Размещено на http://www.allbest.ru/

Минобрнауки России

Федеральное государственное бюджетное

Образовательное учреждение высшего

Профессионального образования

"Тульский государственный университет"

Кафедра робототехники и автоматизации производства

Курсовая работа

по дисциплине "Пневмо- и гидроприводы"

Разработка пневматической схемы и составление описания работы модуля подвижности промышленного робота

Выполнил: ст. гр. 622031с

Выборнов А.В.

Проверил: к.т.н. доц.

Игнатова О.А.

Тула 2016

Реферат

Разработка пневматической схемы и составление описания работы модуля подвижности промышленного робота, а также расчет параметров и выбор пневмопривода двустороннего действия. Курсовая работа. / Тульский государственный университет. - Тула, 2016. - 16страниц.

ДРОССЕЛЬ, ПНЕВМОРАСПРЕДЕЛИТЕЛЬ, ПНЕВМОСХЕМА, РАБОЧИЙ ОРГАН, ПНЕВМОЦИЛИНДР, ОБРАТНЫЙ КЛАПАН, РЕГУЛЯТОР ДАВЛЕНИЯ, БЛОК ПОДГОТОВКИ ВОЗДУХА.

В курсовой работе рассматривается разработка пневматической схемы и составление описания работы модуля подвижности промышленного робота, а также расчет параметров и выбор пневмопривода двустороннего действия. В соответствии с этим строится пневмосхема из исходных данных номера варианта, после этого идёт описание работы данной схемы, расчет основных параметров привода двухстороннего действия и подбор номинальных расчетных значений по ГОСТам.

Задание

1. Разработать пневматическую схему и составить описание работы модуля подвижности промышленного робота.

A) Пневмодвигатель: поступательного действия.

B) Тип включения двигателя: запитка штоковой полости с постоянным давлением поршневой полости

C) Тип пневмораспределителя: 4/2.

D) Позиционирование: по двум регулируемым упором.

E) Тип демпфера: тормозной золотник.

F) Подключение демпферов: без подключения.

В схеме предусмотреть: - наличие блока подготовки воздуха

- раздельную, независимую регулировку скорости

перемещения

- ускоренный возврат в исходное состояние).

Исходные данные:

1) Ход поршня -- X=0,1 м

2) Время срабатывания -- Т = 0,6с

3) Перемещаемая масса -- М = 1,2 кг

4) Сила нагрузки -- Fн = 14 Н

5) Давление питания -- Рн = 5*105 Н/м2

Требуется рассчитать:

- Выбрать стандартные значения диаметра цилиндра и штока.

- По полученным стандартным значениям диаметра цилиндра, штока, и ходу поршня по ГОСТ 15608-70 выбрать стандартный пневмоцилиндр и определить все конструктивные параметры.

- Представить на листе формата А2 сборочный чертёж пневмоцилиндра и составить его спецификацию.

- Выбрать тип, марку и диаметры условного прохода питающей и отводящей пневмолиний, тип, марку и диаметры серийно выпускаемых пневмораспределителей.

Оглавление

• Задание
• 1. Разработка пневматической схемы и составления описания работы модуля подвижности промышленного робота
• 1.1 Назначение элементов используемых в схеме
• 1.2 Описание работы модуля подвижности промышленного робота
• 2. Расчет параметров и выбор пневмопривода двустороннего действия
• 2.1 Определение потребной мощности привода
• 2.2 Определение параметров линии пневмопитания
• 2.3 Оценка величины движущей силы сопротивления
• 2.4 Выбор площади сечения поршня
• 2.5 Определение конструктивных размеров
• 3. Подбираем состав схемы
• Список используемой литературы

1. Разработка пневматической схемы и составления описания работы модуля подвижности промышленного робота

1.1 Назначение элементов используемых в схеме

1) Блок подготовки воздуха -- служит для удаления из воздуха примесей и загрязнений, а так же насыщения воздуха маслом.

2) Дроссели -- предназначены для регулирования расхода сжатого воздуха.

3) Обратный клапан -- пропускает рабочее тело только в одну сторону, при движении рабочего тела с другой стороны к клапану, блокируется.

4) Регулятор давления -- обеспечивает возможность настройки и стабилизации рабочего тела.

