充分發(fā)揮PC機(jī)的強(qiáng)大功能。

運(yùn)動控制卡通常采用專業(yè)運(yùn)動控制芯片或高速DSP作為運(yùn)動控制核心,大多用于控制步進(jìn)電機(jī)或伺服電機(jī)。一般地,運(yùn)動控制卡與PC機(jī)構(gòu)成主從式控制結(jié)構(gòu):PC機(jī)負(fù)責(zé)人機(jī)交互界面的管理和控制系統(tǒng)的實(shí)時(shí)監(jiān)控等方面的工作(例如鍵盤和鼠標(biāo)的管理、系統(tǒng)狀態(tài)的顯示、運(yùn)動軌跡規(guī)劃、控制指令的發(fā)送、外部信號的監(jiān)控等等);控制卡完成運(yùn)動控制的所有細(xì)節(jié)(包括脈沖和方向信號的輸出、自動升降速的處理、原點(diǎn)和限位等信號的檢測等等)。運(yùn)動控制卡都配有開放的函數(shù)庫供用戶在DOS或Windows系統(tǒng)平臺下自行開發(fā)、構(gòu)造所需的控制系統(tǒng)。因而這種結(jié)構(gòu)開放的運(yùn)動控制卡能夠廣泛地應(yīng)用于制造業(yè)中設(shè)備自動化的各個(gè)領(lǐng)域。

這種運(yùn)動控制模式在國外自動化設(shè)備的控制系統(tǒng)中比較流行,運(yùn)動控制卡也形成了一個(gè)獨(dú)立的專門行業(yè),具有代表性的產(chǎn)品有美國的PMAC、PARKER等運(yùn)動控制卡。在國內(nèi)相應(yīng)的產(chǎn)品也已出現(xiàn),如成都步進(jìn)機(jī)電有限公司的DMC300系列卡已成功地應(yīng)用于數(shù)控打孔機(jī)、汽車部件性能試驗(yàn)臺等多種自動化設(shè)備上。

篇6

關(guān)鍵詞:CST;傳送帶;控制系統(tǒng)

膠帶輸送機(jī)是選煤廠、斜井運(yùn)煤的主要運(yùn)輸設(shè)備,帶式輸送機(jī)具有運(yùn)量大、運(yùn)輸連續(xù)、維護(hù)簡便等特點(diǎn),在煤礦生產(chǎn)中是比較經(jīng)濟(jì)可靠的運(yùn)輸設(shè)備,所以已成為井下原煤運(yùn)輸?shù)闹饕\(yùn)輸設(shè)備。但由于三相異步電機(jī)起動性能差,而且起動電流大,對電網(wǎng)的沖擊給其它用電設(shè)備帶來影響;動轉(zhuǎn)矩大,與帶式輸送機(jī)直相連起動,會增加膠帶的張力,縮短膠帶的使用壽命。為了式輸送機(jī)膠帶及其它部件的使用壽命,在帶式輸送機(jī)上應(yīng)用可控起動顯得非常重要。目前大型帶式輸送機(jī)可控起動裝置主要有液力調(diào)速裝置、液體豁性傳動裝置、交流電機(jī)軟起動裝置等幾種。

CST(ControlledStartTransmission可控傳動技術(shù))是由美國R。CkwellAutomation/Dodge公司研制開發(fā)的一種帶有電一液反饋控制及齒輪減速器,在低速軸端裝有線性、濕性離合器的新型機(jī)電一體化軟起動系統(tǒng)。該裝置通過比例閥及控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)軟起動與功率平衡,是集減速、離合、調(diào)速于一體的傳動裝置。典型的CTS系統(tǒng)主要由機(jī)械傳動系統(tǒng)、電液控制系統(tǒng)、風(fēng)冷熱交換器、油泵系統(tǒng)、冷卻控制系統(tǒng)等五部分組成。在傳動系統(tǒng)穩(wěn)定階段,CST裝置與液力偶合器不同,CTS的反應(yīng)盤像液壓制動器一樣完全鎖住,此時(shí)不產(chǎn)生滑差,沒有效率損失。CTS是目前唯一能保證在緊急停車或突然斷電時(shí)提供可控停車的驅(qū)動系統(tǒng)。

一、CST系統(tǒng)介紹

(一)CST系統(tǒng)的原理

CST系統(tǒng)是由微機(jī)控制的機(jī)械與液壓組合的系統(tǒng)。它的主機(jī)是一個(gè)裝有濕式摩擦離合器反應(yīng)盤的齒輪變速器。CST系統(tǒng)之所以具有良好的起動、停車、調(diào)速和功率平衡的功能,主要是通過控制主機(jī)摩擦離合器反應(yīng)盤來控制行星傳動的差動功能實(shí)現(xiàn)的。摩擦離合器反應(yīng)盤是內(nèi)輪毅、外輪毅、環(huán)形液壓缸及靜、動摩擦片等的統(tǒng)稱。它的傳動路線、轉(zhuǎn)向及其冷卻示意如圖2.2所示。這種摩擦離合器反應(yīng)盤傳動的基本原理是基于液粘傳動的摩擦定律,液粘傳動常用的液力傳動油或硅油基本上符合牛頓內(nèi)摩擦定律的規(guī)律,它的動力粘度不隨剪切速度而變,剪切應(yīng)力與剪切速度成正比,被視為牛頓流體。CTS系統(tǒng)主機(jī)的摩擦離合器反應(yīng)盤的工作原理就是利用牛頓內(nèi)摩擦這一基本原理設(shè)計(jì)而成的液粘調(diào)速離合器。

(二)CST裝置的特點(diǎn)

CST裝置具有如下特點(diǎn):

a.軟連接、可控軟起動(停車);

b.集機(jī)電控于一體,具有完善的智能故障自診斷功能;

C.有效延長皮帶機(jī)整體使用壽命,提高運(yùn)行效率,降低維護(hù)成本;

d.完善的多點(diǎn)驅(qū)動功率平衡解決方案;

e.控制系統(tǒng)開放,易于實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)共享和網(wǎng)絡(luò)化,便于整體礦山自動化系統(tǒng)的集成。

二、驅(qū)動控制系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)

隨著現(xiàn)場總線技術(shù)、PLC技術(shù)、控制網(wǎng)絡(luò)的迅猛發(fā)展,帶式輸送機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)采用現(xiàn)場總線技術(shù)、PLC等構(gòu)成網(wǎng)絡(luò),能夠?qū)崿F(xiàn)對現(xiàn)場數(shù)據(jù)的采集幾處理、控制和通訊功能,監(jiān)測接觸器故障、液壓故障、絞車過速、打滑、油溫超限、絞車張力過大、絞車張力過小和張緊限位故障、跑偏開關(guān)、拉線開關(guān)、縱撕傳感器、堆煤傳感器、煙霧傳感器、打滑傳感器、灑水裝置等信號;具有過載保護(hù)、接地漏電保護(hù)、接地漏電跳閘、短路保護(hù)、缺相保護(hù)、先導(dǎo)保護(hù)及欠壓保護(hù)等功能;同時(shí)對CST裝置的各種信號進(jìn)行檢測并控制CTS的運(yùn)行。本文主要研究CST裝置的控制方法與實(shí)現(xiàn)。

