Разработка модуля выдвижения с пневмоприводом. Выбор конструктивно-компоновочной схемы. Принцип сборки проектируемого модуля, страница 4

Среднее значение мощности потребляемой нагрузкой определяется по формуле:

Совершаемая работа A складывается из работы по разгону перемещаемой массы K и работы по преодолению сил сопротивления движению :

Кинетическая энергия, сообщённая нагрузке равна:

Будем полагать, что скорость поршня возрастёт равномерно за время движения поршня.

Время срабатывания привода определяется по формуле:

Время трогания составляет (0.1…0.3)T. Примем .

Работа по преодолению сил нагрузки равна:

Сила трения – трудно прогнозируемая величина. Она сильно зависит от диаметра поршня, который только предстоит определить, а также от других ещё не выбранных параметров. Поэтому полагают, что в рационально спроектированном приводе работа по преодолению сил трения ≤10%, от суммарной работы, идущей на разгон перемещаемой массы и преодолению сил нагрузки, т.е. можно считать, что:

Найденная мощность – это мощность на выходе привода. Мощность на входе зависит от КПД. Для пневмоприводов КПД составляет 5-10%.

4.2. Определение параметров линии пневмопитания

Для пропускания через двигатель газового потока мощностью , необходимо обеспечить достаточную площадь проходных сечений магистрали, через которые протекает воздух.

Мощность потока, протекающего через отверстие S:

Коэффициент  

Скорость течения газа при критическом режиме течения

Давление газа для промышленной пневмосети

Обычно минимальное проходящее сечение реализуется в выходной магистрали:

Площадь канала наполнения   делают обычно на порядок больше :

4.3. Оценка величины движущей силы сопротивления

Площадь поршня определяет величину движущего усилия . Движущее усилие обеспечивает преодоление суммарной силы сопротивления, складывающейся из силы сопротивления нагрузки и силы трения , а также обеспечивает разгон поршня  (преодоление сил инерции).

Ускорение поршня равно:

Найдём силу трения по формуле:

Получим величину движущей силы:

4.4. Выбор площади поршня

Площадь поршня найдём из равенства:

В процессе движения перепад давлений в полостях двигателя  составляет (20-50)% от давления в питающей магистрали, т.е.

Возьмём  =>

В итоге получаем площадь поршня:

4.5. Определение конструктивных размеров

По найденному значению  выбираем пневмораспределитель с соответствующим диаметром условного прохода.

По найденному значению площади поршня  рассчитываем диаметр поршня.

Диаметр штока принимается равным

В итоге для расчёта будем считать диаметр штока .

Диаметр штока определяется по формуле:

Диаметр поршня, диаметр штока и диаметр условного прохода приводятся по ГОСТ 6540-68 к стандартному ряду размеров округлением в большую сторону (если ≤5%, допустимо округление в меньшую сторону).

Исходя из значений, полученных при расчёте, выбираем по ГОСТ 15608-81 стандартный пневмоцилиндр заданного исполнения.

В конечном итоге получаем:

пневмоцилиндр 1111– 025х0200.Н120 – У2 ГОСТ 15608–81.

5. ОПРЕДЕЛЕНИЕ МОМЕНТА СОПРОТИВЛЕНИЯ ПРИВОДА

Момент сопротивления привода  складывается из момента сопротивления от неуравновешенности масс звеньев и объекта манипулирования  и динамического момента , возникающего в периоды разгона и торможения этих же звеньев и объекта манипулирования:

Момент сопротивления от неуравновешенности масс определяется по формуле:

где   – расстояние от оси вращения рассматриваемой системы до центра масс звена робота с объектом манипулирования.

Введём в рассмотрение коэффициент конструкции, учитывающий момент неуравновешенности масс подвижных звеньев исполнительного устройства относительно оси вращения в зависимости от конструкции степени подвижности ПР, её удаление от основания и типа привода:

С учётом этого коэффициента момент от неуравновешенности масс можно записать:

Для неуравновешенного механизма

Величина динамического момента определяется по формуле:

Момент инерции вращающихся звеньев исполнительного устройства робота и объекта манипулирования определяется по выражению: