Проектирование и расчет манипуляторов

Характерными особенностями расчета манипуляторов являются:

- короткое время цикла работы.

- непостоянство массы и момента инерции исполнительных органов.

- большие динамические нагрузки, колебания и удары в механизмах приводов при разгоне, торможении, реверсе (т.е. при переходных режимах работы).

Приводы манипуляторов – это системы, состоящие из двигателя, передаточного механизма и устройства управления. В качестве двигателей используют гидро и пневмоцилиндры, гидропневмодвигатели с вращательным или касательным движением. К передаточным механизмам относят редукторы, зубчато-реечные, кривошипные, кулачковые и т.д. передачи.

Переходные режимы работы манипуляторов характеризуются законом изменения скорости V их движения за время t.

Наибольшее быстродействие механизма достигается, когда переходный процесс состоит из двух этапов:

- разгон с максимально возможным ускорением до скорости V_max;

- торможение с наибольшим замедлением до полной остановки.

Особенностью манипуляторов является их неуравновешенность из-за переменности масс исполнительных органов, вследствие чего возникает дополнительный момент М_н – момент неуравновешенности.

Схема определения М_н для автооператора механизма смены инструментов с горизонтальной осью вращения.

, где

m₁, m₂ – масса инструментов;

R – расстояние между осями автооператора и инструмента;

φ – угол наклона автооператора;

g– ускорение силы тяжести.

В зависимости от положения автооператора направление действия М_н может меняться.

Характеристики приводов с гидоропневмоцилиндрами выбирают по расчетным значениям параметров исполнительных механизмов манипуляторов: наибольшей скорости V_max и предельной нагрузке F_max.

По этим значениям и выбранному давлению Р определяют диаметр цилиндра:

, где

в – коэффициент типа уплотнений штока цилиндра (1,1÷1,5).

Затем вычисляют расход жидкости:

, где

S – площадь поршня.

По каталогу определяют ближайший типоразмер гидро или пневмоцилиндра.