Кез келген өндірістің тиімділігін жоғарлатудың негізі оны еңбек өнімділігін максималды көрсеткішін қамтамасыз ететін кешенді автоматтандыру болып табылады. Автоматтандыру барлық жағдайда экономды мақсатта болуы керек
жүктеу/скачать 1,51 Mb.
|
БАСҚАРУ ЖӘНЕ МОДЕЛЬДЕУ
| tб tж
Тқ.ету = 1.4 – сурет. Өнеркәсіптік роботының токарь станогына қызмет ету кезеңінің уақыт диаграммасы. 2 ҚҰРЫЛЫМДАУ ТАРАУЫ 2.1 Өнеркәсіптік роботының жұмыс істеу аймағын анықтау Манипулятордың кинематикалық параметрлері жылдамдықтың талап етілген сипаттамаларымен анықталады, мысалы әрбір қозғалыс дәрежесінің Т толық жұмыс істеу уақытымен басқару жүйесінің және жетектің де түрлерімен де анықталады. Жетек пен басқару жүйесі қозғалыс дәрежесінің жылдамдықтары мен үдеулерінің уақытқа байланысты өзгерулерінің жалпы сипатын анықтайды. 2.1 –суретте кинематикалық сұлбаның жұмыс зонасы көрсетілген. 2.1 - сурет. Өнеркәсіптік роботының жұмыс істеу аймағы 2.2 Өнеркәсіптік роботының кинематикалық сұлбасын құру. Кинематикалық сұлбаның параметрлерін (буындар өлшемдерін, кинематикалық жұптар ауысуларын) анықтау 2.2 -сурет. Цилиндрлі координаттар жүйесінде істейтін өнеркәсіптік роботының кинематикалық сұлбасы Манипуляторды жалпы құрастыру этаптарында сандарын, түрін және қозғалыс дәрежесінің өзара орналасуын таңдайды. Алғаш манипуляторды құрастыруда мынадай құрастыру сипаттамалары таңдалады: жұмыс, үлгісі, орналасуы және жұмыс кеңістігінің өлшемдері мен жұмыс зонасы. Роботттың жұмыс істеу көлемінде орын алып тұруы жұмыс кеңістігімен сипатталады. Жұмыс зонасы роботтың кеңістіктегі нүктелердегі орындарға жетуімен сипатталады. Бізге берілген жұмыс аймағына байланысты манипулятордың кинематикалық сұлбасының бірнеше түрін келтіруге болады. Үш буынды, алдымен ілгерлемелі, содан кейін айналмалы, үшінші буын ілгерлемелі. Осындай ретпен манипулятордың жұмыс аймағын тиімді пайдалануының, есептеу, жобалау жұмыстарын жеңілдетуге, уақытты қысқартуын, өнімділікті арттырудың жобасын жасауға болады. Төменде манипулятордың бірнеше түрі тиімді пайдаланудың, есептеуге тиімді түрлері келтірілген. 2.3 – сурет. Манипулятордың мүмкін болатын кинематикалық сұлбалары Цилиндрлік координаталар жүйесіндегі манипуляторлар бір айналмалы және өзара перпендикуляр, ілгерілемелі қозғалыс жасайтын екі кинематикалық жұптардан тұрады. 2.4 – сурет. Манипулятордың кинематикалық сұлбасы Біз таңдап алған бұл кинематикалық сұлба үш буыннан тұрады: бір айналмалы және екі ілгерілемелі. Таңдап алынған кинематикалық сұлба бойынша бірінші буын айналмалы (бұрылмалы), екінші және үшінші буындар ілгерілемелі қозғалысқа ие. Манипулятордың жұмыс аймағының өлшемдерінен келесі бөлім есептеулеріне қажетті шамаларды анықтауға болады. Яғни, олар мынадай мәндер: айналу бұрышы 135°- қа тең, R=1.5м және r=1.2 м мәндерінен қол созу модулінің орын ауыстыруын анықтаймыз, ал S=0.5м қол көтеру модулінің орын ауыстыруы. Механикалық өңдеуді орындайтын роботтың жұмыс істеу циклограммасынан жұмыс істеу уақытын анықтап, оны Т=3 с деп алдым. Осы шамалар арқылы өнеркәсіптік робот манипуляторы буындарының келесіде кинематикалық есептеулер жүргіземіз. ӨР-ң қозғалыс дәрежелерінің максималды