Разработка методов расчета и оптимизации промышленных роботов с пневматическими и гидравлическими приводами по критерию быстродействия

• Автор: Клюкин, Валерий Юрьевич
• Шифр специальности: 05.02.05
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 1984
• Место защиты: Ленинград
• Количество страниц: 253 c. : ил

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ

1. ПРИМЕНЕНИЕ ПРИВОДОВ РАЗЛИЧНЫХ ТИПОВ В МАНИПУЛЯТОРАХ ПР.

1.1. Актуальность задачи повышения быстродействия ПР

1.2. Приводы различных типов в ПР .

1.2.1. Электрический, гидравлический

и пневматический приводы

1.2.2. Области наиболее рационального применения приводов различных

типов.
1.3. Типовые схемы пневматических и гидравлических приводов. Способы позиционирования ПР.

1.4. Существующие методики выбора параметров пневматических и гидравлических

приводов ПР.
1.5. Анализ исполнительных устройств манипуляторов ПР.
1.5.1. ПР с пневмоприводом
1.5.2. ПР с гидроприводом.
1.6. Выводы и основные задачи исследования .
2. АНАЛИЗ ВОЗМОЖНОСТЕЙ ПОВЫШЕНИЯ БЫСТРОДЕЙСТВИЯ
ПР С ГИДРАВЛИЧЕСКИМ ПРИВОДОМ
2.1. Определение коэффициентов чувствительности параметра быстродействия ПР с гидроприводом к изменению параметров
привода
2.2. Анализ коэффициентов чувствительности показателя быстродействия .
2.2.1. Оценка характера изменения коэффициентов чувствительности .
стр
2.2,2. Анализ численных значений коэффициентов чувствительности, определенных для некоторых моделей ПР с гидроприводом.
2.3. Рекомендации по выбору параметров гидравлических приводов ПР с релейным управлением .
2.3.1. Выбор параметров гидроприводов, совершающих постоянное перемещение
2.3.2. Учет изменения нагрузки и перемещения исполнительных органов при выборе параметров гидроприводов ПР . .
2.4. Основные результатыИЗ
2.5. Выводы
3. АНАЛИЗ ВОЗМОЖНОСТЕЙ ПОВЫШЕНИЯ БЫСТРОДЕЙСТВИЯ
ПР С ПНЕВМОПРИВОДОМ .
3.1. Определение скорости и ускорения поршня пневмоцилиндра перед началом торможения . . .
3.2. Исследование законов торможения пневмоприводов ПР с релейным управлением
3.3. Определение коэффициентов чувствительности параметрабыстродействия ПР к изменению параметров пневмопривода .
3.3.1. Теоретическое определение коэффициентов чувствительности
3.3.2. Экспериментальное определение коэффициентов чувствительности
3.4. Анализ коэффициентов чувствительности быстродействия ПР к изменению параметров пневмопривода
3.4.1. Оценка характера изменения коэффициентов чувствительности
3.4.2. Анализ расчетных значений коэффициентов чувствительности для некоторых моделей ПР с пневмоприводом .
стр
3.5. Особенности выбора параметров пневмоприводов ПР . .
3.6. Основные результаты .
3.7. Выводы.
4. ВЫБОР ПАРАМЕТРОВ ГИДРОПРИВОДОВ Щ, РАБОТАЮЩИХ В СФЕРИЧЕСКОЙ И АНШЯРНОЙ СИСТЕМАХ
КООРДИНАТ.
4.1. Анализ кинематических схем ПР
4.2. Уравнения динамики гидропривода
с переменной нагрузкой
4.3. Анализ влияния на быстродействие параметров исполнительных устройств гидроприводов с переменной нагрузкой .
4.4. Рекомендации по выбору гидравлических приводов ПР, работающих в сферической и ангулярной системах
координат
4.5. Основные результаты .
4.6. Выводы.
5. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ПНЕВМОПРИВОДА ПР С ЦИКЛОВЫМ УУ .
5.1. Постановка задач исследования
5.2. Описание экспериментального стенда .
5.3. Порядок проведения исследований
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
ЛИТЕРАТУРА


Их быстродействие ниже, чем у ПР с гидро и пневмоприводами. Это связано как с более низкой энерговооруженностью, так и с тем, что неизбежен громоздкий передаточный механизм от двигателя к подвижным звеньям. По этим причинам электрический привод пока не получил в СССР широкого распространения. Вопросам проектирования и исследования электрических приводов ПР посвящены работы , , , , 5, 3,
Гидравлический привод позволяет получать больше усилия при компактности исполнительных элементов, регулируемые скорости перемещения. Характеристики гидропривода достаточно стабильны. Применение гидропривода в ПР позволяет осуществить следящий режим с большим числом точек позиционирования в пределах максимального перемещения. Однако гидравлические приводы имеют и недостатки. Аппаратура высокого давления, особенно гидроусилители и следящие золотники, сложна в изготовлении. Для каждого ПР требуется отдельная насосная станция. Изменение вязкости масла изза повышения температуры в процессе работы часто вызывает изменение характеристик привода. Работы с гидроприводом, как правило, сложны и дороги. Квалификация обслуживающего персонала должна быть высокой. Исследованию гидропривода ПР посвящены работы 2, , , , , , 5, 8. Наиболее прост в изготовлении и обслуживании пневматический привод. Устройства управления ПР с пневмоприводом в большинстве случаев наиболее простые щитовые. Скорость перемещения исполнительных органов ПР с таким приводом высокая. Пневмоприводы надежны, долговечны и способны работать в тяжелых условиях запыленность, взрывоопасность, повышенная влажность. Стоимость роботов с пневмоприводом в 2. Исследованию ПР с пневмоприводом посвящено большое количество работ, например, , , , , , , 5, III, ИЗ, 3. Однако роботы с пневмоприводом могут работать, как правило, только с цикловым УУ по упорам. Скорость движения регулировать трудно и она часто нестабильна. Несмотря на отмеченные недостатки пневмопривод нашел широкое применение в ПР малой и средней грузоподъемности. В работе приводятся данные, позволяющие определить наиболее рациональные области применения различных типов приводов ПР. На рис. Регулируемый электропривод имеет существенно более низкую стоимость по сравнению с гидроприводом в диапазоне мощностей 1. Вт. Значительно более низкую стоимость во всем диапазоне мощностей имеет нерегулируемый пневмопривод. На рис. ПР от мощности привода, а на рис. При расчете удельной модности всего оборудования гидропривода к силе тяжести силовых частей привода, за которую принята сила тяжести комплектных гидроприводов, была добавлена сила тяжести насосной станции, условно распределенная поровну между приводами звеньев манипулятора. Наивысшую удельную мощность силовых частей в диапазоне мощности до 0 Вт имеет электропривод, в диапазоне от 0 Вт до 0 Вт пневмопривод, а свыше 0 Вт гидропривод. При сравнении удельной мощности силовых частей гидравлического и электрического приводов видно, что при мощностях свыше 0 Вт электропривод значительно уступает гидроприводу по этому показателю. Наивысший показатель удельной мощности всего установленного оборудования в диапазоне мощностей до 4 кВт имеет пневматический привод. Однако мощность пневмоприводов ПР невелика и составляет несколько сотен Вт, тогда как мощность гидравлических и электрических приводов может достигать нескольких кВт. Типовые схемы пневматичесхшх и гидравлических приводов. Пневматические и гидравлические схемы приводов роботов отличаются большим разнообразием. Однако можно выделить ряд типичных решений. В схемах пневматических ПР с цикловым УУ распределительные золотники выполняют лишь роль распределителей потока газа, подключая к источнику питания и соединяя с атмосферой разные полости пневмодвигателей. На рис. МП3 8. Три пневмоцилиндра обеспечивают движение ПР по трем координатам. Пневмоцилиндр 4 управляет охватом робота. Воздух из пневмомагистрали через систему подготовки воздуха 5 поступает к электропневматическим нормально закрытым клапанам 6. При включении клапана 6 воздух поступает в пневмоцилиндр 4, вследствие чего губки охвата сходятся.