WYDZIAŁ MECHANICZNY TECHNOLOGICZNY

AUTOMATYKA I ROBOTYKA

GLIWICE

PODSTAWY KONSTRUKCJI

MASZYN

PROJEKT

Z PODSTAW KONSTRUKCJI MASZYN

CHWYTAK

GRUPA 6

SEMESTR V

MARCIN TKOCZ

1. Dane projektowe

dmin	dmax	Hmin	Hmax	pz	k	R	ω	vr	tworzywo
[mm]	[mm]	[mm]	[mm]	[Mpa]	[%]	[m]	[rad/s]	[m/min]
69	138	230	460	8	5	2,3	1,725	2,3	Stal

gdzie:

d_min - minimalna średnica przemieszczanego obiektu

d_max - maksymalna średnica przemieszczanego obiektu

H_min - minimalna długość przemieszczanego obiektu

H_max - maksymalna długość przemieszczanego obiektu

p_z - ciśnienie zasilania medium układu napędowego (robocze)

R - maksymalny wysięg robota (ramienia manipulatora)

ω - maksymalna prędkość kątowa (manipulatora)

v - maksymalna prędkość ruchu promieniowego

2. Wyznaczenie typoszeregu chwytaków

d_CHmin = d_CHnom - d_CHnom · k%

d_CHmax = d_CHnom + d_CHnom · k%

d_CH1nom = 69

d_CHXnom ≥ 138

k = 6%

CH nr	dmin	dnom	dmax
CH1	64,86	69	73,14
CH2	68,7516	73,14	77,5284
CH3	72,8767	77,5284	82,1801
CH4	77,2493	82,1801	87,11091
CH5	81,88426	87,11091	92,33756
CH6	86,79731	92,33756	97,87782
CH7	92,00515	97,87782	103,7505
CH8	97,52546	103,7505	109,9755
CH9	103,377	109,9755	116,574
CH10	109,5796	116,574	123,5685
CH11	116,1544	123,5685	130,9826
CH12	123,1236	130,9826	138,8416
CH13	130,5111	138,8416	147,172

Dla danego zakresu średnic chwytanego elementu otrzymaliśmy rodzinę 13 chwytaków.

3. Wybór koncepcji

Rozwiązania kleszczowe

1)

2)

3)

4)

5)

Rozwiązania imadłowe

6)

7)

8)

9)

10)

Kryteria:

K1. Maksymalna zwartość konstrukcji chwytaka

K2. Minimalna masa

K3. Minimalna liczba elementów

K4. Maksymalna liczba elementów dobieranych (katalogowych, znormalizowanych)

K5. Prostota montażu

K6. Prostota montażu chwytaków w kiści robota

K7. Zapewnienie prostoliniowości ruchu końcówek chwytnych

K8. Stabilna charakterystyka statyczna, przemieszczeniowa i siłowa

K9. Stałość lub wzrost siły przy wzroście średnicy przemieszczanego obiektu

Spośród dziesięciu koncepcji budowy manipulatora dokonam teraz wyboru najlepszej biorąc pod uwagę dziewięć różnych kryteriów i przyznając im priorytet nad innymi, gdzie:

• 1 -kryterium ważniejsze,

• 0 - mniej ważne,

• 0,5 - równoważne.

	K1	K2	K3	K4	K5	K6	K7	K8	K9	Wk
K1	-	0,5	0,5	0	0	0,5	0	0	0	1,5
K2	0,5	-	0,5	0,5	1	1	0,5	0	0	4
K3	0,5	0,5	-	0	1	0,5	0,5	0	0	3
K4	1	0,5	1	-	1	1	0,5	0,5	0,5	6
K5	1	0	0	0	-	0	0	0	0	1
K6	0,5	0	0,5	0	1	-	0,5	0	0	2,5
K7	1	0,5	0,5	0,5	1	0,5	-	0	0	4
K8	1	1	1	0,5	1	1	1	-	0,5	7
K9	1	1	1	0,5	1	1	1	0,5	-	7

	W1	W2	W3	W4	W5	W6	W7	W8	W9	W10	WS
K1	7	8	9	6	6	9	7	7	5	3	10
K2	8	8	7	7	6	8	4	4	7	6	10
K3	9	8	8	7	6	7	4	4	6	5	10
K4	6	6	6	6	5	7	5	5	6	5	10
K5	7	7	7	6	4	8	5	5	5	4	10
K6	7	9	9	8	7	5	7	7	6	6	10
K7	5	5	8	6	4	8	9	9	3	10	10
K8	7	7	8	6	9	8	5	5	3	8	10
K9	7	7	8	8	9	8	8	8	5	8	10
Pi = ΣWk ٠W	248	251,5	275	242	244,5	273	214	214	177,5	244,5	360
Wart. Procentowa Pi	69	70	76	67	68	75	59	59	49	68	100

Na podstawie przeprowadzonej analizy wybieram wariant 3.