(一)CST控制原理

基于PLC的控制系統(tǒng)可對每臺CST裝置進(jìn)行監(jiān)視、控制和操作,并提供用戶接口。采用CST的主要目的是在起動過程加速階段降低張力作用對膠帶輸送機(jī)帶來的不利影響,通過控制起動上升曲線,可減小膠帶輸送機(jī)空載或滿載起動時(shí)帶來的瞬時(shí)尖峰張力,從而得到一個(gè)滿意的動態(tài)結(jié)果。在一些超長的帶式輸送機(jī)應(yīng)用中,通過在上升曲線中增加一段緩沖特性來提升起動性能。緩沖性確保膠帶輸送機(jī)在起動初始階段逐漸張緊,膠帶輸送機(jī)各部分單元在膠帶輸送機(jī)正常加速之前處于低速低起動力矩的運(yùn)行狀態(tài),這降低了膠帶輸送機(jī)的應(yīng)力作用。在一些超長、多摸數(shù)膠帶輸送機(jī)中,膠帶機(jī)內(nèi)存儲的動應(yīng)力能量在制動過程中會出現(xiàn)反作用,產(chǎn)生尖峰應(yīng)變力,甚至比起動過程產(chǎn)生的影響更大。

在動態(tài)分析的基礎(chǔ)上,尤其對停車失敗或緊停制動這些狀態(tài)下應(yīng)力波的分析結(jié)果,需要為CST的停車過程提供一減速曲線,這種減速方式通過在輸出軸上安裝飛輪系統(tǒng)進(jìn)行解決。再大多數(shù)應(yīng)用中,依靠與皮帶輸送機(jī)相連的驅(qū)動裝置和電機(jī)的慣量,控制環(huán)形活塞壓力也可得到這種特性,帶式輸送機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)。

(二)系統(tǒng)組成

控制系統(tǒng)選用AB公司的SLC50O系列作為控制器,并支持多種通信方式。過HD十網(wǎng)實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場級人機(jī)界面裝置Pna1eVlwe與中央處理器進(jìn)行通信控制和顯示相關(guān)信息。

主驅(qū)動控制系統(tǒng)是典型的串級控制系統(tǒng),離合器壓力反饋控制系統(tǒng)構(gòu)成系統(tǒng)的副回路,輸出軸速度反饋控制構(gòu)成系統(tǒng)的主回路;控制器皆采用PDI控制。從驅(qū)動控制系統(tǒng)為電機(jī)功率閉環(huán)控制系統(tǒng),功率給定信號由主電機(jī)功率檢測信號確定,是典型的隨動系統(tǒng)。

PDI控制是控制系統(tǒng)中應(yīng)用最廣泛的一種控制規(guī)律,實(shí)際運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)及理論分析充分表明,這種控制規(guī)律在對相當(dāng)多的工業(yè)對象進(jìn)行控制時(shí)能夠得到較滿意的結(jié)果,因而在本系統(tǒng)中控制器皆采用PDI控制算法。

三、結(jié)束語

CST(ControlledStartTransmissi可控傳動技術(shù))這種新型機(jī)電一體化軟起動系統(tǒng),通過比例閥及控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)軟起動與功率平衡,是集減速、離合、調(diào)速于一體的傳動裝置。是目前唯一能保證在緊急停車或突然斷電時(shí)提供可控停車的驅(qū)動系統(tǒng)。

參考文獻(xiàn):

篇7

【關(guān)鍵詞】伺服驅(qū)動技術(shù);直線電機(jī);可編程計(jì)算機(jī)控制器;運(yùn)動控制

【中圖分類號】TP273

【文獻(xiàn)標(biāo)識碼】A

【文章編號】1672—5158(2012)10-0068-01

1 引言

隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)、電子電力技術(shù)和傳感器技術(shù)的發(fā)展,各先進(jìn)國家的機(jī)電一體化產(chǎn)品層出不窮。機(jī)床、汽車、儀表、家用電器、輕工機(jī)械、紡織機(jī)械、包裝機(jī)械、印刷機(jī)械、冶金機(jī)械、化工機(jī)械以及工業(yè)機(jī)器人、智能機(jī)器人等許多門類產(chǎn)品每年都有新的進(jìn)展。機(jī)電一體化技術(shù)已越來越受到各方面的關(guān)注,它在改善人民生活、提高工作效率、節(jié)約能源、降低材料消耗、增強(qiáng)企業(yè)競爭力等方面起著極大的作用。

在機(jī)電一體化技術(shù)迅速發(fā)展的同時(shí),運(yùn)動控制技術(shù)作為其關(guān)鍵組成部分,也得到前所未有的大發(fā)展,國內(nèi)外各個(gè)廠家相繼推出運(yùn)動控制的新技術(shù)、新產(chǎn)品。

2 全閉環(huán)交流伺服驅(qū)動技術(shù)

在一些定位精度或動態(tài)響應(yīng)要求比較高的機(jī)電一體化產(chǎn)品中,交流伺服系統(tǒng)的應(yīng)用越來越廣泛,其中數(shù)字式交流伺服系統(tǒng)更符合數(shù)字化控制模式的潮流,而且調(diào)試、使用十分簡單,因而被受青睞。這種伺服系統(tǒng)的驅(qū)動器采用了先進(jìn)的數(shù)字信號處理器(Digital SignalProcessor,DSP),可以對電機(jī)軸后端部的光電編碼器進(jìn)行位置采樣,在驅(qū)動器和電機(jī)之間構(gòu)成位置和速度的閉環(huán)控制系統(tǒng),并充分發(fā)揮DSP的高速運(yùn)算能力,自動完成整個(gè)伺服系統(tǒng)的增益調(diào)節(jié),甚至可以跟蹤負(fù)載變化,實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)系統(tǒng)增益;有的驅(qū)動器還具有快速傅立葉變換(FFT)的功能,測算出設(shè)備的機(jī)械共振點(diǎn),并通過陷波濾波方式消除機(jī)械共振。

該系統(tǒng)克服了上述半閉環(huán)控制系統(tǒng)的缺陷,伺服驅(qū)動器可以直接采樣裝在最后一級機(jī)械運(yùn)動部件上的位置反饋元件(如光柵尺、磁柵尺、旋轉(zhuǎn)編碼器等),作為位置環(huán),而電機(jī)上的編碼器反饋此時(shí)僅作為速度環(huán)。這樣伺服系統(tǒng)就可以消除機(jī)械傳動上存在的間隙(如齒輪間隙、絲杠間隙等),補(bǔ)償機(jī)械傳動件的制造誤差(如絲杠螺距誤差等),實(shí)現(xiàn)真正的全閉環(huán)位置控制功能,獲得較高的定位精度。而且這種全閉環(huán)控制均由伺服驅(qū)動器來完成,無需增加上位控制器的負(fù)擔(dān),因而越來越多的行業(yè)在其自動化設(shè)備的改造和研制中,開始采用這種伺服系統(tǒng)。

3 直線電機(jī)驅(qū)動技術(shù)

直線電機(jī)在機(jī)床進(jìn)給伺服系統(tǒng)中的應(yīng)用,近幾年來已在世界機(jī)床行業(yè)得到重視,并在西歐工業(yè)發(fā)達(dá)地區(qū)掀起“直線電機(jī)熱”。

在機(jī)床進(jìn)給系統(tǒng)中,采用直線電動機(jī)直接驅(qū)動與原旋轉(zhuǎn)電機(jī)傳動的最大區(qū)別是取消了從電機(jī)到工作臺(拖板)之間的機(jī)械傳動環(huán)節(jié),把機(jī)床進(jìn)給傳動鏈的長度縮短為零,因而這種傳動方式又被稱為“零傳動”。正是由于這種“零傳動”方式,帶來了原旋轉(zhuǎn)電機(jī)驅(qū)動方式無法達(dá)到的性能指標(biāo)和優(yōu)點(diǎn)。

1 高速響應(yīng)由于系統(tǒng)中直接取消了一些響應(yīng)時(shí)間常數(shù)較大的機(jī)械傳動件(如絲杠等),使整個(gè)閉環(huán)控制系統(tǒng)動態(tài)響應(yīng)性能大大提高,反應(yīng)異常靈敏快捷。

2 精度直線驅(qū)動系統(tǒng)取消了由于絲杠等機(jī)械機(jī)構(gòu)產(chǎn)生的傳動間隙和誤差,減少了插補(bǔ)運(yùn)動時(shí)因傳動系統(tǒng)滯后帶來的跟蹤誤差。通過直線位置檢測反饋控制,即可大大提高機(jī)床的定位精度。

3 動剛度高由于“直接驅(qū)動”,避免了啟動、變速和換向時(shí)因中間傳動環(huán)節(jié)的彈性變形、摩擦磨損和反向間隙造成的運(yùn)動滯后現(xiàn)象,同時(shí)也提高了其傳動剛度。

4 速度陜、加減速過程短由于直線電動機(jī)最早主要用于磁懸浮列車(時(shí)速可達(dá)500Km/h),所以用在機(jī)床進(jìn)給驅(qū)動中,要滿足其超高速切削的最大進(jìn)個(gè)速度(要求達(dá)60~100M/min或更高)當(dāng)然是沒有問題的。也由于上述“零傳動”的高速響應(yīng)性,使其加減速過程大大縮短。以實(shí)現(xiàn)起動時(shí)瞬間達(dá)到高速,高速運(yùn)行時(shí)又能瞬間準(zhǔn)停。

5 行程長度不受限制在導(dǎo)軌上通過串聯(lián)直線電機(jī),就可以無限延長其行程長度。

6 運(yùn)動動安靜、噪音低由于取消了傳動絲杠等部件的機(jī)械摩擦,且導(dǎo)軌又可采用滾動導(dǎo)軌或磁墊懸浮導(dǎo)軌(無機(jī)械接觸),其運(yùn)動時(shí)噪音將大大降低。

7 效率高由于無中間傳動環(huán)節(jié),消除了機(jī)械摩擦?xí)r的能量損耗,傳動效率大大提高。

4 可編程計(jì)算機(jī)控制器技術(shù)

自20世紀(jì)60年代末美國第一臺可編程序控制器(ProgrammingLogical Controller,PLC)問世以來,PLC控制技術(shù)已走過了30年的發(fā)展歷程,尤其是隨著近代計(jì)算機(jī)技術(shù)和微電子技術(shù)的發(fā)展,它已在軟硬件技術(shù)方面遠(yuǎn)遠(yuǎn)走出了當(dāng)初的“順序控制”的雛形階段。可編程計(jì)算機(jī)控制器(PCC)就是代表這一發(fā)展趨勢的新一代可編程控制器。

與傳統(tǒng)的PLC相比較,PCC最大的特點(diǎn)在于它類似于大型計(jì)算機(jī)的分時(shí)多任務(wù)操作系統(tǒng)和多樣化的應(yīng)用軟件的設(shè)計(jì)。傳統(tǒng)的PLC大多采用單任務(wù)的時(shí)鐘掃描或監(jiān)控程序來處理程序本身的邏輯運(yùn)算指令和外部的I/O通道的狀態(tài)采集與刷新。這樣處理方式直接導(dǎo)致了PLC的“控制速度”依賴于應(yīng)用程序的大小,這一結(jié)果無疑是同I/O通道中高實(shí)時(shí)性的控制要求相違背的。PCC的系統(tǒng)軟件完美地解決了這一問題,它采用分時(shí)多任務(wù)機(jī)制構(gòu)筑其應(yīng)用軟件的運(yùn)行平臺,這樣應(yīng)用程序的運(yùn)行周期則與程序長短無關(guān),而是由操作系統(tǒng)的循環(huán)周期決定。由此,它將應(yīng)用程序的掃描周期同外部的控制周期區(qū)別開來,滿足了實(shí)時(shí)控制的要求。當(dāng)然,這種控制周期可以在CPU運(yùn)算能力允許的前提下,按照用戶的實(shí)際要求,任意修改。

PCC在工業(yè)控制中強(qiáng)大的功能優(yōu)勢,體現(xiàn)了可編程控制器與工業(yè)控制計(jì)算機(jī)及DCS(分布式工業(yè)控制系統(tǒng))技術(shù)互相融合的發(fā)展潮流,雖然這還是一項(xiàng)較為年輕的技術(shù),但在其越來越多的應(yīng)用領(lǐng)域中,它正日益顯示出不可低估的發(fā)展?jié)摿Α?/p>

5 運(yùn)動控制卡

運(yùn)動控制卡是一種基于工業(yè)PC機(jī)、用于各種運(yùn)動控制場合(包括位移、速度、加速度等)的上位控制單元。它的出現(xiàn)主要是因?yàn)椋海?) 為了滿足新型數(shù)控系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)化、柔性、開放性等要求;(2)在各種工業(yè)設(shè)備(如包裝機(jī)械、印刷機(jī)械等)、國防裝備(如跟蹤定位系統(tǒng)等)、智能醫(yī)療裝置等設(shè)備的自動化控制系統(tǒng)研制和改造中,急需一個(gè)運(yùn)動控制模塊的硬件平臺;(3)PC機(jī)在各種工業(yè)現(xiàn)場的廣泛應(yīng)用,也促使配備相應(yīng)的控制卡以充分發(fā)揮PC機(jī)的強(qiáng)大功能。

