IX Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2017

Создание и проектирование элементов системы расчета манипуляторов

Оглавление

Введение

Понятие манипулятора, конструктивные и кинематические схемы

Элементы расчета манипуляторов:

- демонстрационное программирование в табличных процессорах;

- Система программирования ADAMS

- Возможности Solіd Works

Примерный расчет манипуляторов

Введение

В горном деле, как показывает анализ машино-технологических систем (МТС) все большее применения находят робототехника. Это и машины на гусеничном ходу с манипуляторами для проведения различных работ, включая оборку кровли при разработке рудных месторождений, бурения скважин различного назначения и разбивки негабаритов удерживаемым манипулятором ударного устройства. Особый класс робототехнических устройств составляют роботы для очистных и проходческих работ, которые могут базироваться на основе элементов конструкции механизированных крепей, используя для управления, насосные станции, силовые гидроцилиндры, программируемые электрогидравлические распределители и промышленные компьютеры .

Понятие манипулятора, конструктивные и кинематические схемы

Промышленный робот - автоматическая машина, состоящая из манипулятора и устройства программного управления его движением, предназначенная для замены человека при выполнении основных и вспомогательных операций в производственных процессах.Манипулятор - совокупность пространственного рычажного механизма и системы приводов, осуществляющая под управлением программируемого автоматического устройства или человека-оператора действия (манипуляции), аналогичные действиям руки человека.

Назначение и область применения.

Промышленные роботы, позволяют решать задачи автоматизации на предприятиях с широким спектром деятельности. Манипуляторы, управляемые человеком-оператором или компьютером, необходимы при выполнении различных работ в забоях. Таким образом, промышленные роботы являются важными составными частями современного промышленного производства.

Классификация промышленных роботов.

Промышленные роботы классифицируются по следующим признакам:

по характеру выполняемых технологических операций основные; вспомогательные; универсальные; по системе координат манипулятора прямоугольная; цилиндрическая; сферическая; сферическая угловая (ангулярная); другие; по конструктивному устройству в виде гусиничных тележек шагающие индивидуально в любых направлениях; шагающие в группе по типу силового привода электромеханический; пневматический; гидравлический; комбинированный; по подвижности основания мобильные; стационарные; по виду программы с жесткой программой; перепрограммируемые; адаптивные; с элементами искусственного интеллекта;

Устройство горного робота.

Манипулятор робота должен обеспечивать движение выходного звена и, несомого объекта по заданной траектории. Для выполнения этого требования рычажный механизм должен иметь не менее шести управляемых подвижностей. Горный робот с шестью подвижностями на первый взгляд является сложным по автоматизации и конструктивному исполнению, программированию и управлению. Поэтому в конструкциях горных роботов часто используются уже известные конструктивные схемы в сумме обеспечивающими требуемую подвижность. Наиболее простые манипуляторы имеют узловые три, или даже две подвижности. Они значительно дешевле в изготовлении и проще в эксплуатации, Это связано с тем что функционирование робота осушествляется по налаженной технологии (или нескольким технологиям), а конструктивные схемы отработанны так, что применение составных узлов логично и соответствует основной цели работы. Для примера представлена структура робота с трехподвижным манипулятором. Основной механизм руки манипулятора состоит из неподвижного звена 0 и трех подвижных звеньев 1, 2 и 3 (рисунок 1). Механизм этого манипулятора соответствует цилиндрической системе координат. В этой системе звено 1 может вращаться относительно звена 0 (относительное угловое перемещение φ₁₀), звено 2 перемещается по вертикали относительно звена 1 (относительное линейное перемещение S₂₁) и звено 3 перемещается в горизонтальной плоскости относительно звена 2 (относительное линейное перемещение S₃₂). На конце звена 3 укреплено захватное устройство или схват, предназначенный для захвата и удержания объекта манипулирования при работе манипулятора. Звенья основного рычажного механизма манипулятора образуют между собой три одноподвижные кинематические пары (одну вращательную А и две поступательные В и С) и могут обеспечить перемещение объекта в пространстве без управления его ориентацией. Для выполнения каждого из трех относительных движений манипулятор должен быть оснащен приводами, которые состоят двигателей с редуктором и системы датчиков обратной связи. Так как движение объекта осуществляется по заданному двигателями осуществляется системой управления. Эта система включает ЭВМ, с соответствующим программным обеспечением, цифроаналоговые преобразователи и усилители. Система управления, в соответствии с заданной программой, формирует и выдает на исполнительные устройства приводов (двигатели) управляющие воздействия u_i.