жылдамдықтары мен үдеулерін анықтай аламыз. ӨР кинетостатикалық (күштік) есептеуінде қолданылады. Өнеркәсіптік роботының сұлбасын кинематикалық есептеу Манипулятордың кинематикалық өлшеулері қажетті сұраныстарға ие болу керек, ол – тез әсер етуі, мысалы, әрбір жылжу дәрежесінде толық уақыттың әрекеті Т, және де жетектің түрі, басқару жүйесі белгілі болған дұрыс. Жетек және басқару жүйесі жылдамдық уақытында жалпы сипаттамасының өзгеруін және жылжу дәрежесінің үдеуінің іс-әрекетін анықтайды. Жобалау барысында жылдамдыққа және уақытқа байланысты трапецияларды аппроксимирлеуге болады. Бөлек қозғалыс учаскілерінің ұзақтығында (тарқатуы tp, тұрақты жылдамдық қозғалысы ty және тежелуі tt ) және толық уақыттың іс-әрекеті Т арасындағы байланыс басқару жүйесінің және жетектің түріне сипаттама болады. Жетектің берілген түріне және басқару жүйесін байланыстыратын kp=tp/T және kp=tt/T түрлерін таңдап, максималды жылдамдықты V және үдеудің жылжу дәрежесінің іс-әрекетін алуға болады. Жылдамдықты интегралдау арқылы максимал жылдамдығымен қозғалыс дәрежесінің ауысуы арасындағы байланысты табуға болады: S=0.5Vtp +Vty+0.5Vtt (2.1) Теңдеуді (2.1) анықтағаннан кейін tp=kpT, және tt= kpT және ty=T- tp-tt максималды жылдамдықтың жылжу дәрежесінің іс-әрекетін табамыз: (2.2) Онда тежелу кезінде максималды үдеу: (2.3) Жобалауда роботтың қозғалыс ұйымдастыруының барлық мүмкін варианттарын еске алу қиын, сондықтан, роботтың конструктивті параметрлерін оның барлық қозғалыс дәрежесінің бірдей істеуіндегі ең қиын тәртібі бойынша қалау керек. Әдетте роботтар үшін , аралығында болады. Тәжірибеде бұл қатынастар кең диапазонда реттеуіштер арқылы реттелуі мүмкін. Сондықтан жобалауда екпін алу уақытын ұзақ және тежеу уақытын аз болған ең күрделі үйлесімдерін қарастыру керек. Жылдамдықтар мен үдеулерді анықтауға бастапқы мәліметтер ретінде қозғалыс дәрежелерінің және ауысулары мен толық істеу уақыты болып табылады. 2.5 – сурет. Есептелетін кинематикалық сұлба Өнеркәсіптік роботтың жұмыс істеу аймағынан және жұмыс істеу циклограммасынан алынған мына шамалар арқылы S=0.5м, R=1.5м, r=1.2 м, Т=3 с және бұрылу бұрышы модульдер жылдамдықтары мен үдеулерін есептеп анықтаймыз. Қарастырып отырған манипулятордың қол қысқышын айналдыру модулі үшін: , ; Қол көтеру модулі үшін: , ; Қол созу модулі үшін: м, ; Екпін алу және тежелу ұзақтықтарының қатынастары: айналмалы кинематикалық жұп үшін: ; . ілгерілемелі кинематикалық жұп үшін: ; . , , – кинематикалық жұптағы ауысулар; 1,2,3 – кинематикалық жұптар. Қол созу модулінің максималды жылдамдығы мен үдеуінің бағалануы (2.2) және (2.3) формулалар бойынша анықталады: Қол көтеру модулінің максимал жылдамдығы мен үдеуінің бағалануы (2) және (3) формулалар бойынша анықталады: Айналдыру модулі үшін максимал бұрыштық жылдамдық пен бұрыштық үдеудің бағалануы келесідей болады: Өнеркәсіптік роботының сұлбасын кинетостатикалық (күштілік) есептеу Манипулятор сұлбасын күштік есептеу. Буындардың инерция күштерін және инерция күштерініің моменттерін анықтау. Суреттегі бір айналмалы екі ілгерлемелі кинематикалық жұптардан тұратын манипулятор сұлбасын қарастырайық. Манипулятор сұлбасының мұндай түрі ең көп таралған болып табылады. Алдымен буындардың салмақ орталықтарының сызықты үдеулерін анықтаймыз. Күрделі қозғалыста нүктенің абсолют үдеуі тасымалды, салыстырмалы және кориолис делінетін үш үдеулерінің қосындысына тең болатыны мәлім. Манипулятор буындары күрделі қозғалыстар атқаратындықтарынан буындардың салмақ орталықтарының үдеулерін анықтауында і буынының тасымалды қозғалысы ретінде қозғалмайтын буыннан бері санағанда і – 1 буынының қозғалысын есептейтін боламыз. Сонымен қатар бұл тасымалды қозғалыста күрделі, сондықтан і – 1 буыны нүктелерінің тасымалды үдеулері де күрделі қозғалыстағы нүктелердің үдеулері ретінде анықталады. Жалпыланған координаттары ретінде А, В, С кинематикалық жұптардағы буындардың салыстырмалы ауысуларын: бұрышы мен және сызықты ауысуларын сәйкесті қабылдаймыз. Суреттегідей манипулятор буындарымен координаттар жүйесін байланыстырайық. 1 және 2 буындарының салмақ орталықтарын А айналмалы жұптың осінде, ал 3 буынның салмақ орталығын үшінші буынның х осінде орналастырайық. Сөйтіп, , және - сәйкесті 1 – і , 2 – і және 3 – і буындарының салмақ орталықтары. Бірінші буыны салмақ орталығының ( нүктенің ) үдеуі нөлге тең, яғни Екінші буынның салмақ орталығы болатын нүктесінің сызықты үдеуі нүктенің күрделі қозғалыстағы үдеуі ретінде анықталады: Мұнда нүктенің - тасымалды үдеуі; - салыстырмалы үдеуі; - кориолис үдеуі. нүктесі үшін: =0, =0 ( болғандықтан) мұнда - В іргерлемелі жұпы осінің ортасы; - іргерлемелі қозғалыстағы нүктесінің үдеуі. Сөйтіп, Үшінші буыны салмақ орталығының нүктесіні нүктесінің үдеуі үш үдеулер қосындысы ретінде анықталады: Үшінші буынның нүктесін екінші буынмен байланыстырып және оны нүктесі деп белгілейік. Онда тасымалды үдеуі нүктесінің үдеуіне тең болады, яғни . Ал үдеуі де үш үдеулердің қосындысы боп табылады: (3.1) Мұнда - айнымалы қозғалыс атқаратын бірінші буынмен байланысқан нүктенің үдеуі болып табылатын екінші буынның тасымалдаушы қозғалыстағы нүктесінің үдеуі; - бірінші буыны арқылы қозғалыстағы екінші буыны нүктесінің салыстырмалы үдеуі; - бірінші буыны арқылы қозғалыстағы екінші буыны нүктесінің кориолис үдеуі. Бұл үдеулердің әрқайсысын есептейік: , , (3.2) =0. Мұнда - бірінші буынның бұрыштық жылдамдығы; - бірінші буынның бұрыштық үдеуі; осінің ортасы; осінің ортасы. (3.2) өрнектерді (3.1) теңдеуіне қойып, мынадай тең мынадай теңдік аламыз: , болғандықтан , Екінші буыны арқылы іргерлемелі қозғалыстағы үшінші буыны нүктесінің үдеуі: Екінші буыны нүктесі арқылы қозғалыстағы үшінші буыны нүктесінің кориолис үдеуі: , Мұнда - екінші буыны нүктесі арқылы қозғалыстағы үшінші буыны нүктесінің жылдамдығы. Сөйтіп, үшінші буыны салмақ орталығының үдеуі: . Буындардың инерция күштері мен инерция күштерінің моменттерін анықтайық. Буынның инерция күштерінің барлығын салмақ орталығына түсірілген инерция күштерінің бас векторы және инерция күштерінің бос моменті болатын екі векторға келтірейік. Қарастырылатын цилиндрлі координаттар жүйесіндегі манипулятордың буындары инерция күштерінің бас векторлары: =0, өйткені ; , , Буындар инерция күштерінің бас моменттері: ; ; , Мұнда , , - айналу осіне паралель 1-3 буындардың