運(yùn)動控制卡通常采用專業(yè)運(yùn)動控制芯片或高速DSP作為運(yùn)動控制核心,大多用于控制步進(jìn)電機(jī)或伺服電機(jī)。一般地,運(yùn)動控制卡與PC機(jī)構(gòu)成主從式控制結(jié)構(gòu):PC機(jī)負(fù)責(zé)人機(jī)交互界面的管理和控制系統(tǒng)的實(shí)時(shí)監(jiān)控等方面的工作(例如鍵盤和鼠標(biāo)的管理、系統(tǒng)狀態(tài)的顯示、運(yùn)動軌跡規(guī)劃、控制指令的發(fā)送、外部信號的監(jiān)控等等);控制卡完成運(yùn)動控制的所有細(xì)節(jié)(包括脈沖和方向信號的輸出、自動升降速的處理、原點(diǎn)和限位等信號的檢測等等)。運(yùn)動控制卡都配有開放的函數(shù)庫供用戶在DOS或Windows系統(tǒng)平臺下自行開發(fā)、構(gòu)造所需的控制系統(tǒng)。因而這種結(jié)構(gòu)開放的運(yùn)動控制卡能夠廣泛地應(yīng)用于制造業(yè)中設(shè)備自動化的各個(gè)領(lǐng)域。

這種運(yùn)動控制模式在國外自動化設(shè)備的控制系統(tǒng)中比較流行,運(yùn)動控制卡也形成了一個(gè)獨(dú)立的專門行業(yè),具有代表性的產(chǎn)品有美國的PMAC、PARKER等運(yùn)動控制卡。在國內(nèi)相應(yīng)的產(chǎn)品也已出現(xiàn),如成都步進(jìn)機(jī)電有限公司的DMC300系列卡已成功地應(yīng)用于數(shù)控打孔機(jī)、汽車部件性能試驗(yàn)臺等多種自動化設(shè)備上。

篇8

關(guān)鍵詞:機(jī)電一體化技術(shù);理論教學(xué)改革;實(shí)踐

作者簡介:熊小琴(1983-),女,湖北黃岡人,武漢生物工程學(xué)院機(jī)電工程系,講師;謝丹(1983-),女,湖北荊州人,武漢生物工程學(xué)院機(jī)電工程系,講師。(湖北 武漢 430415)

中圖分類號:G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A 文章編號:1007-0079(2013)08-0033-02

眾所周知,制造業(yè)是我國的支柱性產(chǎn)業(yè),也是自動化程度較高的行業(yè)。如今為提高產(chǎn)品質(zhì)量與生產(chǎn)效率,制造企業(yè)越來越多地采用自動化生產(chǎn)設(shè)備和制造技術(shù),而自動化生產(chǎn)制造的核心技術(shù)是機(jī)電一體化技術(shù)。所謂機(jī)電一體化技術(shù)即機(jī)械技術(shù)與電子技術(shù)的融合,是一項(xiàng)集控制技術(shù)、傳感檢測技術(shù)、伺服傳動技術(shù)和計(jì)算機(jī)信息技術(shù)等于一體的綜合性技術(shù)。

通過為期三年的機(jī)電一體化專業(yè)教學(xué)實(shí)踐及對走上工作崗位的機(jī)電一體化專業(yè)畢業(yè)生的訪談,筆者了解到目前機(jī)電一體化專業(yè)畢業(yè)生的瓶頸所在,即學(xué)校學(xué)習(xí)的理論知識較多用不上,能用得上的理論知識又不知如何應(yīng)用于實(shí)踐,普遍動手能力較差。針對這一現(xiàn)象,結(jié)合目前機(jī)電一體化人才市場對畢業(yè)生的具體需求情況,筆者對其主講課程“機(jī)電一體化技術(shù)”的教學(xué)改革進(jìn)行了研究與探索。對該課程的教學(xué)改革提出了自己的思路,目的在于提高學(xué)生的動手能力,以盡可能地減少理論與實(shí)踐脫節(jié)的現(xiàn)象。

一、課程理論教學(xué)改革

1.教學(xué)內(nèi)容的取舍應(yīng)以夠用為原則

相對于重點(diǎn)院校,三本院校的機(jī)電一體化專業(yè)學(xué)生在知識接受能力及學(xué)習(xí)積極性方面稍差一些,有關(guān)基礎(chǔ)課程學(xué)得不夠扎實(shí),給本課程的學(xué)習(xí)帶來較大的困難。

首先,作為教師要認(rèn)清這種形勢,在給學(xué)生講授“機(jī)電一體化技術(shù)”課程之前應(yīng)先給學(xué)生定位,定位包括依據(jù)學(xué)生原有的知識結(jié)構(gòu)及目前市場上對該專業(yè)崗位能力的具體要求針對性地選擇教學(xué)內(nèi)容,并以夠用為原則。如在講授機(jī)械傳動技術(shù)時(shí),由于學(xué)生缺乏系統(tǒng)建模所需的積分變換方面的數(shù)學(xué)知識,而且已上崗學(xué)生基本上主要從事操作性工作,所以就可將機(jī)械傳動系統(tǒng)的數(shù)學(xué)建模忽略,重點(diǎn)講授機(jī)械傳動系統(tǒng)的特性及常見機(jī)械傳動系統(tǒng)的故障分析及處理方法;又如在講授機(jī)電一體化技術(shù)時(shí),考慮到從事機(jī)電一體化相關(guān)工作的畢業(yè)生主要從事電機(jī)驅(qū)動控制,尤其是步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動控制,因此將伺服傳動技術(shù),尤其是步進(jìn)電機(jī)伺服傳動技術(shù)作為教學(xué)重點(diǎn)。

其次,作為教師要認(rèn)清每個(gè)學(xué)生知識結(jié)構(gòu)存在個(gè)體差異,這種個(gè)體性必然會導(dǎo)致參差不齊現(xiàn)象的出現(xiàn),因此選擇課程內(nèi)容時(shí)應(yīng)遵循在夠用的基礎(chǔ)上盡可能地使大部分同學(xué)能夠接受。如每堂課開始時(shí),首先給學(xué)生講授該堂課所必須掌握的基本知識,然后再進(jìn)行擴(kuò)展,這樣既可照顧到起點(diǎn)較低的學(xué)生又可給基礎(chǔ)較好的學(xué)生有進(jìn)一步學(xué)習(xí)的空間。

