Конструкция и расчет захватного устройства (124903)

Посмотреть архив целиком














КОНСТРУКЦИЯ И РАСЧЕТ ЗАХВАТНОГО УСТРОЙСТВА



При конструировании наиболее распространенных захватных устройств (ЗУ) роботов необходимо учитывать конкретный тип детали или группы деталей, их форму, материал и условия ТП. Важные критерии при этом – необходима точность удержания детали и допустимое усилие на губках. Исходя из этого разработано большое количество разных ЗУ, которые различаются кинематической схемой и другими конструктивными параметрами.

Усилие ЗУ должно соответствовать одному из значений ряда Ra10 в пределах 1 – 8000 Н: 1,0; 1,2; 1,6; 2,0; 2,5; 3,2; 4,0; 5,0; 6,3; 8,0; 10; 12; 16; 20; 25; 32; 40; 50; 63; 80; 100; 125; 160; 200; 250; 320; 400; 500; 630; 800; 1000; 1250; 1600; 2000; 2500; 3200; 4000; 5000; 6300; 8000.

Расчет ЗУ включает нахождение сил, которые действуют в местах контакта заготовки и губок; определение усилий привода; проверку отсутствия повреждений поверхности объекта при схвате; расчет на прочность деталей устройства.













Рисунок 1.1 - Расчетная схема захвата


Усилие контактирования между деталью и губкой определяется по формуле


(1.1)


где i, j = 1,2; ij,

Т.к. рассчитываемый захват симметричный, рассмотрим схему нагрузки одной из губок (см. рис. 1.2)





















Рисунок 1.2 - Схема нагрузки


Рабочие губки 4 соединены тягами с зубчатыми секторами 3, которые находятся в зацеплении с рейкой 2, связанной с тягой 1 привода. При перемещении рейки 2 под действием усилия F электромагнита происходит поворот губок 4 в направлении центра на одинаковые углы и охват объекта манипулирования.

Рассчитываем усилие контактирования между объектом и губкой. Пусть объект манипулирования будет в виде цилиндра массой m = 1кг.

Реакция на одну губку захвата.


(1.2)


где g – ускорение свободного падения.

Усиление контактирования между деталью и губкой определим по формуле (1.1).

При получим:


(1.3)


Коэффициент трения для пары фторопласт – керамика 0,2.

Усилие зажима на губке схвата равно:


(1.4)


Усилия, которые возникают в звеньях схвата при его работе, обозначены на рис. 1.2. Передаточный коэффициент механизма можно найти из условия:


(1.5)


Для определения этой зависимости составим условия равновесия системы относительно точки А (см. рис. 1.2).


(1.6)


т.е. сумма проекций всех сил на произвольно выбранные оси прямоугольных координат x,y и сумма моментов этих сил относительно точки А равняются нулю.

В нашем случае условия равновесия системы относительно точки А записуется в виде:


(1.7)


Решив систему относительно G и F получим уравнение:


, (1.8)


преобразовав которое получим:

или (1.9)


Задавшись соотношением коэффициентом запаса и коэффициентом полезного действия механизма 0,9, найдем:


(1.10)


Что мы проигрываем в рычажном механизме, в силе то мы выигрываем в расстоянии. Ход губок 20 мм, ход штока электромагнита 10мм.

Таким образом усилие электромагнита должно быть F=65H, а ход мм.

Для расчета электромагнита берем короткоходовую магнитную систему постоянного тока (Рис. 1.3).

Прямоходовые системы постоянного тока исполняются, как правило, в виде соленоидов. Поэтому такие системы часто называются соленоидными. В устарелых конструкциях соленоидные системы выполняются с открытым магнитопроводом.

Для удобства выбора формы электромагнита вводится понятие о конструктивном факторе (к. ф.), представляющим собой отношение


к.ф.=, (1.11)


где - сила электромагнита, кг;

- ход штока электромагнита, см.

Выбор формулы определяется на основании следующих соображений:

а) длина электромагнита пропорциональна требуемой величине хода - ;

б) поперечное сечение стали электромагнита определяется величиной требуемой начальной силы .

Каждой форме электромагнита соответствует определенная зона величины к.ф., при которых эта система выполняется с оптимальными данными по расходу материала.

Короткоходовые системы – предусматриваются для получения больших значений сил при относительно малом ходе якоря. Такие системы принимаются при больших значениях конструктивного фактора.

Исходными являются следующие данные:

начальная сила на якоре ;

рабочий ход мм;

рабочее напряжение 24В.

При проведении предварительного расчета не учитывают соленоидной силы, а принимают только силу притяжения якоря к стопу.

