CC BY
152. Министерство образования и науки Российской Федерации. Методические указания по проектированию для студентов специальности 100400 -Электроснабжение // Мар. гос. ун-т; сост. И.В. Максимова. Йошкар-Ола, 2007. 74 с.
3. Кузнецов В.Г., Николаенко В.Г. Оценка экономического ущерба от несимметрии и несинусоидальности напряжений в промышленных системах электроснабжения. Техническая электродинамика, 1980. № 1. С. 33-37.
4. Лещинская Т.Б., Суворов М.Н. Эффективность применения автономного источника электроснабжения в отдаленных газифицированных населенных пунктах. // М.: МИЭЭ, 2019. 178 с.
5. Будзко И.А., Зуль Н.М. Электроснабжение сельского хозяйства. // М.: Агропромиздат, 1990. 496 с.
6. Лещинская Т.Б., Наумов И.В. Электроснабжение сельского хозяйства: Учебник для вузов. / М.: Бибком, 2015. 655 с.
МЕХАНИЗМ «МАНИПУЛЯТОР» Ланшаков И.О.
Ланшаков Илья Олегович - студент, кафедра технологии машиностроения, механико-технологический факультет, Новосибирский государственный технический университет, г. Новосибирск
Аннотация: в этой статье рассматривается плоский рычажный механизм, в дальнейшем "Манипулятор ", который может быть использован в промышленности, машиностроении, медицине, строительстве и т.д.
Приобретенные теоретические знания были применены на этапе прототипирования плоского рычажного механизма зажима. Целью стало - создать механизм с крутящим моментом Т = 0 , 1 6 Н ■ м, силой сжатия захватов Рсж= 3 , 4 Н, что соответствует подъёму груза массой т = 0, 3 4 кг. В условиях ограниченности материалов, инструментов и оборудования была создана рабочая модель механизма, прошедшая первичные испытания.
Перспективы применения механизма:
Данный механизм был создан в целях применения разработки в промышленности и производстве. Используя концепцию и устройство "Манипулятора", можно применять данный механизм при транспортировке, захвате различных объектов. Также можно переносить различные опасные для жизни и здоровья человека вещества и материалы. Например: сильнодействующие ядовитые, взрывоопасные, аварийно-химически опасные вещества, радиоактивные изотопы и т.д.
Видна перспектива применения этого механизма в сфере служб спасения. С помощью "Манипулятора" можно расчищать и ликвидировать последствия стихийных бедствий, что упростит человеческий труд и ускорит процесс восстановления разрушенной инфраструктуры.
Возможно, созданный механизм не заменит полноценные и функционирующие руки человека, но он может стать их надёжной и эффективной альтернативой и продолжением.
Вполне вероятно, что этот механизм найдет широкое применение в робототехнике. "Манипулятором" можно оснастить машины, управляемые как сами человеком, так и искусственным интеллектом. Это могут быть роботы, используемые в горнодобывающей промышленности, научно-исследовательской сфере: подводные поиски полезных ископаемых, исследование поверхностей различных планет - те
места, где человек без специального оборудования не сможет совершать не то что трудовую, но и жизненную деятельность.
Синтезированный механизм, как и его привод просты в изготовлении, компактны, поэтому возможно предположить, что "Манипулятор" найдёт широкое применение в жизни человечества.
Согласно структурной схеме (Рис. 2), была синтезирована физическая модель механизма. Подвижность данного механизма: Ш = Зп - 2р5 - р4 = 3 ■ 9 - 2 ■ 13 - 0 = 1
При создании устройства в качестве основного материала был выбран пластик PLA, так как он легко поддается физической обработке. Детали из этого материала печатались на 3D принтере, так как точность изготовления деталей с помощью данного метода достаточна высока, также это достаточно простой способ изготовления, требующий знания системы САПР "Компас", с помощью которой есть возможность внесения коррективов в модели и их просмотр.
Напечатанные детали требовали дополнительной механической обработки, так как, пластик PLA, как и любой плавкий материал имеет свойство изменять свои размеры (размеры отверстий и пазов) при повышении и уменьшении температуры. Пришлось вытачивать и высверливать отверстия под нужный размер. Пластик PLA достаточно мягкий материал, но в то же время легко деформируемый [1]. В связи с этим пришлось соблюдать особую осторожность при данных операциях. Особенно при обработке фрезой - было выявлено, что при высоких оборотах пластик начинает быстро плавиться и испытывать сильные деформации.
После полной сборки конструкции из напечатанных деталей и соединительных элементов, проверки подвижности и работоспособности механизма, следующей целью стало синтезировать привод "Манипулятора". Рабочий ход данного рычажного плоского механизма ограничен величиной 20 мм. На основании этих данных был выбран кривошипно-ползунный механизм, ход ползуна которого был равен рабочему ходу "Манипулятора".
Следующей задачей стал подбор мощного двигателя, способного привести в движение кривошип, который, в свою очередь приводит в движение механизм "Манипулятора". В дальнейшем сложность заключалась в том, что вал двигателя был не соосен кривошипно-ползунному механизму. Из-за этого начинался люфт двигателя, порядком 450 микрон. С помощью специальных вкладышей и крепежа двигателя, была достигнута соосность кривошипа и мотора.
С целью повышения КПД, на этапе сборки на элементы кинематических пар был нанесен слой консистентной смазки.
Двигатель 1 (Рис. 2) приводит в движение кривошип 2, которое в дальнейшем преобразуется в поступательное движение ползуна 3. Ползун, в свою очередь, приводит в действие ведомое звено 4, которое соединено с коромыслами 6 и 10 посредством шатунов 5 и 9 соответственно. Коромысла 6 и 10 движутся вращательно-параллельно звеньям 8 и 12 соответственно, они соединены с захватами 7 и 11 соответственно.
Рис. 2. Физическая модель механизма "Манипулятор"
Экспериментально был установлен крутящий момент Т = 0 , 1 4 Н ■ м, отличающийся от заданного на 15%. При более высоких нагрузках пластмасса PLA начинает деформироваться в местах кинематических пар D и F, J и М.
Рационально для реализации заданных условий работы применить следующие длины звеньев: Л2 = 50 мм, ВН = 50 мм, ВС = Н1 = 15 мм, CD = и = 30 мм, DE = FG = ML = ИК = 60 мм. В ведомом звене 4 и звене 6 было необходимостью сделать пазы на одной высоте вдоль звеньев, чтобы соблюдалось условие собираемости механизма. Длины пальцев 13 (см. Рис.2) должны быть равными и параллельными друг к другу. Длины звеньев кинематической цепи DEGF образуют параллелограмм, который, в свою очередь, обеспечивает параллельное движение соприкасающихся поверхностей захватов 7 и 11.
Вывод: был сконструирован плоский одноподвижный рычажный механизм. В связи с неточностью изготовления и обработки деталей произошла потеря крутящего момента и как следствие уменьшение силы зажима захватов.
При интегрировании в механизм "Манипулятора" компьютерной логики и более прочных материалов для изготовления деталей, есть возможность получить устройство с большим функционалом и работоспособностью.
Список литературы
1. PLA-пластик для 3D-печати // Технические характеристики PLA-пластика. [Электронный ресурс], 2019. Режим доступа: https://3dtoday.ru/wiki/PLA_plastic/ (дата обращения: 30.06.2021).