2.充分運(yùn)用現(xiàn)代化教學(xué)手段,不斷提高教學(xué)效果

相比于原來單一的粉筆教學(xué),多媒體能把現(xiàn)場圖片、聲音、動畫等展現(xiàn)給學(xué)生,使學(xué)生接受到更多信息,教學(xué)效果會好很多。尤其是對于“機(jī)電一體化技術(shù)”課程,由于機(jī)電一體化技術(shù)普遍應(yīng)用于自動化設(shè)備(如數(shù)控機(jī)床、加工中心、機(jī)器人等)和自動化生產(chǎn)線(如柔性制造系統(tǒng)等),而學(xué)生基本未見過上述自動化設(shè)備和生產(chǎn)線,即使有些學(xué)生見過,也應(yīng)未見過其內(nèi)部核心結(jié)構(gòu),然而它正是涉及到機(jī)電一體化技術(shù)的關(guān)鍵部位,那學(xué)生就無法了解自動化設(shè)備和生產(chǎn)線是如何利用機(jī)電一體化技術(shù)進(jìn)行工作的。

另外機(jī)電一體化技術(shù)是集控制技術(shù)、伺服傳動技術(shù)、傳感檢測技術(shù)、計(jì)算機(jī)信息技術(shù)等于一體的新興綜合性學(xué)科,具有涉及面廣、綜合性強(qiáng)的特點(diǎn)。因此,要想學(xué)生掌握好該課程并懂得應(yīng)用該課程的知識點(diǎn),就必須在教學(xué)過程中將自動化設(shè)備中的內(nèi)部結(jié)構(gòu)及其工作過程展示給學(xué)生,在沒有多媒體之前這種展示是難以實(shí)現(xiàn)的,但有了多媒體之后這種展示是很容易實(shí)現(xiàn)的,并且是很直觀的。借助于多媒體不僅可以將現(xiàn)實(shí)中的自動化設(shè)備搬至課堂上,而且還可以讓學(xué)生清晰地看到其內(nèi)部結(jié)構(gòu)及其工作過程。這樣在課堂教學(xué)中既有理論講解又配有圖片及動畫,圖文并茂,學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣大增,教學(xué)效果便可以得到極大提高。同時(shí),教師在教學(xué)的過程中再結(jié)合實(shí)體教學(xué),教學(xué)效果便可以達(dá)到事半功倍的效果。

3.注重知識向能力轉(zhuǎn)化,培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐能力

“機(jī)電一體化技術(shù)”課程至少由五種知識體系構(gòu)成,而學(xué)生在學(xué)習(xí)“機(jī)電一體化技術(shù)”課程之前已分散地學(xué)習(xí)了該課程所包含的部分知識體系,但是在學(xué)生的腦海中只是將這些知識體系當(dāng)中的部分知識進(jìn)行了簡單的堆積,并沒有形成一個(gè)完整的知識系統(tǒng)。因此,教師在上課時(shí)除了講解基本知識之外,應(yīng)更多地注重講解各部分知識體系的內(nèi)在聯(lián)系以及如何使用所學(xué)的知識體系構(gòu)建和分析機(jī)電一體化系統(tǒng),進(jìn)而使知識轉(zhuǎn)化為分析和解決問題的能力。如在講授機(jī)電一體化技術(shù)時(shí)結(jié)合學(xué)生比較熟悉的數(shù)控機(jī)床進(jìn)行講授,并利用實(shí)踐教學(xué)時(shí)間帶領(lǐng)學(xué)生進(jìn)入機(jī)電實(shí)訓(xùn)室,提出與實(shí)踐相關(guān)的問題,讓學(xué)生結(jié)合課堂所學(xué)的理論知識進(jìn)行思考并作答;又如在講授機(jī)電一體化技術(shù)應(yīng)用時(shí)結(jié)合歷年高職院校參加的機(jī)電一體化技能競賽作品進(jìn)行講授,這激發(fā)了學(xué)生對機(jī)電一體化技術(shù)的學(xué)習(xí)興趣,從而為學(xué)生將知識轉(zhuǎn)化為分析和解決問題的能力打下堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ),也使學(xué)生積累了一定的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。

另外,掌握知識與提高能力是相互依存、相互促進(jìn)的。能力是在學(xué)習(xí)知識的過程中逐漸形成的,而能力的提高又促進(jìn)知識的學(xué)習(xí)和積累。所以,在教學(xué)過程中教師要注重傳授學(xué)生知識的同時(shí)注意開發(fā)學(xué)生的智力,培養(yǎng)其學(xué)習(xí)的能力,并著力使學(xué)生學(xué)習(xí)的各種知識轉(zhuǎn)化為學(xué)生相應(yīng)的實(shí)踐能力。

4.理論教學(xué)和實(shí)踐教學(xué)緊密結(jié)合,防止理論和實(shí)踐脫節(jié)

理論聯(lián)系實(shí)際是教學(xué)應(yīng)該遵循的重要原則,對于“機(jī)電一體化技術(shù)”課程教學(xué)尤其如此,對此應(yīng)做好以下三點(diǎn):

第一,教學(xué)過程中采用“啟發(fā)式”教學(xué),引導(dǎo)學(xué)生學(xué)好理論,以理論為主導(dǎo),同時(shí)注意聯(lián)系實(shí)際講授基本原理、基本知識,且要講透徹,整個(gè)課程內(nèi)容強(qiáng)調(diào)理論知識的針對性和應(yīng)用性。如在講授傳感檢測技術(shù)時(shí)結(jié)合典型的機(jī)電一體化系統(tǒng)——數(shù)控機(jī)床和工業(yè)機(jī)器人。一般情況下,這兩種系統(tǒng)不會用到教材編寫的所有傳感器, 因此對于教材中的傳感器均詳細(xì)講解并無必要, 于是這一板塊的教學(xué)設(shè)置偏重于光柵、光電編碼器、測速發(fā)電機(jī)三種傳感器,壓縮理論推導(dǎo),強(qiáng)調(diào)三種傳感器的應(yīng)用及其在檢測系統(tǒng)中的連接問題。

第二,教學(xué)過程中積極推動“行動導(dǎo)向教學(xué)法”,重視培養(yǎng)學(xué)生運(yùn)用知識的能力,通過教學(xué)實(shí)踐(如實(shí)驗(yàn)、參觀和實(shí)訓(xùn)等)引導(dǎo)學(xué)生如何做到理論聯(lián)系實(shí)際。如在學(xué)生一周的實(shí)訓(xùn)期內(nèi),由教師將學(xué)生分組并布置實(shí)訓(xùn)任務(wù),通過實(shí)訓(xùn)指導(dǎo)書和實(shí)訓(xùn)任務(wù)書讓學(xué)生了解實(shí)訓(xùn)要求和規(guī)范,隨后監(jiān)控整個(gè)實(shí)訓(xùn)過程,盡量發(fā)揮學(xué)生的主觀積極性。學(xué)生在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)對整個(gè)實(shí)訓(xùn)任務(wù)進(jìn)行思考、研究、分析和實(shí)施,完成實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目。規(guī)定的實(shí)訓(xùn)時(shí)間到,每組學(xué)生停止工作,由教師對每組實(shí)訓(xùn)結(jié)果進(jìn)行現(xiàn)場公開演示、點(diǎn)評,根據(jù)綜合表現(xiàn)評定成績。通過這種公開點(diǎn)評的方式讓各組認(rèn)識到不足,形成組間競爭,促使各組不斷改進(jìn)技能,從而促進(jìn)運(yùn)用知識能力的提高。