орталық осьтерң арқылы 1-3 буындардың инерция моменттері. Манипулятор қолының қысқышында салмағы бар объект және осіне паралель объектінің орталық осі арқылы инерция моменті болатын болса, бұл объектінің инерция күшінің бас векторы: , Ал бұл дененің дененің инерция күштері моментінің бас векторы: . Кинематикалық жұптардағы жетектердің күштер мен моменттерін анықтау. Манипулятор буындарына әрекеттегі активті күштерімен қатар инерция күштерінің және инерция күштері моменттерінің бас векторларын қосайық. Соңғысынан бастап манипулятор кинематикалық тізбегіндегі әрбір кинематикалық жұпты ажыратып, тізбектің бос қалған бөлігіне әсер ететін барлық күштер мен күштер моменттерінің теңдеулерін құрайық. Онда үшінші буын үшін күштер теңдеуі мынадай түрде жазылады: . Күштік есептеудің мақсаты – күш және моменттің модулдік жылжу дәрежесіндегі әрекетін анықтау. Жұмыстың номиналды режимінде манипулирлеу обьектісінде робот инерция күшімен және манипулятордың өзінің конструктивті элементтерімен жүктеледі. Осы күштерді анықтау үшін қарастырылып жатқан модулдің жылдамдықтары, үдеулері және құрылымның инерциялық өлшеулері белгілі болу керек. 2.6 – сурет. Манипулятордың кинематикалық сұлбасының күштік есептелуі. Контурлы басқару жүйесі бар робот органның қимылының жылдамдығын көбінесе технологиялық процесінің спецификасымен беріледі, мысалы, бояу немесе дәнекерлеу. Яғни номиналды режимде манипулятордың күштік есептеуінің басты берілгендерін табуға болады. 2.7 – сурет. Манипулятор қолының көтерілу түйіні Манипулятордың күштік есептеуін цилиндрлік координата жүйесі бар манипулятор қолының көтерілу түйінін (2.4.2 -сурет), пневматикалық жетек және цилиндрлік басқару жүйесі бар мысалын қарастырайық. Осы роботтар үшін kp=tp/Т=0,2-0,6, kt=tt/T=0.03-0.1 мәндерін аламыз. Өндірісте осы байланыстар кеңейтілген түрде дроссельді икемдеуге және қысымды реттеуге болады. Сол үшін жобалау кезінде жоғарғы уақыт тарқатудан және төмен уақыт тежелуден есептеулерді шығару керек. Жылдамдықтың және үдеудің алғашқы берілгендерін анықтау үшін жылжу дәрежесінің орын ауыстыру диапазоны Sж және және толық уақыт іс-әрекеті Ттол болып табылады. Жүктемені енгізу үшін келесі координата жүйелерін енгіземіз: xбyбzб- базалық координата жүйесі. zб осі бұрылу осімен бірге келеді, ал xб0бzб жазықтығы манипулятор қолына параллелді болып келеді, xnynzn – n жылжу дәрежесінің модулінің кіріс координата жүйесі (n=1,2….,N=5). Қимыл жасайтын манипулятор орган модуліне құрылымдық элементінің бекітілу түрінде ол модул кірісімен байланысты болады. xn+1yn+1zn+1 – n-дік модулдің шығыс координата жүйесі, ал (n+1)-дің модул кіріс координата жүйесімен бірдей болып келеді. Яғни, жылжымайтын модул шығыстарының құрылымдық элементі оның бекітілуін сипаттайды; x0y0z0 – роботтың қимыл жасайтын органы немесе манипулирлеу обьектісінің координата жүйесі. xnynzn; xn+1yn+1zn+1 және x0y0z0 остарын алып, xбyбzб базалық координата жүйе остеріне байланысты параллелді аламыз. Күрделі қозғалыста нүктенің абсолютті үдеуі тасымалдаушы, салыстырмалы, кариолис үдеулері делінетін үш үдеулердің қосындысына тең манипулятор буындары да күрделі қозғалыстар атқаратындықтарынан абсолютті үдеулерін есептегенде, мысалы, буынның тасымалдаушы қозғалысы ретінде і-1 буынының қозғалысын қабылдаймыз. A,B,C – кинематикалық жұптардың жалпыланған координаталар ретінде A,B,C кинематикалық жұптардағы ауысуларды: - бұрыштық координата; , - сызықты координаталар. Манипулятор буындарымен координат жүйелерін 2.4 - суреттегідей байланыстырамыз. 