Варианты 143-153 (Сборник И.В. Леонова ) (Условия КП - Варианты 1-153), страница 8

На практике добиваются уравновешенности манипулятора в одном, например нижнем, положении схвата и обеспечивают такую неуравновешенность в других положениях, чтобы отключение энергии приводов приводило к возвращению механизма в это уравновешенное состояние. Тем самым обеспечивают устойчивость равновесия в уравновешенном состоянии. Алалогичный подход часто используют и для определения необходимых движущих сил, действующих со стороны приводов для обеспечения выбранного закона движения.

Применение принципа возможных перемещений позволяет определить каждую из сил независимо от остальных как в случае разделения движений последовательно по отдельным приводам, так и при движении схвата по сложной траектории при одновременной работе нескольких приводов. Последний случай встречается реже, поэтому мы разберем пример определения силы, приложенной к приводу, по заданному закону движения. Закон движения может быть задан в виде перемещений а, скоростей )к, или ускорений а любой точки механизма, например, начального звена нли схвата (исполнительного звена) в функции времени или координат положения. Если задана только одна нз диаграмм, например ускорений а(г), то остальные могут быть получены методом интегрирования. При использовании метода графического интегрирования масштабы диаграмм связаны с отрезками интегрирования К, как показано на рнс.

3.6 соотношениями «) = «а«гкК) «5 = «р«(~Кз. Учитывая максимально допустимые значения ускорений и скоростей движения [)к [ и [а,х] и обозначая на диаграммах у)',,„ и Уа „, получают масштабы диаграмм: «а )ащах~[ащах1 «р 1 ~щах/[)щхх1 Сравнивая выражения (3.12) и (3.11) определяют масштаб времени «р а затем и перемещений «5. По масштабам определяют время движения т и соответству- ДВ ющие перемещения схвата Нл Полученные диаграммы движения ЕИ), г'((), и(О служат для определения необходимых движущих илн тормозящих сил, приложенных со стороны привода соответствующего движения.

Например, если на рис. З,б представлена диаграмма вертикального движения точки Е механизма, показанного на рнс, 3.2, то анализ динамического равновесия механизма приводит к выражению для необходимой силы, приложенной со стороны вертикального привода звена 2; Ез = Ф з + б — — соз Рв + Фь — соз»в + гу — соз Рр (3,15) где Ф вЂ” сила инерции привода (Фв = лтв ив , 'здесь шв в приведенная масса привода, и — скорость и ускорение звена привода); 6 — сила тяжести груза; $' — вертикальная скорость подъема груза в точке Е; )' — скорость звена привода; Ф . -лт ав — сила инерции груза; г — угол давления в точке Е.

Если при перемещении звеньев можно пренебречь возникающей неуравновешенностью, то, учитывая условие уравновешивания (3.5), выражение (3.15) можно упростить: (3.1б) Ез = - Оав "в б шв "в Явв соз Рв), где ив = $'./$'в — передаточная функция, н построить диаграмму необходимой движущей с й. силы Ез, используя диаграмму перемещений 5П), как показано на рис. 3.7. Участок на диаграмме отрицательных значений силы Ез А Му < О, прилаженной со стороны привода, показывает„что на этом участке сила направлена -г(В )( " против скорости и совершает отрицательную работу, т.е, является тормозящей, Увя Диаграмма необходимой работы привода может быть получена интегрированием диагРис. зл раммы силы Е на перемещении 5: (3.17) При графическом интегрировании масштабы работ )тл и сил вв связаны соотношением бо дя = )трдв~й ~ (зла) где )т — масштаб перемещений; К вЂ” длин» отрезка интегрирования, мм.

Анализируя диаграммы сил и работ, можно сделать вывод, что в полностью уравновешенной механической системе манипулятора положительные и отрицательные площади диаграммы сил, выражающие собой работы на участке разгона и торможения, равны, поэтому работа по подъему уравновешенного груза равна нулю: Ачба ) Л/)тЛ О, (3.19) Агр ~ Атр ~ р т (3,20) В неуравновешенной системе разность работ прн разгоне н тормозсенин при прежних допущениях будет равна работе по подъему груза: Ар' — ~ Ат 1 = Апов (3,21) где б, у — вес груза н его вертикальное перемещение. Работа в процессе тооможения реализуется тормозными устройствами или двигателем, переключаемым в режим торможения, Оценка аатраченной работы н мощности, развиваемых приводными устройствами в каждый момент времени, может быть произведена по диаграмме сил (см.

рис 3.7) и диаграмме скоростей начального звена 1'„„„: а мощность привода затрачивается на создание положительного и отрицательного ускорений и может быть сколь угодно малой, Положительная площадь иа диаграмме снл представляет работу, затраченную на участке разгона прн подъеме груза; на диаграмме Работ это оРдината Ул лр. Эта затРаченнав Работа пеРеходнт в запас кинтической энергии и принципиально может быть использована полезно в процессе торможения при рекуперации энергии. На практике зто трудно осуществить, поэтому кинетическая энергия системы обычно рассеивается в процессе торможения и теряется безвозвратно, В уравновешенной механической системе прн пренебрежении потерями энергии на трение работы при разгоне и торможении будут равны: 1 начг (3.22) где Р— текущая мощность, Возникает закономерный вопрос: каким образом можно снизить затраты мощности в приводе.