第三,教學(xué)過程中組織各類有效的教學(xué)實(shí)踐,如引入集傳感器技術(shù)、電子電氣技術(shù)、P L C技術(shù)、裝配技術(shù)、傳動技術(shù)和機(jī)械技術(shù)等于一體的機(jī)電一體化綜合教學(xué)培訓(xùn)系統(tǒng)。學(xué)生通過機(jī)電一體化綜合教學(xué)培訓(xùn)系統(tǒng)不僅可以進(jìn)行各單科知識的學(xué)習(xí)和實(shí)踐,而且還可以進(jìn)行機(jī)電一體化系統(tǒng)的綜合訓(xùn)練。培養(yǎng)和樹立學(xué)生的實(shí)踐精神,使學(xué)生樂于實(shí)踐,勇于實(shí)踐,勤于實(shí)踐,具有較強(qiáng)的創(chuàng)新精神和創(chuàng)新意識,在實(shí)踐中不斷發(fā)現(xiàn)問題并解決問題。

二、課程實(shí)踐教學(xué)改革

實(shí)踐教學(xué)是技術(shù)應(yīng)用能力形成的重要環(huán)節(jié),也是包括機(jī)電一體化在內(nèi)的相關(guān)專業(yè)教學(xué)的重點(diǎn)。在實(shí)際操作中應(yīng)結(jié)合本校實(shí)踐教學(xué)的基本條件,緊緊圍繞機(jī)電一體化專業(yè)的教學(xué)大綱開設(shè)與本專業(yè)培養(yǎng)目標(biāo)一致的綜合性實(shí)驗(yàn)課,以達(dá)到預(yù)期的目的。如建立以機(jī)電一體化設(shè)備維修能力培養(yǎng)為主線的實(shí)踐教學(xué)體系,即基本技能訓(xùn)練—專項(xiàng)技能訓(xùn)練—綜合技術(shù)應(yīng)用能力訓(xùn)練。基本技能訓(xùn)練、專項(xiàng)技能訓(xùn)練主要在學(xué)院內(nèi)完成,且側(cè)重單項(xiàng)技能訓(xùn)練,主要包括金工實(shí)習(xí)、數(shù)控實(shí)訓(xùn)等,同時(shí)學(xué)生還要進(jìn)行基本技能(鉗工、機(jī)加工、電工)、職業(yè)基本素質(zhì)(數(shù)控車、銑、線切割的編程和操作)的訓(xùn)練;綜合技術(shù)應(yīng)用能力訓(xùn)練由學(xué)院和企業(yè)共同完成。

三、結(jié)語

隨著我國制造業(yè)自動化程度的提高,企業(yè)對機(jī)電一體化專業(yè)畢業(yè)生提出了更高的要求。面對這種要求,三本院校或高職院校只有培養(yǎng)出適應(yīng)機(jī)電一體化人才市場需求的畢業(yè)生才能在市場競爭中占有一席之地。本文針對培養(yǎng)適應(yīng)市場需要的機(jī)電一體化專業(yè)的學(xué)生,對“機(jī)電一體化技術(shù)”課程的教學(xué)改革進(jìn)行了探索與思考,在教學(xué)中實(shí)行理論實(shí)踐一體化教學(xué),不斷優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容,在教學(xué)實(shí)踐中取得了較好的效果。在今后的教學(xué)工作中,根據(jù)企業(yè)對學(xué)生知識結(jié)構(gòu)和操作技能的要求設(shè)計(jì)出更多與機(jī)電一體化技術(shù)實(shí)際應(yīng)用相關(guān)的教學(xué)項(xiàng)目,并且這些項(xiàng)目具有一定的前瞻性,能夠提高學(xué)生的綜合技術(shù)應(yīng)用能力,使學(xué)生更快更好地掌握機(jī)電一體化技術(shù),更好地應(yīng)用這門技術(shù),從而更好地適應(yīng)制造業(yè)自動化的需要。

參考文獻(xiàn):

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[3]梁景凱,蓋玉先.機(jī)電一體化技術(shù)與系統(tǒng)[M].北京:北京工業(yè)出版社,2011.

篇9

【關(guān)鍵詞】衛(wèi)星通信;自動跟蹤;MSP430單片機(jī)

0.概述

衛(wèi)星通信作為當(dāng)今通信傳輸領(lǐng)域的三大支柱之一,以其傳輸距離遠(yuǎn),覆蓋范圍大,通信方式靈活多樣,以及不受地理和自然環(huán)境影響而成為應(yīng)急通信的主要手段。近年來,車載衛(wèi)星通信成為油氣田應(yīng)急指揮系統(tǒng)中的重要通信方式之一,它可以在現(xiàn)場迅速展開天線,并快速自動尋星,提供迅速、有效的即時(shí)通信,保障了油氣田生產(chǎn)過程中突發(fā)事件時(shí)的應(yīng)對能力?,F(xiàn)在,車載衛(wèi)星通信系統(tǒng)作為一種小型化的能實(shí)現(xiàn)自動尋星和跟蹤鎖定的衛(wèi)星通信系統(tǒng),主要呈現(xiàn)出業(yè)務(wù)臨時(shí)的特點(diǎn),這就面臨著如何快速,準(zhǔn)確的找準(zhǔn)衛(wèi)星的問題。本文以基于MSP430的車載GPS終端與電子羅盤相結(jié)合為例,闡述車載衛(wèi)星系統(tǒng)尋星及跟蹤鎖定功能的實(shí)現(xiàn)。

1.基本原理

本系統(tǒng)的核心為天線快速跟蹤平臺,能實(shí)現(xiàn)自動對星,跟蹤鎖定衛(wèi)星信號。該平臺將天線伺服控制系統(tǒng)和機(jī)械傳動系統(tǒng)整合在一起,通過高靈敏度的傳感器感知系統(tǒng)的方位,俯仰和極化角度值,并通過坐標(biāo)變換和耦合分解計(jì)算出天線轉(zhuǎn)動的補(bǔ)償角度。

