Содержание

Данные к расчету 4

1 Расчет силовых элементов энергетического канала 5

1.1 Расчет сил трения и силового заклинивания в направляющих поступательного движения исполнительного механизма 5

1.2 Выбор электродвигателя 8

1.3 Выбор редуктора 14

2 Проектирование и расчет тиристорного преобразователя 15

2.1 Выбор схемы тиристорного преобразователя 15

2.2 Расчет силового трансформатора 16

2.3 Выбор тиристоров 21

3 Построение естественных статических характеристик 25

4 Расчет коэффициентов САР и промежуточного усилителя 27

5 Динамический расчет 30

6 Описание принципиальной электрической схемы управления электромеханической системой 35

Список использованных источников 39

Данные к расчету

Разработка электромеханической системы привода манипулятора промышленного робота со следующими техническими характеристиками:

1. Ход объекта манипулирования: h = 0.3, м;

2. Степень подвижности – поступательная, по оси Х;

3. Точность позиционирования: ±Δ = 0.01, мм;

4. Масса объекта манипулирования: m = 15, кг;

5. Масса степени подвижности: М = 13, кг:

6. Технологическое усилие: F_техн = 6, Н;

7. Максимальное ускорение: W = 2.5, м/с² (рад/с²);

8. Максимальная скорость: V = 0.7, м/с (рад/с);

9. Время переходного процесса: t_пер = 0.02, с;

10. Режим работы: ПК.

Система электропривода: тиристорный электропривод постоянного тока с управлением от микро ЭВМ.

1 Расчет силовых элементов энергетического канала

1. Расчет сил трения и силового заклинивания в направляющих поступательного движения исполнительного механизма

При расчете привода следует учитывать силы сопротивления движению исполнительного механизма. Величина сил трения зависит от величин нормальных реакций в опорах, определяемых весом подвижных частей, схемой приложения внешних сил и конструкцией направляющих.

Значение силы трения определяется по формуле:

Где - сила трения в i-ой опоре, n – число опор, - сумма модулей нормальных реакций в опорах, - коэффициент трения скольжения или качения.

Q₁

Рисунок 1. а) Конструкция направляющих в механизме радиально перемещения робота, б) расчетная схема

На рисунке 1 приведена конструкция направляющих узлов, обеспечивающих перемещение подвижного органа в требуемом направлении. В случае несоответствия размеров конструкции системе действующих на исполнительный орган сил, возможно ситуация, когда внешняя движущая сила Р не в состоянии привести исполнительный орган в движение, т. е. возникает силовое заклинивание.

Уравнение равновесия исполнительного органа для рисунка 1можно записать в виде:

Где G – вес исполнительного органа с объектом манипулирования, т. е. вес схвата плюс вес заготовки, q – распределенная нагрузка, созданная весом G₁ направляющей, R_a и R_b – реакции в соответствующих опорах А и В.

Из уравнений (1.2) и (1.3) можно определить реакции в опорах:

Где a = (0.1 – 0.3)h; a = 0.2*h = 0.2*0.3 = 0.06, м;

q = G₁/(a+h) = M*g/(a+h) = 13 кг*9,8/(0.3 м + 0.06 м) = 353.88, Н;

G = (M + m)g = (13 + 15)*9.8 = 274.4, Н;

Тогда

Условие отсутствия заклинивания для приводов можно записать в виде:

Где

Следовательно,

Принимаем F = 560 H.

Если принять то условие отсутствия заклинивания можно записать следующим образом:

Где

Тогда выражение (1.6) запишется в виде:

Следовательно, условие отсутствия заклинивания выполняется.