Лгоритма его функционирования), устранения некорректности первичного описания и последовательного представления (при необходимости) описаний на различных языках

Вид материалаДокументы
72 Понятие о КПД механической системы.
Подобный материал:
1   ...   9   10   11   12   13   14   15   16   17




72

Понятие о КПД механической системы.

Коэффициентом полезного действия или КПД механической системы называют отношение работы сил полезного сопротивления к работе движущих сил за цикл ( или целое число циклов ) установившегося режима работы.

КПД механизма характеризует его эффективность при преобразовании энергии, определяет соотношение полученной на выходе полезной энергии и энергетических потерь в механизме на трение, перемешивание масла, вентиляцию, деформацию звеньев и др. Величину КПД можно рассчитать по следующей зависимости:




h = | Aj /Ai | = | Аi - Aпот | / | Ai | ,

h = 1 - | Aпот/ | Ai | = 1 - y ,

где Ai - работа движущих сил, Aj - работа сил полезного сопротивления, h - коэффициент полезного действия, y - коэффициент потерь.

Работа движущих сил за цикл

jin

Аi = ò Мд × dji » Мдср × (jin - ji0 ) » Мдср × Dji ,

ji0

работа сил полезного сопротивления за цикл

jjn

Аj = ò Мс × djj » Мcср × (jjn - jj0 ) » Мcср × Djj ,

jj0

где Мдср и Мcср - среднеинтегральные значения движущего момента и момента сил сопротивления, jin ,jjn и ji0 , jj0 - значения угловых координат звеньев i и j ,соответственно в начале и в конце цикла.

Подставим эти выражения в формулу для КПД и получим


h = | Aj /Ai | = | Мcср × Djj | / | Мдср × Dji | = | Мcср × | / | Мдср | ,

где uji - передаточное отношение механизма.

КПД механической системы при последовательном и параллельном соединении механизмов.

Последовательное соединение

при последовательном соединении (рис. 9.11) весь поток механической энергии проходит последовательно через каждый из механизмов

Параллельное соединение

при параллельном соединении механизмов i и j (рис. 9.12) поток механической энергии делится на две части: часть проходящую через механизм i обозначим µ, а часть проходящую через механизм j Þ b, причем µ +b = 1.





73

Промышленные роботы и манипуляторы.


Промышленный робот – автоматическая машина, состоящая из манипулятора и устройства программного управления его движением, предназначенная для замены человека при выполнении основных и вспомогательных операций в производственных процессах. Манипулятор – совокупность пространственного рычажного механизма и системы приводов, осуществляющая под управлением программируемого автоматического устройства или человека-оператора действия (манипуляции), аналогичные действиям руки человека.

Назначение и область применения.

Промышленные роботы предназначены для замены человека при выполнении основных и вспомогательных технологических операций в процессе промышленного производства. При этом решается важная социальная задача - освобождения человека от работ, связанных с опасностями для здоровья или с тяжелым физическим трудом, а также от простых монотонных операций, не требующих высокой квалификации. Гибкие автоматизированные производства, создаваемые на базе промышленных роботов, позволяют решать задачи автоматизации на предприятиях с широкой номенклатурой продукции при мелкосерийном и штучном производстве. Копирующие манипуляторы, управляемые человеком-оператором, необходимы при выполнении различных работ с радиоактивными материалами. Кроме того, эти устройства незаменимы при выполнении работ в космосе, под водой, в химически активных средах. Таким образом, промышленные роботы и копирующие манипуляторы являются важными составными частями современного промышленного производства.

Классификация промышленных роботов.

Промышленные роботы классифицируются по следующим признакам:
  • по характеру выполняемых технологических операций
          • основные;
          • вспомогательные;
          • универсальные;
  • по виду производства
          • литейные;
          • сварочные;
          • кузнечно-прессовые;
          • для механической обработки;
          • сборочные;
          • окрасочные;
          • транспортно-складские;
  • по системе координат руки манипулятора
          • прямоугольная;
          • цилиндрическая;
          • сферическая;
          • сферическая угловая (ангулярная);
          • другие;
  • по числу подвижностей манипулятора;
  • по грузоподъемности
          • сверхлегкие (до 10 Н);
          • легкие (до 100 Н);
          • средние (до 2000 Н);
          • тяжелые (до 10000 Н);
          • сверхтяжелые (свыше 10000 Н);
  • по типу силового привода
          • электромеханический;
          • пневматический;
          • гидравлический;
          • комбинированный;
  • по подвижности основания
          • мобильные;
          • стационарные;
  • по виду программы
  • с жесткой программой;
  • перепрограммируемые;
  • адаптивные;
  • с элементами искусственного интеллекта;
  • по характеру программирования
  • позиционное;
  • контурное;
  • комбинированное.

Рабочее пространство манипулятора - часть пространства, ограниченная поверхностями огибающими к множеству возможных положений его звеньев. Зона обслуживания манипулятора - часть пространства соответствующая множеству возможных положений центра схвата манипулятора. Зона обслуживания является важной характеристикой манипулятора. Она определяется структурой и системой координат руки манипулятора, а также конструктивными ограничениями наложенными относительные перемещения звеньев в КП.

Подвижность манипулятора W - число независимых обобщенных координат однозначно определяющее положение схвата в пространстве.

5

W= 6× n - å (6 - i )× pi

i=1

или для незамкнутых кинематических цепей.

5

W = å i× pi .

i=1

Маневренность манипулятора М - подвижность манипулятора при зафиксированном (неподвижном) схвате. М = W - 6 .

В манипуляторе можно выделить два участка кинематической цепи с различными функциями: механизм руки и механизм кисти. Под «рукой» понимают ту часть манипулятора, которая обеспечивает перемещение центра схвата – точки М ( региональные движения схвата); под «кистью» – те звенья и пары, которые обеспечивают ориентацию схвата (локальные движения схвата).



74 Волновые передачи. Назначение и области применения.

Волновой передачей называется зубчатый или фрикционный механизм, предназначенный для передачи и преобразования движения (обычно вращательного), в котором движение преобразуется за счет волновой деформации венца гибкого колеса специальным звеном (узлом) – генератором волн. Основными элементами дифференциального волнового механизма являются: входной или быстроходный вал с генератором волн, гибкое колесо с муфтой, соединяющей его с первым тихоходным валом, жесткое колесо, соединенное со вторым тихоходным валом, корпус.




Преимущества и недостатки волновых передач.

Преимущества:
  • Возможность реализации в одной ступени при двухволновом генераторе волн больших передаточных отношений в диапазоне от 40 до 300.
  • Высокая нагрузочная способность при относительно малых габаритах и массе.
  • Малый мертвый ход и высокая кинематическая точность.
  • Возможность передачи движения через герметичную перегородку.
  • Малый приведенный к входному валу момент инерции (для механизмов с дисковыми генераторами волн).

Недостатки:
  • Меньшая приведенная к выходному валу крутильная жесткость.
  • Сложная технология изготовления гибких зубчатых колес.

Кинематика волнового механизма.



r - радиус начальной окружности условного колеса;

r - радиус начальной окружности жесткого колеса;

rд - радиус деформирующего диска;

rсг - радиус срединной окружности гибкого колеса;

rсу - радиус срединной окружности условного колеса;

w0 - радиальная деформация гибкого колеса.

Рассмотрим движение звеньев дифференциального волнового механизма относительно генератора волн. Тогда угловые скорости звеньев изменятся следующим образом:

Движение механизма

Звено г

Звено ж

Звено h

Звен0

Отн. стойки

wг

wж

wh

w0=0

Отн. генератора волн

w*г=wг-wh

w*ж=wж-wh

wh-wh=0

-wh



В движении звеньев относительно генератора волн скорости звеньев равны угловым скоростям в движении относительно стойки минус угловая скорость генератора. Скорость точки жесткого колеса, совпадающей с полюсом зацепления V = (wж-wh)×r ,

а скорость точки, совпадающей с полюсом на гибком колесе V = (wг-wh)×r .

В полюсе зацепления нет скольжения и V = V , а так как срединную поверхность оболочки считаем нерастяжимой то V = VС . Тогда для движения относительно генератора волн

V = (wж-wh)×r , VС = (wг-wh)×r ,

V = VС Þ (wж-wh)×r = (wг-wh)×r ,

(wж-wh)/ (wг-wh) = r / r = zг / zж ,

zж × wж + (zг – zж) × wh - zг× wг = 0.

Для волнового зубчатого редуктора [ 1 ]:

при заторможенном жестком колесе wж= 0

uж = wh / wг = - zг / (zж – zг);

при заторможенном гибком колесе wг= 0

uг = wh / wж = zж / (zж – zг).

Расчет геометрии волнового зубчатого зацепления.

В расчете геометрии волнового зацепления существует два основных подхода. В первом методе исследуется относительное движение зубьев и, на основе этого, разрабатываются рекомендации по выбору геометрических параметров зацепления. Второй метод основан на использовании расчетного внутреннего зацепления жесткого колеса с условным расчетным колесом. Это колесо вписывается в деформированное гибкое колесо на участке возможного зацепления. Преимуществом первого метода можно считать относительную универсальность, которая позволяет в расчете геометрии учитывать деформации как гибкого, так и жесткого колеса под нагрузкой. Однако разработать рекомендации даже для небольшого количества конструкций ВЗП затруднительно. Второй метод позволяет использовать для расчета геометрии стандартный

асчет внутреннего эвольвентного зацепления для пары колес zж и zу