Разработка и исследование специального манипулятора для обслуживания электровакуумных плавильных печей

• Автор: Усов, Игорь Геннадьевич
• Шифр специальности: 05.02.13
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2006
• Место защиты: Магнитогорск
• Количество страниц: 132 с. : ил.

1.ОБЗОР ИССЛЕДОВАНИЙ И ПОСТАНОВКА ЗАДАЧ
1.1. Возможности повышения эффективности процесса плавки металлов в электровакуумных печах
1.2. Оценка состояния и возможности применения манипуляторов для обслуживания электровакуумных плавильных печей
1.3. Обзор работ по исследованию кинематики и
динамики металлургических манипуляторов
1.4. Цель и постановка задач
2. ПОСТРОЕНИЕ И РАСЧЕТ ЭЛЕМЕНТОВ ДОПОЛНИТЕЛЬНОГО КИНЕМАТИЧЕСКОГО ПРИВОДА МЕТАЛЛУРГИЧЕСКОГО МАНИПУЛЯТОРА ДЛЯ
ОЧИСТКИ КРИСТАЛЛИЗАТОРА
2.1. Принципы построения манипулятора с
дополнительным приводом
2.2. Выбор расчетных конфигураций манипулятора
2.3. Геометрический синтез элементов металлургического манипулятора с дополнительным приводом
3. СИЛОВОЙ АНАЛИЗ МАНИПУЛЯТОРОВ С ГИБКИМИ ПРИВОДНЫМИ ЗВЕНЬЯМИ
3.1. Определение сил, действующих в замыкающей связи
в рабочем положении металлургического манипулятора
3.2. Определение приведенного коэффициента жесткости
системы с замыкающей связью
3.3. Расчет и анализ силовых параметров в исполнительных механизмах манипулятора с гибкими приводными звеньями
3.4. Экспериментальное исследование

4. АНАЛИЗ ДИНАМИЧЕСКИХ СВОЙСТВ
МЕТАЛЛУРГИЧЕСКОГО МАНИПУЛЯТОРА ДЛЯ
ОБСЛУЖИВАНИЯ КРИСТАЛЛИЗАТОРА
4.1. Динамическая модель манипулятора
4.2. Анализ зависимости влияния на собственные частоты конфигурации металлургического манипулятора
4.3. Методика проведения эксперимента на опытнопромышленном образце металлургического манипулятора
4.4. Оценка результатов экспериментальных исследований опытно-промышленного образца металлургического манипулятора
ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ
ПРИЛОЖЕНИЯ. Документы, подтверждающие научное и
народнохозяйственное значение работы

Для промышленного производства основной задачей развития и совершенствования на современном этапе является внедрение новых ресурсосберегающих процессов, технологий, машин и агрегатов, а также совершенствование условий эксплуатации и технического обслуживания.
Одно из основных мест в этом процессе занимает автоматизация и механизация производства в целом и вспомогательных операций в частности [136]. В полной мере это относится и к металлургическому производству. На сегодняшний день уровень автоматизации основных технологических процессов достаточно высок [80, 81, 82]. В тоже время, при выполнении работ по обслуживанию и ремонту сохраняется значительная доля ручных операций [75,110,111].
Значительный прогресс в решении задач механизации вспомогательных работ в машиностроении был достигнут в 80-90 годах прошлого столетия в основном на основе широкого использования промышленных роботов и манипуляторов [41, 105, 106, 107, 108]. В меньшей степени этот процесс коснулся черной и цветной металлургии [10, 30, 33, 75, 77, 90]. В основном это связано со спецификой металлургического производства: работа, в основном, связана с большими массами грузов при их перемещении на значительные расстояния, высокими температурами в рабочей зоне, значительной запыленностью. Так, при выплавке титана в электровакуумных плавильных печах, работа на вспомогательных операциях выполняется с массами от 35 кг в стесненных условиях и при высоком уровне запыленности.
Данные факторы усложняют вопросы создания манипуляторов, обеспечивающих механизацию вспомогательных работ и операций. При обслуживании электровакуумных плавильных печей каждый раз при переходе на новый вид сплава выполняются работы по замене переходни-

^2 -7t- ZMD^B - ZFBDi. (2.18)
Угол ZMD^B = ZFD{B - ZFDM.
Угол ZFD{B определяется ИЗ ABFDy.

ZFDyB - arctg
Угол ZFD{M определяется из треугольника FDB по теореме
RjIbj-)
синусов: ZFD^B = arcsin
sin (ZFBD{)
Длина lpp определяются по теореме косинусов из АBFD:
hüx ~ д/^22 + 2 - 2R2hüx cos(ZFBD).
Из изложенного, нетрудно видеть, что ^ в конечном итоге выражается через элементы тросового манипулятора и углы (pj и ZDBF,
а ^2 в.свою очередь через элементы тросового манипулятора и угол
FBD{.
Углы DBF и FB D{ связаны между собой через уравнение (2.16), т.к. являются составными частями углов у у му2 •
у1 = ZABD + ZDBF.
Угол ABD определяется из MBD:
ZABD = arcsin
-Ri sinl [al + 9ji)
■J Ri +1 + cosl («i+ После всех соответствующих подстановок система уравнений (2.15) и (2.16) имеет вид: