2. Краткое описание кинематической схемы исполнительного механизма
Рисунок 1 - Кинематическая схема привода исполнительного механизма: 1 - исполнительный механизм (конструкция направляющих перемещения); 2 - исполнительный двигатель; 3 - муфта; 4 - редуктор; 5 - реечная пара
Движение на исполнительный механизм подается через механизм муфт, редуктор, необходимый для получения требуемой частоты вращения и реечную пару, преобразующую вращательное движение в поступательное
3. Расчет сил трения и силового заклинивания в направляющих поступательного движения исполнительного механизма
При расчете привода следует учитывать силы сопротивления движению исполнительного механизма. Величина сил трения зависит от величин нормальных реакций в опорах, определяемых весом подвижных частей, схемой приложения внешних сил и конструкцией направляющих.
Значение силы трения определяется по формуле
(1)
где Fi - сила трения в i - ой опоре, n - число опор, F? - сумма модулей нормальных реакций в опорах, µ - коэффициент трения скольжения или качения.
Рисунок 2 - Конструкция направляющих используемая в механизме радиального перемещения робота
Уравнение равновесия исполнительного органа можно записать в виде
(2)
,
где G - вес исполнительного органа с объектом манипулирования т.е. вес схвата плюс вес заготовки (детали);G=274.68;
q - распределенная нагрузка, создаваемая весом G1 направляющей;q=327;
RA и RB реакции в соответствующих опорах А и В.
Из уравнений равновесия можно определить реакции в опорах
(3)
H.
(4)
H.
Условие отсутствия заклинивания для приводов радиального перемещения имеет вид
(5)
где FT = (RA+RB)*µ; FT = (1064.39+1466.6)*0.18=460.87 H.
F>466.87 H.
Если принять tg?=G/FT ; tg?=0.6; ?=h/b ; ?=3.33; k=G1/G ; k=0.46, F=470, условие заклинивания запишется выражением
(6)
.
При соответствующем конструктивном исполнении направляющей весом G1 последним можно пренебречь, если G1 << G, то к=0 и формула (6) принимает вид
(7)
Анализ формул (6) и (7) показывает, что наличие или отсутствие заклинивания зависит от:
- отношения весов подвижных частей исполнительного механизма;
- внешней нагрузки;
- конструктивных параметров b и h.
Рисунок 3 - Конструкция направляющих используемая в механизме радиального перемещения робота при приложении внешнего усилия к исполнительному органу
Если внешнее усилие F приложено к исполнительному органу на расстоянии а от оси направляющей и действует параллельно оси, как показано на рисунке 2, то решение уравнений равновесия относительно реакций позволяет записать
(8)
(9)
Н .
Н .
Для указанного вида нагружений и в соответствии с расчетной схемой рисунок 2 решение уравнений равновесия для этого случая можно записать относительно усилия F в виде
. (10)
Н .
Требуемая мощность приводного двигателя может быть определена соответственно
(12)
где К ЗАП - коэффициент запаса, учитывающий возможное увеличение требуемой мощности для динамических режимов движения; КЗАП =1.2;
VМАКС - максимальная линейная скорость перемещения звена манипулятора, м/с.
Вт.
Момент инерции нагрузки определяется с учетом преобразования вращательного движения шестерни в поступательное перемещение шестерни по формуле
(13)
Момент вращения JВР можно определить по формуле
(14)
где - плотность материала шестерни для стали =7800 кг/м3;
b1 - ширина шестерни b1=b2+0.6*b2;
b2 - ширина рейки b2=bd*2*RШ ;
bd - коэффициент ширины зубчатого венца; bd =1;
RШ - радиус шестерни RШ =0.05*h; RШ =0.015
b2=1*2*0.015=0.03 м,
b1=0.03+0.6*0.03=0.134 м,
кг*м2,
кг*м2.
Статический момент определяем по формуле
МСТ =F*RШ (15)
МСТ =470*0.015=7.05 Н*м.
Выбираем ДПТ по параметрам близким к расчетным
Таблица 1
Тип двигателя |
Мощность РНОМ , Вт |
Частота вращения nНОМ , Об/мин |
Напряжение UНОМ , В |
Ток якоря IЯ , А |
Момент инерции якоря JЯ , Кг*м2 |
|
ПЯ-500 |
500 |
3000 |
48 |
13.8 |
0.00077 |
|
ДСПЯ-0,4 |
400 |
3000 |
27 |
24 |
0.00015 |
|
4ДПУ-450 |
450 |
1000 |
150 |
11 |
0.0049 |
|
П-12 |
450 |
1500 |
150 |
3.75 |
0.015 |
|
П-31 |
450 |
750 |
150 |
3.75 |
0.09 |
Строим энергетические характеристики двигателей
Рисунок 4 - Энергетические характеристики ДПТ
Определяем по рисунку 4 максимальные моменты, вырабатываемые на валах двигателей при обеспечении ими требуемой мощности
МГРАФ1 =2.32 Н*м, МГРАФ2 =1.41 Н*м, МГРАФ3 =5.8 Н*м,
МГРАФ4 =3.87 Н*м, МГРАФ5 =7.74Н*м.
Требуемый момент определяем по формуле
МТР =1.4*МСТ (16)
МТР =1.4*7.05=9.87 Н*м.
Максимальное ускорение определяем по формуле
Н =WМАКС /RШ (17)
Н =2.5/0.015=166.67 рад/с.
Определяем отношение МТР /МГРАФ для каждого двигателя
МТР /МГРАФ1 =4.254,
МТР /МГРАФ2 =7, МТР /МГРАФ3 =1.702
МТР /МГРАФ4 =2.55, МТР /МГРАФ5 =1.275
Определяем коэффициенты редукции для каждого двигателя по формуле
(18)
iОП1 =7.945 iОП2 =18.001
iОП3 =3.15 iОП4 =1.8 iОП5 =0.735
Выбираем двигатель 4ДПУ-450 с коэффициентом редукции 2 т. к. он обеспечивает значения по моменту и по скорости
IОП3 =2, n6=1000, 3=104.72, 3р=3/iОП3 =52.36
Максимальную скорость определяем по формуле
=VМАКС /RШ (19)
=46.667 рад/с.
6р>.
- Введение
- 1. Техническое задание
- 2. Краткое описание кинематической схемы исполнительного механизма
- 4. Расчет тиристорного преобразователя
- 4.1 Расчет параметров силового трансформатора
- 4.2 Выбор тиристоров управляющего преобразователя
- 4.3 Определение эквивалентных параметров цепи якоря ДПТ
- 5. Статический расчет
- 5.1 Выбор тахогенератора
- 5.2 Расчет и построение электромеханических характеристик
- 5.3 Расчет коэффициентов усилия электромеханической системы
- 6. Динамический расчет приводной системы
- 7. Наладка модуля фазового управления
- Заключение
- Промышленные роботы.
- 15 Промышленные роботы и манипуляторы. Назначение и область применения
- 9.1.Промышленные роботы и манипуляторы. Классификация
- Промышленные роботы и манипуляторы.
- 5.3. Промышленные роботы
- 13.4. Промышленные роботы
- Глава8 Промышленные роботы
- Поколения промышленных роботов.
- Приводы промышленных роботов