Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Расчет захватных устройств роботов. Методические рекомендации и задания к контрольным работам по курсу «Робототехнические комплексы»
.pdf
определение усилий привода; проверку отсутствия повреждений поверхности
детали при захватывании; расчет на прочность деталей ЗУ. Последний расчет
ведется по обычным методикам расчета деталей машин. Кроме того, приводится
методика построения профиля центрирующих поворотных губок ЗУ согласно
рис. 5.
Расчет сил, действующих в местах контакта захватного устройства с
объектами манипулирования, ведется по формулам табл. 3. Различают
следующие схемы удержания объекта в механическом ЗУ:
деталь поддерживается губкой ЗУ, силы трения мало влияют на механизм
удержания детали (схема 4 в табл. 3);
деталь удерживается благодаря запирающему действию губок при
ограниченном влиянии сил трения (схема 2 и 5 в табл. 3); деталь удерживается
силами трения (схемы 3 и 6 в табл. 3).
На практике обычно встречается сложное нагружение ЗУ, при котором
имеет место комбинация описанных случаев (см. схему 2 в табл. 3), при этом в
процессе манипулирования объектом характер нагрузки ЗУ и схемы удержания
детали могут изменяться. Поэтому расчет должен вестись для критического
случая нагрузок.
Расчет усилий привода ведется по формулам табл. 4, где рассмотрены
примеры применения клиновых, рычажных и реечных передаточных механизмов.
Вакуумные и магнитные захватные устройства.
Вакуумные захватные устройства. Сила вакуумного притяжения
(
изменение атмосферного давления и свойств уплотнителя;
), где kp = 0,85 — коэффициент, учитывающий возможное
— эффективная
.
=
площадь действия захватного устройства; — атмосферное давление;
остаточное давление в камере присосов; Р
— удерживающее усилие
в. п
—
захватного устройства.
Для вакуумных захватных устройств с уплотнительным кольцом, соединен-
ных с вакуумным насосом, давление внутри полости присосов принимают
равным давлению разрежения, создаваемому насосом. Для вакуумных захватных устройств без уплотнительного кольца и для неуправляемых ЗУ с
уплотнительным кольцом разность давлений принимают = (0,030,035)
МПа.
Для круглых ЗУ с уплотнительным кольцом
= (0,60,7) F
, где FH —
H
площадь поверхности, ограниченная наружной линией контакта ЗУ с объектом
манипулирования.
Магнитные захватные устройства. Сила притяжения электромагнита оп-
2
ределяется формулой Максвелла
=
()
25(+
, где In – число ампер-витков
2
)
обмотки; F — площадь поверхности соприкосновения груза с полюсами
электромагнита; RB, RM — магнитное сопротивление на участках пути
магнитного потока соответственно воздушном и металлическом.
Наличие примесей (марганца, серы, фосфора, никеля и т. п.) в материале
объекта манипулирования снижает подъемную силу электромагнита.
Формулы для проверки возможности удержания объектов вакуумными и
магнитными захватными устройствами приведены в табл. 5.
Формулы для расчета сил, действующих в местах контакта заготовки и элементов захвата
Табл. 3
Расчетные формулы
1
=
1
=
1
=
+
1
=
=
(1
2
)
1
2
[
1
2
+
2
3
+
3
1
]
где i, j, k = 1, 2, 3; I ≠ j ≠ k
= 0
=
1
2
+
2
3
+
3
1
где i, j, k = 1, 2, 3; i ≠ j ≠ k
Расчетная схема
Эскиз
Номер
по пор.
1 2 3
Расчетные формулы
=
1
+
2
2
1
+
2
где i, j, k = 1, 2, i ≠ j
1
= 90,
2
=
1
=
+ 2
2
=
1
+ 2
1
=
2
= 90
1
=
2
=
2
Расчетная схема
Эскиз
Номер
по пор.
4 5 6
Продолжение табл. 3
О б о з н а ч е н и я . Q — расчетная нагрузка, l — размер захвата; с — расстояние от точки приложения нагрузки до
рассматриваемой губки захвата;
R
п
— реакция на n-ю губку захвата; — угол между осью заготовки и силой R
n
; N
i
— усилие контактирования между
заготовкой и губкой;
— угол между проекцией силы R
n
на плоскость и силой N
i
; — коэффициент трения губки захвата
с заготовкой (для незакаленных губок без насечки из стали 45, 50
= =0,120,15, для закаленных губок в виде гребенки с
острой насечкой из стали 65Г, 60С2, У8А, У10А при твердости
HRC 55 , = 0,340,35).
