Мехатронные рекуперативные приводы для возвратно-поступательного движения

• Автор: Мацко, Ольга Николаевна
• Шифр специальности: 05.02.05
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2011
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 130 с. : ил.

Оглавление
Введение
1. Обзор научно-технической литературы и постановка задач исследования
2. Мехатронные рекуперативные приводы для возвратнопоступательного движения на базе нелинейных пружинных аккумуляторов с поступательной парой
2.1 Характеристики нелинейных пружинных аккумуляторов с поступательной парой
2.2 Диссипативные свойства нелинейных пружинных аккумуляторов

поступательной парой
3. Мехатронные рекуперативные приводы для возвратнопоступательного движения на базе нелинейных пружинных аккумуляторов с выходным поворотным звеном
3.1 Характеристики нелинейных пружинных аккумуляторов с выходным поворотным звеном
3.2 Диссипативные свойства нелинейных пружинных аккумуляторов с выходным поворотным звеном
4. Системы компенсации диссипативных сил в мехатронных рекуперативных приводах для возвратно-поступательного движения. Примеры реализации
4.1. Построение систем компенсации диссипативных сил
4.2. Примеры реализации мехатронных рекуперативных приводов для возвратно-поступательного движения

5. Математические модели для анализа и синтеза мехатронных рекуперативных приводов для возвратно-поступательного движения. Разработка и анализ математических моделей рассматриваемого класса мехатронных приводов и разработка алгоритмов проектирования
5.1 Уравнения движения нелинейного пружинного аккумулятора
в общем виде
5.2 Пример решения математической модели нелинейного пружинного аккумулятора при внешнем силовом воздействии
по теореме Эри на всем протяжении хода
5.3 Пример решения математической модели нелинейного пружинного аккумулятора при внешнем силовом воздействии
по теореме Эри в начале хода
Основные результаты работы и выводы
Литература
Приложение 1 Приложение 2 Приложение 3 Приложение 4 Приложение
ВВЕДЕНИЕ
Актуальность работы. В современном технологическом оборудовании широкое применение находит пневматический привод, позволяющий сократить кинематические цепи, приблизить пневматический двигатель к рабочему органу, а в некоторых случаях соединить их напрямую, что позволяет уменьшить металлоемкость оборудования, снизить динамические нагрузки и уменьшить акустические нагрузки на операторов. В некоторых случаях удается снизить и энергопотребление и, соответственно, установочные мощности.
В конструкции пневмоприводов для возвратно-поступательного движения основную роль играют пневматические цилиндры различного конструктивного исполнения, из которых наилучшие энергетические характеристики имеют классические стандартные штоковые цилиндры. К их существенным недостаткам относится то, что максимальный размер пневмоцилиндра в два с лишним раза превышает его максимальный рабочий ход. В большинстве случаев это приводит к увеличению габаритов технологического оборудования.
Для устранения этого недостатка ведущими производителями пневматических приводов разработаны разнообразные конструкции бесштоковых пневмоцилиндров, у которых максимальный установочный габарит незначительно превышает максимальный ход поршня. Однако потери на трение в них значительно увеличились при резком увеличении их стоимости.
В связи с этим задача разработки мехатронных пневматических рекуперативных приводов для возвратно-поступательных перемещений, обеспечивающих одновременное снижение энергоемкости и габаритов в направлении рабочего хода, является достаточно актуальной. Не менее актуальной остается эта задача и в цикловых промышленных роботах, построенных на базе поступательных пар. При этом в данном случае энергоемкость - это более широкое понятие, которое включает в себя не
Рис.2.1.5. Упрощенная схема нелинейного пружинного аккумулятора
Как видно из рис.2.1.5, максимальное удлинение пружины равно:
М =л/л~2 л-к2
тах V тах
(2.1.3)
где к - длина пружины в состоянии устойчивого равновесия, в данном случае, перпендикулярно направляющей
Тогда:
или с учетом дополнительных преобразований получаем, что жесткость пружины нелинейного пружинного аккумулятора равна:
Построим график зависимости сНА = /(к) при единичной жесткости ЛПА и единичном максимальном рабочем ходе хтах=1;хтш=-1, График представлен на рис.2.1.6.