3. Определим силу сопротивления модуля выдвижения по выражению:

F = К₁m

Примем значение К₁ = 2.0 , К_ц = 0.1 , тогда :

F = = 100 Н ,

F_тр = 3.5 =3.5 = 35 Н,

F_c = F + F_тр = 100 + 35 = 135 Н

Рассмотрим гидропневмоцилиндр серии ЦРГП, имеющий следующие параметры : ЦРГП

- D_ц = 50 мм ;

- d_шт = 36 мм ;

- S = 500 мм ;

- P = 1.0 МПа

Усилие на штоке :

- F = 1960 Н - толкающее ;

- F = 940 Н - тянущее .

Анализ этих данных показывает что, стандартный пневиоцилиндр серии ЦРГП не подходит по ряду параметров: усилие на штоке значительно превышает необходимое, давление питания превышает заданное, кроме того, он имеет значительную массу — 8.35 кг .

Таким образом, необходимо спроектировать ПЦ для модуля выдвижения.

Определим диаметр пневмоцилиндра по выражению:

D =

Примем поршень с резиновой манжетой ( n = 1.5 ), давление в магистрали 0.5 МПа. Тогда будем иметь:

D = = = 22.71 мм

Примем диаметр цилиндра D_ц = 25 мм.

Проведем проверку соотношения  18 ... 20 , определим максимальную длину цилиндра L_max:

L_max = 20 D_ц = 20*25 = 500 мм

Так как величина S=500 мм, то условие выполняется на пределе. Примем величину D_ц = 32 мм , тогда L_max = 640 мм. С учетом этого примем d_шт = 7 мм, тогда = = 0.22 и условие = 0.2 ... 0.7 выполняется .

Домашнее задание №1.

Определить момент и силу сопротивления, необходимую мощность и выбрать типоразмер двигателей трех степеней подвижности:

- модуля вращения с электрическим приводом;

- модуля выдвижения руки с пневмоприводом;

- модуля подъема с пневмоприводом.

Составить кинематическую и конструктивно-компоновочную схемы манипулятора с приводами, расположенными на исполнительных звеньях.

Исходные данные для расчета:

1. Масса перемещаемого груза m = (1 + n) кг .

2. Угол поворота вокруг вертикальной оси  ₁ = (60 + 10n) град .

3. Угловая скорость вращения ₁ =(30 + 2n) .

4. Высота подъема H = (0.2 + 0.05n) м .

5. Скорость подъема V₁ = (0.1 + 0.02n) .

6. Ход руки S = (0.3 + 0.03n) м .

7. Скорость выдвижения руки V₂ = (0.1 + 0.02n) .

8. Максимальный радиус действия R = (0.2 + 0.03n) м .

где n - порядковый номер студента по списку группы.

ЗАНЯТИЕ № 2

Определение передаточного отношения редукторов

приводов модулей подвижности ПР

1. Привод вращения вокруг вертикальной оси

( Исходные данные примера занятия N 1.)

Момент сопротивления привода состоит из инерционного момента М_и = 15.08 Нм и момента неуравновешенности М_н = 98 Нм, т.е. М_н > М_и , но им пренебречь нельзя. Передаточное число редуктора в этом случае определяется по выражению:

U = ;

где М_д  момент на валу двигателя (Нм).

В качестве двигателя для привода вращения вокруг вертикальной оси был выбран электродвигатель постоянного тока марки ПЯ - 250 , имеющий следующие характеристики:

- номинальная мощность N₁ = 250 Вт;

- номинальный момент М_д = 0.8 Нм;

- номинальная частота вращения n_д = 3000 об/мин.

Выберем в качестве редуктора - волновой редуктор, имеющий большое передаточное отношение и достаточно высокий КПД (0.7 - 0.9). Примем, что КПД = 0.8, тогда передаточное отношение будет:

U = = 177

Проведем проверку необходимого передаточного отношения для согласования скоростей вращения двигателя и исполнительного звена (модуля вращения). Скорость вращения ₁ вокруг вертикальной оси составляет

₁ = 90 /с = 15

Скорость вращения двигателя _д = 3000 1/ мин, следовательно

U_ = = = 200

Т.е. U_ > U . Отсюда следует , что для согласования скоростей двигателя и звена необходимо:

- либо выбрать другой двигатель с номинальной скоростью вращения

_д = U ₁ = 177 * 15 = 2655 1/мин

- либо предусмотреть возможность регулирования скорости вращения двигателя ПЯ - 250 от системы управления, т. е. установить датчик скорости и иметь обратную связь по скорости.