Конструкция манипулятора роботизированного участка лазерной резки
Габариты несущих частей манипулятора. Проверка направляющих на рабочую нагрузку. Расчет вертикальной и радиальной направляющих. Выбор типа и схемы установки подшипников. Расчет подшипников на быстроходном валу. Расчет червяка и червячного колеса.
| Рубрика | Производство и технологии |
| Вид | отчет по практике |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 01.10.2017 |
| Размер файла | 1,1 M |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http://www.allbest.ru/
Московский Государственный Технический Университет
имени Н. Э. Баумана
Отчет по преддипломной практике
«Конструкция манипулятора роботизированного участка лазерной резки»
Выполнил: Марков И.А.
Группа: РК10-121
Научный руководитель:
Воротников С.А.
Москва, 2014
Оглавление
1.Введение, Постановка задачи.
2. Конструкция манипулятора.
2.1 Габариты несущих частей
2.2 Проверка направляющих на рабочую нагрузку.
2.2.1 Расчет вертикальной направляющей.
2.2.2 Расчет радиальной направляющей.
3. Расчет подшипников.
3.1 Выбор типа и схемы установки подшипников.
3.2 Расчет подшипников на быстроходном валу.
3.3 Расчет подшипников на тихоходном валу.
4. Расчет червяка и червячного колеса.
1.Введение, Постановка задачи
Фирма НПП «Гравитон» занимается выпуском автоматики для широкого спектра насосных систем. Приборы, выпускаемые этой фирмой, выполняются по концепции «Шкаф» (рис. 1). В связи с этим покупаются стандартные металлические шкафы Rittal и после дорабатываются для дальнейшей сборки.
В цикл обработки шкафа входит лазерная резка дверей, так как необходимы отверстия под вентиляцию и установку контроллера системы.
Рис. 1: Примеры продукции
На предприятии существует производственное помещение, где на данный момент установлен только станок лазерной резки, который управляется оператором.
По плану моего дипломного проекта, после модернизации участка данное помещение будет выглядеть следующим образом:
Рис 2.1 Помещение (Вид сверху)
В рамках своего дипломного проекта я проектирую роботизированный комплекс лазерной резки, который включает в себя конвейер, манипулятор, станок лазерной резки, контроллер зоны безопасности, систему технического зрения, устройство установа заготовок, и устройство управления системой. В рамках преддипломной практики я проектирую конструкцию манипулятора и рассчитываю его основные технические узлы.
Рис 2.2 Помещение (Вид слева)
Данный робот имеет три степени свободы, угловое перемещение на опорно-поворотном устройстве, линейное перемещение на радиальной стреле, и линейное перемещение на вертикальной стреле.
Кинематическая схема робота выглядит следующим образом:
Рис 3. Кинематическая схема
После анализа схемы и рабочего участка я пришел к выводу, что все приводы робота должны быть электрическими, так как необходимо управление роботом с обратной связью по положению и скорости.
В конструкции радиальной и вертикальной стрелы я использовал ШВП, угловое перемещение осуществляется за счет опорно-поворотного устройства.
Для упрощения и ускорения процесса проектирования было принято решение использовать готовые линейные направляющие фирмы Hiwin.
манипулятор вал подшипник червячный
2. Конструкция манипулятора
2.1 Габариты несущих частей
Для решения поставленной задачи мне необходимо было оценить габариты звеньев манипулятора, поэтому я нарисовал 3D модель роботизированного участка, сняв размеры с реальных объектов.
Рис. 4 Оценка габаритов манипулятора на 3D модели.
Проведя анализ 3D модели, я принял решение заказать две линейные направляющие фирмы HIWIN соответствующей длины:
Радиальную направляющую HIWIN KK100-750
Вертикальную направляющую HIWIN KK6005P-750.
Также после анализа модели было принято решение установить опорно-поворотное устройство на стойку, таким образом решаются сразу две проблемы:
1. Уменьшается статическая нагрузка на подшипниковые узлы опорно-поворотного устройства
2. Всё оборудование, необходимое для работы манипулятора, размещается в стойке.
Таким образом:
Длина радиальной направляющей - 765 мм
Длина вертикальной направляющей - 750 мм
Длина вертикальной опоры системы позиционирования - 400 мм.
2.2 Проверка направляющих на рабочую нагрузку
Основные заготовки, которые переносятся манипулятором - это монтажные панели электрощитового оборудования.
Масса монтажных панелей, которые представляют собой листы оцинкованной стали 550х520ммх2мм, составляет около 5кг.
Производитель направляющих дает таблицу с предельно допустимыми нагрузками:
2.2.1 Расчет вертикальной направляющей
Рис.5 Расчетная схема для статической нагрузки.
