Студопедия Главная Случайная страница Обратная связь

Разделы: Автомобили Астрономия Биология География Дом и сад Другие языки Другое Информатика История Культура Литература Логика Математика Медицина Металлургия Механика Образование Охрана труда Педагогика Политика Право Психология Религия Риторика Социология Спорт Строительство Технология Туризм Физика Философия Финансы Химия Черчение Экология Экономика Электроника

Расчет основного оборудования манипулятора.




Из эскиза манипулятора (Рис. 5) видно, что основным оборудованием являются пневмоцилиндры – подъемный и поворотный. Расчет пневмоцилиндра заключается в подборе диаметра его поршня (внутреннего диаметра гильзы цилиндра), таким образом чтобы развиваемое цилиндром усилие было достаточным для преодоления действующих на него нагрузок.

Расчетная схема пневмоцилиндра представлена на рис.9

Рисунок 9 - Расчетная схема пневмоцилиндра.

 

Произведем расчет диаметра пневмоцилиндра. Эффективная сила на штоке цилиндра , Н:,

где – избыточное давление нагнетания в полостях пневмоцилиндра, по условию работы следует принять равным - 6 атм = .

Теоретическое усилие, не что иное как осевая сила зависит от диаметра поршня и давления воздуха в его рабочих полостях и рассчитывается по формулам:

Здесь – эффективная площадь поршневой полости, ,

D – диаметр поршя.

– эффективная площадь штоковой полости, .

d – диаметр штока.

При практическом расчете необходимо учитывать силу трения на штоке пневмоцилиндра. Для этого необходимо знать массу перемещаемую пневмоцилиндром в нашем случае она будет составлять 18 кг (масса прибора с дополнительным оборудованием и масса рабочей балки на которой установлен прибор).

Найдём усилие от силы трения на штоке:

где µ = 0.4 - коэффициент трения, m = 18кг - масса подвижных частей, ускорение свободного падения.

Запишем формулу для нахождения диаметра пневмоцилиндра:

где k1 – коэффициент, учитывающий силы трения в пневмоцилиндре, принимаю k1 = 0,8 [5, стр.211] ;

k2 – коэффициент, определяющий запас по усилию, т.к. цилиндр транспортный, то принимаю k2 = 0,6 [5, стр. 211].

Тогда:

Таким образом для вертикального перемещения прибора достаточно диаметра поршня пневмоцилиндра равного 20 мм, но так же необходимо учесть высоту подъема в 400 мм. Поэтому выберем пневмоцилиндр D=40мм, d=12мм по ГОСТ 15608-81, с обозначением:

Пневмоцилиндр 2011 – 40 х 400 ГОСТ 15608-81.

Или аналог фирмы Festo:

ADN 40-400-A-P-A

Параметры пневмоцилиндра:

Рабочая среда: сжатый воздух с фильтрацией 10мкм.

Рабочее давление: (0,05…0,7) МПа.

Максимальное давление: 1,2 МПа.

Температура: (-10…60) 0С.

Диаметр поршня: D = 40мм.

Диаметр штока: d =12мм.

Рабочий ход поршня: L = 400мм.

Рисунок 10 – Пневмоцилиндр Festo AND-40-300-A-P-A

 

Площадь поршневой полости пневмоцилиндра :

Площадь штоковой полости пневмоцилиндра :

Площадь штока, м2:

 

Найдем эффективную силу на штоке цилиндра , Н:,

Приведение к цилиндру чрезмерной осевой нагрузки может привести к продольному изгибу штока (потерю устойчивости в осевом направлении). Критическое усилие, приводящее к продольному изгибу, рассчитывают по обобщенной формуле Эйлера [5,стр 212].

модуль упругости (для стали )

момент инерции штока ( )

( [5.стр 213])

По условию будем считать что цилиндр достиг крайнего положения выдвинутого штока таким образом длинна полностью раскрытого пневмоцилиндра будет равна .

Максимально допустимая величина нагрузки на шток определяется из соотношения:

коэффициент запаса по прочности ( ).

Расчет поворотного пневмоцилиндра имеет различие с расчетом подъемного пневмоцилиндра ввиду того, что они совершают разные движения. Поворотный пневмоцилиндр выбирается с учетом диаметра поршня и момента инерции. Диаметр поршня так же зависит от силы трения но не на штоке как в подъемном, а на самом поршне.

Найдём усилие от силы трения на пневмоцилиндре:

где µ = 0.4 - коэффициент трения, m = 40 кг - масса конструкции, ускорение свободного падения.

Запишем формулу для нахождения диаметра пневмоцилиндра:

где k1 – коэффициент, учитывающий силы трения в пневмоцилиндре, принимаю k1 = 0,9 [5, стр.211] ;

k2 – коэффициент, определяющий запас по усилию, т.к. цилиндр поворотный, то принимаю k2 = 0,4 [5, стр. 211].

Тогда:

Необходимо так же посчитать момент инерции нашей конструкции и с учетом этого момента подобрать пневмодвигатель. Момент инерции будет максимален тогда когда подъемный пневмоцилиндр достигнет крайнего верхнего положения. Представим эту часть конструкции в виде сплошного цилиндра массой 18 кг, длинной 0.8 м и диаметром 0,06 м.

Таким образом найдем момент инерции по известной формуле:

По моменту инерции и по диаметру поршня из каталога Festo выберем следующий поворотный пневмодвигатель:

Выбирем пневмоцилиндр D=40мм, d=16мм фирмы Festo:

DNQ 40-180-PPV-A

Параметры пневмоцилиндра:

Рабчая среда: сжатый воздух с фильтрацией 10мкм.

Рабочее давление: (0,05…1) МПа.

Температура: (-10…60) 0С.

Диаметр поршня: D = 40мм.

Диаметр штока: d =16мм.

 

Рисунок 11 – Общий вид поворотного

пневмоцилиндра DNQ фирмы FESTO.

Для контроля движения пневмопривода устанавливают дроссели с обратным клапаном. Регулирование скорости пневмоцилиндра осуществляется на линии выхлопа. Уровень давления в приводе будет выше, чем при установке дросселя в линию нагнетания.

Расчетная схема пневмопривода представлена на рис.12.

В этой схеме 1 – пневмоцилиндр,2 – пневмодроссель с обратным клапаном, 3 – пневмораспределитель, 4 – манометр, 5 – ресивер, 6 – насос, 7 – двигатель, 8 – воздушный фильтр, 9 – поворотный пневмоцилиндр, здесь номера 4 – 8 входят в заводскую компрессорную станцию.

Таким образом, нужно так же отметить, что для работы пневмопривода и манипулятора в целом, необходим трубопровод по которому будет подаваться воздух, пневмораспределители для управления пневмоцилиндрами, и дроссели с обратным клапаном.

 

Рисунок 12 – Схема пневмопривода.

 







Дата добавления: 2015-08-12; просмотров: 1650. Нарушение авторских прав

codlug.info - Студопедия - 2014-2017 год . (0.017 сек.) русская версия | украинская версия