Проектирование роботехнических средств для поточных линий прядильного производства (стр. 8 из 23)

С целью уменьшения затрат машинного времени ЭВМ и учета конкретных требований заказчика на проектируемое РС текстильной машины необходимо ввести приоритет целей. Приоритетом первого уровня

целей РС для существующих типов текстильных машин будут следующие критерии:

– габаритные размеры РС текстильной машины;

– тип траектории и число характерных точек выходных звеньев исполнительных механизмов.

Схема выполнения приоритета целей РС для существующих типов текстильных машин представлена на рис. 10.

Для решения данной задачи на ЭВМ требуется ввести шкалу экспертных оценок для значений критериев, имеющих информативно-смысловой характер. На примере некоторых типов механизмов покажем возможность введения шкалы экспертных оценок.

Кулисный, кривошипно-ползунный и шарнирный четырехзвенный механизмы относятся к плоским рычажным механизмам, а плоские рычажные механизмы, звенья которых образуют вращательные или поступательные пары, получили широкое распространение в современном машиностроении в связи с присущими им достоинствами: высокой технологичностью изготовления, возможностью выполнения шарнирных соединений на подшипниках качения и небольшим износом соприкасающихся поверхностей, долговечностью, надежностью в работе и ремонтопригодностью. Зубчатые механизмы относятся к механизмам, имеющим высшие кинематические пары. Такие механизмы обладают сравнительной сложностью изготовления, необходимостью высокой культуры производства для среднескоростных и быстроходных зубчатых передач. Кроме того, для изготовления зубчатых передач требуется использование специального оборудования и высококачественного инструмента для достижения необходимой точности и плавности работы механизма.

Рис. 10. Схема выполнения приоритета целей для робототехнического средства

При выборе шкалы экспертных оценок по показателям сложности изготовления и надежности работы наивысший балл получают плоские рычажные механизмы. При изменении базового показателя экспертной шкалы может измениться и оценка, которую получает механизм.

После выбора необходимых предельных значений

целевых функций всех критериев, введения приоритета целей и шкалы экспертных оценок задача решается методами целевого программирования.

1.5 Принципы разработки циклограммы робототехнического средства

С целью повышения надежности работы робототехнического средства текстильной машины изучим проблему синхронизации движений его исполнительных механизмов, т.е. выявим принципы разработки циклограммы этой системы.

Данная проблема предполагает рассмотрение вопроса оценки быстродействия РС текстильных машин. Для рассматриваемых РС характерны: повторно-кратковременный режим работы, большая частота пусков, высокое быстродействие при обслуживании рабочего места текстильной машины. С учетом этих факторов оценку быстродействия РС исследуем с позиций запаздывания передачи крутящего момента

от приводов манипулятора к его исполнительным органам. На основании кинематических схем существующих РС текстильных машин для поточных линий прядильного производства выявлены наиболее распространенные виды механических передач для таких РС. К ним относятся: кулачковые, червячные, зубчатые и цепные передачи. Последние три типа передач имеют боковой зазор , который необходим для устранения возможного заклинивания при нагреве передачи, обеспечения условий протекания смазочного материала. Этот зазор также служит для компенсации погрешностей изготовления и монтажа передачи.

Очевидно, что при почти мгновенной остановке ведущего звена таких передач в PC ведомое звено будет продолжать свое движение вследствие воздействия на него инерциальных сил. Из-за мгновенной остановки ведущего звена и малой величины бокового зазора между нерабочими профилями поверхностей сопряженных звеньев это движение будет продолжаться до тех пор, пока последний не выберется. В результате чего прерывается контакт рабочих профилей поверхностей сопрягаемых звеньев и между ними возникает боковой зазор. Отметим, что при наличии высоких рабочих скоростей ведущих звеньев между нерабочими профилями поверхностей сопряженных звеньев может возникнуть явление удара.

На основании вышесказанного на быстродействие PC текстильных машин будет оказывать влияние время выработки боковых зазоров таких передач, входящих в кинематические цепи исполнительных органов PC.

Определим суммарное время выработки всех максимальных боковых зазоров

кинематической цепи отдельного исполнительного органа PC, получаемых при наиболее неблагоприятных сочетаниях отклонений составляющих размеров.

В

-й цилиндрической зубчатой передаче имеем:

,

где

– гарантированный боковой зазор -й цилиндрической передачи; , – допуск на дополнительное смещение исходного контура шестерни и колеса соответственно -й цилиндрической передачи; – верхнее предельное отклонение межосевого расстояния -й цилиндрической передачи; – угол профиля зуба исходного контура в нормальном сечении -й цилиндрической передачи .

Поскольку боковой зазор определяют в сечении, перпендикулярном к направлению зубьев, в плоскости, касательной к основным цилиндрам, поэтому время

выработки в -й цилиндрической зубчатой передаче определится как:

,

где

– число оборотов ведущей шестерни -й цилиндрической передачи; – диаметр основной окружности ведущей шестерни -й цилиндрической передачи.

Учитывая, что

где

– стандартный модуль зубчатого зацепления -й цилиндрической передачи; – число зубьев ведущей шестерни -й цилиндрической передачи, получим

Для определения

в зубчатой конической ортогональной передаче воспользуемся методом дополнительных конусов, позволяющим рассматривать взаимодействие профилей зубьев не на сфере, а на поверхности соприкасающихся со сферой дополнительных конусов. При развертывании на плоскость дополнительных конусов рассматривают зубчатую цилиндрическую передачу, эквивалентную зубчатой конической ортогональной передаче.

В u‑й зубчатой конической ортогональной передаче имеем:

,

где

– гарантированный боковой зазор u‑й конической передачи; – допуск на дополнительное смещение исходного контура шестерни и колеса соответственно u‑й конической передачи; – верхнее предельное отклонение осевого смещения зубчатого венца шестерни и колеса соответственно u‑й конической передачи; – угол профиля зуба исходного контура в нормальном сечении цилиндрической передачи, эквивалентной u‑й конической передаче .

Время

выборки в u‑й зубчатой конической ортогональной передаче определится, как: