Сравнительная оценка приводов.
Гидравлический привод: используется в ≈ 30% ПР. Гидравлические роботы обладают, как правило, большой и сверхбольшой грузоподъемностью. Гидропривод обладает следующими достоинствами:
К основным недостаткам гидропривода относят:
Пневматический привод: 40 – 50% всех выпускаемых ПР имеют пневматический привод. ПР с пневматическими приводами обладают грузоподъемностью в среднем до 20 кг (при мощности 60 – 800 Вт) для одной степени подвижности. Основные преимущества: · простота и надежность конструкции; · высокая скорость выходного звена привода: - при линейном перемещении до 1000 мм∕с; - при вращении до 60 мин-1; · использование сжатого воздуха в качестве рабочего тела; · возможность использования сжатого воздуха из заводской пневмосети с давлением 0,5 – 0,6 МПа; · высокая точность позиционирования по точкам; · возможность работы в агрессивной и пожароопасной среде; · отсутствие промежуточных передаточных звеньев между выходным звеном привода и РО работа; · высокий к.п.д. (0,8); · малая относительная масса конструкции привода на единицу развиваемой мощности; · простота компоновки; · низкая стоимость как конструкции привода, так и ПР и малые затраты на обслуживание; · малая чувствительность к ударам, перегрузкам и вибрациям. Недостатки:
Электропривод. Электроприводы активно используются в ПР. Они не применяются только в ПР, предназначенных для работы во взрывоопасных средах и для работы с машинами, оснащенными гидросистемами, по соображению унификации. В ПР применяются приводы с высокомоментным двигателем постоянного тока, асинхронным двигателем, бесколлекторными двигателями постоянного тока и силовыми шаговыми двигателями. Особенностями электропривода являются расширенный (до 0,05 Н∙м) диапазон малых моментов, повышенная максимальная частота вращения (15∙103 мин-1), уменьшенная инерция двигателей, возможность встройки в двигатель э\м тормозов и различных датчиков, а также механических и волновых передач. Основные достоинства:
Недостатки:
По виду использования двигателей приводы можно разделить:
Приводы первых двух типов в некоторых случаях могут соединяться с исполнительными звеньями вообще без помощи передаточных механизмов. Т.е. непосредственно или с помощью компенсирующих муфт. При этом конструктивная механическая система значительно упрощается. Приводы третьего типа требуют обязательного наличия редукторов для согласования скоростного движения и силовых характеристик ведущих валов двигателей и исполнительных звеньев.
По типу управления различают:
По способу регулирования. Поступающей и отводимой от механической системы энергии: активный и пассивный. В активном приводе регулируются активные силы, задаваемые двигателем; в пассивном – силы, отбираемые от механической системы (тормозные силы). Большинство использование приводов является активным. При выборе типа привода рассматриваются факторы, связанные с функционированием ПР: технические характеристики ПР, условия эксплуатации, характеристики объектов, с которыми ПР должен взаимодействовать, факторы технологически-экономического характера – простота, технологичность, стоимость, энергоемкость и др. Важным является наличие и качество комплектующих. Выбор типа привода должен происходить совместно с определением типа и структуры СУ. Важной задачей является определение потребностей мощности двигателя, которые на стадии проектирования производят приближенно ввиду отсутствия точных знаний массы звеньев и координат их центров тяжести. Рассмотрим манипулятор, работающий в сферической системе координат.
Заданы следующие параметры: m – масса переносимого груза, кг; r – максимальный радиус действия, м; φ, S – пределы перемещения груза по координатам, рад или м; ω, V – номинальная скорость перемещения груза по координате, с-1, м/с. Мощность двигателя поворотной колонны: (1) где Мн – момент неуравновешенности, возникающий от неуравновешенности масс (включая переносимый груз) относительно оси вращения, Н·м; Мп – динамический момент, возникающий в периоды разгона и торможения, Н·м; η – к.п.д. передачи, связывающий двигатель с используемым звеном.
