Введение к работе
Актуальность работы. Ускорение научно-технического про -гресса и преобразование материально-технической базы производства требуют решения социальных проблем в сфере труда.Необходимо сократить тяжелые работы и снизить долю ручного труда при выполнении опасных для здоровья человека работ.
Данные по ряду машиностроительных,химических, военных предприятий показывают, что доля ручных операций во вредных производствах составляет 2ЬтЗЬ%.
Условия труда при этом неблагоприятно воздействуют на здоровье человека, вызывая профессиональные заболевания и снижение трудоспособности. Для устранения воздействий необходимо удаление человека-оператора от места проведения работы на безопасное расстояние и организация в связи с этим дистанционного управления технологическими операциями.
В настоящее время во вредных производствах непосредственно работают люди или применяют копирующие манипуляторы, которые незначительно удаляют оператора от опасной зоны, обслуживают ограниченное пространство и имеют небольшую грузоподъемность, определяемую физическими возможностями человека. Применение промышленных роботов часто нецелесообразно из-за высокой стоимости и сложности роботизации.
Сбалансированные манипуляторы технологичны, имеют низкую себестоимость, простую конструкцию и при решении проблемы повышения быстродействия и точности позиционирования могут использоваться во вредных производствах.
Наилучшими эксплуатационными характеристиками обладают пневматические приводы и системы управления, которые пожаро-вэрывобезопасны, не подвержены влиянию электромагнитных полей, радиации, запыленности, влажности и высоких температур.
Поэтому актуальной проблемой представляется разработка дистанционно управляемых пневматических сбалансированных манипуляторов, которые значительно дешевле роботов и копирующих манипуляторов . Способны, обеспечить обслуживание наибольшей рабочей зоны, работать с грузами массой до 320 кг ( пневматическим приводом) и до 1000 кг ( с гидравлическим приводом). Зрительный и слуховой аппараты человека достаточно совершены, чтобы обеспечить дистанционное управление манипулятором при выполнении технологических операций во вредных производствах, когда человек-оператор удален от вредной зоны на безопасное расстоя-
ниє.
Целью работы является разработка и исследование дистанционно управляемого сбалансированного манипулятора с пневмоприводом, обладающим високим быстродействием и точностью останова для вывода человека из вредной зоны.
Для достижения поставленной цели проводится анализ существующих конструкций манипуляторов для вредных производств, их исполнительных устройств, методов их расчета и длинных линий связи, причин ведущих к возникновению ошибок управления и способов их устранения.
Проводятся экспериментальные исследования переходных процессов в длинных линиях связи дистанционных систем управления, решается задача разработки математической модели линий связи с учетом деформации трубопровода, её анализа и проведения теоретических, исследований влияния геометрических и механических ха рактеристик трубопровода на быстродействие манипулятора. Кроме того решается задача разработки конструкции и математической модели пневмопривода повышенного быстродействия и точности позиционирования, ее анализ.
Исследуется разработанная математическая модель дистанционно управляемого сбалансированного манипулятора.
Научная новизна диссертационной работы заключается в следующем: предлокена математическая модель дистанционно управляемого пневматического сбалансированного манипулятора, в основу которого заложено максимальное быстродействие при получении высокой точности позиционирования, включающая моделирование. переходных процессов в дистанционной системе управления с учетом реяиыа включения задающего устройства и деформации трубопровода в длинных линиях связи и динамику разработанного автором пневноцилиндра, который позволяет обеспечить высокую точность позиционирования и максимальное быстродействие манипулятора.
Новизна технических решений подтверждена 2 авторскими свидетельствами.
Практическая ценность работы. Разраоо.тани методика расчета и программные средстйа её реализации на ЭВМ для проектирования пневматических дистакцспнно управляемых сбалансированных манипуляторов с учетом переходных процессов и деформации трубопровода в длинных линиях гпязи и си':тпе оправления ь целом. Н
Реализация и внедрение результатов. Разработана техническая документация пневматического многопозициошгого цилиндра, которая передана на два предприятия, пакет прикладных программ для расчета на ПЭВМ типа PC XT, AT переходных процессов в дистанционных системах управления с учетом деформации трубопровода.Экономический эффект от.внедрения в МП "Кубань ОВОС", АО "Седин-Модуль", МП "МАРТ" (Механизация, автоматизация,' роботизация и технология) составил 2 млн.руб. в ценах І99Е года.
Апробация работы. Основные результаты работы докладывались на Международной научно-технической конференции "Металлорежущие станки и гибкие автоматизированные производственные комплексы" (София, 1989 г.),-на Всесоюзном совещании "Пневмогидро-автоматика и пневмопривод" (Суздаль, 1990 г.), на научно-технических- конференциях Краснодарского краевого совета НТО: "Проблемы повышения надежности новой техники в автоматизированных технологических системах" (Краснодар, 1988 г.),"Проблемы создания и освоения новой техники и технологии в промышленности края" (Краснодар, 1969 г.), "Прогрессивная техника в машиностроении Краснодарского края" (Краснодар, 1991 г.),"Автоматизация проектирования и производства в машиностроении" (Краснодар, 1992 г.), "Новые технологии в'производственных процессах" ( Краснодар, 1992 г.), на научных семинарах кафедры "Технология машиностроения". Краснодарского политехнического института, на кафедре "Гибкие автоматические комплексы" Санкт-Петербургского Государственного технического университета (1993г.).
Публикации.По теме диссертационной работы опубликовано 14 печатных работ, в том числе 2 авторских свидетельства.
Структура и объем работа. Диссертация состоит из введения, четырех глав и выводов, списка использованной литературы и приложений. Основной текст диссертации изложен на 146 машинописных страницах, включающих 41 рисунок и 4 таблицы. Список литературы включает 117 наименований.