CC BY
98 Norwegian Journal of development of the International Science No 19/2018
THE RATIONAL VALUES OF THE COMPARABLE PARAMETERS OF THE FORECASTING
DESIGN OF MANIPULATORS
Jumagazieva S.
candidate of technical Sciences, associate Professor, Yessenov University, Aktau
Toksanbayev R. undergraduate, Yessenov University, Aktau
РАЦИОНАЛЬНЫЕ ЗНАЧЕНИЯ СОПОСТАВИМЫХ ПАРАМЕТРОВ ПРОГНОЗИРОВАНИЯ
КОНСТРУКЦИИ МАНИПУЛЯТОРОВ
Джумагазиева Ш.К.
кандидат технических наук, доцент, КГУТИ имени Ш. Есенова, Актау
Токсанбаев Р.
магистрант, КГУТИ имени Ш. Есенова, Актау
Abstract
The choice of the optimal variant of the manipulator should be made on the basis of a certain criterion, with the minimum possible cost of material, energy. Therefore, the formulation of the optimization problem requires a certain design criterion, i.e. the choice of the most rational manipulator from a variety of alternatives
Аннотация
Выбор оптимального варианта манипулятора должен производиться на основе определенного критерия, при минимально возможных затратах материала, энергоресурсов. Поэтому формулировка задачи оптимизации требует определенного критерия проектирования, т.е. выбора из множества альтернатив наиболее рационального манипулятора
Keywords: manipulator, comparability criteria, the criterion of intensity, the criterion of material, the criterion of rigidity
Ключевые слова: манипулятор, критерии сопоставимости, критерий энергоемкости, критерий материалоемкости, критерий жесткости
Проектирование новых моделей манипуляторов на базе выбранных рациональных конструкций обеспечит создание широкого диапазона конструкций манипуляторов с улучшенными техническими параметрами, соответствующими требованиями конкретного потребителя.
В ряде работ [1, с.57] показано, что наилучшие условия сопоставимости оценок качества машин обеспечиваются при использовании комплексных параметров, каждый из которых включает несколько параметров, входящих в техническо-эконо-мическую характеристику данного класса манипуляторов. С целью выявления таких сопоставимых параметров манипуляторов было проведено изучение теории их расчета, проектирования и синтеза механизмов. Были учтены ранее выполненные работы для других машин.
На стадии проектирования манипуляторов конструкторы не имеют сведений о фактически действующих усилиях, возникающих в элементах конструкций, и назначают их с большим запасом, что приводит к увеличению металлоемкости, соответственно и энергоемкости. Главным фактором, влияющим на выбор конструкции манипулятора, может быть выбор функционального критерия QL, являющийся составной частью предложенных сопоставимых параметров, которые значительно повысят скорость алгоритма поиска технических решений манипуляторов. Разумный выбор сопоставимых критериев с учетом их весовых
коэффициентов требует предварительной оценки пределов варьирования каждого из них.
Функциональный критерий QL включает в себя грузоподъемность манипулятора, длину транспортирования манипулятора. Грузоподъемность Q определяем как суммарную грузоподъемность его рук. Грузоподъемность руки манипулятора -наибольшая масса объектов манипулирования, включая массу захватного устройства, которые могут перемещаться рукой при заданных условиях (при Vmax или Vmin, при максимальном или минимальном вылете руки); для транспортных манипуляторов номинальная грузоподъемность определяется по формуле:
0 = КсКпш, (1)
где Кс - коэффициент, учитывающий массу
схвата, определяется по таблице [1, с. 133]; Кп - коэффициент, учитывающий тип привода (для гидравлических - 1.1; для пневматических - 1.3; для вакуумного и магнитного 1.5); т - масса объекта манипулирования, кг.
Для установления перспективных конструкций манипуляторов и рациональных параметров необходимо разработать новые критерии сопоставимости.
Выбор оптимального варианта манипулятора должен производиться на основе определенного критерия, при минимально возможных затратах материала, энергоресурсов. Поэтому формулировка задачи оптимизации требует определенного критерия проектирования, т.е. выбора из множества альтернатив наиболее рационального манипулятора [2, с. 246].