Рисунок 1.

В системе должны быть программное устройство. Преобразование заданной программы движения в сигналы управления. При необходимости она корректирует эти воздействия по сигналам x_i, которые поступают в нее с датчиков обратной связи. Функциональная схема промышленного робота приведена на рисунке 2.

Рисунок 2 - Функциональная схема промышленного робота

Такие системы уже отработаны и известны и для первичного моделирования устройств возможен подбор известных устройств и программ. Недостаток же трехподвижной схемы может быть ликвидирован дополнительными устройствами придающих новые движения системе, например за счет шарнирно подвижного спаривания конструкций обеспечивающих движения платформы и подвод к рабочей зоне под разными углами.

Основные определения, кинематика.

Формула строения - математическая запись структурной схемы манипулятора, содержащая информацию о числе его подвижностей, виде кинематических пар и их ориентации относительно осей базовой системы координат (системы, связанной с неподвижным звеном).

Движения манипуляторов можно разделить:

• перемешения движение самого манипулятора с основанием , составляющие робот, существенно большие чем размеры механизма;

• цикловые - между узлами робота, для выполнения основных операций;

• локальные (ориентирующие) - установочные движения, для позиционирования самого робота или несомого груза.

По данной классификациии, в манипуляторе можно выделить несколько участков кинематической схемы в зависимости от функций: передвижение, повороты, позиционирование, при этом передвижение несет тело робота в зону выполнения работы, с учетом его прямолинейного движения, поворотов в 3 d пространстве. "рукой" является часть робота, обеспечивающая захват точки М (региональные движения схвата); под "кистью" - те звенья и пары, и ориентацию схвата (локальные движения схвата).Рассмотрим структуру манипулятора, приближенно соответствуещей руке человека (антропоморфная схема) (рисунке 3) (адрес ссылки на литературу)

Рисунок 3.

Она состоит из трех подвижных звеньев и трех кинематических пар: двух трехподвижных сферических А_3сф и С_3сф и одной одноподвижной вращательной В_1в.

Элементы расчета манипуляторов

демонстрационное программирование в табличных процессорах;

- Система программирования ADAMS

- Возможности Solіd Works

Расчеты манипуляторов по схеме на рисунке 3 проводили на основе графо-аналитического метода Артоболевского в известном курсе Теории механизмов и машин.. Затем он был преобразован в [2] в расчет на основе табличных процессоров типа Lotus, Quadro, Exce, которые имели мощные встроенные языки объектно ориентированного программирования типа VBA. и могли легко преобразовываться в чисто табличные системы этого языка. Это придавало системе наглядность, но самым главным качеством были высокая скорость исполнения программы и практически любая степень точности расчетов до 32 знаков. Что дало возможность имитации даже точности обработки шарнирных сочленений. Их реализация основана на возможности записи в строки таблицы положений манипулятора через заданный элементарный угол поворота. При этом в сложных случаях не требовалось аналитического нахождения зависимости параметров ведущих и ведомых звеньев, поскольку задача могла решаться численным методом, перебора возможных вариантов. Например, для лемнискатного механизма позиционирования детали такие таблицы имели вид.

Рисунок 4.

Рисунок 5.- Система программирования ADAMS

Наиболее широко используемое в мире программное обеспечение для виртуального моделирования сложных машин, механизмов и изделий в сборе.

Программы семейства Adams используются для разработки и совершенствования конструкций фактически всего, что движется – от простых механических и электромеханических устройств до автомобилей и самолетов, железнодорожной техники, космических аппаратов и т.д.

Характерной особенностью и большим достоинством программного пакета Adams является эффективный и чрезвычайно дружественный графический интерфейс пользователя. Используя этот интерфейс, пользователь пакета Adams имеет возможность быстро разработать расчётную модель изделия строя ее на базе геометрических примитивов, создаваемых непосредственно в препроцессоре или на базе геометрических моделей компонентов изделия, импортируемых из CAD-систем, задать связи компонентов модели (упругие, демпфирующие, кинематические и др.), приложить нагрузки, запустить расчет и проанализировать его результаты. Интерфейс пользователя пакета Adams включает эффективные средства анализа результатов, которые позволяют в сжатые сроки наметить пути к совершенствованию расчётной модели и добиться максимальной близости её свойств к характеристикам реального динамического процесса, изделия-прототипа или результатам испытаний физического образца разрабатываемой машины.

Раньше на получение сведений о характеристиках работы будущего изделия уходили недели, месяцы, а в некоторых случаях и годы, требовались огромные средства. Теперь же, используя Adams, можно получить представление о работе разрабатываемого изделия ещё до начала раскроя металла или отливки пластика для изготовления опытного образца. Начиная с самых ранних стадий проектирования, можно видеть как будет работать машина и улучшать ее функционирование. Применение Adams позволяет исследовать десятки, сотни и даже тысячи вариантов конструкции, сравнивать и выбирать лучший, совершенствовать и совершенствовать будущее изделие, тратя на это во много раз меньше времени и средств, чем при использовании традиционных подходов.

Работая с Adams пользователь имеет возможность:

• Разрабатывать расчётные модели исследуемых изделий, в максимальной степени учитывающих особенности их конструкции, включая высокую идентичность внешнего вида, что во многих случаях облегчает построение моделей, их отладку и анализ полученных результатов;

• Выполнять расчёт параметров изделий, определяющих их работоспособность и точность (перемещения, скорости и ускорения компонентов изделия, действующие нагрузки, габариты пространства, необходимого для движущихся частей машины и т.п.);

• Выполнять оптимизацию параметров изделия.

- Возможности Solіd Works

SolidWorks – система автоматизированного проектирования, инженерного анализа и подготовки производства изделий любой сложности и назначения. SolidWorks является ядром интегрированного комплекса автоматизации предприятия, с помощью которого осуществляется поддержка жизненного цикла изделия в соответствии с концепцией CALS-технологий, включая двунаправленный обмен данными с другими Windows-приложениями и создание интерактивной документации. В зависимости от класса решаемых задач заказчикам предлагается три базовых конфигурации системы: SolidWorks, SolidWorks Professional и SolidWorks Premium.

Решаемые задачи:

Конструкторская подготовка производства (КПП):

•  

  • 3D проектирование изделий (деталей и сборок) любой степени сложности с учётом специфики изготовления.

  • Создание конструкторской документации в строгом соответствии с ГОСТ.

  • Промышленный дизайн.

  • Реверсивный инжиниринг.

  • Проектирование коммуникаций (электрожгуты, трубопроводы и пр.).

  • Инженерный анализ (прочность, устойчивость, теплопередача, частотный анализ, динамика механизмов, газо/гидродинамика, оптика и светотехника, электромагнитные расчеты, анализ размерных цепей и пр.).

  • Экспресс-анализ технологичности на этапе проектирования.

  • Управление данными и процессами на этапе КПП.

Технологическая подготовка производства (ТПП):

•  

  • Проектирование оснастки и прочих средств технологического оснащения.

  • Анализ технологичности конструкции изделия.

  • Анализ технологичности процессов изготовления (литье пластмасс, анализ процессов штамповки, вытяжки, гибки и пр.).

  • Разработка технологических процессов по ЕСТД.

  • Механообработка: разработка управляющих программ для станков с ЧПУ, верификация УП, имитация работы станка. Фрезерная, токарная, токарно-фрезерная и электроэрозионная обработка, лазерная, плазменная и гидроабразивная резка, вырубные штампы, координатно-измерительные машины.

Управление данными и процессами:

•  

  • Работа с единой цифровой моделью изделия.

  • Электронный технический и распорядительный документооборот.

  • Технологии коллективной разработки.

  • Работа территориально-распределенных команд.

  • Ведение архива технической документации по ГОСТ.

  • Проектное управление.

  • Подготовка данных для ERP, расчет себестоимости.

Эти данные открывают возможности для расчета манипулятора за счет составления уравнений равновесия действующих сил, включая и силы инерции по тем координатным осям. В тоже время показана конструктивная логика преврашения манипулятора в робот за счет:

- синтеза конструктивных узлов

- внедрения объединяющих программных элементов

- использования систем электрогидравлического управления

Например, на рисунке 1 к известной конструкции добавлены элементы обозначенные 4 и 5 (силовые гидроцилиндры), которые объединяют первую с другой такой же конструкцией, в результате чего возникает возможность перемещения и поворота устройства без изменения конструкции "руки" и при этом обеспечивается возможность использования отработанных проектных методических расчетных технологий и программно управляющих систем.

Из горных роботов внедренных в промышленность укажем машину на гусиничной тележке для оборки кровли в забоях, бурения шпуров для разрушения пород или возведения анкерной крепи. Оборка производится для отбивки кусков породы готовых упасть в рабочее пространство забоя, где ведется добыча полезного ископаемого, для безопасности обслуживающего персонала. Иногда в забоях добыча полезного ископаемого ведется взыванием зарядов в скважинах. Проведение, заряжание скважин ведет этот робот. В ряде случаев в кровлю выработки пробуриваются скважины и вводятся металлические стержни длиной до 2 м, которые затем за счет клеющих составов скрепляют слои кровли в монолит и делают ее прочной, предотвращая обрушение в забой, и это тоже выполняется таким роботом. При выемке пластовых месторождений применяются механизированные крепи, образующую лаву. Это выработка длиной от 50 до 120 м. и шириной до 4 м (ныне длина лавы в два раза больше). Вдоль нее к длиной стенке, называемой грудью забоя, для подпора кровли устанавливались секции механизированной крепи шириной от 1 м. и длиной 3-4 м. Дополнительно крепь не пропускала в рабочее пространство породы, которые обрушались при её перемещении на забой. Комбайн двигается вдоль лавы. Перемещаясь с одного до другого края снимает ленту угля шириной около 0.6 м. Параллельно фронту крепи на почве расстелен конвейер и комбайн скользит по нему, как по железной дороге, разрушает шнеками уголь пласта и грузит его на конвейер. В освобождающееся от угля пространство волной задвигается конвейер, отталкиваемый гидродомкратами прикрепленными к секциям крепи. Как только участок конвейера оказывался передвинутым, к нему, за счет тех же гидродомкратов, последовательно подтягивались, одна за другой, секции крепи. Так что 120 м фронт крепи оказывался на расстоянии 0.6 м от прежнего места, а в образовавшуюся пустоту обрушиваются породы сходящие с верхняков секций. Вот так и двигается лава 120 метровой стеной до тех пор, пока не закончится в пласте заранее оконтуренный столб длиной до 1500 м. Каждая секция из 100 делает шаг в 0, 6 м., и таких шагов ей следует совершить до 2500. Но перед каждым шагом секция разгружается от контакта с кровлей, для чего гидростойки чуть сжимаются и включается гидродомкрат подтягивающий секцию к конвейеру т.е. на новое место. Затем производится распор гидростойки для очередного подпора кровли верхняком крепи. И это последовательно выполняется на всех секциях механизированной крепи. т.е. за время отработки столба осуществлялось около 2500*100 циклов передвижки соответственно со снятием и новым распором гидростоек. На все это нужны энергия и время.

Работа прогрессивных лав автоматизированна, в системе автоматизации имеем:

• передвижение секций крепи в различной последовательности и с выбором неоходимого способа управления горным давлением

• выемка угля комбайном или стругом

• передвижение конвейера

Одной из современных систем управления лавой является marco - cистема автоматизированного управления процессами добычи (Фирма marco Системный анализ и разработки ГмбХ, основанна в 1982 году,

изготавливает для автоматизации производственных процессов в шахте

высококачественные искробезопасные управляющие компьютеры, с помощью которых можно решать любые задачи управления в реальном времени.Система управления marco осуществляет автоматизацию всех функций крепи, исполнительного органа, управление секцией или группой секций. Ее значительные технические возможности системы обеспечиваются широким набором изделий, начиная от кабельной системы conm и разнообразных датчиков sns и кончая искробезопасной централью pm32/ze и поверхностной диспетчерской лавы xalz.

