Курсовая работа - Приводы роботов

Подождите немного. Документ загружается.

Федеральное агентство по образованию

Государственное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

«Тульский государственный университет»

Кафедра «Робототехника и автоматизация производства»

Контрольно-курсовая работа по дисциплине

Приводы роботов

Выполнил: студент группы 220361 Бацев П.В.

Проверил: к.т.н. доцент Тусюк С.К.

Тула, 2009

Оглавление.

Задание на курсовую работу……………………………………………………..3

Определение потребной мощности привода……………………………………5

Определение параметров линии пневмопитания……………………………….8

Оценка величины движущей силы………………………………………………9

Выбор площади поршня………………………………………………………...10

Определение конструктивных параметров пневмопривода………………….11

Приложение………………………………………………………………………13

1.Задание на курсовую работу

1. Разработка пневматической схемы и составление описания работы

модуля подвижности промышленного робота.

1.1Разработать пневматическую схему модуля подвижности, в котором

пневмодвигатель поступательного действия, тип включения двигателя:

противофазное подключение полостей к магистрали и атмосфере.

Тип пневмораспределителя 4/2, позиционирование – с дополнительным

выдвижным упором, тип демпфера – тормозной золотник.

В схеме предусмотреть наличие блока подготовки воздуха, раздельную

независимую регулировку скорости перемещения в исходное состояние.

Представить на листе А2 пневматическую схему модуля подвижности.

Составить спецификацию элементов пневмосхемы.

Составить подробное техническое описание работы модуля подвижности

ПР и всех его элементов.

2. Расчет параметров и выбор пневмопривода двухстороннего действия.

2.1 Рассчитать параметры пневмопривода двустороннего действия на

требуемую величину за заданное время при определённых параметрах

нагрузки и давлении питания.

Исходные данные:

Х=0,1 м

М=1+

кг=1,3кг

=10+3⋅2=16 Н

Т =0, 5+

=0.65 c

=5⋅10

Рассчитать:

Площадь поршня

Диаметр штока

Диаметр поршня

вх

, S

вых

2.2. Выбрать стандартные значения d

, d

шт

2.3. По полученным стандартным значениям d

и ходу по ГОСТ 15608-70

выбрать стандартный ПЦ и определить остальные конструктивные его

параметры.

2.4. Представить на листе А2 сборочный чертёж ПЦ и составить его

спецификацию.

2.5. Выбрать диаметры условного прохода питающей и отводящей линий

и диаметры серийно выпускаемых пневмораспределителей.

2.Определение потребной мощности привода.

Привод должен обладать достаточной мощностью, чтобы преодолеть

сопротивление нагрузки и переместить массу за заданное время на

заданную величину. Таким образом, мощность ПП должна превосходить

мощность, потребляемую нагрузкой при совершении рабочего хода.

Среднее значение мощности, потребляемой нагрузкой, определяется по

выражению

А – механическая работа, совершаемая при перемещении выходного звена

привода, т.е. поршня.

дв

– время движения поршня.

Совершаемая работа А складывается из работы по разгону

перемещаемой массы М и работы по преодолению сил сопротивления

движению.

А=К+А

+А

тр

, где

К- кинетическая энергия, сообщенная нагрузке, т.е. перемещаемой массе

М;

– работа по преодолению нагружающей силы F

;

тр

– работа по преодолению силы трения.

Кинетическая энергия может быть записана

, где

V – скорость перемещаемого поршня в конечный момент времени

Для оценки значения скорости V будем помогать, что в первом

приближении скорость поршня нарастает равномерно за время движения

поршня. Следует учитывать, что время движения t

дв

не тождественно

заданному времени срабатывания Т. Действительно,

Т= t

дв

тр

, где

тр

– время трогания.

Время трогания – время, проходящее от момента включения двигателя

до момента начала движения поршня. Его отличие от нуля обусловлено

следующим:

