Привод звена промышленного робота (нижней руки) - Курсовая работа

Белорусский национальный технический университет Факультет информационных технологий и робототехники Тема:"Привод звена промышленного робота(нижней руки)"Промышленные роботы (ПР) находят все более широкое применение, заменяя человека (или помогая ему) на участках с опасными, вредными для здоровья, тяжелыми или монотонными условиями труда. Они создают предпосылки для перехода к качественно новому уровню автоматизации - созданию автоматических производственных систем, работающих с минимальным участием человека. Электропривод по сравнению с пневмо-и гидроприводом обладает низким уровнем шума, легкостью передачи сигналов управления, простотой монтажа, а так же учитывая дешевизну электроэнергии, ЭП все чаще используется в ПР. Электроприводы, которые выпускаются промышленностью, бывают с изменяемой и неизменной частотой вращения вала электродвигателя. Следящим называется электропривод, который обеспечивает (с заданной скоростью) движение исполнительного органа рабочей машины в соответствии с произвольно изменяющимся входным сигналом управления.Рассмотрим исследуемый ПР в составе робототизированного комплекса (РТК), выполняемого погрузочно-разгрузочные работы. Наличие 3-х степеней подвижности у рассматриваемого ПР(без учета степеней, вносимых сменным захватным устройством) вполне удовлетворительно для операций погрузки-разгрузки. Рассмотрим автоматическую линию выгрузки поршней двигателя из моечной машины и укладки их в тару[3], показанную на рисунке 1.2. Из камер поршни выталкиваются на поддон 6 и замыкают контакты блокирующих микровыключателей, при этом сигнал о наличии на позиции захвата поршней поступает на пульт управления 8 робота. Установленный рядом с моечной машиной манипулятор робота специальными схватами берет поршни с поддона 6 и раскладывает их в ячейки четырех ящиков 2.Ящики устанавливаются на тумбочках 3 по направляющим до упора (конечного выключателя), подающего сигнал на пульт управления робота о наличии тары.В работе рассматривается ЭД, который приводит производственный механизм (в данном случае нижнюю руку) через определенный передаточный механизм (редуктор). Так, как об ЭД пока ничего неизвестно, то силы и моменты, действующие в ЭП, будем сначала приводить к валу двигателя. При расчетах будем учитывать следующие основные допущения:-уравновешивающие силы не учитываются; Согласно рисунку 2.1 силы тяжести m2g, m3g,mгg создают относительно шарнира, в котором расположен разрабатываемый ЭП для передней руки, статический момент[4]: Мст"=m2gl’2/2 m3g(l’2 l’3/2) mгg(l’2 l’3), (2.1) где ?-угол поворота нижней руки; m1, m2,m3-массы нижней руки, верхней руки, груза; l’2= cos?; l’3= cos ,-длинны нижней и верхней рук.Согласно описанию техпроцесса (см.раздел 1) робот 1 выполняет следующие действия: 1) манипулятор робота специальными схватами берет поршни с поддона, при отсутствии поршня на поддоне рука робота проходит в зону захвата и ожидает появления поршня; Выделим для цикла работы ЭП следующие участки: а) передняя рука из крайнего верхнего положения( ?=65 ) над питателем катушек поворачивается в крайнее нижнее положение (?=-65 ), отрабатывая тем самым требуемый по заданию угол (?1=130 ); б) захватное устройство берет поршень (для передней руки это время первого простоя в цикле t01); д) передняя рука поворачивается вниз на угол (?2=65 ) и при совместном движении верхней руки устанавливает поршень в ячейку; ж) передняя рука возвращается в крайнее верхнее положение (?=65 );На основании расчетов подразделов 2.1 и 2.2 можно построить скоростную и статическую диаграммы для производственного механизма. На основании раздела 2.2, примем соотношение времени пауз t01:t02:t04=1:2:3, тогда t01=5,25 c, t02=10,5 c, t03=15,75 c.Скоростная и диаграмма и диаграмма статического момента механизма служат основой для предварительного выбора ЭД. Номинальный момент определяется: = , (3.3) где-коэффициент, учитывающий динамические режимы работы ЭД (обычно принимают ). Серия двигателей ДПУ предназначена для работы в приводах подач станков с ЧПУ и в приводах ПР. Двигатель имеет следующие технические данные: момент номинальный Мном=1,7 Н*м;x максимальный Мдоп=8,5 Н*м; Габаритные и установочные размеры двигателя приведены на рисунке 1.3. l30=184;d30=215;b30=250.Постоянные потери не зависят от нагрузки, т.е. от тока ЭД. К ним относят: потери на гистерезис и вихревые токи в стали магнитопровода, механические на трение в подшипниках и щеток о коллектор в машинах постоянного тока, вентиляционные потери[7]. Для определения перегревания двигателя, воспользуемся методом средних потерь: если , то , (3.13) где - средняя мощность потерь за цикл; Средняя мощность потерь за цикл рассчитывается по нагрузочной диаграмме: , (3.14) где - суммарные потери энергии за цикл, при пуске ЭД (см. рисунок 3.2); Потери энергии в ДПТ при пуске под постоянной нагрузкой Муст определяются по формуле: Муст(?0тп-(3.15) где - установившаяся угловая скорость вращения ЭД.

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ

1. ТИПОВОЙ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ ПРОЦЕСС И ВЫБОР МАНИПУЛЯТОРА

2. ПРИБЛИЖЕННАЯ НАГРУЗОЧНАЯ ДИАГРАММА

2.1 Расчет сил и моментов, действующих в электроприводе

2.2 Определение составляющих времени нагрузочной диаграммы

2.3 Построение нагрузочной диаграммы и ее анализ

3. ВЫБОР И ПРОВЕРКА ДВИГАТЕЛЯ

3.1 Предварительный выбор электродвигателя

3.2 Расчет динамических параметров привода и динамическая нагрузочная диаграмма

3.3 Проверка двигателя

4. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ОСНОВНЫХ ХАРАКТЕРИСТИК ПРИВОДА

4.1 Построение и анализ механических характеристик

4.2 Расчет скорости для точной остановки и анализ результатов

4.3 Расчет и анализ переходных процессов

5. ВЫБОР КОМПЛЕКСНОГО ЭЛЕКТРОПРИВОДА

5.1 Обзор современных электроприводов ПР и их анализ, выбор

5.2 Функциональная структурная схема привода. Передаточные функции звеньев, работа электропривода

5.3 Схема подключения привода. Настройка, установка привода

6. РАСЧЕТ РАСХОДА ЭНЕРГИИ И КПД ЗА ЦИКЛ РАБОТЫ

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ

ПРИЛОЖЕНИЕ двигатель нагрузочный привод манипулятор