Исполнительные и передаточные элементы привода ПР

При разработке кинематической схемы манипулятора должен решаться вопрос согласования по скорости исполнительного органа с приводным пневматическим или гидравлическим двигателями.

В ПР часто используются линейные и поворотные пневмодвигатели (в основном пневматические цилиндры – рис. 3.1, а реже поворотные лопастные пневмодвигатели). Для линейных пневмодвигателей в пневмо­цилиндрах двухстороннего действия – переме­щение поршня осуществляется подачей сжатого воздуха в соответствующую полость: при перемещении поршня влево – в правую полость, при перемещении вправо – в левую полость (рис. 3.1, а). Управление пневмо­цилиндром осуществляется пневмораспредели­телем, который при смещении якоря влево подает давление от пневмосети в правую полость двигателя, и поршень перемещается влево. Левая полость соединяется с атмосферой. При двух возможных положениях якоря перемещения поршня происходят из одного крайнего положения в другое. Способы управления с фиксированным промежуточным положениям поршня встречаются редко из-за усложнения системы управления. Регулировкой дросселей (сопротивлений), включенных в магистраль для каждой полости, может изменяться скорость перемещения. Обратные клапаны компенсируют утечки в системе.

Поворотные лопастные пневмодвигатели (рис. 3.1, б) также работают при поочередной подаче воздуха в полости. Лопасть двигателя закреплена на валу и поворачивается вместе с ним на угол поворота a£ 300°.

Как и пневмодвигатели, гидравлические двигатели чаще всего выполня­ются линейными – в виде гидроцилиндров. Рабочей жидкостью является масло. Если рабочее давление в пневмоприводах составляет 0,5...1 МПа, то в гидроприводах рабочее давление на порядок больше – 5...10 МПа. Указанное позволяет при одних и тех же рабочих усилиях в несколько раз уменьшить диаметр гидроцилиндра по сравнению с пневмоцилиндром.

Для преобразования поступательного движения во вращательное использу­ются следующие схемы (рис. 3.2).

В манипуляторах ПР и устройствах передвижения ПР широко используются электри­ческие двигатели переменного и постоянного токов. Значительный прогресс в созда­нии и промы­шленном освоении полупро­воднико­вых (тиристор­ных и транзисторных) преобра­зова­­телей (управляемых выпря­мите­лей) позволили создать высоко­эффектив­ные электро­приводы для ПР.

Особенностями электропри­водов ПР являются расши­ренный до 0,005 Н∙м диапазон малых моментов, повышенная до 15 × 10³ об/мин максимальная частота вращения, возможность уменьшения инерции двигателей, встройки тормозов и различных датчиков, встроенные передачи, отсутствие характерных для пневмо- и гидроприводов утечек энергоносителя, низкий уровень шума и вибрации, сравнительная простота подвода питания, в том числе для двигателей на подвижных частях ПР.

Для согласования скоростей приводных двигателей и звеньев ПР, которым передается движение, используются зубчатые передачи (цилиндрические и конические, с прямыми и косыми зубьями), а также передачи с гибкой связью (ременные зубчатые, цепные и тросовые).

Цилиндрические зубчатые передачи преобразуют вращательное движение между параллельными осями. Профили зубьев выполняются, как правило, по эвольвенте окружности, что обеспечивает неизменность отношения угловых скоростей ведущего и ведомого зубчатых колес при малых изменениях межосевого расстояния (например, вследствие изгибной деформации валов). Современная технология изготовления зубчатых колес позволяет достигать практически любой точности при передаче вращения. Использование высокопрочных материалов в сочетании с термической и термохимической обработкой позволяет обеспечивать при малых габаритах передач высокую нагрузочную способность.

Конические зубчатые передачи преобразуют вращательные движения между пересекающимися осями (как правило, под углом 90°, хотя возможны передачи с произвольным углом между осями). Технология изготовления конических зубчатых колес более сложная, чем цилиндрических, а методы обеспечения высокой точности – более трудоемкие. Конические зубчатые передачи, выполненные в виде соосных конических дифференциалов, используются в копирующих манипуляторах с ручным управлением

Цепные передачи с втулочно-роликовыми или зубчатыми цепями осуществляют передачу вращения между параллельными валами при значительных межосевых расстояниях. При существующей технологии изготовления цепей и звездочек, а также учитывая специфическое взаимодействие звеньев цепи с зубьями звездочек, обеспечение высокой точности передачи вращения, соразмерной с точностью цилиндрических зубчатых передач, не удается.

Ременные зубчатые передачи также служат для передачи вращательного движения между параллельными валами при значительном межосевом расстоянии. Современная технология позволяет обеспечить изготовление элементов передачи с точностью, близкой к точности передач зацеплением, однако передачи зубчатым ремнем характеризуются при равномерном вращении ведущего шкива (ведущей звездочки) неравномерным вращением ведомого шкива (ведомой звездочки). Неравномерность сравнительно невелика, но ее следует учитывать при проектировании механизмов ПР.