1, 2 буындарын салмақ орталықтары А айнымалы жұптың осінде орналасқан, ал 3-ші буынның салмақ орталығы х осінде орналасқан. 1-ші буынның салмақ орталығы үдеуі ( нүктесінің) 0-ге тең: нүктесінің сызықты үдеуі (2-ші буын салмақ орталығының) нүктесінің қозғалыстағы үдеуі ретінде анықталады: Мұнда - тасымалдаулы үдеу - салыстырмалы үдеу - кариолис үдеуі нүктесі үшін: ; ; . Мұнда к-7 осінің ортасы; нүктесінің ілгерілмелі қозғалыстағы үдеуі. Демек, . Үшінші буынның салмақ орталығы нүктенің үдеуі де үш үдеулердің қосындысынан тұрады: нүктенің құраушы үдеулерін анықтау үшін нүктені 2-ші буынмен байланыстырайық та оны деп белгілейік, тасымалдаушы үдеу нүктенің үдеуі болып табылады, яғни . Мұндағы - айналмалы қозғалыс тақаратын 1-ші буынмен байланысқан нүктесінің үдеуіне тең болатын 2-ші буынның тасымалдаушы қозғалыстағы нүктесінің үдеуі: - 2-ші буыны - нүктесінің салыстырмалы үдеуі (1-ші буын арқылы қозғалыстағы). - 2-ші буыны нүктесінің кариолис үдеуі (1-ші буын арқылы қозғалыстағы). Осы үдеулердің әрбіреуін табайық: Мұнда осінің ортасы; осінің ортасы. Енді 2-ші 1-ге қойып: ескергенде 3-ші буыны нүктесінің 2-ші буын арқылы салыстырмалы қозғалыстағы (ілгерілмелі) үдеу: 3-ші буыны нүктесінің кариолис үдеуі тасымалдау қозғалысын құратын жылдамдық. Мұнда - 3-ші буыны нүктесінің 2-ші буыны нүктесі қозғалыстағы сызықты жылдамдығы. Сөйтіп, Инерция нүктелерімен олардың моменттерін анықтайтын өрнектерді жазайық: өйткені Мж – салмақты жүк үшін С кинематикалық жұптардағы күшті табу үшін барлық күштерді х3 осінде проекциялағанда: Q – жетек күші; Сөйтіп, 3-ші буынның салмақ орталығының үдеуі: Буындар инерция күштері мен инерция күштер моменттерін анықтайтын өрнектерді табайық. Буынның барлық инерция күштерін салмақ орталығына түсірілген инерция күштерінің және инерция күштер моменттерінің бас векторының және екі векторына келтірейік. Цилиндрлі координаттар жүйесінде істейтін манипулятор үшін буындар инерция күштерінің бас векторы: ; Буындар инерция күштерінің бас моменттері: Мұнда ,,- z осіне параллель болатын 1-3 буындарының орталық остері арқылы і-3 буындарының инерция моменттері. Манипулятор қысқышында mоб салмағы және z1 осіне параллель болатын обьектінің орталық осі арқылы Jz об инерция момент бар обьект (жүк) болған жағдайда бұл дененің инерция күшінің бас векторы: Ал дененің инерция күштері моментінің бас векторы: Жетек күштері мен момент кинематикалық жұптардағы реакцияны анықтау. Манипулятор буындарына активті қозғалыстағы күштермен қатар инерция күші мен инерция күш моментінің негізгі векторларын қоямыз. Әр кинематикалық жұптағы манипулятордың соңғысынан бастап, тізбектің бос бөліктеріне әсер ететін барлық күштер мен күш моменттерінің кинематикалық тізбегін кезектеп тұйықтаймыз. Онда 3 – ші буынға күш теңдігі келесі түрде болады G3 + Gоб + Fи3 + Fи.