15.3.3. Сложное соединение механизмов

Рассмотренный подход к определению общего КПД механизма, как правило, можно применить и для более сложных схем объединения отдельных механизмов. При сложном соединении механизмов формула определения общего КПД через известные КПД отдельных механизмов зависит от схемы их соединения. В качестве примера позже мы рассмотрим определение КПД полиспастной системы, с которой Вы столкнетесь при изучении такой дисциплины, как подъемно-транспортные машины.

15.4. Кпд отдельных механизмов

15.4.1 Кпд наклонной плоскости

Принцип наклонной плоскости лежит в винтовой кинематической паре, червячной паре, резьбовых (винтовых) соединениях. Они приводятся в движение крутящим моментом, лежащим в плоскости перпендикулярной к оси винта или червяка. Поэтому, в расчетной схеме наклонной плоскости к телу, находящемуся на ней, движущая сила Р_д приложена горизонтально. Также к телу приложены: сила тяжести Q, нормальная реакция поверхности N, сила трения F_т, направленная в сторону противоположную движению, и полная реакция поверхности R, отклоненная от нормали N на угол трения φ и равная геометрической сумме сил N и F. Полезную работу А_п совершает сила тяжести Q на перемещении h и она равна А_п=Q∙h, где h – высота подъема тела. Работу движущих сил А_д совершает сила Р_д на перемещении ℓ: А_д=Р_д∙ℓ. Тогда КПД наклонной плоскости будет равен

η= А_п /A_д =Q∙h/(Р_д∙ℓ).

Рис. Схема определения КПД наклонной плоскости

Из условия равновесия тела на наклонной плоскости отношение Q/Р_д=1/tg(β+φ), а отношение h/ℓ=tg(β), где β - угол подъема наклонной плоскости. Поэтому

η=tg(β)/tg(β+φ).

Это выражение для КПД наклонной плоскости при подъеме тела. Очевидно, что при опускании КПД будет равно η=tg(β−φ)/tg(β).

15.4.2 Кпд планетарного редуктора

КПД обычного редуктора определяют по известным экспериментальным (табличным) данным в зависимости от его схемы, вида зацепления и конструкции опор.

КПД планетарного редуктора зависит от его схемы, передаточного отношения, а также ведущего и неподвижного звеньев. Поэтому, для известных схем пользуются табличными формулами или вычисляют для конкретных конструкций, используя понятие коэффициента потерь с учетом вида зацеплений. Например, для планетарного редуктора с двухвенцовым сателлитом и выходным звеном - водилом оценочная формула КПД может иметь вид

,

где - коэффициент потерь в зацеплении одной пары колес.

19 Манипуляторы и промышленные роботы

Манипуляторы и роботы. Основные определения (манипулятор, робот, механическая рука). Классификация манипуляторов и роботов, их основные технические характеристики. Особенности роботов, предназначенных для строительной отрасли.

Появление манипуляторов можно объяснить желанием увеличить производительность труда в виде механизации однообразных и утомительных движений, а затем уже появилась потребность замены человека при его работе в опасной для жизни и вредной для здоровья среде. Позже манипуляторы стали применять для автоматизация мелкосерийного производства и других целей.

Манипулятор – это техническое устройство, предназначенное для воспроизведения рабочих функций руки человека.

Следует различать манипулятор и манипуляционный механизм, в состав которого входит манипулятор, однако пока четкого определения манипуляционного механизма на мой взгляд нет. Последнее замечание можно отнести ко многим определениям этого раздела, что объясняется продолжением интенсивного развития робототехники. Примером одного из первых манипуляторов может служить одноковшовый экскаватор.

Механизм манипулятора обычно представляет собой пространственную незамкнутую кинематическую цепь. Первые конструкции манипуляторов не только по назначению, но и по внешнему виду были похожи на руку человека.

Рис.19.1 Схема манипулятора

Поэтому, по аналогии с рукой звенья манипулятора имеют названия (рис.19.1): 0 – остов или корпус; 1 – плечо; 2 – предплечье; 3 – кисть, захват или схват; 4 – палец. Кинематические пары A, B и, C – называют суставами.

Совокупность звеньев 1, 2 и 3 называют механической рукой.

При структурном кинематическом и динамическом анализе механизма манипулятора звено 4 объединяют со звеном 3, то есть палец считается прижатым к кисти, что соответствует рабочему ходу..

Найдем степень подвижности манипулятора по формуле Малышева, учитывая, что кинематические пары А и С сферические, а В – вращательная:

Степень подвижности, равная семи, принципиально означает, что должно быть обеспечено семь независимых движений. Однако в данном случае одна

степеней подвижности является лишней – вращение цепи АВС вокруг оси АС. Но и шесть степеней подвижности тоже достаточно много.