Автоматизированное управление и контроль могут быть осуществлены более чем 200 секциями крепи в одной сети. Параметры управления могут задаваться как в центральном компьютере, так и в каждом компьютере локально или для лавы в целом. Система marco

использована в самой длинной в мире 400-метровой струговой лаве.

Системы управления marco гарантируют надежность и производительность. Всеавтоматизированные очистные забои в Рурском бассейне и в Китае обслуживаются только одним сотрудником. В настоящее время системы marco установлены на комплексах DBT,

JOY и Китая.

Следующие преимущества современной marco – системы управления выдвигают ее в разряд ведущих фирм по подземной технике управления:

высокий уровень безопасности работ в забое, особенно на пластах, опасных по внезапным выбросам и горным ударам;

надежная водонепроницаемая современная электроника и программное

обеспечение,разработанные на базе более чем 20-летнего опыта работы в более чем 70 лавах разных стран;

многозадачная операционная система online и сеть , связанная с поверхностью;

высокоразрешающие аналого-цифровые преобразователи и точные надежные датчики;

программы нахождения неисправностей, диагностирования и техобслуживания, позволяющие предельно упростить уход за сложными установками;

совместимость всех компонентов системы;

адаптация системы к изменяющимся потребностям Заказчика.

В настоящее время (состояние на февраль 2004) электрогидравлическое управление marco применяется в более чем 80% лав в Рурском бассейне, более чем в 20 лавах Европы и Китая. Системы постоянно совершенствуются, а их стоимость снижается. Применение таких

систем на очистных комплексах российского производства позволило бы значительно повысить добычу, безопасность и производительность труда в лавах.

Электрогидравлическая система управления

Электрогидравлическая система управления подразделяется на три технологических блока:

I Электронные аппаратные

средства

II Гидравлика

III Программное обеспечение

Поэтому мы делим настоящее описание системы на три части.

Рисунок 6. Управляющий компьютер pm32

Рисунок 7. Монитор системы управления

Рисунок 8. Схема подключения pm32.

Компоненты оборудования pm32/sg/a

Автоматическое управление комбайном и стругом

Системный блок pm32 был разработан в качестве открытой системы для полностью автоматического управления комбайновыми и струговыми лавами в подземной добыче угля.

Программным обеспечением для обслуживания и поиска неполадок. marco производит полный комплект оборудования, датчиков и периферии для управления горизонтом, измерения давления в стойках, измерения пути цилиндров передвижки, синхронных переключателей и т.п. Система соответствует европейскими мировым стандартам,принятым в горном деле.

Программное обеспечение системы изготавливается в соответствии с потребностями Заказчика и содержит все известные на сегодня функции управления. Объем функций системы можно в любой момент расширить в соответствии с пожеланиями Заказчика.

Управляющий компьютер pm32 оборудован системой аварийной остановки и

сертифицирован Немецким Профсоюзом горняков (BBG) по DIN EN 954/1.

Прибор управления pm32 со встроенными микропроцессорами обеспечивает широкиевозможности:

опрашивает датчики,

перeключает электрогидравлические клапаны на секции,

осуществляет разгрузку и передвижку секций после прохода комбайна или струга и их

последующий распор,

оценивает существенные показатели: давление в гидроцилиндрах, положение цилиндра

передвижки, наклон и перемещение верхняка, секции и положение конвейера и т.п.

В любой момент возможны передача данных лавы и и их анализ с точки зрения специфических вопросов Заказчика. Таким же образом – через систему дальней передачи данных – возможна модернизация программного обеспечения.

Гидравлика: автоматика контроля лавы

Риунок 7. Экран оператора системы управления комбайном на поверхности X

Все данные о состоянии лавы передаются из забоя на поверхность. В комбайновых лавахнет необходимости в подземной Централи, но возможна ее установка по желанию Заказчика. В струговых лавах, например, в Рурской области, устанавливаются обычно подземные Централи на главном и вспомогательном приводах. Такой избыточный привод обеспечивает бесперебойную работу оборудования при неполадках: разработка может

производиться на выбор либо с главного, либо со вспомогательного привода.

На рисунке 7 видны два окна: нижнее показывает положение лавы и конвейера в типичном представлении струговой разработки. Группы секций крепи объединены в десятки. Зеленые полосы показывают оставшийся возможный ход цилиндров. Черная зона показывает уголь, готовый к разработке. Перевернутая синяя пирамида (треугольник) показывает положение струга. Красная линия по краю черной зоны изображает подачу. Оставшийся ход цилиндров и подача показаны также вверху в виде полос. Следующая зелена полоса показывает давление в стойках крепи. Полоса под ней отражает загрузку конвейера синим по коричневому фону. Следующая серая поперечная полоса показывает также положение струга, маленькие зеленые вертикальные полоски – это синхронные переключатели.

Во втором окне (справа вверху) отражаются по выбору данные пяти выбранных секций крепи. Здесь можно также рассматривать сообщения об ошибках (помехах). Х-визуализация может осуществляться сразу во многих местах лавы, управление при этом осуществляется только наблюдателем (обслуживающим работником) лавы с системного блока.

Полная автоматизация лавы осуществляется путем непрерывного

получения информации о состоянии забоя, обработке ее в компьютере в реальном времени процесса добычи и принятии на этой основе управляющих решений.

Система pm32 обеспечивает все функции без помощи центрального компьютера. Для повышения мобильности и централизации управления, когда лава работает в полностью автоматизированном безлюдном режиме, а также для сбора данных и в качестве интерфейса для поверхностного управляющего комплекса необходим центральный компьютер. Для сбора информации от управляющих приборов pm32 используется устанавливаемый в безопасном месте в штреке компьютер pm32/ze, - промышленно совместимый РС для применения в тяжелых производственных условиях во взрывоопасной среде с размещенными в

прочном закрытом корпусе компонентами (подземная Централь, см. рис.). Он

визуализирует технологические процессы,отражая графически и текстуально ситуацию в полностью автоматизированной лаве в

реальном времени. Центральный компьютер pm32/ze в штреке:

Поддерживаемые операционные системы | Linux, Win-98, Win-NT, Win-2000, Win-XP Монитор 15" TFT-LCD-цветной дисплей с

активной задней подсветкой Экран 304x228 мм

На дисплее компьютера в графической ибуквенно-цифровой форме представляетсяважнейшая информация: линия забоя,подвигание секции, положение конвейера идобычной машины, распределение давленияв стойках вдоль длины лавы в данныймомент времени. Помимо основной наэкране дисплея отображается и различнаядругаяинформация, необходимая дляпринятия решений по управлениюработойлавы.

Из мониторинга последних 24 часов можно воссоздать все события в лаве за последние сутки. Ниже показано на примере воспроизведение изменения давления в стойках во времени и передвижки секции на дисплее.

С поверхности можно наблюдать и управлять установками, запрашивать данные об обслуживании, информацию о неполадках. Программы нахождения неисправностей, диагностирования и техобслуживания позволяют предельно упростить уход за сложными установками.

Предусмотрены все способы разработки, от дозированной добычи стругом

до добычи комбайном с половинным резанием.

Группа из 12 секций подключается к одному источнику питания. С левым и

правым соседом pm32 связан 4-жильным кабелем. Он включает в работу клапаны соседней секции и шаговое устройство собственной секции. Любую операцию в лаве можно мгновенно остановить нажатием кнопки. Рентабельность системы является главным образом результатом увеличения машинного времени в лаве. Цикл крепления при этом составляет 10 секунд на секцию. Средняя суточная нагрузка на автоматизированную лаву значительно превышает добычу в неавтоматизированной лаве. Мarco предлагает широкий выбор разнообразных датчиков sns для измерения давления в стойке, юстируемых датчиков наклона, сближения, хода штока поршня, вибрации, расхода и температуры охлаждающей жидкости и других.