2.硬件部分

天線控制系統(tǒng)框架圖

天線伺服控制系統(tǒng)核心采用T I 公司的MSP430F149 單片機(jī)。該單片機(jī)是一種超低功耗的混合信號控制器,具有16 位的RISC結(jié)構(gòu),CPU 中的16 個(gè)寄存器和常數(shù)發(fā)生器使MSP430 微控制器能達(dá)到最高的代碼效率,在8MHZ 的晶體驅(qū)動下,指令周期為125us。靈活的時(shí)鐘源可以使期間達(dá)到最低的功率消耗;數(shù)字控制的振蕩器(DCO)可使元件從低功耗模式迅速喚醒,在少于6us的時(shí)間內(nèi)激活到活躍的工作方式。片內(nèi)的A/D 轉(zhuǎn)換器有較高的轉(zhuǎn)換速率,最高可達(dá)200kbps。為了能夠快速準(zhǔn)確的采集數(shù)據(jù),采用美國KVH 公司生產(chǎn)的C100 電子羅盤,它采用磁通門技術(shù),航向精度可達(dá)到0.5°以內(nèi),通過其數(shù)字接口,可提供地球磁場X、Y 軸的水平分量,通過電子羅盤,來采集天線起始方位數(shù)據(jù)。利用G-503 GPS 獲取天線系統(tǒng)所在地的經(jīng)緯度。利用AT-201-SC傾角儀測量天線的傾斜角度,傾角儀通過硅微機(jī)械傳感器測量以水平面微參面的雙軸傾角變化,輸出傳感器相對于水平面的傾斜和俯仰角度。極化的調(diào)整使用的是直流電機(jī),通過采集極化電位器的電平值,來得到相應(yīng)的極化角度。方位和俯仰通過步進(jìn)電機(jī)進(jìn)行驅(qū)動,通過減速齒輪和齒輪帶帶動天線運(yùn)動。通過MAX202EWE 和F16V8 組成的片選電路進(jìn)行GPS,傾斜儀數(shù)據(jù),電子羅盤數(shù)據(jù)的信號通道的切換。通過信標(biāo)接收機(jī)來識別衛(wèi)星信標(biāo)信號。

3.軟件部分

系統(tǒng)加電開機(jī)后,首先進(jìn)行主控單元MSP430F149 的初始化,包括端口,模數(shù)轉(zhuǎn)換,時(shí)鐘,定時(shí)器,串口等的初始化。初始化完成后,讀入傾斜儀數(shù)據(jù),并進(jìn)行判斷。一般情況下,天線最初都處于收藏狀態(tài),傾斜儀的讀數(shù)為負(fù),天線的俯仰需要上抬,使天線俯仰轉(zhuǎn)動軸平行于水平面,天線的方位軸線垂直于水平面。此時(shí)主控電路會讀入GPS 和電子羅盤數(shù)據(jù)(AL)。GPS 所得到的系統(tǒng)所在地的經(jīng)緯度為(θL,ΦL), 衛(wèi)星的經(jīng)度用 表示。通過以下的公式計(jì)算出天線所在地的理論方位角(θs),俯仰角(Az)和天線饋源的極化角度值(Pol):

Az=tan-1 (1)

EL=tan-1

(2)

通過和可以判斷出天線的走步方向及走步的角度值。當(dāng)天線走到理論方位后,天線會上抬到理論俯仰角。然后會把饋源轉(zhuǎn)到理論極化角。由于理論值和實(shí)際值存在著一定的誤差,所以在天線走到理論位置后,方位要在理論方位正負(fù)15°內(nèi)進(jìn)行搜索,俯仰方向會在上下5°內(nèi)進(jìn)行搜索。當(dāng)接收的信標(biāo)信號的agc電平與背景噪聲的差值大于門限值的時(shí)候,天線便進(jìn)入跟蹤狀態(tài)。接下來天線根據(jù)信號電平的變化進(jìn)行螺旋式搜索,軌跡由大變小,直到信標(biāo)信號agc 電平最大,此時(shí)天線便進(jìn)入鎖定狀態(tài)。我們可以認(rèn)為天線已經(jīng)對準(zhǔn)了衛(wèi)星。如果天線在搜索狀態(tài)時(shí)沒有找到衛(wèi)星,會重新回到理論位置,進(jìn)行新的搜索,如此循環(huán),直到最后鎖定衛(wèi)星。

4.結(jié)語

本文給出了車載衛(wèi)星定位系統(tǒng)的硬件與軟件的整體實(shí)現(xiàn)方式。經(jīng)試驗(yàn)證明,本套系統(tǒng)具有很好的性能指標(biāo)。能夠快速準(zhǔn)確的找準(zhǔn)衛(wèi)星,具有很好跟蹤性能。

【參考文獻(xiàn)】

篇10

【關(guān)鍵詞】石油鉆井;電控設(shè)備;維護(hù);維修

0.概述

目前,國內(nèi)鉆井隊(duì)所使用的鉆機(jī)的類型有三類:第一類為機(jī)械鉆機(jī),即鉆機(jī)采用機(jī)械傳動;第二類為半機(jī)械半電動鉆機(jī),即LDB型鉆機(jī),鉆機(jī)采用機(jī)械傳動,轉(zhuǎn)盤使用變頻電機(jī)獨(dú)立驅(qū)動;第三類為電動鉆機(jī),所有的設(shè)備為電機(jī)驅(qū)動。其中電動鉆機(jī)又可分為SCR直流電機(jī)驅(qū)動和交流變頻電機(jī)驅(qū)動。在這些鉆井設(shè)備中,使用交流變頻電機(jī)驅(qū)動的電動鉆機(jī)最實(shí)用,最可靠,最節(jié)能,也是今后鉆機(jī)發(fā)展的趨勢。下文主要介紹交流變頻電機(jī)驅(qū)動的電動鉆機(jī)的電控系統(tǒng)的維護(hù)和維修。

1.電動鉆機(jī)電控設(shè)備的維護(hù)和維修

電動鉆機(jī)的電控設(shè)備主要可分為兩個(gè)部分:PLC控制系統(tǒng)和變頻器。

1.1 PLC控制系統(tǒng)的維護(hù)和維修

電動鉆機(jī)使用的PLC控制系統(tǒng)目前主要以西門子S7-300系列為主,少數(shù)使用S7-400系列。兩種系列基本相同,后者是在前者的基礎(chǔ)上進(jìn)行了功能的擴(kuò)展。西門子PLC控制系統(tǒng)穩(wěn)定性好,故障率較低,有在線診斷功能,出現(xiàn)故障時(shí)模塊上的SF或BF故障指示燈會閃爍,維護(hù)和維修方便。根據(jù)在線診斷判斷出故障原因,模塊損壞更換模塊,通訊故障檢查線路。

在鉆井施工過程中出現(xiàn)過這樣的故障:鉆井井場在電廠或電視塔附近時(shí),PLC控制系統(tǒng)會出現(xiàn)故障;只啟動一號泵時(shí),而二號泵卻也隨著啟動了。這些引起PLC控制系統(tǒng)出現(xiàn)通訊故障的原因,絕大多數(shù)是由干擾引起的。干擾來自三個(gè)方面,一是來自電源的干擾:電網(wǎng)干擾和頻率波動直接影響PLC系統(tǒng)的可靠性于穩(wěn)定性;二是來自信號線的干擾:與PLC控制系統(tǒng)連接的各類信號傳輸線,除傳輸有效的各類信息外,總會有外部干擾信號侵入。一部分是通過變送器供電電源或共用信號儀表的供電電源串入的電網(wǎng)干擾,另一部分是信號線受空間電磁輻射感應(yīng)的干擾,即信號線上的外部感應(yīng)干擾;三是來自接地混亂的干擾:正確接地,既能抑制電磁干擾的影響,又能抑制設(shè)備向外發(fā)出干擾;而錯(cuò)誤接地,會引入嚴(yán)重的干擾信號,使PLC系統(tǒng)無法正常工作。

