5.8. Точностные и прочностные показатели роботов и их расчёт.

Характерными особенностями ПР являются: большее число циклов нагружения, достаточно высокие скорости и ускорения, наличие сос­редоточенных и рассредоточенных нагрузок на консолях, значитель­ные изменения нагрузок за время одного цикла на различные элемен­ты робота.

Если требования к точности и жёсткости конструкций роботов ниже, чем у станков, при наличии больших инерционных сил, воз­никающих при манипулировании, при разработку их конструкции сле­дует стремиться к максимальному облегчению всех элементов и узлов робота и применения беззазорных соединений и передаточных меха­низмов.

При расчёте механической системы ПP основными являются сле­дующие параметры критерии:

- прочность по допускаемым напряжениям и предельным нагрузкам для всех элементов робота;

- усталостная прочность и выносливость при заданной долговечнос­ти для деталей, испытывающих нагрузки, в основном знакопеременные;

- жёсткость элементов ПP;

- вибростойкость основных несущих элементов, особенно конечного звена по величине колебаний, времени их запускания и уровню резо­нанса;

- устойчивость от опрокидывания под действием аварийных и рабочих нагрузок.

Показатели этих критериев разделяются на статические и дина­мические.

К статическим показателям относятся: геометрическая и кинема­тическая точность, статическая прочность и жёсткость.

К динамическим показателям относятся: усталостная прочность и виброустойчивость.

Геометрическая и кинематическая точность элементов роботов в основном воздействуют на точность позиционирования и исполнения команд по линейным и угловым перемещениям элементов роботов. Для роботов высокой точности эти показатели не требуются, поэтому для них следует устанавливать средние требования по геометрической и кинематической точности. При этом необходимо обеспечить требова­ния по точности к этим показателям с качеством сборки и точности датчиков системы информации.

Расчёт кинематической точности цепи от привода к захватному устройству проводится по теории размерных цепей или специальной методики на ЭВМ.

Расчёт кинематической точности ПР проводится по общеизвестным методикам курсов "Детали машин" и "Металлорежущих станков и авто­матов".

Под прочностными показателями элементов ПР понимается их ста­тическая и усталостная прочность.

Статическая прочность роботов в основном относится к их элемен­там, т.е. руке, её звеньям, стойке, а так же к многим элементам приводов - валам, зубчатым колёсам, муфтам, подшипникам и др.

Основным требованиям к деталям и элементам роботов по стати­ческой прочности являются: высокая прочность при минимальном, металлоёмкость и числа поломок при эксплуатации.

Расчёты этих элементов проводятся на изгиб, срез или скручи­вание в зависимости от вида нагрузок на каждый из рассчитываемых элементов. Эти расчёты проводятся по методикам курсов "Сопротив­ление материалов" и "Детали машин".

Детали и элементы роботов, работавших со знакопеременной наг­рузкой рассчитываются на усталостную прочность.

Известно, что усталостная прочность деталей характеризуется прочностью их поверхностного слоя к знакопеременным нагрузкам, т.е. числу циклов нагружения по времени.

Поверхностный слой детали имеет предел выносливости к знакопе­ременным нагрузкам, при достижении которого на поверхностях де­талей появляются микротрещины, трещины, затем шелушение и отслое­ние поверхностного слоя деталей, т.е. выработан ресурс их работы и они подлежат замене.

При закаливании или нанесении специальные покрытий предел ус­талости поверхностного слоя детали значительно повышается. Эти способы являются одними из основных для повышения ресурса работы деталей роботов.

Расчёт деталей на усталостную прочность проводится по урав­нениям и методикам курсов "Сопротивление материалов" и "Детали ма­шин".

Срок службы деталей и элементов роботов определяется расчетным числом циклов нагружения, при этом он должен быть не меньше ресурса работа робота.