规模效应的微妙影响有时会被忽略。当你不得不在天平的最末端处理测量和过程时,它变得非常复杂。
一种表现就是部件的大小和重量。显然,当事情变大的时候,后果是很严重的。一个简单的结构元素,似乎是完美的直和真实,将开始下垂,因为它是做得更长。为了抵消垂度,可以将截面加厚以使单元变硬,但结果是重量增加,简单地将垂度倾向移动到不同的比例。
重量本身会影响设计工作。在机电方面,重量可视为具有时间常数。重量越大,加速重量所需的时间就越长。或者,移动负载所需的功率更大。但在现实中,基于给定部件的重量和惯性,不可能将质量加速到超过某个极限。大多数伺服调整软件根据所需的加速扭矩计算扭矩要求。当没有可用的解决方案时,将显示调整计划。
因此,当速度和吞吐量至关重要时,真正的替代方案是减少重量。钢零件有时可以用铝代替,铝的质量大约是钢的1/3。当铝太重时,可以使用钛或塑料。通常,人们因为成本问题而反对使用钛,但其效果确实令人惊叹,尤其是在需要硬度的时候。
规模效应还有其他并发症。设计的巨大规模可能需要特殊的工艺和工具,这将对成本产生指数级的影响。一些值得注意的例子是风力发电市场中的任何东西。制造和测试175英尺长的螺旋桨在各个层面都带来了挑战。为了完成这项任务,必须发明制造技术。必须制定测试协议和非常昂贵的资本设施,并制定测试协议,以防止过早失效。
类似的问题也出现在纳米尺度上。在半导体世界中,特征尺寸的测量继续超越现有反馈技术的限制。新的解决方案不断被创造出来,以处理半导体制造商在紫外线频率特征尺寸方面的改进需求。因此,半导体设备的开发需要数百万美元,而新设备的价格也与此类似。
机电一体化中尺度效应的进一步方面将在下一篇文章中探讨。
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