Wydział Mechaniczny Technologiczny

POLITECHNIKA ŚLĄSKA

Podstawy Konstrukcji Maszyn

PROJEKT

TEMAT: TYPOSZEREG CHWYTAKÓW

Kierunek: AiR

Grupa: V

Maciej Pinkosz

1. Wybór rozwiązania konstrukcyjnego

1.1 Możliwe warianty

Model 1 Model 2

Model 3 Model 4

Model 5 Model 6

Rys. 1: Możliwe rozwiązania

1.2 Kryteria

Do wyboru rozwiązania konstrukcyjnego posłużyły następujące 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.

	K1	K2	K3	K4	K5	K6	K7	K8	K9	ΣK	Mid	M1	M2	M3	M4	M5	M6
K1	X	0,5	0	0	0,5	0,5	1	1	0	3,5	5	2	5	1	1	3	4
K2	0,5	X	0,5	0	0,5	0,5	1	1	0,5	4,5	5	3	4	2	2	3	5
K3	1	0,5	X	0	0,5	0,5	0,5	0,5	0	3,5	5	5	4	2	2	4	5
K4	1	1	1	X	0,5	0,5	1	1	0,5	6,5	5	3	3	3	3	3	3
K5	0,5	0,5	0,5	0,5	X	0,5	0	0	0,5	3	5	4	4	2	2	3	5
K6	0,5	0,5	0,5	0,5	0,5	X	0	0	0	2,5	5	4	5	3	3	2	5
K7	0	0	0,5	0	1	1	X	0,5	0,5	3,5	5	4	4	3	4	3	5
K8	0	0	0,5	0	1	1	0,5	X	0,5	3,5	5	4	3	4	3	3	5
K9	1	0,5	1	0,5	0,5	1	0,5	0,5	X	5,5	5	3	5	4	4	3	1

Pid	P1	P2	P3	P4	P5	P6
180	124	145,5	99	99	109	141,5

Uid	U1	U2	U3	U4	U5	U6
100	68,89	80,83	55	55	60,56	78,61

Tab. 1: Analiza kryterialna.

Na podstawie przeprowadzonej analizy wybrano model drugi.

2 Obliczenia wymiarów elementów chwytaka

2.1 Schemat kinematyczny mechanizmu chwytaka

Rys. 2: Ogólny schemat chwytaka.

	W4
φ [m]	0,040
a [m]	0,16
b [m]	0,08
y [m]	0,08

Tab. 2: Wymiary łap chwytaka.

gdzie  jest średnicą pręta transportowanego

2.2 Rozkład sił

Rys. 3: Analiza sił występujących w chwytaku

Rys. 4: Rozkład sił występujących w chwytaku

3 Obliczenia obiektu transportowanego

Obiektem transportowanym będzie pręt o długości 0,5 m

3.1 Założenia projektowe:

współczynnik tarcia μ = 0,1

współczynnik bezpieczeństwa N = 2

przyspieszenie a_max = 0,1 [m/s²]

	Min	Max
Długości pręta [m]	0,5	0,6
Średnica pręta [m]	0,030	0,040
Objętość pręta *10^-4 [m^3]	3,53	6,28
Masa pręta wykonanego z miedzi [kg]	3,17	5,63

Tab. 3: Masy transportowanych prętów.

Poprzez literę W oznaczono numer kolejnego wariantu

3.2 Siła uchwycenia

Minimalna siła uchwycenia została obliczona ze wzoru:

Otrzymane wyniki zamieszczono w tabeli:

	W1		W2		W3		W4		W5		W6
Siła uchwytu dla pręta z aluminium FH,Al. [N]	23,64	65,67	42,03	94,57	65,67	128,72	94,57	168,12	128,72	212,78	168,12	262,69
Siła uchwytu dla pręta ze stali FH,Fe [N]	68,74	190,93	122,2	274,94	190,93	374,23	274,94	488,79	374,23	618,63	488,79	763,74
Siła uchwytu dla pręta z miedzi FH,Cu [N]	78,46	217,93	139,48	313,82	217,93	427,15	313,82	557,91	427,15	706,1	557,91	871,73

Tab. 4: Siły uchwycenia

3.3 Dobór siłownika

Minimalną siłę siłownika obliczono ze wzoru:

gdzie

ostatecznie

Kąt  wyznaczono ze wzoru

po uproszczeniu:

Otrzymane wyniki umieszczono w tabeli:

	W1		W2		W3		W4		W5		W6
FS [N]	703,25	1666,22	1250,22	2399,35	1953,47	3265,75	2812,99	4265,51	3828,8	5398,54	5000,88	6664,86

Tab. 5: Minimalna siła siłownika

Na podstawie wyników dobrano następujące siłowniki firmy FESTO

	W1	W2	W3	W4	W5	W6
Model	ADVU-63-A-PA	ADVU-80-A-PA	ADVU-100-A-PA	ADVU-100-A-PA	ADVU-125-A-PA	ADVU-125-A-PA
Siła Wysuwu [N]	1870	3016	4712	4712	7363	7363
Wiła Powrotu [N]	1750	2827	4418	4418	6881	6881

Tab. 6: Dobór siłownika

4 Charakterystyki

4.1 Dla wariantu pierwszego

Wykres 1: Charakterystyka przemieszczeniowa

Wykres 2: Zależność kąta α od wysunięcia siłownika x

Wykres 3: Charakterystyka siłowa

gdzie:

4.2 Dla wariantu drugiego

Wykres 4: Charakterystyka przemieszczeniowa

Wykres 5: Zależność kąta α od wysunięcia siłownika x

Wykres 6: Charakterystyka siłowa

4.3 Dla wariantu trzeciego

Wykres 7: Charakterystyka przemieszczeniowa

Wykres 8: Zależność kąta α od wysunięcia siłownika x

Wykres 9: Charakterystyka siłowa

4.4 Dla wariantu czwartego

Wykres 10: Charakterystyka przemieszczeniowa

Wykres 11: Zależność kąta α od wysunięcia siłownika x

Wykres 12: Charakterystyka siłowa

4.5 Dla wariantu piątego

Wykres 13: Charakterystyka przemieszczeniowa

Wykres 14: Zależność kąta α od wysunięcia siłownika x

Wykres 15: Charakterystyka siłowa

4.6 Dla wariantu szóstego

Wykres 16: Charakterystyka przemieszczeniowa

Wykres 17: Zależność kąta α od wysunięcia siłownika x

Wykres 18: Charakterystyka siłowa

5 Obliczenia wytrzymałościowe ramion chwytaka

Rys. 5: Reakcje

Wartość reakcji w punkcie B

Wartość reakcji w punkcie A

po podstawieniu reakcji R_B

Otrzymane wyniki zamieszczono w tabeli:

	W1		W2		W3		W4		W5		W6
RB [N]	232,14	641,57	412,69	923,86	644,83	1257,5	928,56	1642,4	1263,9	2078,7	1650,8	2566,3
RA [N]	154,76	427,71	275,13	615,9	429,89	838,31	619,04	1094,9	842,58	1385,8	1100,5	1710,8

Tab.7: Wartość reakcji

Wartość momentu gnącego w punkcie B można obliczyć ze wzoru:

	W1		W2		W3		W4		W5		W6
M,g (B) [Nm]	7,738	21,386	16,508	36,954	30,092	58,682	49,523	87,595	75,832	124,72	110,05	171,08

Tab. 8: Wartość momentu gnącego

Na podstawie tych danych wybrano stal 65 na konstrukcje łap chwytaka i stal 10 na sworznie.

6 Dobór elementów łap chwytaka

6.1 Dobór wymiaru łap
chwytaka

Rys. 6: Schemat elementów chwytaka

Wymiar h dobrano z polskich norm.

Wymiar i obliczono ze wzoru:

gdzie:

R_e = 410⋅10⁶

N = 2

	W1	W2	W3	W4	W5	W6
i [m]	0,012	0,014	0,016	0,016	0,018	0,020
h [m]	0,005	0,006	0,007	0,01	0,012	0,014

Tab. 9: Wymiary przekrojów łap chwytaka

6.2 Dobór sworzni

Średnice sworznia obliczono ze wzoru:

gdzie:

Q = 115⋅10⁶

	W1	W2	W3	W4	W5	W6
d1 [m]	0,003	0,004	0,004	0,005	0,005	0,006
g [m]	0,016	0,020	0,022	0,030	0,035	0,040

Tab. 10: Wymiary sworznia

Dodatkowo dla każdego wariantu chwytaka dobrano sworzeń o średnicy 0,01 m i długości 0,07 m.

6.3 Dobór końcówek chwytnych

Rys. 7: Schemat końcówek chwytnych

Wymiary końcówek chwytnych przedstawiono w tabeli:

	W1	W2	W3	W4	W5	W6
f [m]	0,0081	0,0108	0,0134	0,0161	0,0188	0,0215
s [m]	0,0064	0,0085	0,0106	0,0128	0,0149	0,017
w [m]	0,004	0,006	0,0072	0,0086	0,0101	0,0115
l [m]	0,025	0,03	0,035	0,04	0,045	0,05

Tab. 11: Wymiary końcówek chwytnych

Rys. 8: Sposób uchwycenia pręta

Bibliografia

1. pod red. Marek Dietrich „Podstawy Konstrukcji Maszyn”, WNT, W-wa 1995, tom 2

2. Janusz Dietrych, Stanisław Kocańda, Witold Korewa - „Podstawy konstrukcji Maszyn”, WNT W-wa 1969, Część I

3. pod redakcją Zbigniewa Osińskiego „Podstawy Konstrukcji Maszyn”, PWN 2003

4. Tadeusz Dobrzański „Rysunek Techniczny Maszynowy” WNT W-wa 2002

5. Andrzej Potyński „Podstawy Technologii i Konstrukcji Mechanicznych” Wydawnictwa Szkolne i Pedagogiczne W-wa 1988

6. http://www.festo.com

1

6

---