1.2變頻器的維護(hù)和維修

目前鉆井設(shè)備使用的變頻器品牌比較多,有西門子,施萊德,ABB,VACON等,雖然種類繁多,但功能及使用上卻基本類似。無論哪種變頻器,其主回路基本原理相同。 三相交流電經(jīng)橋式整流為直流電,通過限流電阻R給電容C充電,當(dāng)電容C的電壓充到75%時(shí),接觸器M吸合,電阻R被短接,然后直接充電到變頻器規(guī)定電壓。變頻器的CPU當(dāng)接到開車信號時(shí),發(fā)出觸發(fā)信號,使驅(qū)動電路工作觸發(fā)IGBT,將直流電壓變成頻率可調(diào)的三相交流電驅(qū)動電機(jī)。因此,其使用、維護(hù)保養(yǎng)及故障處理方法是基本相同的。

在石油鉆井生產(chǎn)中,變頻器受周圍的溫度、濕度、振動、粉塵、腐蝕性氣體等環(huán)境條件的影響,其性能會有一些變化。如使用合理、維護(hù)得當(dāng),則能延長使用壽命,并減少因突然故障造成的生產(chǎn)損失。如果使用不當(dāng),維護(hù)保養(yǎng)工作跟不上去,就會出現(xiàn)運(yùn)行故障,導(dǎo)致變頻器不能正常工作,甚至造成變頻器過早的損壞,而影響生產(chǎn)設(shè)備的正常運(yùn)行。因此日常維護(hù)與定期檢查是必不可少的。

對于連續(xù)運(yùn)行的變頻器,可以從外部目視檢查運(yùn)行狀態(tài)。每天對變頻器進(jìn)行巡視檢查,檢查變頻器運(yùn)行時(shí)是否有異?,F(xiàn)象。通常應(yīng)作如下檢查:

(1)變頻房室內(nèi)溫度濕度是否正常,溫度以24℃左右為好,濕度在40%-60%之間。

(2)變頻器在顯示面板上顯示的輸出電流、電壓、頻率等各種數(shù)據(jù)是否正常。

(3)顯示面板上顯示的字符是否清楚,是否缺少字符。

(4)用測溫儀器檢測變頻器是否過熱。

(5)變頻器風(fēng)扇運(yùn)轉(zhuǎn)是否正常,有無異常,散熱風(fēng)道是否通暢。

(6)變頻器運(yùn)行中是否有故障報(bào)警顯示。

(7)檢查變頻器交流輸入電壓是否超過最大值。

由于石油鉆井施工的特殊性,每口井完井后都要進(jìn)行設(shè)備的拆遷,再進(jìn)行下一口井的安裝施工,因此在每口井施工初期,要根據(jù)鉆井工況制定出合理的檢修計(jì)劃。起下鉆檢修,一開、二開、三開中完檢修,完井設(shè)備大修,根據(jù)停產(chǎn)時(shí)間的長短,合理檢查變頻器日常運(yùn)行時(shí)無法巡視到的部位。

(1)作定期檢查時(shí),操作前必須切斷變頻器進(jìn)線電源,待操作面板電源指示燈熄滅后,等待5分鐘使得主電路直流濾波電容器充分放電,用萬用表確認(rèn)電容器放電完后,再進(jìn)行操作。

(2)將變頻器控制板、主板拆下,用毛刷、吸塵器清掃變頻器線路板及內(nèi)部IGBT模塊、輸入輸出電抗器等部位。線路板臟污的地方,應(yīng)用棉布沾上酒精或中性化學(xué)劑擦除。

(3)檢查變頻器內(nèi)部導(dǎo)線絕緣是否有腐蝕過熱的痕跡及變色或破損等,如發(fā)現(xiàn)應(yīng)及時(shí)進(jìn)行處理或更換。

(4)變頻器由于振動、溫度變化等影響,螺絲等緊固部件往往松動,應(yīng)將所有螺絲全部緊固一遍。

(5)檢查輸入輸出電抗器、變壓器等是否過熱,變色燒焦或有異味。

(6)檢查中間直流回路濾波電解電容器小凸肩(安全閥)是否脹出,外表面是否有裂紋、漏液、膨脹等。一般情況下濾波電容器使用周期大約為5年,檢查周期最長為一年,接近壽命時(shí),檢查周期最好為半年。電容器的容量可用數(shù)字電容表測量,容量下降到額定容量的80%以下時(shí),應(yīng)予更換。

(7)檢查冷卻風(fēng)扇運(yùn)行是否完好,如有問題則應(yīng)進(jìn)行更換。冷卻風(fēng)扇的壽命受限于軸承,根據(jù)變頻器運(yùn)行情況需要2-3年更換一次風(fēng)扇或軸承。檢查時(shí)如發(fā)現(xiàn)異常聲音、異常振動,同樣需要更換。

變頻器本身具有相當(dāng)豐富的異常故障顯示和保護(hù)功能。當(dāng)故障發(fā)生時(shí),變頻器將異常故障代碼顯示在屏幕上,或者將故障信息存儲在程序的某個(gè)參數(shù)內(nèi),以便維修檢查。變頻器異常故障分為軟故障和硬故障兩大類,前者多因操作或參數(shù)設(shè)置不當(dāng)造成的,常見軟故障有外部電源故障,過流,過載等。這些故障會隨著變頻器的復(fù)位而消失,不影響變頻器的繼續(xù)工作。硬故障是由于變頻器本身器件損壞造成的,維修起來可能很不方便。這就需要現(xiàn)場設(shè)備管理人員具有非常扎實(shí)的知識和過硬的技術(shù)。維修變頻器,首先要了解和掌握一些電力電子器件的特性,能夠判斷出常用電力電子器件好壞,如二極管、三極管、IGBT等。在現(xiàn)場維修過程中,只要能夠判斷出變頻器線路板中哪些電器元件損壞,基本上就可以在第一時(shí)間內(nèi)將設(shè)備修理好。

2.結(jié)束語

在鉆井設(shè)備中,使用交流變頻電機(jī)驅(qū)動的電動鉆機(jī)最實(shí)用,最可靠,最節(jié)能,也是今后鉆機(jī)發(fā)展的趨勢。設(shè)備出現(xiàn)故障后,設(shè)備管理人員和廠家維修人員到達(dá)現(xiàn)場維修,會耽誤一定的時(shí)間,影響了鉆井生產(chǎn),因此現(xiàn)場設(shè)備管理人員平常對設(shè)備的維護(hù)和維修顯得特別重要。

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