Продолжение табл. 3
Схема
Формула для определения сил Р (Н)
Клиновой механизм
Общий случай
( + )
=1
Для симметричных губок
2( + )
т = 2; = 0,9; = 48°; = 1°10' — при
осях на подшипниках скольжения;
р == 3° — при осях на подшипниках качения;
Рычажный механизм
Общий случай
=1
Для симметричных губок
2
= 0,9 0,95
Реечный механизм
Общий случай
2
=1
Для симметричных губок
4
= 0,94
О б о з н а ч е н и я , т — число губок захвата; Мj — удерживающий
момент (Н-м) для j-й губки, Мj =
[(
)]
=1
;
Ni — сила контакта, определяемая формулами табл. 11, Н; k — число
точек контакта; ai-, сi,- — расстояния от точки поворота губки до i-й точки
контакта, м; — угол контакта, °; — коэффициент трения между губкой и
заготовкой; — приведенный угол трения, учитывающий сопротивление
осей рычагов, °; Р — угол клина, °; — коэффициент полезного действия
механизма; b — размер рычага, м; — угол рычага, °; т
с
— модуль сектора,
м; zc — полное число зубьев сектора.
Табл. 4
Формулы для расчета усилий привода для основных групп захватных устройств
Формулы для проверки условий удержания детали вакуумными и магнитными захватами
Расчетная схема
Расчетные формулы
1
2
0+
00+ ;
1
2
0+
00+ ;
=
0
= 90;
1
2
0+
|0+ |;
0
= = 90; 0= 0;
1
2
+
0
= = 90; 0= 90;
1
2
+
0
= = 90; 0= = 0;
1
2
+
О б о з н а ч е н и я . р — сила вакуумного или магнитного притяжения, Н;
т — масса заготовки, кг; g — ускорение свободного падения, м/с; а —
ускорение захвата, м/с; — угол (°) между вектором ускорения и осью z,
совпадающей с осью захвата; — угол (°) между проекцией ускорения на
плоскость перпендикулярно к оси z и осью у; — коэффициент трения между
заготовкой н захватом (для металлических захватов и стальных заготовок =
0,17; для резиновых манжет и стальных заготовок = 0,3); k
1
— коэффициент
запаса; k2 — коэффициент, учитывающий смещение точки приложения
подъемной силы и центра тяжести заготовки (для круглых захватов
2
=
+
,
где r — средний радиус уплотнительной поверхности захвата, —
смещение оси захвата и центра тяжести заготовки).
Табл. 5
ЗАДАНИЕ ДЛЯ ВЫПОЛНЕНИЯ
№
варианта
Описание объекта манипулирования
1
Объект манипулирования: короткие валы, фланцы. Масса объекта:
15 кг. Направление манипулирования: подъем-опускание.
2
Объект манипулирования: длинные валы или оси. Масса объекта: 5
кг. Направление манипулирования: поворот.
3
Объект манипулирования: короткие валы, фланцы. Масса объекта:
15 кг. Направление манипулирования: подъем-опускание.
4
Объект манипулирования: короткие валы, фланцы. Масса объекта:
10 кг. Направление манипулирования: подъем-опускание, поворот.
5
Объект манипулирования: короткие валы, фланцы. Масса объекта:
25 кг. Направление манипулирования: выдвижение-задвижение.
6
Объект манипулирования: длинные валы или оси. Масса объекта: 3
кг. Направление манипулирования: выдвижение-задвижение,
поворот.
7
Объект манипулирования: плоские металлические листы. Масса
объекта: 20 кг. Направление манипулирования: подъем-опускание.
8
Объект манипулирования: плоские зубчатые колеса, шкивы. Масса
объекта: 8 кг. Направление манипулирования: подъем-опускание.
9
Объект манипулирования: сферические детали (металлические
шарики шарикоподшипников). Масса объекта: 12 кг. Направление
манипулирования: подъем-опускание.
Сделать анализ по выбору схемы захватного устройства (выбрать
необходимый тип ЗУ с обоснованием этого выбора, изобразить схему захвата) и
произвести расчет основных параметров ЗУ (определить силу в местах контакта
детали и ЗУ или усилия удержания детали, в зависимости от выбранного типа
ЗУ). Исходные данные – см. табл. 6.
Табл. 6
Исходные данные
№
варианта
Описание объекта манипулирования
10
Объект манипулирования: короткие валы, фланцы. Масса объекта: 1
кг. Направление манипулирования: поворот, выдвижениезадвижение.
11
Объект манипулирования: пластмассовые листы. Масса объекта: 4
кг. Направление манипулирования: подъем-опускание.
12
Объект манипулирования: плоские зубчатые колеса, шкивы. Масса
объекта: 25 кг. Направление манипулирования: подъем-опускание,
поворот.
13
Объект манипулирования: плоские металлические листы. Масса
объекта: 35 кг. Направление манипулирования: поворот,
выдвижение-задвижение.
14
Объект манипулирования: короткие валы, фланцы. Масса объекта: 5
кг. Направление манипулирования: выдвижение-задвижение,
поворот.
15
Объект манипулирования: пластмассовые листы. Масса объекта: 30
кг. Направление манипулирования: поворот.
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ
1. Козырев Ю.Г. Промышленные роботы: Справочник. М.:
Машиностроение, 1988, 392 с.
2. Автоматизированные технологические комплексы: Оборудование – робот.
М.: НИИМАШ, 1981, 104 с.
3. А.Р. Малкович. Опыт применения промышленных роботов и
манипуляторов на погрузо-разгрузочных транспортных и складских
работах. Общество «Знание» РСФСР, Ленинградский дом научнотехнической пропаганды, Л., 1989 г., 28 с.
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]