Некоторыми значениями параметров, определяющих собой габариты системы, приходится задаваться: индукцией в якоре рабочего зазора, падением магнитного потенциала в стали и в нерабочих зазорах -, температурой превышения катушки, отношением длины намотки катушки к толщине ее. Правильный выбор указанных параметров определяет экономичность конструкции.










Рисунок 1.3 Прямоходовая система с плоским стопом


Отношение длины катушки к толщине намотки.

Площадь сечения меди катушки принимают в зависимости от требуемого значения н.с. F. Значение может быть получено при разных отношениях .

При изменении этого отношения получают разные условия в отношении расхода меди и стали:

1) увеличение приводит к уменьшению расхода меди, так как при этом уменьшается объем меди и увеличивается поверхность охлаждения катушки;

2) уменьшение приводит к увеличению расхода стали, так как при этом увеличивается длина магнитопровода.

Минимальный вес всей конструкции достигается для различных видов электромагнитов и условий их работы разными путями.

Практикой установлено следующее: при относительно большом ходе якоря и малом значении силы принимаются большие значения , при увеличении силы и уменьшении хода – это отношение уменьшается.

Таким образом, и отношение можно фиксировать в функции значения к.ф. Значение колеблется в практически выполненных конструкциях в пределах 18.

Значение выбирается в зависимости от конструктивного фактора и от режима работы катушки: чем больше значение к.ф., тем больше значение (см. Рис. 1.4)



















Рисунок 1.4 - Кривые зависимости для магнитных систем: масштаб I – сплошные линии; масштаб II – пунктирные.


Короткоходовые системы предусматриваются для получения больших значений сил при относительно малом ходе якоря.

Рассчитаем коэффициент формы к.ф. для взятой короткоходовой системы:


(1.11)


Уравнение силы электромагнита имеет вид:


(1.12)


Согласно графика рисунка 4 (масштаб 1) принимаем индуктивность в якоре


(1.13)


В рационально построенных конструкциях падение магнитного магнитного потенциала в стали магнитопровода составляется при начальном положении якоря 10-20% от величины н.с. катушки, а в нерабочих зазорах 5-10%

Следовательно


(1.14)


Индукция в стали кожуха


(1.15)


Нерабочий зазор определяется толщиной латунной направляющей трубки (порядка 0,5 мм) и зазор между трубкой и якорем. Этот зазор принимают порядка 0,125 мм для случая, когда внутренняя поверхность трубки не обработана, и 0,05 мм для трубки с обработанной внутренней поверхностью.

Отношение бывает в пределах 58 и выбирается также в зависимости от значения к.ф. (график рис. 1.4). Толщина намотки принимается из условия , тогда

Принимаем =0,7 тогда сила притяжения электромагнита будет равна


(1.12)


В процессе выполнения расчета короткоходовой системы мы получили силу притяжения электромагнита равной 70 Н.



Литература


  1. Аш Ж., Андре П., Бофрон Ж. Датчики измерительных систем. В 2 т. Пер с фр. М.:Мир, 2002;

  2. Бауман Э. Измерение сил электрическими методами: Пер. с нем. Мир, 1978. Энергоатомиздат, 2007;

  3. Воротников С.А. Информационные устройства робототехнических систем. М.: Изд. МГТУ им. Н.Э.Баумана, 2005

  4. Вульвет Дж. Датчики в цифровых системах: Пер. с англ. М.:Энергоиздат, 2001;

  5. Гориневский Д.М. Формальский А.М., Шнейдер А.Ю. Управление манипуляционными системами на основе информации об усилиях. М.:Изд.фирма «Физико-математическая литература», 2004;

  6. Погребной В.О., Рожанковский И.В., Юрченко Ю.П. Основы информационных процессов в роботизированном производстве;

  7. Письменный Г.В., Солнцев В.И., Воротников С.А. Системы силомоментного очувствления роботов. М.: Машиностроение, 2000

  8. Системы очувствления и адаптивные промышленные роботы. Под ред.Попова Е.П., Клюева В.В.;

  9. Фу К., Гонсалес Р., Ли К. Робототехника. Пер. с англ.; Под ред В.Г. Градецкого. Мир, 2009.



Случайные файлы

Файл
86443.rtf
3898.doc
93710.rtf
30869-1.rtf
26423.rtf




Чтобы не видеть здесь видео-рекламу достаточно стать зарегистрированным пользователем.
Чтобы не видеть никакую рекламу на сайте, нужно стать VIP-пользователем.
Это можно сделать совершенно бесплатно. Читайте подробности тут.