CC BY
23
Литература
1. Пат. ПМ №120599 РФ, МПК B25J1/00. Пространственный механизм. / П.Д. Балакин, А.Х. Шамутдинов -№2011153160/02; Заявлено 26.02.2011; Опубл. 27.09.2012, Бюл. №27. - 2 с.: ил.
2. Балакин П.Д., Шамутдинов А.Х. Схемное решение механизма шестикоординатного манипулятора // Международный научно-технический журнал ISSN 2303-9869. - Екатеринбург, ООО «Имплекс». - 2013. - Ч.1 №6(13) - С.97-99.
3. Балакин П.Д., Шамутдинов А.Х. Исследование жесткости механизма шестикоординатного манипулятора // Международный научно-технический журнал ISSN 2303-9869. - Екатеринбург, ООО «Имплекс». - 2013. - Ч.1 №6(13) - С.99-102.
4. Евстигнеев В.Н., Левина З.М. Оценка компоновок многоцелевых станков по критерию жесткости // Станки и инструменты. - 1986. - №1 С. 5-7.
5. Каминская В.В., Гринглаз А.В. Расчетный анализ динамических характеристик несущих систем станков // Станки и инструменты. - 1989. - №2. С. 10-13.
Шамутдинов А. Х.
Кандидат технических наук, Омский автобронетанковый инженерный институт ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ДИНАМИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК ОРИГИНАЛЬНОЙ ЧАСТИ
ШЕСТИКООРДИНАТНОГО МАНИПУЛЯТОРА
Аннотация
В данной статье экспериментально исследованы динамические характеристики оригинальной части шестикоординатного манипулятора (ОЧШМ), с целью применения его эксплуатационных свойств в технологическом оборудовании.
Ключевые слова: макет оригинальной части манипулятора, виброанализатор «Диана 2М», вибродатчик, временная реализация свободных колебаний, логарифмический декремент затухания колебаний.
Shamutdinov A.H.
Candidate of Technical Sciences, Omsk Tank-Automotive Engineering Institute
EXPERIMENTAL STUDY OF DYNAMIC CHARACTERISTICS THE ORIGINAL PART MANIPULATOR WITH SIX-
DEGREE OF FREEDOM
Abstract
In this paper, experimental investigations of the dynamic characteristics of the original part of manipulator with six-degree of freedom and use its performance in the process equipment.
Keywords: original layout of the manipulator, vibration analyzer "Diana 2M", the shock sensor, the temporal realization of free oscillations, the logarithmic decrement of oscillations.
Установка состояла из оригинальной части шестикоординатного манипулятора (ОЧШМ - 1, 2, 3) [1, 2, 3], основания 4, двигателя 5 с эксцентриком 7, вольтметра 8 и аттестованного виброанализатора «Диана-2М» 9 с вибродатчиком 6 (рис. 1). Для устойчивости ОЧМ была закреплена на основании 4 четырьмя болтами. Таким образом, исключались сдвиги и наклоны ОЧШМ под действием сил его тяжести и возбуждающей силы, возникающей при вращении эксцентрика. Для определения собственных частот ОЧШМ использовался способ мгновенного приложения нагрузки, когда колебания возбуждались ударом. При помощи эксцентрикового возбудителя колебаний 7, задающего гармонические вынужденные колебания в переходном режиме (при пуске - остановке), частота изменялась в широком диапазоне путем изменения напряжения, контролируемого вольтметром 5, что позволяло определить, в том числе, значения резонансных частот. Для получения полной картины поведения ОЧШМ под нагрузкой было рассмотрено два этапа исследований:
I этап: колебания производились в плоскости XOY (рис. 1), II этап: колебания производились в плоскости YOZ (рис. 2). В каждом этапе, исследуемых положений ОЧШМ было два: 1) ОЧМ при минимальной длине стержней; 2) ОЧМ при максимальной длине стержней. В каждом из этих положений вначале создавалась ударная нагрузка на рабочий стол (РС) и опорно-поворотное устройство (ОПУ) ОЧШМ и, с помощью виброанализатора Диана-2М, снимались показания (графики) временной реализации колебаний. Анализ временных реализаций позволил определить период и частоту собственных колебаний ОЧШМ различных конфигураций.
Позиции на рис. 1: 1 - Рабочий стол ОЧМ; 2 - Опорно-поворотное устройство ОЧШМ; 3 - Наклонная платформа ОЧШМ; 4 - Основание; 5 - Эл/двигатель; 6 - Вибродатчик; 7 - Эксцентрик; 8 - Вольтметр; 9 - Виброанализатор «Диана-2М».
Позиции на рис. 2: 1 - Эл/двигатель; 2 - Рабочий стол ОЧШМ; 3 - Вибродатчик; 4 - Опорно-поворотное устройство ОЧШМ; 5 - Наклонная платформа ОЧШМ; 6 - Вольтметр; 7 - Виброанализатор «Диана-2М»; 8 - Эксцентрик.
1
2
3
4
)
б)
Рис. 1. Колебания в плоскости XOY. ОЧШМ при минимальной длине стержней: а) датчик на рабочем столе; б) датчик на
ОПУ
114
1
2
3
4
5
6 7
а) б)
Рис. 2. Колебания в плоскости YOZ. ОЧШМ при минимальной длине: а) датчик на рабочем столе; б) датчик на ОПУ
Диссипация энергии при колебаниях оценивается логарифмическим декрементом затухания. Значение логарифмического декремента затухания колебаний найдём, анализируя экспериментальные данные, по формуле:
X =
— ■ ln A
m A...
