Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Основы робототехники. Механизмы выдвижения и поворота робота-погрузчика с пневмоприводом. Методические рекомендации
.pdf
заданное расстояние X, при этом выдвижение руки манипулятора, при условии
не сжимаемости рабочей среды и не деформируемости подводящих
трубопроводов, однозначно определяется перемещением поршня рабочего
цилиндра X = X0. Однако в действительности система (рабочая среда,
подводящие магистрали) обладает упруго-гистерезисными свойствами и в
реальном механихме X не равно X0. Поэтому, для обеспечения физической
достоверности точности расчётов следует учитывать упруго - гистерезисные
свойства системы пневматического привода.
Используя более высокие гармоники (пятую, седьмую и т.д.) можно
проанализировать работу системы при любом нелинейном возбуждении.
31
0 50 100 150 200 250 300 350 400
8
6
4
2
2
4
6
8
max x'б x'( ) 1
min x'б x'( ) 1
xб
x'б
Y
Y
Y
Y
Y
Y
max ( ) 10 1 2 3 4 5 6
Рис. 17. Расчетные кинематические характеристики пневматического
манипуляционного погрузчика с рекуперативно-тормозной системой при
возбуждении близком к гармоничному
хб, х`б — соответственно перемещение и скорость системы,
φ — угол фазовой системы;
Y — вертикальные разделители режимов работы системы:
1 — область работы только привода (блок выключен);
2 — область торможения с накоплением энергии в рекуперативно-
тормозном блоке;
3 — область движения за счет накопленной энергии в блоке;
далее цикл повторяется (4 — привод, 5 — торможение с накоплением, 6
— движение за счет накопленной энергии, 7 — привод).
1 2 3 4 5 6 7
32
0 50 100 150 200 250 300 3 50 400
10
5
5
10
max x'б x'( ) 1
min x'б x'( ) 1
xб
x'б
Y
Y
Y
Y
Y
Y
max ( ) 10 1 2 3 4 5 6
Рис. 19. Графики энергозатрат для двух систем:
W — энергозатраты системы, оснащенной рекуперативно-томозным блоком; Wo —
энергозатраты исходной системы без рекуперативно-тормозного блока.
0 50 100 150 200 250 3 00 350 400
150
100
50
50
100
150
200
250
300
350
314.164
114.862
W
Wo
4000
Рис. 18. Расчетные кинематические характеристики пневматического
манипуляционного погрузчика с рекуперативно-тормозной системой при возбуждении
близком к бигармоничному
33
Рис. 20. График разностей энергозатрат двух систем.
0 50 100 1 50 200 2 50 300 350 4 00
60
40
20
20
40
60
80
100
120
103.77
55.857
W Wo
4000
Рис. 21. График зависимости усилий привода для двух систем:
Ррб — система с блоком; Рр — система без блока.
0 50 100 150 200 2 50 300 350 400
40
20
20
40
60
80
100
120
140
160
max Pp Pp б( ) 1
min Pp Pp б( ) 1
Pp б
Pp
Y
Y
Y
Y
Y
Y
4000 1 2 3 4 5 6
34
Как показывают графики экспериментальных исследований,
использование рекуперативно-тормозного блока, не меняя даже общий режим
работы системы, позволяет менять энергетический баланс в направлении
снижения энергозатрат (см. рис. 19). Проводя сравнительный анализ
энергетических характеристик исходной (без блока) и модернизированной
(оснащенной блоком) систем (рис. 20) можем отметить, что экономия энергии
составляет до 30%. Эта экономия получается из-за работы рекуперативного
блока, подменяющего в определенные моменты работу привода (рис. 21).
35
4. ЗАДАНИЯ К ПРАКТИЧЕСКИМ РАБОТАМ
№
варианта
Параметр
M ω a k c
k0
c0
Варианты заданий назначается индивидуально каждому студенту с
использованием компьютерного генератора случайных цифр.
Задание № 1:
Провезти анализ динамики звена манипулятора с пневматическим
поршневым приводом и простым аккумулятором энергии и без него, используя
следующие исходные данные:
M — масса, перемещаемая поршневым приводом механизма робота;
ω — круговая частота привода;
а — амплитуда перемещений (колебаний) привода;
k, c — упруго-гистерезисные коэффициенты звена;
k0, c0 — упруго-гистерезисные коэффициенты пневмопривода.
Рассчитать и построить амплитудно-частотную и частотно-силовую
характеристики (АЧХ и ЧСХ) для диапазона значений круговой частоты
привода «ω»; определить и представить графически перемещение, скорость,
ускорение, усилия в приводе и фазовые диаграммы перемещений (колебаний)
звена манипулятора для конкретной круговой частоты привода «ω»; построить
векторные многоугольники сил.
При построении векторного многоугольника сил значения круговой
частоты задать для дорезонансного, резонансного и зарезонансного режимов
самостоятельно.
36
Пример решения задания 1 в программе Mathcad приведен в приложении
№
варианта
Параметр
m ω r
kt
ct
k0
c0
Cc
Варианты заданий назначается индивидуально каждому студенту с
использованием компьютерного генератора случайных цифр.
1 (см. стр. 41)
Задание № 2:
Провезти анализ динамики звена манипулятора с пневматическим
поршневым приводом и рекуперативно-тормозным блоком (подобрать
параметры этого блока), используя следующие исходные данные:
m — масса, перемещаемая поршневым приводом механизма робота;
ω — круговая частота привода;
r — амплитуда перемещений (колебаний) привода;
kt, ct — упруго-гистерезисные коэффициенты рекуперативно-тормозного
блока;
k0, c0 — упруго-гистерезисные коэффициенты пневмопривода;
Сс — гистерезисный коэффициент звена манипулятора (потери).
Рассчитать и построить следующие графические зависимости:
Графики зависимости перемещения и скорости для систем с
рекуперативно-тормозным блоком и без него.
Графики зависимости усилий в приводе и в рекуперативно-тормозном
блоке.
37
Графики зависимости энергии для систем с рекуперативно-тормозным
блоком и без него.
Пример решения задания 2 в программе Mathcad приведен в приложении
2 (см. стр. 50)
Примечание: Выполненные практические задания оформляются на листах
формата А4. Пример титульного листа приведен в приложении 3 (см. стр. 61).
38
5. СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ
1. Гончаревич И.Ф., К.С. Никулин, Лабораторный практикум по дисциплине
«Робототехнические комплексы», Альтаир–МГАВТ, Москва, 2010.
2. Гончаревич И.Ф. Методы учета собственных динамических свойств
робототехнических устройств при проектировании системы рекуперации
энергии роботов-погрузчиков с учётом массы перемещаемого груза.
Конференция «Экстремальная робототехника», С.-Петербург, 1999.
3. Гончаревич И.Ф. Исследования в области динамики, разработки методов
ресчёта и оптимального проектирования механизмов роботов, организация
роботизированных производственных участков. Конференция
«Экстремальная робототехника», С.- Петербург, 1999.
4. Никулин К.С. Гончаревич И.Ф. Исследование работы специальных
механизмов для портовых манипуляционных роботов. Конференция
«Интерстроймех», Москва, 2006.
5. Гончаревич И.Ф. Модернизация портовых транспортно-погрузочных
установок. Альтаир–МГАВТ. Москва, 2012.
6. Ю.Г. Козырев «Промышленные роботы. Справочник», М.,
Машиностроение, 1988
7. Гончаревич И.Ф. Никулин К.С. Исследование пневматических роботов-
погрузчиков с рекуперативно-тормозным блоком, предназначенных для
перегрузочных работ в портах: Тезисы докладов, МГСУ, 2000
8. Гончаревич И.Ф. Никулин К.С. Разработка и определение параметров
рекуперативно-тормозной системы поступательных кинематических
звеньев портового робота-погрузчика: Сборник научных работ, МГА
водного транспорта, 2000
9. Гончаревич И.Ф. Никулин К.С. Разработка гибкого управления
пневматическим роботом-погрузчиком с рекуперативно-тормозным блоком:
Тезисы докладов, МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2001
39
10. Гончаревич И.Ф. Никулин К.С. Идентификация компьютерной модели
промышленного пневматического циклового манипулятора: Материалы
международной научно-технической конференции ИНТЕРСТРОЙМЕХ-2003,
Волжский инженерностроительный институт (филиал) ВолгГАСА, 2003
11. Гончаревич И.Ф. Никулин К.С. Экспериментально–аналитические
исследования путей повышения эксплуатационной надёжности портовых
цикловых манипуляторов с поршневым приводом: Тезисы докладов, МГА
водного транспорта, 2004
12. Гончаревич И.Ф. Никулин К.С. Исследование натурных манипуляционных
систем с поршневым приводом, идентификация и дальнейшее развитие
математических моделей портовых погрузчиков с рекуперационно–
тормозным блоком: Тезисы докладов, МГА водного транспорта, 2006
13. Никулин К.С. Анализ необходимости роботизации перегрузочных работ в
портах, Речной транспорт (XXI век), №5, 2006
14. Гончаревич И.Ф. Никулин К.С. Анализ и динамика механизмов поворота
манипуляционных погрузчиков, Материалы международной научнотехнической конференции «ИНТЕРСТРОЙМЕХ-2011», Могилев, 5–7
октября 2011 г.
40
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]