Главная | Обратная связь
МегаЛекции

Выбор двигателя и редуктора





Необходимо произвести моделирование процесса вертикализации бедра, так как данный процесс расходует наибольшую мощность, следовательно, требуется обеспечить возможность генерирования такой мощности приводом.

Математической моделирование

В данном случае процесс вертикализации будет длится 2 секунды, а затем привод 6 секунд будет стоять, то есть рассматривается повторно кратковременный режим с влиянием пусковых процессов.

Для моделирования воспользуемся пакетом MATLAB/Simulink/SimMechanics и составим схему, представленную на рисунке 8.

Рис. 8. Схема моделирующая процесс вертикализации бедра

В данной схема блок ground моделирует неподвижную опору (стойку), которая соединяется с бедром (body) с помощью шарнира (revolute). На конце бедра с помощью сварки закреплена приведенная масса (body 1).

Масса бедра равна 10 кг, приведенная масса – 20 кг, а длина бедра составляет 40 см.

Движение задается с помощью блока «Joint Actuator» кинематически, а с помощью блока «Joint Sensor» можно измерить требуемый момент. Также необходимо учесть, что в системе присутствует вязкое и сухой трение, следовательно, момент развиваемы приводом должен быть больше, чем снятый с блока «Joint Sensor».

Проинтегрировав требуемый момент и поделив его на время, узнаем средний требуемый момент (рис. 9).

Рис. 9. График среднего момента

Определим средний момент в момент времени 2 с (рис. 10).

Рис. 10. Увеличенный график среднего момента

Таким образом, для вертикализации бедра за 2 секунды требуется средний момент привода 60.4 Нм.

Выбор двигателя

При определении мощности двигателя необходимо учесть потери на редукторе. Максимальная угловая скорость достигает 15 об/мин, а угловая скорость вращения ротора двигатель примерно 6000 об/мин, следовательно, примерное передаточное отношение редуктора будет равно 400. КПД планетарных редукторов от maxon motors, с таким передаточным отношением равен 0.65. Рассчитаем требуемую мощность двигаетеля.

Из каталога maxon motors был подобран подходящий двигатель с номинальным напряжением 24 В. Характеристики двигателя представлены на рисунке 11.



Рис. 11. Характеристики двигателя RE 40, Graphite Brushes, 150 Watt

 

Выбор редуктора

Редуктор должен обладать следующими характеристиками:

1. Передаточное отношение около 400.

2. Максимальный выходной момент не менее 112 Нм. (рис. 9).

У maxon motors есть только один подходящий под данные характеристики редуктор (рис. 12)

Рис. 12. Характеристики редуктора Planetary Gearhead GP 81 A

Подобрав двигатель и редуктор перейдем к проверочному расчету.


 

Проверочный расчет привода

Так как в ходе предыдущих расчетов принимались примерные параметры двигателя и редуктора необходимо произвести проверочный расчет.

 

Расчет по перегрузке

Ротор двигателя не может вращаться быстрее скорости холостого хода, поэтому необходимо проверить возможность достижения максимальной скорости поворота бедра.

 

.

Также необходимо, чтобы двигатель мог обеспечить максимальный требуемый момент. Максимальный требуемы момент равен 112 Нм (рис. 9).

 

 

Следовательно, момент привод в большей степени ограничивается редуктором. Но так как максимальный выходной момент редуктора (180 Нм) больше чем требуемый, можем считать, что двигатель справится с данное нагрузкой.

 

Тепловой расчет

Для теплового расчет потребуется знать эквивалентный момент и ток. Добавим к схеме элементы, вычисляющие эквивалентные ток и момент (рис. 13).

 

Рис. 13. Общая схема с расчетом эквивалентного тока.

 

В момент времени 2с эквивалентный ток равен 11.85 А (рис. 14).

 

Рис. 14. Эквивалентный ток в момент времени 2с

 

Эквивалентный ток, умноженный на корень из периода включения, должен быть меньше номинального.

 

А эквивалентный момент в это же время равен 0.348 (рис. 15)

 

Рис. 15. Эквивалентный момент в момент времени 2с

 

Эквивалентный момент, умноженный на корень из периода включения, должен быть меньше номинального.

 

Таким образом, в результате проверочного расчета удалось убедиться в том, что двигатель и редуктор подобраны верно.


 

Результаты

1. Было произведено моделирование процесса вертикализации бедра двуногого антропоморфного робота.

2. С учетом результатов моделирования был подобран двигатель и редуктор привода коленного сустава.

3. Был произведен проверочный расчет двигателя.





Рекомендуемые страницы:

Воспользуйтесь поиском по сайту:
©2015- 2021 megalektsii.ru Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав.