Выбор исполнительных двигателей.

В качестве исполнительных двигателей в роботах наиболее распространены двигатели постоянного тока с независимым возбуждением, управляемые от малогабаритных и малоинерционных тиристорных и транзисторных усилителей мощности. Наиболее перспективны для Р ЭД с цилиндрическим и дисковым ротором, а также гладким ротором. Они имеют малый момент инерции и повышенную перегрузочную способность. Передача движения от двигателя к звеньям манипулятора обычно осуществляется с помощью различных редукторов: цилиндрических, конических, червячных, волновых и т.д. Для преобразования вращательного движения в поступательное используют преобразователи типа шестерня-рейка, шарико-винтовая. Исходными данными для выбора исполнительных двигателей являются параметры манипулятора: номинальный момент инерции J_ном, Т_{н max} (максимальный номинальный момент) и значение w_max и e_max по каждой степени подвижности. которые должны перекрывать значения скорости и ускорения для всех режимов движения. Предварительно двигатели выбираются по потребной мощности, которую рассчитывают для установившегося движения с максимальной скоростью. Для вращательной степени подвижности потребляемая мощность двигателя: N_{П Вр}=k_зап·Т_{н max}·w_max, для поступательной: N_{П пост}=k_зап·F_{н max}·u_max, где k_зап-коэффициент запаса, который учитывает возможное увеличение потребной мощности для длительных режимов работы. Для электроприводов, имеющих редукторы с зубчатой передачей в диапазоне мощности до единицы кВт принимают коэффициент запаса k_зап»1, 2..2, 5; Т_{н max} и F_{н max}-максимальное значение момента и силы нагрузки в установившемся режиме; w_max и u_max – максимальна угловая и линейная скорость. Значения угловой и линейной скорости должны быть заданы по каждой степени подвижности, либо рассчитаны из условия обеспечения программных режимов движения рабочего органа манипулятора. По потребной мощности из каталогов выбирают близкий по мощности двигатель. При прочих равных условиях лучший из двигателей данной мощности считается тот, у которого наибольший номинальный вращательный момент, минимальный момент инерции ротора, меньшие масса и габаритные размеры. Пригодность двигателя определяют по потребному моменту. Требуемый пусковой момент двигателя должен удовлетворять: Т_n=T_{н max}/(i·h), где i-передаточное число редуктора, h-к.п.д. редуктора(0, 7..0, 9). Момент сил редуктора, приведенный к валу двигателя: Проверяется пригодность выбранного двигателя по потребляемому моменту. Оценочный расчет можно проводить независимо по каждой степени подвижности. Оценку моментов нагрузки на исполнительной оси выполняют по_формуле: (5), где - максимальное ускорение вала исполнительного органа, J – момент инерции всех подвижных частей, приведенный к исполнительной оси. - динамический момент инерционных сил всех подвижных частей, приведенный к исполнительной оси. , где - момент инерции двигателя, - передаточное отношение редуктора, - момент инерции нагрузки. T_m – момент трения, он обычно имеет постоянную величину и направлен навстречу движению., T_cm – статический момент, он не зависит от характеристик движения (перемещения, скорости, ускорения), а создается например грузом манипулятора. Требуемый пусковой момент должен удовлетворять условию: (6), где - кпд редуктора от исполнительной оси до вала двигателя. Расчет максимального момента по формуле (5) дает завышенный результат, т.к. вероятность совпадения перечисленных моментов по модулю и знаку мала. Номинальный момент в первом приближение оценивается как среднеквадратический: (7) Мощность двигателя в Вт на выходной оси можно определить по формуле: , где (1, 2…1, 5) – коэффициент, учитывающий превышение действующего на двигатель момента над статическим. - статический момент нагрузки двигателя, Н*м n – частота вращения вала, об/мин.