Совершенно ясно, что проведение расчетов по приведенным выше моделям при выборе различных законов движения даст конкретные цифры энергетических затрат, по которым можно судить о мощности, затраченной в приводе, а также о параметрах, характеризующих динамические свойства механизма манипулятора, таких как время разгона и механические перегрузки.

Однако анализ приведенных динамических моделей может дать ответ и без проведения конкретных расчетов. Так, известен факт значительного влияния передаточнои функции (передаточного отношения привода) механизма на его динамические свойства, Поэтому выбор оптимальных передаточных отношений позволяет улучшать динамические свойства машин и без увеличения установленной мощности приводного двигателя [б), СПИСОК РЕКОМЕНДУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ 1 Теория механизмов и машин /Под ред К В Фролова М Высш шк .

1987 2 Попов С А Курсовое проектирование по теории механизмов и чехзнике машин М Высш шк, 1986 3 Поппе С А, Ииконорое ВА. Самойлова МВ Кинематическне и силовые характеристики ры |ажных механизмов М Изд во МГТУ им Н Э Баумана, 1995 4 Леонов ИВ, Скворцов АИ, Хунуа ВР Учебное пособие цо выполнению курсовой научно-исследовательской работы с применением ЭВМ по разлелу "Динамика" курса "Теории механизмов н машин" М МВТУ нм Н Э Баумана, 1988 5 Попов П К Промышленные роботы Конспекты лекций по кзрст "Срелстеа автоматишции подъемно-транспортных аперацгш" Ч 2 М МВТУ им Н Э Баумана, 1986 6 Леонов ИВ Динамика машинного агрегата при неустановившихся режимах движения М Изд-во МГГУ им Н Э Баумана, 1992 Попов П К, Иеаиое А Ц Промышленные роботы Учеб пособие по проектированию средств автоматизации полъемно-транспортных операций М МВТУ нм НЭ Баумана, 1983 8 Козырев ЮГ Промышленные роботы Справ М Машине.троенне, 1983 9 Полоз ПП, Верешузсин А Ф, Зинкееич СП Манипуляционные роботы, динамика и алгоритмы М Наука, 1978 1О Корендлсев А И, Саламандра ВП, Тыеес ЛИ Особенности построения кинематияеских схем манипуляторов М Станки и инструмент, 1984 11 и Полое ЕП Робототехника и гибкие проимодственные ыютемы М Наука, 1987 12 Комплекс ггро~ рамм лля автоматизации проектирования систем 1прпвлення мавнпуляциоцных роботов Учеб пособие по курсу "Автоматизированное проектирование" САУ /Н А Лакота, А И Максимов, А В Наконечный, Л М Скворцов, Под ред НАЛакоты М МВТУ им НЭ Батмана, 1986 13 Колоескшг М 3 Теория чехвннзмоа и машин Силовон р мнет Динамические характеристики механизмов СПб Изд-во Гос ун тз, 1994 ОГЛАВЛЕНИЕ 1 Поншие о моделшг механизмов (Леонов Д И, Умнов Д Н ) 2 Задания для курсового проекта №143 Исследование и проектирование манипуляционного механизма и приводов промышленного робота с тремя степенями свободы (Попов С А ) №144 Проектирование механизмов трехподвижного уравновешенного манипулятора (Леонов И В, Леонов Д И ) №145 Проектирование и исследование механизмов промышленного робота для дуговой сварки (Тарабарнн В Б ) №146 Проектирование и исследование механизмов промышленного робота (Тарабарина 3 И, Тарабарин В Б ) №147 Проектирование промышленного робота типа ПР5 2 с пневмоприводом (Самойлова М В, Тарабарин В Б ) №143 Проектирование и исследование механизма опорного устройства (Чернышева И Н ) №149 Проектирование и исследование механизмов автомобили с пгдромеханнческой трансмиссией (Плужников Б И, Синицин В В, Кузенков В В ) №150 Проектирование и исследование подъемно-уравноеешиваюшего механизма Кузенков В В, Синицин В В, Плужников Б И ) №151 Проектирование и исследование механизмов движения уравновешенного манипулятора (Никаноров В А ) №152 Проектирование н исследование механггзмов транспортною средства с двигателем внутреннего сгорания (Костиков Ю В ) )4я!53 Проектирование и исследование механизмов испатнительного устройства робота типа ПР-1ОИ (Егоров О Д ) 3 Динамические модели механизмов манипуляторов (Леонов И В ) Список рекомендуемой литературы 3 5 11 15 20 23 31 34 39 42 50 54 63 .