Промышленный робот-манипулятор - Курсовая работа

Современное производство невозможно без применения очень большого количества электроприводов, и с каждым днем растет потребность в экономии электроэнергии и плавного регулирования скорости вращения двигателей, в связи с внедрением новых технологий производства, и требования точного регулирования приводов Широта применения определяет исключительно большой диапазон мощностей электроприводов (от долей ватта до десятков тысяч киловатт) и значительное разнообразие их исполнения. Уникальные по производительности промышленные установки - прокатные станы в металлургической промышленности, шахтные подъемные машины и экскаваторы в горнодобывающей промышленности, мощные строительные и монтажные краны, протяженные высокоскоростные конвейерные установки, мощные металлорежущие станки и многие другие оборудуются электрическими приводами, мощность которых составляет сотни и тысячи киловатт. Преобразовательные устройства таких электроприводов представляют собой генераторы постоянного тока, тиристорные и транзисторные преобразователи с выходом на постоянном токе, тиристорные преобразователи частоты соответствующей мощности. Они обеспечивают широкие возможности регулирования потока электрической энергии, поступающей в двигатель, в целях управления движением электропривода и технологическим процессом приводимого в движение механизма.Рис.1 Внешний вид манипулятора Промышленный робот спроектирован по наиболее распространенной и универсальной, кинематической схеме шести подвижного манипулятора с вращательными кинематическими парами (рис.1.1) Кинематическая схема робота манипулятора Подобная кинематическая схема позволяет применять манипулятор в следующих областях: O Манипулирование, погрузка и разгрузка;Электропривод промышленного робота манипулятора. Передаточное отношение редуктора: Режим работы: ip = 30 Основные требования к электроприводу: 1) относительный статический перепад скорости во всем диапазоне изменения статического момента - ? ? 10%; 4) диапазон регулирования скорости D должен составлять 50:1 для обеспечения точной остановки привода;Статические моменты в расчете на один двигатель: Задаемся параметрами тахограммы: - время пуска: тп = 0.2 c время работы на установившейся скорости: Динамический момент: Расчет эквивалентного момента ведется при условии равенства статических моментов наибольшему, т.к. возможно переворачивание степени подвижности. Условия выбора двигателя: Тахограмма и нагрузочная диаграмма приведены на рис. Выбираем двигатель АИР56А2, исполнение IM2082 либо IM3082: Мощность Рном = 180 Вт Номинальная угловая скорость: Номинальный момент: Критический момент: Пусковой момент: Проверим двигатель по условию максимального момента: двигатель по перегрузочной способности проходит.Скольжением можно управлять, изменяя число пар полюсов обмотки статора, но для этого требуются двигатели специального исполнения, к тому же этот способ позволяет изменять скольжение дискретно. Регулирование скорости изменением напряжения на статоре в замкнутой системе, осуществляемое с помощью тиристорного регулятора напряжения, позволяет увеличить плавность и расширить диапазон регулирования скорости асинхронного электропривода, но только до критического скольжения. Электропривод с таким управлением асинхронным двигателем представлен на рис. Преобразователи частоты, применяемые в регулируемом электроприводе, в зависимости от структуры и принципа работы силовой части разделяются на два класса: · преобразователи частоты с непосредственной связью (силовая часть представляет собой управляемый выпрямитель и выполнена на незапираемых тиристорах. Управляемость АД при этом может обеспечиваться совместным регулированием либо частоты f1 и напряжения U1, либо частоты f1 и тока статора I1.Максимальный ток через ключи инвертора: где k1 = 1.5-коэффициент допустимой кратковременной перегрузки по току; коэффициент допустимой мгновенной пульсации тока; Транзисторы IGBT выбираем по условию: Выбираем транзистор IRGB4059DPBF, имеющий следующие параметры: · рабочий ток (при С): Ic = 8 А; Транзистор выпускается в корпусе с встречно-параллельным диодом. Потери IGBT при коммутации: где tcon = 0.3 mkc - продолжительность переходных процессов по цепи коллектора IGBT на открывание транзистора;Среднее выпрямленное напряжение по: Максимальное значение среднего выпрямленного тока: где N = 6 - количество пар IGBT/FWD в инверторе. Диоды выбираются по постоянному рабочему току и по классу напряжения: Выбираем диод EM518, имеющий следующие параметры: · повторяющееся постоянное обратное напряжение: Uобрmax = 1300 В;Для обеспечения коэффициента мощности на выходе выпрямителя km = 0.95 индуктивность дросселя определяется условием L0 ? L0мин. Тогда необходимое значение индуктивности: Выбираем дроссель типа РОБС-1АУ3, имеющий следующие параметры: · ток сглаживающего дросселя: I = 3А · индуктивность: L = 70 МГНИндуктивное сопротивление короткого замыкания: Критическое скольжение: Расчетный критический момент: Для построения механической характеристики воспользуемся уточненно

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ

1. РАЗРАБОТКА СИСТЕМЫ ЭЛЕКТРОПРИВОДА

1.1 Краткое описание конструкции и технологии работы механизма

1.2 Требования к электроприводу

1.3 Расчет мощности и выбор двигателя

1.4 Обзор возможных вариантов электропривода

1.5 Расчет и выбор основных элементов силовой схемы

1.5.1 Расчет инвертора

1.5.2 Расчет выпрямителя

1.5.3 Расчет фильтра

2. РАЗРАБОТКА СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ ЭЛЕКТРОПРИВОДА

2.1 Расчет и построение статических характеристик в разомкнутой системе

2.2 Разработка замкнутой системы электропривода

3. РАЗРАБОТКА СХЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ

3.1 Разработка схемы управления и описание ее работы

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