Динамический момент: (2) где ε – угловая скорость, м/с2; Yн – момент инерции вращающихся частей машины, кг·м2. Для оценки динамического момента сделаем следующие допущения: закон изменения скорости по координате – трапецеидальный, т.е. разгон и замедление происходит с постоянным ускорением; длина пути разгона φр( Sр) = длине пути замедления φт( Sт) и составляет некоторую часть общего пути перемещения φ( S): φр = φт = к1·φ. Величина коэффициента к1 определим исходя из следующего: при заданной скорости (ω, V) перемещения по координате быстродействие будет тем больше, чем меньше к1. Но слишком малая величина к1 вызовет большие динамические перегрузки на механизмы привода, что приведет к преждевременному выходу из строя ПР. Задаваясь допустимой величиной таких нагрузок, равной 1,5. При этом максимальная величина ускорения переносимого груза и элементов конструкции ПР не превышает g/2 или 5 м/с2. Для привода ПР с линейным перемещением на 1 м, скоростью 1 м/с длина пути разгона , а Этим значением к1 и пользуются при ориентировочном расчете мощности. Ускорение, выраженное через параметры, заданные в условии, имеет вид: , (3) Момент инерции: , (4) где - момент инерции от максимально переносимого ПР груза на максимальном радиусе вращения; Yм – момент инерции вращающихся частей манипулятора при максимальном радиусе переноса; к2 – коэффициент конструкции (к2экспериментальн. = 1,8 ÷ 2,3). Примем к2 = 2. Подставив значения величины из (3), (4) в формулу (2) получим выражение для динамического момента (5) Момент неуравновешенности , где к3 – коэффициент конструкции, учитывающий момент неуравновешенности подвижных частей относительно оси вращения; α – угол наклона плоскости вращения к горизонтали. Подставляя (5) и (6) в формулу (1), получим выражение для расчета мощности привода вращательных координат: (7) Для механизма вращения руки относительно вертикальной оси О Z α = 0.При значениях к1 = 0,1 и к2 = 2 получим мощность в Вт: (8) Для механизма качания руки относительно горизонтальной оси ОХ α = 1,57 рад. Принимая к3 = 1 (механизм манипулятора уравновешен без груза), получим мощность в Вт: (9) Для координаты с прямолинейным постоянным движением мощность привода: (10) где Рп - инерционная сила, действующая на привод в период разгона и замедления, Н; Рн – сила, действующая на привод от неуравновешенности масс (в том числе переносимого груза), Н. На рисунке показана расчетная схема механизма радиального выдвижения руки робота, для которой (11) где к4 – коэффициент конструкции, учитывающий массу подвижных частей манипулятора. (mн – общая масса перемещающихся частей).
Рассуждая аналогично случаю с вращательной координатой, найдем выражение для линейного ускорения а и инерционной силы Рп: (12) Сила Рп возникает от массы перемещающихся частей манипулятора. Наихудший вариант нагружения привода – при максимальном угле наклона α к горизонтали (13) Мощность прямолинейного движения (14) Для приводов с горизонтальными перемещениями α = 0, например, для манипуляторов, работающих в циклической системе координат. Тогда к1 = 0,1 и к4 = 2. (15) Для приводов с вертикальным перемещением α = 1,57 рад. (16)
Краткая методика схематического расчета энергетических параметров привода:
Популярное: Как выбрать специалиста по управлению гостиницей: Понятно, что управление гостиницей невозможно без специальных знаний. Соответственно, важна квалификация... Генезис конфликтологии как науки в древней Греции: Для уяснения предыстории конфликтологии существенное значение имеет обращение к античной... Почему двоичная система счисления так распространена?: Каждая цифра должна быть как-то представлена на физическом носителе... ©2015-2024 megaobuchalka.ru Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав. (229)
|
Почему 1285321 студент выбрали МегаОбучалку... Система поиска информации Мобильная версия сайта Удобная навигация Нет шокирующей рекламы |