об + RC = 0 мұнда G3 , Gоб - үшінші буынның салмағы мен манипуляциялау денесінің салмағы; RC – С жұбының реакциясы. S3 нүктесіне сәйкес – үшінші буынның орталық массасының момент теңдігі: MиS3 + M и.об - Fи3 × l3 - Fи.об × l4 - G3 × l3 - Gоб × l4 + MC = 0 мұнда MиS3 = -; ; l4 - В шарниріне қатысты жүктің орын ауыстыруы; MC - С жұбынан түсетін қабылдауыш момент. С кинематикалық жұбындағы реакцияны анықтау үшін X3Y3Z3 координат жүйелеріндегі сәйкес өстеріндегі проекция түріндегі момент пен күштің теңдігін көрсетеміз. С кіріс кинематикалық жұбы, оны анықтайтын 2,3 буындарының қозғалыстарына сәйкес бес шектеуді орындайтындықтан, бұл жұптың реакциясын анықтау үшін статиканың бес теңдігі болуы керек. Y3 өсіне сәйкес күш проекциясының теңдігі: Z3 өсіне сәйкес күш проекциясының теңдігі: Мұнда мен - Y3 пен Z3 өстеріне С жұп реакциясының проекциясы. X3 өсіне арналған момент проекциясының теңдігі: мұнда - X3 өсіне сәйкес т3 және тоб масса инерциясының күш моменті, олар нөлге тең; - X3 өсіне сәйкес С жұп моментінің проекциясы. Y3 өсіне сәйкес күш проекциясының теңдігі: Мұнда Z3 өсіне сәйкес күш проекциясының теңдігі: Кіріс С жұбының жетек күшін анықтау үшін 3 – буынның X3 өсіне барлық күштерді проекциялаймыз. Онда мұнда Qс – С кіріс жұбының жетек күші 2 мен 3 буындарынан тұратын кинематикалық тізбек үшін күш проекциясының теңдігі келесі түрде болады: X2 өсіне Y2 өсіне Дәл осы кинематикалық тізбектің теңдігіне күш моментінің проекциясы келесі түрде болады: X2 өсіне Y2 өсіне Z2 өсіне Кіріс В жұбының жетек күшін анықтау үшін 3 – буынның Z2 өсіне барлық күштерді проекциялаймыз. Онда мұнда QВ – В кіріс жұбының жетек күші. 1-3 буындарынан тұратын кинематикалық тізбекті қарастырамыз, оны А шарнирінде тұйықтаймыз. Бұл шарнирдегі реакцияны анықтау үшін тік бұрышты координата жүйесінде күш проекциясының теңдігін жазамыз. Күш проекциясының теңдігі: X1 өсіне Y1 өсіне Z1 өсіне Күш моментін проекциялау теңдіктері: X1 өсіне Y1 өсіне А шарнирінің М1 моментін анықтау үшін Z өсінің шарниріне сәйкес момент теңдігін құру қажет. А айналмалы жұптағы жетектің МА моментін анықтау үшін 1-i буынның Z1 осі арқылы барлық күштердің моменттер теңдеуін жазамыз: Мұнда MA- жетектің айналдыру моменті, Iz3, Izoб-3-i буыны мен объектінің Z1 айналу осі арқылы меншікті орталық моменттері. Буындар салмақ орталықтарының үдеулері: мұнда нүктенің 2-і буынмен тасымалдау үдеуі; нүктенің 1-і буынмен тасымалдау үдеуі; і буындағы S3 нүктенің салыстырмалы үдеуі; Кориолис үдеуі. Сөйтіп, 3-i буындағы S3 нүктенің үдеуі; тасымалдау үдеуі; салыстырмалы үдеуі; Кориолис үдеуі. Сондықтан 3-i буын S3 салмақ орталығының үдеуі: Буындар инерция күштерінің бас векторлары: 3-i буын күштерінің тепе-теңдік теңдеуі: С ілгерілемелі жұп жетегінің күші: R ілгерілемелі жұп жетегінің күші: С жұп жетегінің талап етілетін қуаты Манипулятордың буындарының салмақ орталықтарының сызықты үдеулерін анықтауымыз керек. Күрделі қозғалыста нүктенің абсолютті үдеуі тасымалдаушы, салыстырмалы және карилюс үдеулері делінетін үш үдеулердің қосындысына тең. Манипулятор буындары күрделі қозғалыс жасайтын болғандықтарынан буынның тасымалдаушы қозғалысы ретінде і-1-ші буынының қозғалысын қарастырамыз. Ал і-1 буынының бұл тасымалдаушы болған қозғалысы да күрделі қозғалыс, сондықтан, бұл қозғалыстағы нүктелердің үдеулері де үш үдеуден тұрады деп қарастырылады. Манипулятор буындарымен координаттар жүйелерін суреттегідей байланыстырайық. 