AKADEMIA GÓRNICZO-HUTNICZA

im. Stanisława Staszica

w KRAKOWIE

MARIUSZ WILK EAiE AiR gr.V

Projekt techniczny chwytaka

ZADANIE : Zaprojektować chwytak do robota o nośności 6 kg .

PRZEDMIOT MANIPULACJI :

Trzpień oraz tuleja o masie m=5 kg i średnicy d=100-120 mm

SPIS TREŚCI PROJEKTU :

1.Lista wymagań.

2.Wybór rozwiązania chwytaka .

3.Model obliczeniowy i ch-ka przesunięciowa .

4.Model obliczeniowy i ch-ka siłowa .

5.Obliczenia i dobór napędu .

6.Szkice i obliczenia projektowo - konstrukcyjne .

7.Rysunki zestawieniowe chwytaka .

8.Rysunki wykonawcze chwytaka .

9.Parametry chwytaka .

1. Lista wymagań

Uproszczona lista wymagań

1.Obiekt manipulacji

- wałki i tuleje

- średnica 100 - 120 mm

- długość 50 - 100 mm

- materiał : stal,mosiądz

- masa 5 kg

2. Model obliczeniowy szczęk chwytaka

Do obliczenia siły nacisku F i długości e_min płata szczęk

d-średnice tuleji

γ-kąt rozwarcia

Q-ciężar

T_i-siła tarcia

N_i-siła normalna między szczękami, a tuleją

μ-współczynnik tarcia

Równanie równowagi sił

Q*n=4*T_i=4*μ*N_i=

Stąd F=

e_min>

Przyjmujemy parametry:

Q=50N n=2 μ=0.2 d=120 γ=70

Stąd :

e_min=21.8 F=254.9 N

Można więc przyjąć:

e=25 F=300 N

Model kinematyczny i obliczeniowy chwytaka

3.Wyznaczenie charakterystyki przesunięciowej chwytaka

x - przesunięcie zespołu napędowego

y_d - przesunięcie

Obliczyć : dl(x) - charakterystyka przesunięciowa.

Parametry : l12, l4, l21, l22, γ

dl=l31+l22*cos(α-γ)

l31=l12+l21sinα

sinα=

d(x)=l21*cos(α-γ)+l12*

Wyliczone dl(x) jest połową średnicy rozpiętości szczęk , więc na wykresie trzeba narysowac dl(x)=2*[dl(x)-20] gdzie 20 jest grubością szczęk

4. Charakterystyka siłowa.

Z układu pierwszego wyliczamy

P=2*R12x

Z układu drugiego otrzymujemy następujące równania

N=R21x+ F*sin(α-γ)

F*cos(α-γ)+T=R21y T=N*tg(μ)

F*l22+R21y*l21*cosα=R21x*l21*sinα

Z tych pięciu równań wyliczamy P(α)

P=2F

Obliczenia wykonuje dla trzech wariantów:

	Wariant I	Wariant II	Wariant III
l12	25	30	20
l21	65	55	80
l22	85	100	70
γ	70	65	75

Stałe wartości dla wszystkich wariantów.

l4- dobieramy tak aby dla x=0 ramiona l22 były równoległe czyli α=γ

Charakterystyki przesunięciowe

Charakterystyki siłowe G(x)=F/P(x)

Wybieramy wariant I ze względu na najlepszą charakterystykę siłową i dobra charakterystyke przesunieciową.

Wybrany wri1ant ma charakterystyke przesunięciową:

i charakterystyke siłową:

dl1(-10)=94.17 dl1(5)=149.06 G1(-10)=0,24

5.Dobór napędu chwytaka:

Pp- ciśnienie wlotowe pchające

Pc- ciśnienie wlotowe ciągnące

Pn- ciśnienie nominalne sieci

Przyjmujemy , że wartość ciśniń Pp=Pc=Pn=6 Atm.(0.6 MPa)

Potrzebna siła pchająca P=F/min(G)=1240 N

Wymagana siła Pw musi być większa od siły teoretycznej, jest ona okreslona zaleznościa:

Pw=kP

gdzie:

k- bezwymiarowy współczynnik zależny od rodzaju ruchu i obcążenia

Dla:

• wolnych przebiegów k=1.2(obciążenie przy końcu skoku)

• szybkich przebiegów k=1.35(obciążenie przy końcu skoku)

• szybkich przebiegów k=1.5(obciążenie na całym skoku)

Dla:

k=1.35 oraz Pw=1674 N

Siła teoretyczna cylindrów pneumatycznych

P = Pt =

Pc = Pt =

Dla siłownika o średnicy D=63 mm i średnicy tłoka d=20 mm siła teoretyczna cylindrów pneumatycznych przy ruchu ciągnącym wynosi P_c= 1681.85 N, co przekracza wartość siły wymaganej. Dla ruchu pchającego potrzebna jest mniejsza siła , a siła teoretyczna P_w=1870.34N

Przyjmuję bez smarowy siłownik pneumatyczny firmy `PREMA' z jednostronnym tłoczyskiem dwustronnego działania o skoku s=15 mm, średnicy D=63 mm i średnicy tłoka d=20 mm o numerze zamówieniowym 10.020H.0015.

6.Obliczenia wytrzymałościowe.

Obliczenia minimalnej średnicy sworznia:

Maksymalna siła tnąca działająca na sworzeń jest równa maksymalnej sile jaką działa siłownik czyli F_T = 1870 N.

gdzie: A - pole przekroju

i - ilość cięć

k_t - naprężenia dopuszczalne na ścinanie

F_T - siła tnąca.

,

,

W moim przypadku i=2 , k_t=120MPa (dla stali St3S).

d ≥ 3.15.

Przyjmuje wiec , że minimalna średnica sworznia wynosi 4 mm .

---