Для выбора совершенной конструкции манипулятора предложены следующие разработанные на основе анализа критерии сопоставимости [3, с. 331]:
- критерий энергоемкости, выраженный через коэффициент полезного действия:
K = %■
L ■
(2)
где N — мощность привода, кВт; QL — функциональный критерий; L — геометрический параметр рабочей зоны (длина транспортирования, высота подъема, радиус действия манипуляторов);
- критерий статической уравновешенности, выраженный отношением обобщенной массы звеньев и длин звеньев к полезной работе:
M. ■ L K - * 3
QL
(3)
где Мк - обобщенная масса звеньев; Ьзе
- обобщенная длина звеньев;
- критерий удельной материалоемкости, выраженный отношением массы перемещаемого груза на длину рукоятки манипулятора к функциональному критерию:
к ™гр • kP 3 QL
(4)
где Шп - масса поднимаемого груза, кг; ^ -
расстояние от центра тяжести груза до оси основной колонны манипулятора, м;
- критерий изменения геометрических параметров во времени:
р ■ ^
K =
(5)
e
где р - угол поворота, рад; I - время поворота, с; е - эксцентриситет;
- критерий удельной металлоемкости, выражающий совершенство конструкции манипулятора:
K 5 =
m
гр
M.
(6)
где тгр - масса поднимаемого груза; Мт масса манипулятора;
- критерий кинематики, выражает изменение кинематических условий в сходственное время:
K =
Vt
e
(7)
t
где V - скорость движения манипулятора, м/с; время движения, с; - критерий передаточного отношения для сравнения и оценки конструкций схватов:
K 7 =
T S
(8)
где Т - сила сжатия детали; - усилие привода на входном звене;
- критерий жесткости конструкции манипулятора:
K ^ = F А2
(9)
где Е - обобщенная сила; Д2 - обоб-
щенное перемещение;
- критерий удельной стоимости манипулятора:
K 9 = ±, 9 QL
(10)
где С - стоимость манипулятора.
Предлагаемые формулы критериев сопоставимости выражают удельные мощности, удельную металлоемкость, выраженную через инерционные нагрузки, параметры рабочего органа манипулятора, удельный вес груза, относительную загрузку манипулятора, передаточное отношение, трение и жесткость.
Рациональность конструкции манипулятора может быть выражена коэффициентом полезного
действия К. Одним из путей увеличения эффективности манипуляторов является повышение скоростей движения звеньев за счет рациональной длины звена руки или плеча, а также уменьшения массы. Известно, что большие скорости или ускорения приводят к появлению инерционных нагрузок, действующих на конструкцию манипулятора, которые являются источником колебательных движений руки манипулятора. Интенсивность и продолжительность этих колебаний зависят от качества конструкций манипулятора. Поэтому проектирование манипулятора требует проведения качественной оценки существующих конструкций и предложенные критерии сопоставимости могут быть использованы для этой цели.
Анализ исследований сопоставимых параметров показал, что улучшение показателей совершенства манипулятора можно добиться обеспечением постоянного значения функционального критерия
0Ь при возможно рациональных значениях предлагаемых критериев сопоставимых параметров, что позволяет прогнозировать конструкции манипуляторов.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ:
4. Спыну Г.А. Промышленные роботы, конструирование и применение // Уч. пособие - 2-е
изд. Перераб. и доп. - Киев: Высшая школа, 1991. -311 с.
5. Бейсенова А.С. Выбор перспективной конструкции промышленного робота // «Высшая школа Казахстана» // Международное научно - педагогическое издание Министерства образования и науки РК, Алматы, №4 (2), 2003, С. 245-247
6. Сазамбаева Б.Т., Бейсенова А.С. Критерии сопоставимости промышленных роботов. Материалы 1-го Респ. съезда по прикладной и теоретич. механике. ч.2. - Алматы, 2001. - с.331-332
