Науковий вісник НГУ

Обґрунтування розробки та визначення характеристик мобільного багатокоординатного верстата-робота для обробки матеріалів у польових умовах

• 
• 

Рейтинг користувача:  / 0

ГіршийКращий 

Деталі

Категорія: Геотехнічна і гірнична механіка, машинобудування

Останнє оновлення: 19 листопада 2016

Опубліковано: 18 листопада 2016

Перегляди: 3022

Authors:

В.Б.Струтинський, д-р техн. наук, проф., Національний технічний університет України „Київський політехнічний інститут“, м. Київ, Україна

A.A.Гуржій, канд. техн. наук, ТОВ „Едвансд Нетворк Консалтинг“, м. Київ, Україна

О.В.Колот, д-р техн. наук, проф., Національний технічний університет України „Київський політехнічний інститут“, м. Київ, Україна

В.Е.Полунічев, Національний технічний університет України „Київський політехнічний інститут“, м. Київ, Україна

Abstract:

Мета. Теоретичне обґрунтування та розробка обладнання для високоточної обробки об’єктів у польових умовах.

Методика. Застосовані, в основному, теоретичні методи досліджень, що включають визначення матриць жорсткості пружної системи верстата та маніпулятора. Теоретично обґрунтовані схемні та конструктивні рішення мобільного багатокоординатного верстата-робота. Проведене математичне моделювання процесу обробки об’єктів мобільним верстатом-роботом. На основі аналізу результатів математичного моделювання встановлені особливості деформативних характеристик верстата на основі визначених матриць жорсткості.

Результати. Обґрунтована концепція забезпечення високоточної обробки об’єктів у польових умовах мобільним верстатом-роботом. Вона основана на застосуванні маложорсткого обладнання в комплексі зі спеціальним маніпулятором, що жорстко зв’язаний з оброблюваним об’єктом і забезпечує необхідне переміщення інструменту. Обґрунтована схема високоточної обробки об’єктів мобільним верстатом-роботом, що відповідає використанню двох дуальних механізмів-гексаподів, один з яких є стрижневою системою верстата, а другий – системою маніпулятора. Запропоновані засоби збільшення робочого простору верстата шляхом використання телескопічних штанг змінної довжини з пневматичними приводами. Встановлені умови підвищення точності верстата-робота при обробці осьовим інструментом. Вони включають відповідність головних віcей матриці жорсткості маніпулятора й напрямку руху осьового інструменту. Визначено вид і характер похибок обробки та їх взаємозв’язок з параметрами жорсткості верстата й маніпулятора.

Наукова новизна. Уперше розроблена концепція високоточної обробки на верстах-роботах, що мають низьку жорсткість несучої системи, яка полягає в застосуванні маніпулятора, що жорстко закріплений на оброблюваному об’єкті та зв’язаний з виконавчим органом верстата. Уперше встановлене необхідне співвідношення компонент матриць жорсткості верстата та маніпулятора, що забезпечують можливість високоточної обробки на мобільних верстатах-роботах. Одержали подальший розвиток методи розрахунку похибок обробки деталей осьовим інструментом на верстатах з паралельними кінематичними структурами.

Практична значимість. Результати досліджень є основою розробки високоефективних верстатів-роботів для обробки небезпечних об’єктів у польових умовах. На основі одержаних результатів робочий простір мобільного верстата-робота збільшується у 3–5 разів, а точність обробки в польових умовах підвищується до 8–9 квалітетів.

References/Список літератури

1. Rybak, L., Gaponenko, E., Chichvarin, A., Strutinsky, V. and Sidorenko, R., 2013. ComputerAided Modeling of Dynamics of ManipulatorTripod with Six Degree of Freedom. World Applied Sciences Journal, No. 25(2), pp. 341–346.

2. Kuznetsov, Yu. N., Ibrahem Farhan S. ALRefo, and Dmitriev, D. A., 2013. Construction and Research of Pyramidal Arrangement Milling MachineTool of “Triglide” Type. International Journals of Engineering & Sciences – International Journal of Mechanical & Mechatronics Engineering (IJMMEIJENS), Vol. 13, pp. 24–28.

3. Kirichenko, A., 2011. Influence range of angles of rotation hinge supports on the volume of the working space of the machineheksapod. Visnyk of Chernihiv State Technological University Series “Technical sciences”, Vol. 3(51), pp. 58–62.

Кириченко А. М. Вплив діапазону кутів повороту шарнірних опор на об’єм робочого простору верстатагексапода / А. М. Кириченко // Вісник Чернігівського державного технологічного університету; „Технічні науки“. – 2011. – №3(51). – С. 58–62.

4. Gerasun, V. M., Zhoga,V. V., Nesmeianov, I. A., Vorobiev, N. S., and DiashkinTitov, V. V., 2013. Study of the optimal configuration, tripod manipulator with rotary base. Mechatronics, automation, control, No. 6, pp. 21–26.

Исследование оптимальных конфигураций манипуляторатрипода с поворотным основанием / В. М. Герасун, В. В. Жога, И. А. Несмиянов [и др.] // Мехатроника, автоматизация, управление. – 2013. – № 6. – С. 21–26.

5. Heisel, U., Strutinskiy, S., Sidorko, V., Filatov, Yu. and Storchak, M., 2011. Development of controllable spherical fluid friction hinges for exact spatial mechanisms. Production Engineering, Vol. 5, pp. 241–250.

6. Fedorynenko, D., Boyko, S. and Sapon, S., 2015. The Search of the Spatial Functions of Pressure in Adjustable Hydrostatic Radial Bearing. Acta Mechanica et Automatica, Vol. 9, No. 1(31), pр. 23–26, DOI: 10.1515/ama20150005.

7. Salenko, O. F. and Khorolska, М. S., 2015. Improvement of the Fracture Resistance of Calibration Tubes of the Hydroabrasive Equipment. Materials Science, Vol. 50, No. 6, pp. 861–869. DOI: 10.1007/s11003-015-9794-z.

8. Afonin, V.L. ed., 2006. Obrabatyvaiushcheie oborudovaniie na osnove mekhanizmov parallelnoi structury [Cutting equipment on the basis of parallel structure mechanisms]. Moscow: Publisher Bauman STANKIN.

Афонин В. Л. Обрабатывающие оборудование на основе механизмов параллельной структуры / Афонин В. Л., Подзоров П. В., Слепцов В. В.; Под общей редакцией В. Л. Афонина. – М.: Издательство МГТУ СТАНКИН; Янус, 2006. – 452 с.

9. Bushuiev, V. V., Podzorov, P. V., 2004. Features of designing equipment with parallel kinematics. STIN, Vol. 4, pp. 3–10.

Бушуев В. В. Особенности проектирования оборудования с параллельной кинематикой / В. В. Бушуев, П. В. Подзоров // СТИН. – 2004. – № 4. – С. 3–10.

10. Dmitriev, D. A. and Kuznetsov, Yu. N., 2008. Kinematics, layout and formative movement of turning multi-task machines with mechanisms of parallel structure. Scientific Journal “Transactions of Kremenchuk Mykhailo Ostrohradskyi National University”, Vol. 2(49), Part 2, pp. 66–76.

Дмитриев Д. А. Кинематика, компоновка и формообразующие движения токарных многоцелевых станков с механизмами параллельной структуры / Д. А. Дмитриев, Ю. Н. Кузнецов // Вісник КДПУ імені Михайла Остроградського. – 2008. – №. 2(49). – Ч. 2. – С. 66–76.

05_2016_Strutynskyi
2016-11-15  453.49 KB  905

• < Попередня
• Наступна >