Масса вертикальной стрелы - 2кг
Масса заготовки - 5 кг
Масса электродвигателя - 2,1 кг
Сила тяжести :
F тяж = 9.1*9.8=89.18Н
По обеим осям направляющая вертикальной стрелы КК6010 допустимая нагрузка составляет 2410Н, 3743Н, что на порядок превосходит нагрузки данной задачи.
Момент силы тяжести:
Предположим, что центр тяжести находится в наиболее удалённой точке, в которой он может быть, тогда плечо силы тяжести будет составлять 25мм, то есть 0.025м.
Соответственно, считаем момент:
Мf тяж=89.18*0.025М=2.5НМ
Момент не превышает заявленного максимума Мp=162Нм.
Следовательно, направляющая выдерживает заданную нагрузку.
2.2.2 Расчет радиальной направляющей
Рис.6 Расчетная схема для статической нагрузки.
Положение радиальной направляющей позволяет применить ту же расчетную схему, просто осевые составляющие нагрузки изменятся. В данном случае нагрузка будет составлять силу тяжести вертикальной стрелы с учетом каретки.
Масса вертикальной стрелы с нагрузкой и двигателем - 10кг
F тяж = 10*9.8=98Н
По обеим осям направляющая вертикальной стрелы КК10020 допустимая нагрузка составляет 7046Н, 12744Н, что на порядок превосходит нагрузки данной задачи.
Момент силы тяжести:
Предположим, что центр тяжести находится в наиболее удалённой точке, в которой он может быть, тогда плечо силы тяжести будет составлять 60мм, то есть 0.06м.
Соответственно, считаем момент:
Мf тяж=98*0.06М=5.88НМ
Момент не превышает заявленного максимума Мr=2205Нм.
Следовательно, направляющая выдерживает заданную нагрузку.
3.Расчет подшипников
3.1 Выбор типа и схемы установки подшипников
Конические колеса должны быть жестко зафиксированы в осевом направлении. Поэтому для опор быстроходного вала с конической шестерней применяются конические роликовые подшипники. Схему установки принимаем “врастяжку”, обеспечивая фиксацию опор и малую вероятность защемления подшипников вследствие температурных деформаций (частота вращения вала 1073,4 ). Для удобства регулирования осевого положения шестерни опора заключена в стакан.
Для опор промежуточного вала с коническим колесом применяются конические роликовые подшипники для жесткой фиксации в осевом направлении. Схему установки принимаем “враспор”, фиксируя обе опоры.
Для опор выходного вала применяются конические роликовые подшипники.
3.2 Расчет подшипников на быстроходном валу
Предварительно назначаем роликовые конические однорядные подшипники легкой серии 7207А (по ГОСТ 27365-87).
Радиальную реакцию подшипника считают приложенной к оси вала в точке пересечения с ней нормалей, проведенных через середины контактных площадок. Для роликовых конических однорядных подшипников расстояние а между этой точкой и торцом подшипника может быть определено по формуле: a=0.5[T+(d+D)e/3]=0.5[30.1+(40+94)0.37/3]=23.31 мм.
Силы в зацеплении:
Ft=1751H,
Fa=1362H,
Fr=491H,
Значения консольных сил Fк, Н, на валах редукторов общемашиностроительного применения регламентированы ГОСТ 50891-96:
Для входных валов редукторов
Fк=125*Т1/2б=686Н.
Определим реакции и (рис.1, приложение В)
: в вертикальной плоскости ZOX:
в горизонтальной плоскости XOY:
: в вертикальной плоскости ZOX:
в горизонтальной плоскости XOY:
Радиальная реакция опор от действия силы (рис. 2).
Реакции опор для расчета подшипников:
Для типового режима нагружения II коэффициент эквивалентности: Ке=0,63.
Вычисляем эквивалентные нагрузки:
Эквивалентные нагрузки:
Для выбранных подшипников из таблицы 24.16 находим:
Сr=48400 H, e=0,37. Y=1,6. X=0,4
Минимальные необходимые для нормальной работы осевые силы:
Подшипники установлены врастяжку.
858 1345 487
Из условия равновесия вала находим:
Расчет подшипников на статическую грузоподъемность:
Определим эквивалентную статическую радиальную нагрузку Por.
;
Y0=0.9 (по таблице 24.16[1]), X0=0.5 (по таблице 7.5[1]).
Тогда
По таблице 24.16[1] статическая радиальная грузоподъемность подшипника С0r=32500 Н.
Для наиболее нагруженной опоры Рor1<Cor => статическая прочность обеспечена.
Расчет подшипника на заданный ресурс:
, тогда коэффициенты радиальной и осевых нагрузок равны соответственно: Х=0.4, Y=1.6
(Коэффициент вращения кольца V=1, т. к. вращается внутреннее кольцо подшипника относительно вектора радиальной силы.)
, тогда коэффициенты радиальной и осевой нагрузок равны соответственно: Х=1, Y=0;
Эквивалентные динамические нагрузки для первой и второй опоры:
Коэффициент динамичности КБ=1,4(перегрузка до 150%), КТ=1(Т<1000С).
Для более нагруженной опоры 1:
a1 - коэффициент, корректирующий ресурс в зависимости от надежности (принимаем равным единице по таблице 7.7 [1], a23 - коэффициент, корректирующий ресурс в зависимости от особых свойств подшипника и условий его работы. k - показатель степени, равный для роликовых подшипников 10/3.
Так как расчетный ресурс больше допустимого и выполняется условие , то подшипник 7207А подходит.
3.3 Расчет подшипников на тихоходном валу
Предварительно выбираем роликовые конические однорядные подшипники легкой серии 7207А.
Расчетная схема - приложение В, рис. 4.
Cилы в зацеплении:
Ft=5059H,
Fa=1153H,
Fr=1889H.
Консольная нагрузка:
Fк=
1.Определяем реакции от сил на колесе.
: в вертикальной плоскости ZOX:
в горизонтальной плоскости XOY:
: в вертикальной плоскости ZOX:
в горизонтальной плоскости XOY:
Радиальная реакция опор от консольной нагрузки (рис. 5).
Реакции опор для расчета подшипников:
Для типового режима нагружения II коэффициент эквивалентности: Ке=0,63.
Вычисляем эквивалентные нагрузки:
Эквивалентные нагрузки:
Для выбранных подшипников:
d=65 мм, D=120 мм => ,
По таблице 7.3 [1], выбираем f0=14.4;
Рассчитаем коэффициент е осевого нагружения:
Расчет подшипников на статическую грузоподъемность:
Определим эквивалентную статическую радиальную нагрузку Por.
;
Y0=0.5, X0=0.6 (по таблице 7.5[1]).
Тогда для наиболее нагруженной опоры:
Рor1<Cor => статическая прочность обеспечена.
Расчет подшипника на заданный ресурс:
;
,
тогда: Х=1, Y=0;
Эквивалентные динамические нагрузки для первой и второй опоры:
Коэффициент динамичности КБ=1,4(перегрузка до 150%), КТ=1(Т<1000С).
Для более нагруженной опоры 1:
Так как расчетный ресурс больше допустимого и выполняется условие , то подшипник подходит.
4. Расчет червяка и червячного колеса
Расчет выполнялся в программе APM Trans.
В программе были заданы входные данные о нагрузке на выходном валу, межосевое расстояние ресурсе = 70мм, и материалах: колесо-бронза, червяк-сталь.
Программа выдала следующие параметры червячной передачи:
Колесо:
Число зубьев - 60
Модуль - 1.75 мм
Диаметр делительной окружности колеса - 105 мм
Окружность вершин колеса - 110.6
Червяк:
Число заходов - 3
Диаметр делительный - 35мм
Диаметр вершин - 38.5мм
Размещено на Allbest.ru
...Подобные документы
Выбор электродвигателя. Кинематический и силовой расчет привода. Расчет червячной передачи. Предварительный расчет валов и ориентировочный выбор подшипников. Конструктивные размеры червяка и червячного колеса. Выбор смазки зацепления и подшипников.
курсовая работа [2,9 M], добавлен 14.01.2014Проектирование привода аппарата для установки шайб подшипников. Расчет и конструирование выходного вала. Проверка долговечности предварительно выбранных подшипников. Разработка технологического процесса изготовления червячного зубчатого колеса.
дипломная работа [949,7 K], добавлен 12.08.2017Вычисление валов редуктора, конструирование червяка и червячного колеса. Определение размеров корпуса и основные этапы его компоновки. Проверка долговечности подшипников и прочности шпоночных соединений. Уточненный расчет валов и выбор сорта масла.
курсовая работа [4,1 M], добавлен 09.02.2012Пространственные механизмы со многими степенями свободы. Синтез четырехзвенного манипулятора. Выбор передачи редуктора для требуемых звеньев. Расчет мощности привода четвертого звена. Расчет вала на прочность. Основные параметры и подбор подшипников.
курсовая работа [1,3 M], добавлен 05.01.2013Проектирование и расчет редуктора для привода ленточного конвейера. Подбор электродвигателя, вычисление параметров валов. Конструирование червяка и червячного колеса. Проверка долговечности подшипников и прочности шпоночных соединений. Выбор сорта масла.
