力的定义是任何物理课程的基本垫脚石。力本身是重量或力量的基本应用，通常是针对重物，目的是完成一些有用的任务。如果工作实际完成，并且负载被移动，这称为“工作”。工作量除以完成工作所需的时间称为“幂”。
显然，没有力的初始存在，就不会有功，也不会有能量转换导致电力的产生或使用。那将是一个非常无聊的世界。
工业控制系统只关注一件事：以最少的浪费尽可能准确地完成任务。系统的运动主要分为三大类——机械、电气和流体。然而，电气控制只是使用电力来移动机械设备，因此负责力的最终设备归结为机械或流体系统。
图 1.金属冲压（或压制或剪切）需要来自液压或机械源的巨大线性力。图片由Canva提供
机械力
有两种运动 – 旋转运动和线性运动。无论情况如何，工程师们都设计了系统来提供所需的任何运动。
机械旋转
在旋转运动中，电机通常是传递力的首选驱动器。电机的额定功率为 HP 或 kW，两者都是额定功率、扭矩和转速 （rpm） 的综合影响。如果我们想确定旋转物体传递的力的大小，扭矩是决定性成分。
扭矩是在距旋转中心一定距离处施加的力。如果电机可以在给定的转速下提供一定的扭矩，那么与旋转的径向距离越大，传递的力就越小。要增加力，您必须增加 RPM，或增加电机的 HP 并继续以相同的 RPM 行驶。
齿轮和链传动可能会增加或减少扭矩和转速，但电机的功率输出从电机一直到最终交付点都是守恒的，减去摩擦造成的损失。
机械线性
为了获得机械直线运动，例如电机驱动的数控轴，可以使用齿条/小齿轮或同步皮带驱动系统。相同的电机扭矩规则（驱动链轮的半径）将决定皮带或齿轮的拉力。
另一种常见的直线运动方法是滚珠或丝杠驱动。在该系统中，扭矩不是直接传递到移动负载，而是以一定角度（丝杠的螺距）施加。为了提供更大的驱动力，可以使用较小的节距，但要牺牲较慢的行驶速度。
图2.丝杠驱动系统。作者形象
直线运动的另一个来源是弹簧。弹簧被压缩或伸展得越多，它施加的力就越大。这称为“弹簧常数”，它将伸展与力相关联，例如磅/英寸或千克/毫米。
液压
这部分也可以称为“流体力”，但液压系统更有可能用于重载。气动气缸很常见，但当气缸必须移动到一个位置，然后保持稳定并抵抗负载的推力时，空气的可压缩性使它们变得不那么理想。然而，两个系统之间的压力物理特性是相同的。
这种压力负责产生力，但它不是固定的。就像电机一样，半径可能会影响力的大小，液压缸也是如此。
液压线性
对于直线运动，气缸的内部由一个活塞组成，活塞的圆表面积被限制在空心管内。当施加压力（同样是液压或空气）时，压力分布在活塞的表面积上。如果我们想要更大的力，有两种选择，我们可以增加压力，也可以增加气缸中活塞的内径。
图3.增加流体气缸上力的两种方法。
如果你有一个足够大的活塞，你可以在低到中等的系统压力下移动一些非常令人难以置信的负载。如果您曾经去过机械师的车间，大型地下升降油缸可以轻松提升汽车和卡车。
液压旋转
液压马达是一项有趣的创新，它允许流体流动驱动具有很大强度的电机。
图4. 农业应用中的液压马达
液压马达内部是一组小型弹簧加载活塞。这些活塞一次充满一个加压流体，并压在倾斜的斜盘上。角度越大，流体传递到旋转的力就越大。液压马达在已经使用液压油的应用中很常见，但为单个应用铺设电线可能很困难，例如车辆。静液压传动装置使用液压马达的概念。
总结
通过转换能量来创造力量是一个创造性的过程，可以针对各种可以想象的情况和机器进行定制。当然，本文没有涵盖所有可能的来源和力量交付的变化，但它确实解决了主要的来源和变化。