Рисунок 9. Лава на экране дисплея

Рисунок 10. Датчики передвижения – гирконные

стержни sns/rs/a850 с адаптером, магнитами,

коннекторами, любой длины и мерности

От управляющего компьютера pm31/sg/c1 проложен стандартный кабель к клапанной колодке mcv/8/d, смонтированному в непосредственной близости от клапанов сваи. Возможно управление 16 электрогидравлическими функциями. Еще 4 РМ32 ОБОРУДОВАНИЕ функции можно вызвать прямо с управляющего компьютера.

Соединительныекабели дляклапанов сваиconm/4ht20

Давление стоек крепи постоянно измеряется датчиками давления sns/dmd/a. При этом может задаваться определенное значение давления разгрузки, подачи и передвижки секций крепи. Датчики давления способны в зависимости от специфических условий шахты измерять давление до 1000 бар. Так, датчик sns/dmd обладает высокой механической прочностью (2000 бар) и поэтому особенно пригоден для измерения давления в жестких условиях. Измерительный элемент представляет собой мост с тензометрической полоской на мембране из высококачественной стали. Рабочая область измерений до 1000 бар. Встроенный усилитель моста не

чувствителен к температуре, не имеет дрейфа, экономичен. Датчик работает в температурном диапазоне 0 – 60° С при питании 10- 15 В (номин. 12 В) и обеспечивает точность измерения 1%. Магнитные переключатели сближения sns/mfs отличаются большими интервалами переключения и скоростью срабатывания. Они реагируют на нормальную составляющую магнитного поля независимо от ее знака. Нечувствительные к вибрации датчики особенно подходят для регистрации синхромагнита при измерении движения струга. Пусковой магнит при этом можно установить на струге или даже на

цепи. Высокая скорость переключения позволяет регистрировать очень быстрые процессы (например, на вращающихся

деталях), когда уже нельзя провести надежные измерения с помощью Namur-

датчиков. Индуктивные датчики сближения sns/ins реагируют на находящиеся поблизости металлы (железо, латунь, алюминий и др.). Они контролируют приближение металла к противоотжимному щиту перекрытия секции.

Фирма marco обслуживает по всему миру более 20000 датчиков, отличающихся высокой надежностью и доступностью. Программа датчиков

открыта, т.е. По желанию Заказчика в короткие сроки могут быть

разработаны и другие датчики (в частности, систему можно дополнить датчиками контроля метана). Так, например, по предложению китайской шахты разрабатывается система распознавания положения комбайна с помощью датчика приближения в комбинации с радиопередачей на конец лавы. Для монтирования во все традиционные цилиндры передвижения marco выпускает датчики приближения различной длины и формы, типа sns/rs/a*, с штекерным или резьбовым соединением и подходящими

магнитами для любого шага цилиндра. Подключение к цилиндру может

осуществляться посредством штекерного разъема или винтового адаптера

(переходника) с люмбергштекером.

Гирконный стержень sns/rs служит для регистрации положения поршня в

гидроцилиндре передвижчика крепи. Он представляет собой бесшовную, прочную на сжатик стальную трубку, внутри которой встроена надежно закрепленная цепочка гирконов (магнитных переключателей) и резисторов. Гирконный стержень располагается внутри магнитного кольца, встроенного в цилиндр, и перемещается вместе со штоком цилиндра. Гирконные

стержни поставляются с разделанными кабельными концами, длина их составляет 1000 – 2000 мм.

Высокочувствительные датчики замыкания на землю sns/erd улавливают даже очень малые токи утечки в полностью гальванически изолированной системе, например, через ненадежную высокоомную изоляцию металлических деталей оборудования. Датчик монтируется в установках в тяжелых условиях высокой влажности, где повышен риск аварий.

II Гидравлические клапаны

Наша система управления имеет модульное строение. Настоящее описание относится ко всем разделам. Вариация конструкции предусматривает использование от 8 до 20 функций. Мы применяем управления с различными конструкциями гидравлики. marco имеет в распоряжении также собственную конструкцию гидравлики, которая идеальным образом соединяет качества других известных изготовителей. Электрогидравлический блок контроля

IВ классической конструкции главные функции устанавливаются как патрон снизу. Клапаны предварительного управления, выполненные как двойные функции, монтируются со стороны обслуживания. Подключения для секций – на обратной стороне. В главном блоке размещены при этом также такие устройства защиты как обратные клапаны, ограничение давления и фильтры для пилотных функций.

Рисунок 12. Блок гидравлического управления

Marco представила в этом году новое расположение для этого главного блока. Главным преимуществом новой компоновки является существенная компактность конструкции. В новой компоновке пилотный клапан монтируется над или под главным блоком. Поэтому главные

клапаны могут быть расположены по оси рукава. У компактной конструкции этим обеспечивается также более высокий расход. Вес блока гидравлики был наполовину уменьшен. Клапаны для выполнения функций крепи связаны в блок. Функция орошения управляется непосредственно блоком управления в

крепи, но клапан орошения тем не менее внешний (отдельный).

Рисунок 13. Датчик поворота рештака конвейера

Примерный расчет манипуляторов

Модель в пакете программ Адамс

Где, F₁= F₂= 40т

График силы в шарнире «А»

График скорости в шарнире «А»

График ускорония в шарнире «А»

Нахождение предельного значения, что может нести манипулятор

Заключение

Таким образом секции крепи типа Глиник оснащенные системой управления Marco, автоматизируют все операции в лаве, и по существу комплекс является промышленным роботом. Так на ш. Полысаевская в РФ комплекс с длиной лавы 200 м в течении 3 часов работал под управлением одного человека (сообщение доктора Ю. Векслера - одного из кураторов фирмы.)

Анализ показывает наряду с приемушествами такой робототехники имеются и их недостатки, а именно не возможно отрабатывать участки пластов имеющих сложные горногеологические условия в виде нарушений пласта, когда вторая его часть резко "подброшена" вверх или вниз или "отодвинута" от первой, но такие условия составляют большинство от тех объемов, что остались неотработанными, причем их удельный вес в 1,5 -2 раза превышает уже вынутый. Сотрудниками университета в данном направлении создана заявка на получение Евразийского патента

Список использованной литературы

1. Норенков И.П., Маничев В.Б. Основы теории и проектирования САПР. Учебник для втузов. –М.: Высшая шк., 1990. –335 с.

2. Системы автоматизированного проектирования: Учеб.пособие для втузов: В 9 кн. / Под ред. И.П. Норенкова. –М.: Высш.шк., 1986.

3. А.Б. Каплун, Е.М. Морозов, М.А. Олферьева «ANSYS в руках инженера, практическое руводство»,-М.2003

4. Нургужин М.Р., Даненова Г. Т. Инженерные расчёты в ANSYS: сборник примеров, Караганда 2006 319 с.

5. Пивень Г.Г., Климов Ю.И. Имитационное моделирование гидромеханических систем (математические модели): учеб.пособие / КарГТУ. – Караганда, 2004. – 106 с.

6. Басов К.А. ANSYS в примерах и задачах / Под общей редакцией Д.Г. Красковского. – М.: КомпьютерПресс, 2002. – 224 с.

7. Бейсембаев К.М., Шащанова М.Б. Основы системного анализа в базах данных. Караганды, Болашак-Баспа, 2008, 208 с.

8. Бейсембаев К.М., Жетесов С.С. Практические аспекты разработки промышленных информационных систем. Караганда 2009, изд-во КарГТУ, 207 с.

9. Бейсембаев К.М., Жетесов С.С., Демин В.С., Малыбаев Н.С., Шманов М.Н. Практические и исследовательские аспекты авто проектирование горных машин в 3d. Караганда 2012, изд-во КарГТУ.

10. Бейсембаев К.М., Жетесов С.С., Шманов М.Н. Геомеханические основы разработки угля в нестационарных системах. Караганда 2009, изд-во КарГТУ, 207 с.

11. Конюхов А.В. Основы анализа конструкций в ANSYS / Казанский государственный университет, Казань 2001, Электронные материалы

12. Кудинов В.А., Карташов Э.М. Гидравлика / Москва, «Высшая школа», 2007, 199с.

Код для цитирования: Скопировать