5) Пневмодемпфер -- служит для плавной остановки рабочего органа

6) Пневмоцилиндры -- используются в качестве приводов, как источник толкающего, тянущего или удерживающего усилия в различных механизмах, энергия рабочего тела преобразуется в возвратно-поступальное движение штока пневмоцилиндра в данном случае.

7) Выдвижной упор -- обеспечивает позиционирование звена в той или иной заданной точке.

8) Глушитель -- снижает уровень шума, при опорожнении рабочего тела в атмосферу.

9) Пневмораспределитель -- регулирует потоки рабочего тела в пневматических установках, обеспечивает пуск и установку рабочего тела в заданном направлении имеет возможность изменять направление движения рабочего тела.

1.2 Описание работы модуля подвижности промышленного робота

пневматический промышленный робот

Сжатый воздух из магистрали подается в блок подготовки воздуха далее по пневмолинии на схему.

Блок подготовки воздуха БПВ состоит из: вентиля В, который позволяет включить/отключить подачу воздуха из магистрали, фильтра влагоотделителя ФВ, который очищает воздух от влаги и грязи, регулятора давления РД, который обеспечивает возможность настройки и стабилизации давления воздуха, манометра М, для обеспечения визуального контроля давления и маслораспылителя МР, который обеспечивает распыление масла в воздух для уменьшения силы трения элементов пневмосхемы.

После этого сжатый воздух попадает в пневмолинию. При движении штока пневмоцилиндра ПЦ1 вправо воздух проходя через пневмораспределитель ПР1, дроссель ДР1 и обратный клапан ОК1 воздух попадает в поршневую полость пневмоцилиндра ПЦ1. Через магистраль осуществляется запитка штоковой полости пневмоцилиндра ПЦ1. За счет разных площадей поршня в штоковой и поршневой полостях поршень пневмоцилиндра ПЦ1 начинает перемещаться вправо. Поступательное движение штока ПЦ1 преобразуется в поступательное движение в поступательное движение рабочего органа. При переключении пневмораспределителя ПР1 во второе положение, шток ПЦ1 начинает перемещаться влево, и воздух из пневмомагистрали перестает попадать в поршневую область пневмоцилиндра ПЦ1. Воздух из поршневой полости начинает уходить в атмосферу проходя через дроссель ДР1 в пневмораспределитель ПР1 и далее через глушитель Г в атмосферу, соответственно давление в поршневой полости падает. Обратный клапан в это время закрыт. В то же время в штоковую полость подается сжатый воздух из магистрали, заставляя тем самым двигаться поршень в направлении с меньшим давлением, то есть в сторону поршневой области.

Положение рабочего органа позиционируется по тормозному золотнику (ТЗ1 и ТЗ2). В опущенном положении тормозной золотник не препятствует свободному движению штока поршня. При подаче воздуха через ПР1 в пнемоцелиндр ТЗ1 опускается для свободного движения РУ1. Ограничивающее положение тормозного золотника ТЗ2 достигается подачей воздуха из магистрали напримую. Воздух из поршневой полости начинает уходить в атмосферу проходя через глушитель Г в атмосферу, соответственно давление в поршневой полости падает. Обратный клапан ОК1 в это время закрыт. В то же время в штоковую область подается сжатый воздух из магистрали, заставляя тем самым двигаться поршень в направлении с меньшим давлением, то есть в поршневую область.

Скорость перемещения поршня пневмоцилиндра ПЦ1 регулируется площадью отверстия дросселя ДР1, сообщающееся с атмосферой. Питание полости осуществляется через обратный клапан ОК1 и параллельно включенный им дроссель ДР1. Площадь проходного сечения ОК1 существенно больше площадью дросселя, поэтому скорость перемещения поршня зависит главным образом от площади дросселя.

2. Расчет параметров и выбор пневмопривода двустороннего действия.

2.1 Определение потребной мощности привода.

Привод должен обладать достаточной мощностью, чтобы преодолеть сопротивление нагрузки и переместить ее за заданное время на заданную величину. Таким образом, мощность привода должна превосходить мощность потребляемой нагрузкой при совершении рабочего хода.

Среднее значение мощности, потребляемой нагрузкой есть

Где А - механическая работа, совершаемая при перемещении выходного звена привода; -время движения поршня.

Совершаемая работа А складывается из работы по разгону перемещаемой массы и работы по определению сил сопротивления движению, т.е.

,

где К-- кинетическая энергия, сообщаемая перемещаемой массе;

-- работа по преодолению нагружающей силы; -- работа по преодолению сил трения.