1-ші буын айналмалы буын болғандықтан бұл буынының салмақ орталығының сызықты үдеуі нөлге тең, яғни, . ал бұрыштық жылдамдығы мен бұрыштық үдеуі келесідей болады: , , , . Екінші буын ілгерлемелі қозғалыс жасайтындықтан бұл буынның салмақ орталығының сызықты жылдамдығы: . Сызықты үдеуі В нүктесінің күрделі қозғалыстағы үдеуі ретінде анықталады: Мұнда, – тасымалдаушы үдеу; – салыстырмалы үдеу; – карелюс үдеуі. В нүктесі үшін : , . Өйткені болғандықтан. Ал , , мұнда В нүктесінің ілгерлемелі қозғалыстағы үдеуі . Демек, . Үшінші буын ілгерлемелі қозғалыс жасайтындықтан бұл буынның салмақ орталығының сызықты жылдамдығы: , . Үшінші буынның салмақ орталығының үдеуі де үш үдеулердің қосындысынан тұрады: С нүктесінің құраушы үдеулерін табу үшін, С нүктені 2-ші буынының қозғалысымен байланыстырып және оны С2 нүктесі деп белгілейік. Онда тасмалдаушы үдеуі С2 нүктенің үдеуіне тең болады, яғни, . Өз кезегінде үдеуі де үш үдеуден тұрады: мұнда, . . . Күш анализін жүргізуде Даламбер принципін қолданамыз. Егер денеге оған әсер ететін күштерге инерция күштерін қосса, онда дене тепе-теңдікте болады. Күштерді анықтау нәтижесінде, реакция күштері табылады және де қозғалтушы күштер анықталады. Реакция күштері беріктік шарттарын есептеуге қолданылады, ал қозғалтушы күштер жетекті таңдауға қолданылады. Даламбер принципін пайдаланғанда күш есебін соңғы буыннан бастап есептейміз. 2.8 – сурет. Үшінші буынға түсетін жалпыланған күштер. Даламбер принципіне негізделе отырып, әр ось бойынша жіктегенде күштердің қосындысы нольге тең болады. Осы арқылы бізге керекті қозғалтушы күшті табамыз, әрі сол арқылы қозғалтқыштың қуатын табамыз. Қозғалтқыштың қуатын табу үшін соңғы буынның жылдамдығын деп аламызда, сол байынша қуатты есептеп өзімізге қажетті қозғалтқышты таңдаймыз. Өнеркәсіптік робот қолының сызықты ауысу модулінің орындаушы қозғылтқышын таңдау Орындаушы қозғалтқыштар роботтың энергетикалық және оның динамикалық құрамдарын анықтайды. Осыған орай басқа түзетуші құрылғылар қозғалтқыштың энергиясымен қамтамасыз етілмесе қажет етілген айналу моментін, жылдамдықты және жүктеменің үдеуін бере алмайды. Кең таралғаны азөлшемді және азинерциялы тиристолы және транзисторлы қуат күшейтікштерімен басқарылатын, тұрақты ток қозғалтқыштары қолданылады. Орындаушы қозғалтқыштарды таңдау үшін қажетті манипулятордың параметрлері болып: Jн, Mн max және w max мәні мен әрбір қозғалатын дәрежеге E max параметрлері табылады. Қозғалтқыштар жуықтап айналушы және ілгерлемелі қозғалатын буындар үшін максималды жылдамдықтарымен қойылатын, есептелген қуат бойынша таңдалады. Ол мына теңдеу бойынша анықталады: Райн.қоз=kқор Mн max w max; Pілгер.қоз=kқор F н max v max, Даламбер принципіне негізделе отырып, әр ось бойынша жіктегенде күштердің қосындысы нольге тең болады. Осы арқылы бізге керекті қозғалтушы күшті табамыз, әрі сол арқылы қозғалтқыштың қуатын табамыз. Қозғалтқыштың қуатын табу үшін соңғы буынның жылдамдығын деп аламызда, сол байынша қуатты есептеп өзімізге қажетті қозғалтқышты таңдаймыз. ПЯ серялы тұрақты ток электрқозғалтқышын таңдап аламыз. 2.9 - сурет. ПЯ серялы тұрақты ток электрқозғалтқышының конструкциялық сұлбасы. 2.10- сурет. Тұрақты ток тахогенераторының конструкциялық сұлбасы. 2.6 Өнеркәсіптік робот жетегі конструкциясының сипаттамасы «Универсал 5» типті ӨР – тың комплексті электр жетегі манипулятор бұрылысының механизм конструкциясы келесі бетте көрсетілген. Механизм құрамына тиристорлы түрлендіргіш блогы 1 бар тұрақты ток электр қозғалтқышы кіреді. Фланцпен қозғалтқыш тісті редуктор 2 қақпағына бекітіледі, шестерня 3 тісті дөңгелекте 4 ұстап тұрылуы керек, ол подшибникте 5 қондырылған. Шестерня 6 бір уақытта дөңгелекпен 7 және 8 ұстап тұрады, 9 және 10 валдарда құрылған, редуктор 13 корпусында 11 және 13 подшибниктер айналып тұрады. 9 валда 14 шестерня қатты бекітілген, бұрылмалы платформада тісті венцпен бекітіліп тұрған. 15 шестерня 16 инелі подшибникте 10 валдың соңында қондырылған, және бір уақытта 17 торсионға қатысты қатты бекітілген. 17 торсионға қарсы бетте шаршы қимасы бар сол резьбасы бар 18 резьбалы фтулка кигізілген. Соның көмегімен валға сәйкес шамамен торсионның айналымы 100 – ден асады. 17 торсионның тартылуы гайка 19 және контгайка 20 көмегімен іске асады. 15 шестерня айналмалы платформаның тісті венецінде ұсталып тұрады. 17 торсионның бұралу көмегімен тісті берілісте люфтіні таңдауды қамтамассыз етеді. 21 тахогенератор кешенді электр жетек құрамына кіреді, редуктор қақпағында және арнайы стаканда хомуттың көмегімен бекітіледі. Муфта 22 тахогенератордың білігі 23 білігімен байланысқан, 24 подшибникте құрылған. 23 біліктің бос шетінде қималы тісті дөңгелектің 25 ступица қатты бекітілген. Бұл дөңгелектің екінші бөлігі 27 серіппе әсерінен ступицаға сәйкес бергіштің зазорды таңдау мақсатында айналады. Қималы дөңгелек 25, 26 4 редуктордың тісті дөңгелегінде бекітілген. 28 бос біліктің шетінде 29 шестерня бекітілген, ол 30 қималы тісті дөңгелекте бекітілген. 31 айналмалы күй датчигінде фотоэлектрлік білігінде қондырылған. Датчик 32 қосымша корпус қақпағында бекітілген. Сол себепті кешенді электр жетек 1 қозғалтқыш біліктің айналу режимін кесу басқару қамтамасыз етеді. 3 БАСҚАРУ ЖӘНЕ МОДЕЛЬДЕУ ТАРАУ 3.1 Тұрақты ток қозғалтқышы негізіндегі жетектің динамикалық теңдеулері Қарастырылып тұрған электро механикалық жетек айналым буын манипуляторы мынадан тұрады – басқару манипуляторынан (УМ), тәуелсіз қоздырғышы бар тұрақты ток қозғалтқышынан (ДПТ с НВ), ПМ (редуктордікі) және жүктемеден (манипулятор буынының) (3.1-сурет). 3.1-сурет. Электрмеханикалық жетегінің құрылымы Жетектің электрлік бөлігі үшін келесі теңдік заңды [7]. Электрмеханикалық жетегі тұрақты ток қозғалтқышының есептеу сұлбасы 3.1-суретте көрсетілген. 3.2-сурет. Тұрақты ток қозғалтқышының есептеу сұлбасы Электлік тізбекті басқару тәуелсіз қоздырғышы бар тұрақты ток қозғалтқышымен якорьлы басқарылуы: , (3.1) Мұнда uя(t) и iя(t) – кернеу және қозғалтқыш якорь тогы; жүктеу/скачать 1,51 Mb. Достарыңызбен бөлісу:
|