Разработка модуля выдвижения с пневмоприводом. Выбор конструктивно-компоновочной схемы. Принцип сборки проектируемого модуля, страница 5

где   – момент инерции объекта манипулирования при максимальном радиусе действия;

  - момент инерции вращающихся звеньев исполнительного устройства робота.

Величина момента инерции объекта манипулирования определяется по формуле:

Введём коэффициент конструкции робота:

Окончательно выражение для нахождения  примет вид:

Величина коэффициента конструкции  для современных роботов составляет  

Угловое ускорение определяется по формуле:

Получаем окончательное выражение для динамического момента:

В итоге момент сопротивления привода равен:

При вращении вокруг вертикальной оси звена, расположенного в горизонтальной плоскости α=0, и выражение для момента сопротивления принимает вид:

Используя данные из расчёта пневмоцилиндра и его габаритные размеры, определённые по ГОСТ 15608-81, находим расстояние от оси вращения до объекта манипулирования  

Угловую скорость и угол поворота берём из техзадания на модуль поворота:

Момент сопротивления равен:

6. ОПРЕДЕЛЕНИЕ РАЗМЕРОВ ПРИЗМАТИЧЕСКОЙ НАПРАВЛЯЮЩЕЙ

Определение размеров поперечного сечения призматической направляющей заключается в расчёте её на прочность.

Модуль горизонтального выдвижения руки подвержен действию изгибающего момента, который возникает из-за вращающего действия модуля поворота, а также из-за неуравновешенности масс звеньев и объекта манипулирования.

Основным фактором, влияющим на прочностные характеристики направляющей, является материал, из которого она изготовлена. От выбора материала зависит значение допускаемого напряжения при изгибе.

Выберем материал направляющей -  Сталь 40. Для данной стали значение допускаемого напряжения при изгибе равно:

Значение действующего напряжения при изгибе должно быть меньше допускаемого напряжения:

Действующее напряжение при изгибе определяется по формуле:

где   - изгибающий момент в поперечном сечение звена. В данном модуле

 - момент сопротивления сечения изгибу.

Выберем сечение, представленное на рисунке 4.

Рисунок 4 – Сечение призматической направляющей

Для данного сечения момент сопротивления изгибу равен:

Напряжение при изгибе равно:

Исходное неравенство примет вид:

Находим геометрические размеры поперечного сечения:

=>

Исходя из определенного ранее с помощью геометрических и функциональных соотношений размера , примем с запасом

7. ТЕХНИЧЕСКОЕ ОПИСАНИЕ МОДУЛЯ

При подаче сжатого воздуха через пневмоклапан, воздух поступает в правую камеру (б) пневмоцилиндра, представленного на рисунке 6.

Рисунок 6 - Пневмоцилиндр

В результате разностей давлений в камерах, происходит движение поршня (ж) внутри цилиндрической гильзы (д) справа налево, т.е. обеспечивается выдвижение штока (а), вспомогательной направляющей руки робота. Одновременно с этим воздух из левой камеры (в) стравливается с атмосферой. Поршень обязательно должен иметь уплотнительное кольцо для обеспечения невозможности контакта сжатого воздуха в левой и правой камерах.

Для обеспечения реверсивного хода, т.е. возврата руки робота в исходное положение, необходимо переключить пневмораспределитель. В этом случае воздух будет поступать в левую камеру. В тоже время правая камера будет стравливаться с атмосферой, и поршень будет совершать движение в обратном направлении.

Герметизация гильзы производится крышками (г), которые уплотняются кольцами и крепятся шпильками (е). В крышках выполняются отверстия для подключения к пневмомагистрали.

Для обеспечения прямолинейности движения руки используется призматическая направляющая. Сечение призматической направляющей – квадрат, обеспечивает удобство изготовления и дальнейшей установки и смены направляющей. Углы квадрата обязательно скругляются для обеспечения отсутствия заклинивания.

Призматическая направляющая закреплена в опоре качения, представленной в разрезе на рисунке 7.