4 Wyznaczenie siły działającej na przenoszony przedmiot

Objętość walca :

V1	1932670
V2	2171548
V3	2439951
V4	2741529
V5	3080382
V6	3461117
V7	3888911
V8	4369580
V9	4909661
V10	5516495
V11	6198333
V12	6964447
V13	7825253

Obliczenie masy :

p=7,8

M1	3,840382	[kg]
M2	4,087713	[kg]
M3	4,349884	[kg]
M4	4,627785	[kg]
M5	4,92236	[kg]
M6	5,23461	[kg]
M7	5,565595	[kg]
M8	5,916437	[kg]
M9	6,28833	[kg]
M10	6,682541	[kg]
M11	7,100401	[kg]
M12	7,543336	[kg]
M13	8,012838	[kg]

Obliczenie prędkości i przyspieszeń:

Przyjmujemy prędkość o większej wartości, czyli w naszym przypadku będzie to

v = 2,65 [m/s].

Obliczenie siły chwytu:

gdzie:

Q - ciężar przedmiotu

F_b - siła bezwładności

F_w - siła wypadkowa

F_o - siła odśrodkowa

F_N - wymagana siła nacisku na przenoszony obiekt

μ - współczynnik tarcia, dla guma-stal wynosi 0,35

Przedmiotem jest stalowy walec o grubości ścianek równej 5 mm

Obliczenia zostały zestawione w poniższej tabeli:

	Q [N]	Fb [N]	Fw [N]	Fo [N]	FN [N]
CH1	37,67415	26,28333722	63,95749	26,28334	75,60597
CH2	40,10047	27,97605511	68,07652	27,97605	80,4752
CH3	42,67236	29,77033453	72,44269	29,77033	85,63658
CH4	45,39857	31,67227381	77,07084	31,67227	91,10765
CH5	48,28835	33,68832612	81,97668	33,68832	96,90698
CH6	51,35152	35,82534581	87,17687	35,82534	103,0543
CH7	54,59849	38,09058838	92,68908	38,09059	109,5704
CH8	58,04025	40,49172977	98,53198	40,49173	116,4775
CH9	61,68852	43,03693964	104,7255	43,03694	123,799
CH10	65,55573	45,73489682	111,2906	45,73489	131,5598
CH11	69,65493	48,59470443	118,2496	48,5947	139,7863
CH12	74,00012	51,62612133	125,6262	51,62612	148,5064
CH13	78,60594	54,83936923	133,4453	54,83937	157,7495

Szczypce chwytaka pokryto gumą w celu zwiększenia współczynnika tarcia i zmniejszenia potrzebnej siły do manipulowania przedmiotem.

Największą siła obliczoną w różnych wariantach jest 157,7495N i będę ja przyjmował dla dalszych obliczeń.

5.Wyznaczenie charakterystyki przemieszczeniowej i siłowej

Dla następujących danych: a = 80, b = 100, c = 40 otrzymujemy następującą charakterystykę przesunięcia dla jednej szczęki:

Maksymalny rozstaw szczęk chwytnych:

y_max = 180[mm]

x_min = 0 [mm]

Minimalny rozstaw szczęk chwytnych:

y_min = 56,20 [mm]

x_min = 38 [mm]

Kąt α dla minimalnego rozstawu szczęk to 45º.

6.Dobór siłownika

Moment siłownika do chwytaka

Dobieram siłownik dwustronnego działania firmy FESTO ADVU-20-40-A-P-A

Wysięg 38[mm]

Siła przy wypychaniu 188[N] dla ciśnienia 6[Mpa]

8. Obliczenia wytrzymałościowe

Obliczenia reakcji:

Obliczenie momentów gnących:

Dla odchylenia x równego 1mm M_{g max} = 130Nm]

Materiał użyty do ramion to stal konstrukcyjna stopowa 17HNM PN-89/H-84030/02, której k_g=480 [Mpa]. Korzystam przy tym z normy PN-80/B-03200, obowiązującej w dziedzinie konstrukcji stalowych, która wprowadza pojęcie wytrzymałości obliczeniowej przy zginaniu R. Wytrzymałość ta jest odpowiednikiem naprężenia dopuszczalnego k_g i dla stali konstrukcyjnej oraz staliwa ma takie same wartości i takie samo oznaczenie jak wytrzymałość obliczeniowa na rozciąganie i ściskanie.

421,87 [MPa]

Dla wymiaru a=10mm i b=16

mm spełniony jest warunek wytrzymałości.

Obliczenia sworznia:

Sworznie będą wykonane ze stali węglowej 45 konstrukcyjnej wyższej jakości

PN-75/H-84019

Dla której kg = 205[MPa], Rm = 610[Mpa], k_o = 75[Mpa]

d = 10[mm]

---