перед включением поршень поджат влево в

правой полости. Давление в левой полости

равно атмосферному. При включении левая

полость подключается через

пневмораспределитель к магистрали питания

и начинает наполняться, а правая полость

tтр

tдв

одновременно сообщается с атмосферой и начинает опорожняться. Поршень

продолжает находиться в состоянии покоя до тех пор, пока давление в левой

полости не превысит давления в правой на величину, достаточную для

преодоления сопротивления нагрузки и сил трения, и лишь только после

этого начнётся движение поршня. Время трогания чаще всего составляет

0,1…0,3 времени срабатывания

тр

=(0,1…0,3)Т

Примем

тр

=0,2Т ,

тр

=0,2*0,65=0,13 с

дв

=Т- t

тр

=0,65-0,13=0,52 с

Зная время движения и считая движение равноускоренным, найдём

скорость V

V =

2 X

дв

2⋅0 ,1

0, 52

=0 ,385 м/с

Кинетическая энергия

К=

1,3 кг⋅0, 385

=0,096 Дж

Работа по преодолению нагрузки

∫

а если F

=const, то

∫

dX=F

⋅Х =16⋅0, 1=1 , 6 Дж

Найдём величину работы по преодолению силы трения. Сила трения

является трудно прогнозируемой величиной. Она зависит от множества

параметров, в том числе и от диаметра поршня, который ещё только

предстоит определить при расчете, поэтому полагают, что в рационально

спроектированном приводе работа по преодолению сил трения не

превышает 10% от суммарной работы, идущей на разгон приведённой

массы и преодоление сил нагрузки, т.е. можно считать, что

тр

=0,1(К+А

)=0,1(0,096+1,6)=0,1696 Дж

А=К+А

+А

тр

=0,096+1,6+0,1696=1,8656Дж

Отсюда можно найти значение необходимой мощности

дв

1. 8656

0.52

=3.5876 Bт

Найденное значение N – значение мощности на выходе привода. Для

того, чтобы привод выдал на выходе найденное значение мощности N,

необходимо, подать на его вход и пропустить через привод поток газа, несущий

мощность, превышающую найденное значение N с учетом КПД

пневмодвигателя, т.е. величину N

вх

КПД пневмопривода обычно составляет несколько процентов (5..10%),

поэтому можно записать, что

вх

=(10..20)N

Примем

вх

=20N=3,5876*20=71,752 Вт,

получим, что мощность, которую необходимо подать на вход, составляет

72 Вт.

3. Определение параметров линии пневмопитания.

Для пропускания через двигатель потока газа мощностью Nвх необходимо

обеспечить достаточную площадь проходных сечений магистрали, через

которые протекает этот газ. Мощность газового потока, протекающего

через отверстие площадью S, будет равна

вх

=k′(Sр)V , где

k′ - коэффициент, зависящий от показателя адиабаты и режима течения газа

V – скорость течения газа при критическом режиме V=a=340 м/с

Р – давление газа (для промышленной пневмосети с давлением 4-6 атм.

принимается

р=(4..6)10

Н/м

Подставив эти величины, можно записать, что

вх

=3*10

S Вт

их

=300 Вт/ мм

т.е. каждый квадратный миллиметр сечения магистрали позволяет

пропустить 300 Вт входной мощности.

Для пропускания через пневмопривод мощности Nвх необходимо

выбрать площадь сечения питающей магистрали S из следующего

соотношения

N ( Вт)

3⋅10

( мм

)

3⋅10

=0 ,24⋅10

−6

( м

)=0, 24 мм

обычно указанное минимальное проходное сечение реализуется в выходной

магистрали, поэтому получаем, что

Sвых=0,24*10

-6

мм

Площадь канала наполнения Sвх делается ориентировочно на порядок

больше, чем площадь выходного дросселя Sвых для обеспечения надёжного

регулирования скорости выходного звена и, следовательно, времени

срабатывания пневмопривода

Sвх=10*Sвых=2,4*10

-6

=2,4мм

4. Оценка величины движущей силы.

Площадь поршня Sп определяет величину движущего усилия Fдв.

Движущее усилие обеспечивает преодоление суммарной силы

сопротивления, складывающейся из силы сопротивления нагрузки и силы

трения, а так же обеспечивает разгон поршня, т.е. преодоление сил

инерции от массы М. Таким образом, движущее усилие будет равно

Fдв=Fн+Fтр+М*а, где

а – ускорение поршня.

С учётом равноускоренности движения можно записать

а=

tдв

0, 385

0, 52

=0, 74 м/с

Величину силы трения можно найти из уравнения

тр

0, 1696

0, 1

=1 , 696 Н

тогда сила движения

Fдв=16+1,696+1,3*0,74 = 18,658 Н.

5. Выбор площади поршня.

Площадь поршня найдём из равенства

Fдв=Sп*Δр, где

Δр – перепад давлений на порщне, который во время движения составляет

20..50% от давления питающей магистрали

Δр=(0,2…0,5)р

Примем Δр = 0,2р

, и, учитывая, что в промышленности давление в

магистрали лежит

=(4..6)10

Н/м,

Δр=10

Н/м

Отсюда

Sп=

дв

Δр

18,658

=1 , 866⋅10

−4

=187 мм

Таким образом найдены все необходимые величины для определения

конструктивных параметров пневмопривода.