(i)
Рис. 3. Временная реализация свободных колебаний РС при минимальной длине стержней ОЧМ
Рис. 4. Временная реализация свободных колебаний РС при максимальной длине стержней ОЧМ
115
■52.25 3600 3300 3000 2700 2400 2100 1S00 1500 1200 900 600 300 0 -300 -600 -900 • 1200 -1500 -2100 -2400 • 2700 -3000 -3300 -3600 №32
: Х""\
] /[
\ / ;
\ ;/ Г
\ / ;
^ ! !
) 0 4 0 21 0 28 0.35 0 42 0 49 0 56 0.63 0 7 0 77 0 S4 0 91 0.98 1 05 1.12 1 19 1 26 1 33 1 4 1 47 1 6
Рис. 5 Временная реализация свободных колебаний ОПУ приминимальной длине стержней ОЧМ
Рис. 6. Временная реализация свободных колебаний ОПУ при максимальной длине стержней ОЧМ
Из рис. 3 и 4 для РС, по формуле (1), находим:
. _ 1 3563,2 _ __
min 2 n 628,01 ~ ’ и m
Аналогично, из рис. 5 и 6 для ОПУ:
, 1 ! 3814,95 1<ао ,
А - = —• ln----------« 1,38 и Ат
3 59,8926 и m
1 , 139,048 5 2,856
1 , 2731,6
2 290,92
0,78
1,12
(2)
(3)
Из выражений (2) и (3) видно, что система по (3) обладает большей диссипацией. Таким образом, ОПУ обеспечивает несущую и жесткостную способность конструкции в целом.
Из рис. 7 на частотном спектре видны частоты свободных колебаний ОПУ для положения наибольшей жесткости ОЧМ: k1 = 100 Гц, k2 = 213 Гц, k3 = 480 Гц, k4 = 800 Гц, k5 = 946 Гц, из которых максимальный пик по амплитуде при kmax =800 Гц.
116
1.25337
Рис. 7. Частотный спектр свободных колебаний ОПУ при максимальной жесткости ОЧМ
ВЫВОДЫ:
1. Опорно-поворотное устройство обладает большей диссипацией энергии колебаний по сравнению с рабочим столом ОЧШМ, а значит, основу жесткости ОЧШМ составляет - ОПУ.
2. Определен диапазон изменения собственных частот: k = 129 - 800 Гц, резонансных частот: f рз = 34 - 86 Гц и декременты затухания колебаний опытного образца: Imin = 0,78 - 0,87 и Imax = 1,12 - 1,38, что позволяет применить эксплуатационные возможности оборудования в конкретных условиях.
Литература
1. Пат. ПМ №120599 РФ, МПК B25J1/00. Пространственный механизм. / П.Д. Балакин, А.Х. Шамутдинов -№2011153160/02; Заявлено 26.02.2011; Опубл. 27.09.2012, Бюл. №27. - 2 с.: ил.
2. Балакин П.Д., Шамутдинов А.Х. Схемное решение механизма шестикоординатного манипулятора // Международный научно-технический журнал ISSN 2303-9869. - Екатеринбург, ООО «Имплекс». - 2013. - Ч.1 №6(13) - С.97-99.
2. Балакин П.Д., Шамутдинов А.Х. Исследование жесткости механизма шестикоординатного манипулятора // Международный научно-технический журнал ISSN 2303-9869. - Екатеринбург, ООО «Имплекс». - 2013. - Ч.1 №6(13) - С.99-102.
3. Тимошенко С.П. Колебания в инженерном деле. - М.: Наука, 1967. - 444 с.
Шинжина А.А.1, Сейсенбаева М.К.2
'Студент; 2магистр физики, Государственный университет имени Шакарима города Семей ПОПЫТКА ПРИМЕНЕНИЯ «МИКС» ЭНЕРГИИ НА ЖИЛЫХ УЧАСТКАХ БЛИЗ ГОРОДА СЕМЕЙ
Аннотация
В статье была произведена теоретическая попытка применения «микс» топлива, а именно ветряной и солнечной энергии на жилых участках близ города Семей: на сколько реально и возможно совмещение этих двух альтернативных источников для получения электроэнергии.
Ключевые слова: «микс» энергия, ветряная и солнечная энергия, возобновляемая энергия.
Shinzhina Л.А.1, Seysenbaeva M.K.2
'Student; 2Master of Physics, State University named after Shakarim Semey city ATTEMPTS TO APPLY THE «MIX» ENERGY FOR RESIDENTIAL AREAS NEAR SEMEY CITY
Abstract
The article was produced the theoretical attempt to use «mix» offuel. That is the compound of wind and solar energy near the Semey city. The task of work is determine a reality and possibility of combining two alternative sources for electricity generation.
Keywords: «mix» energy, wind and solar energy, renewable energy.
По отдельности каждый из альтернативных источников энергии имеет определенные недостатки, и чтобы скомпенсировать тот или иной минус, было решено совместить ветряную и солнечную энергию. Для достижения поставленной цели, необходимо было провести анализ потребляемой энергии исследуемого объекта, а именно жилого дома в городе Семей с населением в 3 человека.
Согласно извещению об оплате по электрической энергии, полученным за 4 месяца (июль, август, сентябрь, октябрь) в среднем в месяц семья расходует около 238 кВт в час. Этот расход включает аристон, холодильник, стиральную машину, телевизор, утюг, компьютер и духовой шкаф, 6 электрических лампочек, а в июль и август использовался насос агидель. В среднем в день данная семья расходует 7-8 кВт в час. Отсюда следует, что для одного жилого дома не потребуется слишком мощный генератор.
Чтобы установить ветрогенератор нужно определить среднюю скорость ветра. Для этого был рассмотрен Ветровой атлас Казахстана и рассчитана средняя скорость ветра за 4 месяца (июль, август, сентябрь, октябрь).
117
