Разработка двухкоординатного механического устройства с приводами на шаговых двигателях

Халковский Ф.А.; Мирзаев Р.А.; Климов С.В.; Смирнов Н.А.

Актуальные проблемы авиации и космонавтики. Технические науки

С помощью программного обеспечения, разработанного на основе указанного метода, определяются величины расходов во всех элементах воздушной системы и значения коэффициентов конвективной теплоотдачи. Эти данные являются исходными для определения силовых и температурных деформаций в программном комплексе А№У8.

На основании рассмотренной методики можно смоделировать работу многорежимного уплотнения, определить утечки, деформации деталей итерационным методом. Для вновь созданного двигателя позволяет использовать малорасходные торцовые бесконтактные уплотнения.

Библиографические ссылки

1. Берж К. Теория графов и ее применение. М., 1962.

2. Слитенко А. Ф., Тарасов А. И. Влияние температурного градиента вдоль поверхности канала на теплообмен в начальном участке // Известия АН СССР. Энергетика и транспорт. 1977. № 4. С. 184-186.

3. Капинос В. М., Пустовалов В. Н., Рудько А. П. Теплообмен при течении среды от центра к пере-ферии между двумя вращающимися дисками // Известия АН СССР. Энергетика и транспорт. 1971. № 6. С. 116-124.

УДК 621.7.077

Ф. А. Халковский, Р. А. Мирзаев, С. В. Климов Научный руководитель - Н. А. Смирнов Сибирский государственный аэрокосмический университет имени академика М. Ф. Решетнева, Красноярск

РАЗРАБОТКА ДВУХКООРДИНАТНОГО МЕХАНИЧЕСКОГО УСТРОЙСТВА С ПРИВОДАМИ НА ШАГОВЫХ ДВИГАТЕЛЯХ

Данная работа направлена на проектирование механического устройства с приводами на шаговых двигателях и реализацию принципов работы подобных систем на собранной платформе.

Современное развитие машиностроения характеризуется созданием интеллектуальных роботов, микросхем, новых конструкций авиационной и ракетно-космической техники. Мехатроника позволяет создавать интеллектуальные модули и системы с качественно новыми, широкими функциональными и эксплуатационными свойствами.

Мехатронные системы с линейным перемещением выходного звена для механизмов параллельной кинематики могут быть реализованы на основе приводов с шаговыми двигателями. Эти двигатели позволяют осуществлять перемещения с большой точностью без использования обратной связи и широко применяются в современных конструктивных решениях мехатроники и робототехники.

Я проектирую двухкоординатное устройство (рис. 1), которое может быть использовано в качестве подвижной позиционирующей платформы для вертикальных металлорежущих станков и других специальных устройств ЧПУ (гравировальные, фрезерные станки, станки лазерной резки).

Устройство состоит из стола, на котором размещается обрабатываемая деталь. В нижней части стол имеет 3 втулки: 2 гладкие по бокам и резьбовую центральную. В центральную втулку стола вставлен винт, в боковые - направляющие. Винт через муфту или с помощью призматической шпонки соединён с двигателем. Винт, боковые направляющие и двигатель закреплены в коробке, которая находится под столом.

В свою очередь коробка в нижней части также имеет 3 втулки: 2 гладкие боковые, в которые встав-

лены направляющие, и одну резьбовую, в которую вставлен винт, соединённый с двигателем. Направляющие, винт и двигатель закреплены в нижней коробке.

В целом конструкция представляет собой трехуровневое устройство, на третьем уровне находится стол, на нижних двух - 2 коробки, объединяющие в себе элементы передач.

Рис. 1. Общий вид двухкоординатного устройства с параллельной кинематикой (справа - в разрезе)

Секция «Проектирование машин и робототехника»

Таким образом, стол может перемещаться посредством передачи винт-гайка относительно верхней коробки в поперечном направлении в обе стороны. В свою очередь верхняя коробка со столом также посредством передачи винт-гайка способны перемещаться относительно нижней коробки в продольном направлении в обе стороны. Нижняя коробка жестко закреплена на станке.

В данной работе рассмотрена система управления униполярным шаговым двигателем. Управление шаговыми двигателями несколько сложнее, чем другими. Это объясняется тем, что на каждую обмотку двигателя нужно подавать то положительное напряжение, то нулевое попеременно. Система управления состоит из компьютера, программы, работающей на нем, платы контроллера.

Компьютерная программа выдает на LPT-порт компьютера последовательные сигналы для управления током в обмотках. Контроллер, включающий последовательное соединение микросхем КР555ТМ7 и ^N2004, преобразует управляющие сигналы в силовые (с большим током и напряжением) и подает их на двигатели. Максимальное число двигателей - три.

Также совместно с Мирзаевым Р. А. было выполнено, что называется «в металле», двухкоорди-натное устройство, подобное рассмотренному, с целью реального моделирования работы подобных систем (рис. 2). Отличается оно от 3Б-модели тем, что в ней вместо передач винт-гайка используются тросовые передачи. С помощью этой системы удается получить некоторые рисунки, что имитирует траекторию перемещения рабочего инструмента по обрабатываемой детали.

Проектируемую платформу и систему управления планируется применить для металлорежущих станков и других специальных устройств ЧПУ.

Также разработанные системы управления будут применены в приводах механизмов параллельной структуры - гексаподов.

Рис. 2. Двухкоординатная платформа с системой управления

Система, созданная для реализации принципов работы позиционирующей платформы будет использована в качестве стенда лабораторных работ по ознакомлению с управлением шаговыми двигателями.

Библиографические ссылки

1. Иванов Д. В. Программирование LPT порта // Сопряжение компьютеров с внешними устройствами. URL: http://www.pcports.ru/Articles.php.

2. Ридико Л. Раз шажок, два шажок... // Основы схемотехники. 2001. № 6—11. URL: http://stepmo-tor.ru/articles/stat2.php.

Смирнов Н. А., 2010

УДК 621.7.077

А. В. Черник Научный руководитель - Н. А. Смирнов Сибирский государственный аэрокосмический университет имени академика М. Ф. Решетнева, Красноярск

СИСТЕМЫ ОРИЕНТАЦИИ АНТЕНН НА ОСНОВЕ Ь-КООРДИНАТНЫХ УСТРОЙСТВ

Рассматривается перспектива применения 1-координатных устройств в системах ориентации антенн. Выявлены их основные преимущества относительно наиболее применяемых в настоящий момент схем.

В настоящий момент для позиционирования антенн используются мотоподвесы- устройства, ориентирующие ее по азимуту и углу места, механическая часть которых, как правило, состоит из двигателя и червячного редуктора, к выходной си которого крепится антенна. При этом, несмотря на широкое распространение, такая конструкция имеет множество недостатков.

Один из самых существенных - это скорость перемещения от позиции к позиции, так как большие

ускорения могут вызвать повреждения редуктора, что негативно сказывается на способности данных систем к адаптации. Наиболее заметным этот недостаток становится при установлении связи с низколетящими спутниками [2].

Менее существенный недостаток - ограничение по диаметру антенны в связи с относительно небольшой грузоподъемностью мотоподвеса и увеличением парусности при увеличении габаритов антенны, что также увеличивает нагрузку на подвес.

Текст научной работы на тему «Разработка двухкоординатного механического устройства с приводами на шаговых двигателях»