Рабочие нагрузки на проектируемый привод
Как следует из исходных данных, объект управления – промышленный робот (ПР) (см. рис. 1.1) с двумя механизмами поворота, осуществляющими поворот руки ПР относительно двух вертикальных осей 1–1 (угол поворота φ1(t)) и 2–2 (угол поворота φ2(t)) и механизм подъема руки с зажатым в захватывающем устройстве грузом (поступательное перемещение С3(t)). Перемещение по степеням подвижности осуществляется последовательно, поэтому рабочую нагрузку привода, расположенного в центре масс 1-го шарнира и осуществляющего поворот руки на угол φ1(t), определяют 1-е и 2-е звенья руки ПР с длиной l1, l2 и массами m1, m2, масса зубчатой рейки mp, масса захватывающего устройства, указываемая в исходных данных вместе с массой груза m, масса mn2 привода, осуществляющего поворот ПР на угол φ2(t), сосредоточенная в центре масс 2-го шарнира и масса mп3 привода, осуществляющего поступательное перемещение С3(t), сосредоточенная в центре масс механизма подъема. Рабочую нагрузку привода, осуществляющего поворот руки ПР на угол φ2(t), определяет 2-е звено руки с массой m2, масса зубчатой рейки mp, масса захвата с грузом m, масса mп3 привода в механизме подъема. Рабочую нагрузку привода, осуществляющего подъем руки, определяют масса зубчатой рейки mp, масса захвата с грузом m. При определении энергетических параметров проектируемого привода сложную многомассовую нагрузку привода (рис. 3.1) приводят к одному валу – валу двигателя. Для этого много массовую нагрузку с мощностью
где h – КПД механической передачи от вала нагрузки к валу двигателя. С другой стороны,
где
откуда
где
Рис. 3.1. Многомассовая нагрузка привода Моменты, действующие на валу нагрузки, можно разделить на две группы [20, § II.2]. К первой группе относятся динамические моменты Таким образом, момент нагрузки, приведенный к валу двигателя,
Динамические моменты нагрузки приводов Рассмотрим первый привод, осуществляющий рабочий поворот на угол φ1(t). Динамический момент нагрузки привода определяется уравнением
где Нагрузка первого привода является телом сложной конфигурации, как уже было показано, поэтому
находят момент инерции В соответствии с конструктивной схемой ПР (см. рис. 1.1), исходными данными и приведенным выше описанием нагрузки приводов момент инерции нагрузки 1-го привода
Динамический момент инерции нагрузки 2-го привода
Динамический момент нагрузки 2-го привода
Третий привод расположен в механизме подъема 3 (см. рис. 1.1). Привод имеет зубчато-реечную передачу, выполненную в виде зубчатой рейки 5, находящейся в зацеплении с зубчатой шестерней 6 [17, § 7.2]. Вращение от двигателя привода передается через редуктор на шестерню 6, установленную на выходном валу редуктора. Вращательное движение шестерни 6 преобразуется в поступательное перемещение зубчатой рейки 5. Рейку 5 закрепляют на подвижной каретке, которая базируется в корпусе механизма подъема на четырех парах подшипников качения. Поступательное перемещение С3(t), скорость рС3(t) и ускорение р2С3(t) перемещения рейки связаны с углом поворота j3(t), угловой скоростью рj3(t), ускорением р2j3(t) выходного вала редуктора, на котором установлена шестерня 6. Передаточное отношение зубчато-реечной передачи
Момент инерции нагрузки привода определяется массами m груза и
Динамический момент нагрузки 3-го привода
Масса груза, зажатого в захватном устройстве [12], может меняться в пределах от Статические моменты нагрузки приводов
Статические моменты нагрузки в механизмах поворота невелики [29, § 1.4]. Основной нагрузкой таких механизмов является динамический момент. В механизмах поворота (шарниры 1 и 2) имеется подвижная платформа, на которой закрепляется шестерня [5, глава 1]. Поворот шестерни относительно вертикальной оси (1–1 или 2–2) производится от электродвигателя привода через редуктор и зубчатое колесо, расположенное на выходном валу редуктора. Зубчатое колесо введено в зацепление с шестерней на подвижной платформе. Движению в механизмах поворота противодействуют статические моменты сопротивления: моменты вязкого и сухого трения, характерные для зубчатых передач механизмов поворота.
Момент вязкого трения пропорционален угловой скорости вала нагрузки и определяется уравнением:
где Момент сухого трения в большинстве случаев считают независимым от
скорости и направленным против нее:
здесь Согласно (3.13), (3.14), статические моменты нагрузки 1-го и 2-го привода:
Статический момент нагрузки привода в механизме подъема На практике нашли применение три способа уравновешивания [17, глава 8]: первый способ предлагает установку противовеса, как это делается в двухконцевых лебедках, но это приводит к увеличению момента инерции механизма, а следовательно, к увеличению динамической нагрузки на привод. Второй способ предлагает использовать для статического уравновешивания мощность основного или дополнительного привода механизма. Недостатком такого способа является существенное увеличение мощности привода, но сохраняет высокое быстродействие. В третьем способе используют пружинные уравновешиватели. Но эти уравновешиватели дают неполную компенсацию статических моментов. Достаточно полная компенсация возможна лишь при малых поступательных перемещениях груза. Кроме того, пружинные уравновешиватели имеют низкую надежность при напряженных циклах работы.
В механизме подъема ПР (см. рис. 1.1) использован комбинированный способ статического уравновешивания: с помощью пружинных уравновешивателей компенсируют треть статической нагрузки, а две трети момента остаются нагрузкой привода и определяются уравнением [38, §19.3; 20, § II.3]
где g = 9,81 м/с2 – ускорение свободного падения.
Воспользуйтесь поиском по сайту: ![]() ©2015 - 2025 megalektsii.ru Все авторские права принадлежат авторам лекционных материалов. Обратная связь с нами...
|