Оптимизация радиуса приведения механизма актуатора для точного позиционирования в автоматическом производстве

Цель - показать методику оптимизации механизма точного позиционирования модуля (актуатора для автоматического производства). Конструкция модуля (передача «винт-гайка») позволяет в широких пределах изменять параметры механизма, в т.ч. и радиус приведения. Нахождение наилучшего значения радиуса приведения с позиций быстродействия, т.е. уменьшение времени разгона и торможения, повышение скорости установившегося движения и уменьшение времени пауз дают повышение производительности и эффективности системы в целом. Эта задача для разработчиков является основной как при проектировании новой техники, так и при модернизации. Для оптимизации используется принцип максимума Л.С. Понтрягина. Первоначально выполняется расчет телескопического выдвижного механизма с передачей «винт-гайка» и выбирается двигатель. Затем проводятся исследования механизма, которые позволяют оптимизировать параметры передачи «винт-гайка» с позиции получения максимального коэффициента полезного действия (до 90%), минимального времени разгона и торможения (подбор радиуса приведения передачи). Имеется возможность варьировать тип передачи (качения, скольжения, ролико-винтовая), шаг, угол наклона резьбы и ряд других характеристик. При выборе электродвигателя следует отдавать предпочтение машинам с высокими перегрузочными характеристиками - постоянного тока с возбуждением от магнитов, асинхронным с короткозамкнутым, вентильным ротором. Выполнены расчеты для большой группы модулей автоматического машиностроительного производства. При этом рассматривались различные комбинации параметров актуаторов: грузоподъемность, режимы работы, загрузка, потери в двигателе и ряд др. Итоги исследования - оптимальное передаточное отношение в механизмах зависит от режима отработки заданного перемещения, вид графика скорости перемещения определяется заданными ограничениями фазовых координат и величиной взятого перемещения. Определено также, что при изменении нагрузки в широком диапазоне радиус следует выбирать по номинальному значению нагрузки, а установка между двигателем и винтом редуктора мало влияет на оптимальное значение радиуса приведения. Методика рекомендуется для использования на стадии проектирования при поиске оптимального передаточного устройства в системе электропривода точного позиционирования автоматического производства.

модуль - актуатор, передача винт-гайка, быстродействие, принцип максимума, оптимальный радиус приведения, позиционирование