Кинетическая энергия есть

,

где V- скорость поршня в конечный момент времени. Для оценки значения скорости будем полагать, что в первом приближении скорость поршня нарастает равномерно за время движения поршня.

В действительности , = 0,18 - время трогания, проходщее с момента включения двигателя до момента начала движения поршня. Обычно оно составляет (0,1…0,3).

Далее находим

[с]

Работа по определению сил нагрузки есть

Полагая , находим

Найдем работу по преодолению сил трения Атр, полагают, что в рационально спроектированном приводе работа по преодолению сил трения не превышает 10% от суммарной работы, идущей на разгон приведенной массы и преодоление сил нагрузки, т.е. можно считать, что

Отсюда мощность

Найденная мощность -- это мощность на выходе привода. Для того, чтобы привод выдал на выходе такое значение мощности необходимо подать на его вход мощность превышающую найденное значение N, с четом КПД двигателя.

Найдем значение мощности, которое необходимо подать на вход пневмодвигателя, КПД пневмопривода составляет около 5..10%.

Поэтому Nвх = (10..20)*N, примем Nвх = 20*N, тогда

2.2 Определение параметров линии пневмопитания

Для пропускания через двигатель газового потока мощностью Nвх необходимо обеспечить достаточную площадь проходных сечений магистрали, через которую протекает воздух.

Мощность газового потока, протекающего через отверстие площадью S

где К=(1.5-2)- коэфициент, зависящий от показателя адиабаты и режима течения газа.

- скорость течения газа при критическом режиме течения (скорость звука).

р - давление газа.

Р=(4-6)* Н/м2

значит Вт

Обычно минимально проходящее сечение реализуется в выходной магистрали, поэтому

Площадь канала наполнения Sвх делают на порядок больше, чем Sвых. для обеспечения надежного регулирования скорости выходного звена и, следовательно, времени срабатывания привода.

Поэтому пусть , тогда [мм^2].

2.3 Оценка величины движущей силы сопротивления

Площадь сечения Sопределяет величину движущего усилия Fдв, движущее усилие обеспечивает преодоление суммарной силы сопротивления, складывающейся из силы сопротивления нагрузки и силы трения, а также обеспечивает разгон поршня (т.е. преодоления силы инерции). Таким образом.

где a -- ускорение поршня

Величину Fтр, можно найти из уравнения Атр = Fтр*Х

2.4 Выбор площади сечения поршня

Площадь поршня найдем из равенства

, где

В процессе движения перепад давлений в полостях двигателя составляет (20..50)% от давления в питающей магистрали, т.е.

т.к. получим

[Н/м2], тогда

[мм2]

2.5 Определение конструктивных размеров

При конструировании привода по Sвх выбирают пневмораспределитель с соответствующим диаметром условного прохода

По ГОСТ 15.608-81 выбираем стандартный пневмоцилиндр заданного исполнения.

Из ряда стандартных значений параметров пневмоцилиндра выберем наиболее подходящие значения округляя в большую сторону:

Стандартные ряды значений:

dу = {1,3; 1,5; 2,5; 3; 4; 5; 7; 13; 14}

dшт = {4, 6, 8, 10, 12, 16, 25, 32, 40, 50, 63, 80, 90, 100}

dп = {4, 6, 8, 10, 12, 16, 20, 25, 32, 40, 50, 63, 80, 90, 100, 125, 200, 320, 360, 400}

Отсюда

dу=2,5 мм

dшт =6 мм

dп= 16 мм

пневмоцилиндр 1411 -- 020х0300 -- У2 по ГОСТ 15608-81

3. Подбираем состав схемы

Таблица 1 Технические характеристики П-Р03

Список используемой литературы

1. Пневмоцилиндры поршневые. Технические условия. ГОСТ 15.608--81. Издательство стандартов, 1981г.

2. Исполнения для различных климатических районов ГОСТ 15150--69. Издательство стандартов, 1969г.

3. Пневматические устройства и системы в машиностроении: Справочник/ Е.В. Герн, А.И. Кудрявцев, О.В. Ложкин и др. Машиностроение. 1981. -- 408с.

4. Мозжечков В.А. пневматические элементы и приводы роботов: Учебное пособие -- Тула: ТулПИ. 1989 -- 92с.

Размещено на Allbest.ru