Проектирование сервопривода на базе редуктора с промежуточными телами качения и свободной обоймой
Анализ существующих сервоприводов и их состава, выделение редукторной части и замена ее на редуктор с промежуточными телами качения и свободной обоймой. Проектирование редуктора с ПТКСО для сервопривода с уменьшенными нагрузками на опоры качения, а также проработка кинематической связи между собой отдельных сателлитов.
Введение ………………………………………………………………………………………………….. 11
1 Обзор современных конструктивных решений в машиностроении,
применимых к серводвигателям и редукторам с ПТК и СО …………………………. 13
1.1 Сервоприводы в современном машиностроении……………………………. 13
1.2 Современные синхронные серводвигатели……………………………………. 14
1.3 Анализ конструкции редукторов, выполненных по схеме 2k-h ………. 18
1.4 Обзор датчиков положения для вращающихся механизмов ……………. 22
1.5 Выводы по обзору современных решений …………………………………….. 26
2 Проектирование сервопривода ………………………………………………………………… 27
2.1 Выбор серводвигателя …………………………………………………………………. 27
2.2 Геометрия передачи с ПТКСО ……………………………………………………… 28
2.2.1 Исходные параметры передачи с ПТКСО ………………………….. 28
2.2.2 Геометрия циклоидальных профилей передачи с ПТКСО…… 31
2.3 Уравновешивание эксцентриситета входного узла редуктора ………… 38
2.4 Расчет силовых характеристик …………………………………………………….. 42
2.4.1 Расчет усилий в передаче …………………………………………………. 42
2.4.2 Расчет контактных напряжений ………………………………………… 44
2.5 Расчет валов редуктора ……………………………………………………………….. 45
2.6 Расчет опор редуктора …………………………………………………………………. 46
2.6.1 Расчет подшипников кулачка …………………………………………… 47
2.6.2 Расчет опор эксцентрикового вала …………………………………… 48
2.6.3 Расчет опор выходного вала ……………………………………………… 49
2.7Расчет шпоночных соединений …………………………………………………….. 51
2.7.1 Расчет шпоночного соединения выходного вала редуктора … 51
2.7.2 Расчет соединения венцов ………………………………………………… 52
2.7.3 Расчет шпоночного соединения входного вала ………………….. 53
2.8 Расчет соединений на срез …………………………………………………………… 53
3 Результаты …………………………………………………………………………………………….. 55
4 Финансовый менеджмент, ресурсоэффективность и ресурсосбережение ……. 57
4.1 Пред проектный анализ. Потенциальные потребители результатов
исследования ……………………………………………………………………………………………. 58
4.2 Анализ конкурентных технических решений с позиции
ресурсоэффективности и ресурсосбережения ……………………………………………… 58
4.3 SWOT – анализ …………………………………………………………………………… 61
4.4 Инициация проекта……………………………………………………………………… 64
4.4.1 Цели и результат проекта. ……………………………………………….. 64
4.4.2 Организационная структура проекта …………………………………. 66
4.5 Планирование управления научно-техническим проектом …………….. 67
4.5.1 Иерархическая структура работ проекта ……………………………. 67
4.5.2 Контрольные события проекта …………………………………………. 68
4.5.3 План проекта …………………………………………………………………. 69
4.6 Бюджет научного исследования …………………………………………………… 71
4.6.1 Расчет заработной платы ………………………………………………….. 71
4.6.2 Накладные расходы …………………………………………………………. 72
4.7 Оценка сравнительной эффективности исследования ……………………. 73
5 Социальная ответственность …………………………………………………………………… 74
5.1 Производственная безопасность …………………………………………………… 77
5.1.1 Анализ выявленных вредных факторов при разработке
проектируемого решения …………………………………………………………………………… 77
5.1.2 Анализ выявленных опасных факторов при разработке
проектируемого решения …………………………………………………………………………… 83
5.2 Экологическая безопасность ………………………………………………………… 84
5.2.1 Анализ влияния объекта исследования на окружающую
среду………………………………………………………………………………………………………… 84
5.2.2 Обоснование мероприятий по защите окружающей среды …. 84
5.3 Безопасность в ЧС ………………………………………………………………………. 85
5.3.1 Обоснование мероприятий по предотвращению пожара и
разработка порядка действия в случае его возникновения ……………………………. 85
5.4 Правовые и организационные вопросы обеспечения безопасности…. 87
5.4.1 Специальные (характерные для проектируемой рабочей зоны)
правовые нормы трудового законодательства……………………………………………… 87
5.4.2 Организационные мероприятия при компоновке рабочей
зоны …………………………………………………………………………………………………………. 88
Заключение ………………………………………………………………………………………………. 90
Список выступлений …………………………………………………………………………………. 91
Список использованных источников ………………………………………………………….. 92
Приложение А Раздел на иностранном языке ……………………………………………… 96
Приложение Б Конструкторская документация …………………………………………. 111
Электроприводы применяются во всех сферах промышленности начиная
от сельского хозяйства и закачивая аэрокосмическим машиностроением.
В сельском хозяйстве электроприводы используются для управления
машинами, например, в посевной технике. К таким приводам предъявляются не
высокие требования. Но когда заходит речь о космосе, то от приводов требуют
высокую точность, надежность, ремонтопригодность и т.д.
Отдельную нишу в семействе электроприводов занимают сервоприводы.
Сервопривод – привод с управлением через отрицательную обратную связь,
позволяющую точно управлять параметрами движения. К сервоприводам
относится множество регуляторов, например, электро-, пневмо-,
гидроусилители, однако, термин сервопривод чаще используется для
обозначения электроприводов с отрицательной обратной связью.
В сервоприводах часто встречаются конические, цилиндрические,
планетарные редукторы. Каждый из них имеет свои отличительные
характеристики, но наиболее перспективным является редуктор с ПТК и СО,
который имеет исключительные технико-экономические характеристики [1].
Именно этот фактор определяет приоритетное направление в исследованиях,
разработках и применении редуктора с ПТК и СО в сервоприводах
высокоточных исполнительных механизмов.
Целью диссертации является создание компактной конструкции
редуктора с ПТК и СО с целью применения в сервоприводе, с высокой точностью
позиционирования.
Для достижения поставленной цели требуется решить следующие задачи:
1. Анализ современных конструкций сервоприводов;
2. Анализ современных конструкций редукторов с ПТК и СО;
3. Анализ технических характеристик и выбор датчика положения;
4. Выполнить необходимые расчеты для создания конструкции
редуктора с ПТК и СО;
5. Оформить конструкторскую документацию в соответствии с
требованиями ЕСКД.
В заключении стоит отметить, что поставленная цель диссертации
достигнута, разработан сервопривод компактного исполнения на базе редуктора
с ПТКСО, который имеет уравновешенный эксцентриситет на входном узле.
Все поставленные задачи решены:
– Проведен обзор современных решений, применяемых в конструкции
приводной техники;
– Проанализирована современная конструкция редукторов,
разработанных по схеме 2k-h;
– Спроектирован редуктор с ПТКСО компактного исполнения.
Спроектированный сервопривод может быть применен в
машиностроительной сфере, в следующих устройствах: тактовый конвейер; в
системах позиционирования солнечных панелей; в промышленных роботах
повышенной мощности и т.п.
Компактность и точность позиционирования сервопривода позволяет
выполнять тяжелые работы с сохранением точностных характеристик
исполнительных органов машин.
Список выступлений и публикаций
Выступления:
«Анализ конструкции сервопривода, применяемого в
робототехнике» – Конференция «Современные проблемы машиностроения
2017» – Декабрь 2017 года.
Публикации:
«Исследование возможности уравновешивания входного узла
редуктора с промежуточными телами качения и свободной обоймой» –
Электронные и электромеханические системы и устройства: тезисы докладов
научно-технической конференции молодых специалистов (Томск, 12-13 апреля
2018 г.) / АО «НПЦ «Полюс». – Томск, 2018. – 348 с.
Хочешь уникальную работу?
Больше 3 000 экспертов уже готовы начать работу над твоим проектом!
5 (8 отзывов)
5 (145 отзывов)
4.5 (9 отзывов)
4.8 (9 отзывов)
5 (1241 отзыв)
4.2 (13 отзывов)
4.9 (5 отзывов)
4.9 (343 отзыва)
4.8 (30 отзывов)