контрольная работа [431,9 K], добавлен 23.02.2014Расчет и выбор посадок подшипников скольжения, с натягом для соединения зубчатого венца со ступицей, переходных посадок для соединения червячного колеса с валом. Материал зубчатого венца. Диапазон и число членов параметрического ряда механизма.
курсовая работа [458,4 K], добавлен 20.11.2010Выбор конструктивно-компоновочной схемы и направляющих. Описание конструктивного исполнения и пневматической схемы управления модуля подъема. Определение движущей силы сопротивления. Расчет площади поршня и параметров подъема для промышленного робота.
курсовая работа [311,5 K], добавлен 25.05.2017Расчет металлоконструкции крана с целью облегчения собственного веса крана. Обоснование параметров крана-манипулятора. Гидравлические схемы для механизмов. Выбор сечений и определение веса несущих узлов металлоконструкции. Расчет захватных устройств.
дипломная работа [2,2 M], добавлен 11.08.2011Характеристика кондуктора для колеса зубчатого. Выбор типа приспособления, зажимного механизма, направляющих и настроечных элементов. Базирование, расчет режимов резания, выбор оборудования. Точность базирования. Расчет растяжения и изгиба, прочность.
курсовая работа [248,5 K], добавлен 29.03.2016Проектный расчет валов редуктора и межосевого расстояния. Конструктивные размеры червяка и червячного колеса. Проектировочный и проверочный расчет передачи. Расчет червяка на жесткость и прочность. Выбор смазки редуктора, уплотнительных устройств, муфты.
курсовая работа [223,5 K], добавлен 16.01.2011Расчет червячной передачи. Силы, действующие в зацеплении червячной передачи. Проверка червяка на прочность и жесткость. Предварительный расчет валов. Эскизная компоновка и предварительные размеры. Подбор подшипников. Конструирование корпуса.
курсовая работа [1,4 M], добавлен 27.11.2006Выбор электродвигателя и кинематический расчет редуктора, определение параметров зубчатых колес, валов, шестерни и колеса. Проверка долговечности подшипников, шпоночных соединений. Выбор посадок зубчатого колеса и подшипников. Выбор сорта масла.
курсовая работа [195,3 K], добавлен 20.11.2010Кинематическая схема исполнительного механизма. Расчет сил трения и силового заклинивания в направляющих поступательного движения исполнительного механизма и выбор двигателя. Динамический расчет приводной системы. Наладка модуля фазового управления.
курсовая работа [1,1 M], добавлен 07.06.2014Выбор электродвигателя и кинематический расчет. Предварительный расчет валов редуктора. Конструкция ведущего вала. Размеры шестерни, колеса, корпуса редуктора. Расчет клиноременной передачи. Компоновка редуктора. Проверка долговечности подшипников.
курсовая работа [705,8 K], добавлен 13.01.2014Выбор электродвигателя, расчет передаточного числа привода и его разбивка. Поверочный расчет зубьев колеса на выносливость по контактным напряжениям, подшипников на долговечность по динамической грузоподъемности. Определение реакций и моментов.
курсовая работа [2,3 M], добавлен 01.02.2011Выбор электродвигателя и его кинематический расчет. Расчет цепной передачи. Конструктивные размеры червячного зацепления, корпуса редуктора. Выбор подшипников, проверка долговечности. Уточненный расчет валов редуктора. Правила техники безопасности.
курсовая работа [65,7 K], добавлен 24.03.2013Основные эксплуатационные характеристики подшипников. Конструкция и эксплуатационная характеристика основных типов подшипников качения. Динамическая грузоподъемность подшипников. Расчет эквивалентных нагрузок при переменных режимах работы подшипника.
курсовая работа [1,3 M], добавлен 03.11.2014Выбор рабочей жидкости манипулятора. Расчет мощности и подачи насосов. Определение параметров распределителя. Выбор регулирующей и направляющей гидроаппаратуры. Расчет диаметров трубопроводов, потерь давления во всасывающем трубопроводе. Выбор фильтров.
курсовая работа [969,7 K], добавлен 09.06.2012Кинетический расчет привода. Расчет прямозубой цилиндрической передачи. Проверка передачи на контактную выносливость. Определение геометрических размеров колеса и шестерни. Выбор способа установки подшипников. Компоновка и разработка чертежа редуктора.
курсовая работа [1,1 M], добавлен 22.09.2010Выбор электродвигателя и кинематический расчет передач. Рассмотрение эскизной компоновки редуктора. Расчет схемы валов, реакций, эпюры изгибных и крутящих моментов. Подбор подшипников, выбор и проверка шпонок. Смазка зубчатого зацепления и подшипников.
отчет по практике [277,0 K], добавлен 02.06.2015
