gototopgototop

УДК 681.5

Робот для тушения лесных пожаров

Федотов Александр Георгиевич - студент кафедры Автомобилей и технологических машин Автодорожного факультета Пермского национального исследовательского политехнического университета. (ПНИПУ, г.Пермь).

Заглядов Павел Владимирович - студент кафедры Автомобилей и технологических машин Автодорожного факультета Пермского национального исследовательского политехнического университета. (ПНИПУ, г.Пермь).

Поезжаева Елена Вячеславовна - кандидат технических наук, профессор кафедры Механики композиционных материалов и конструкций Пермского национального исследовательского политехнического университета. (ПНИПУ, г.Пермь).

Аннотация: Рассмотрены вопросы модификации движителя к роботу для тушения очагов пожаров, приведены расчеты основных деталей гусеничного движителя.

Ключевые слова: Робот, камера, гусеничный движитель, ведущее колесо, брандспойт, манипулятор, лазерный термометр, цевки траков, профилирование зубьев.

Роботы нового поколения играют большую роль в жизни человека. Ученые-инженеры проводят огромное количество часов, разрабатывая роботы разного направления. Робот – это не замена человека, а друг и помощник. Они стали неотъемлемой частью нашей жизни.

Научная работа посвящена проектированию и расчету движителя. Этот робот сможет помогать человеку при тушении пожаров в опасных условиях. В работе мы рассмотрели основные функции робота и произвели расчеты основных деталей гусеничного движителя. Так же мы оснастили робота специальным оборудованием, которые максимально поможет при тушении пожара. Гусеничное шасси с резиново-металлическими шарнирами обеспечивает роботу высокую проходимость и поворотливость. Высокая надежность работы, прочность и износоустойчивость гусеничного движителя. Обеспечивается за счет применения узлов специальных гусениц и ведущих колес. Робот оснащен следующим навесным оборудованием и представлен на рис.1.

Конструкция робота

Рисунок 1. Конструкция робота.

1-корпус; 2- гусеница; 3- направляющее колесо; 4- ролик натяжителя гусеницы; 5-камера (бортовая); 6- камера (лицевая); 7- брандспойт; 8- манипулятор; 9- защитная рама; 10-лазерный термометр.

В результате рассмотрения конструкции ведущего колеса предлагается профилирование зубьев ведущего колеса в несколько этапов, чтобы избежать выкрашивание и потерю прочности зуба, необходимо проверить ведущее звено по напряжениям изгиба в плоскости его основания, а также исследовать долговечность этого ведущего колеса по контактным напряжениям смятия зубьев цевками траков. Основу проектного расчета составляет профилирование зубьев ведущего колеса, обеспечивающее безударную передачу усилия от колеса к гусенице, свободный вход и выход элементов гусеницы за зацепление, минимум их скольжения по колесу под нагрузкой и наименьшие контактные напряжения в зацеплении.

Профилирование зубьев ведущего колеса нормального многошагового зацепления

Рисунок 2. Профилирование зубьев ведущего колеса нормального многошагового зацепления.

1 – первый этап профилирования; 2 – второй этап профилирования; 3 – третий этап и полученный профиль; 4 – расчетная схема зуба ведущего колеса.

Шаг гусеницы tг, его предельное допустимое приращение ∆tг=(0,1÷0,15) tг из-за износа пальцев и проушин, радиус цевки rц=(0,13÷0,17) tг и число зубьев ведущего колеса zв.к.=13÷14 выбирается в результате анализа ранее выполненных конструкций. Для нормального многошагового зацепления tв.к.=tг. На начальной окружности диаметром D0=tв.к./sin⁡(180/zв.к.) (1) на расстоянии tв.к друг от друга наносятся центры цевок О1, О2, О3 и т.д. и радиусом r=(1.1÷1.2)rц описывается профиль ножки зуба, сопрягающейся с окружностью впадин Dн. В точке О1 от плоскости трака О1, О2 вниз откладывается угол давления θд=40. Перпендикулярно к полученной стороне угла О1В строится исходный прямолинейный профиль зуба АЕ, а через точку В проводится вспомогательная окружность Dвсп., облегчающая построение профилей остальных зубьев. Затем исходный прямолинейный профиль АЕ заменяется криволинейным АС с постоянным углом давления для всех текущих значений рабочего радиуса зацепления. Высота зуба h и диаметр окружности головок Dr зависят от предельно допустимой величины ∆tг приращения шага гусеницы. Прочность зуба проверяется по напряжениям изгиба в плоскости его основания под действием на зубья одного ведущего колеса наибольшей необходимой и обеспечиваемой сцеплением силы P=G(fп.с./nг.д.) (2) где G – вес ; fп.с. – удельная расчетная сила тяги забегающей гусеницы; nг.д. – к.п.д. гусеничного движителя.

О долговечности работы зубьев ведущего колеса некоторое представление дает контактное напряжение σк смятия зубьев цевками траков. Подставляя в формулу Герца-Беляева погонную нагрузку р на единицу длины контакта зуба с цевкой p=P/nB b cosθд ) (3) и приведенный радиус кривизны, получим σк=0,42√(РЕ(R3±rц)/nB b cosθд R3 rц кгс/см2, (4) где b, R3, rц – линейные размеры; Е = 2,1*106 кгс/см2 – модуль упругости первого рода для стали, из которой изготовлены контактирующие детали; nв- число венцов одного ведущего колеса; θд – угол давления; знак «+» для выпуклого, знак «-» для вогнутого профиля зуба.

Для венцов из стали Г13Л с термообработкой рабочей поверхности зубьев на твердость примерно HRC=50 допустимы контактные напряжения σк= 30000 кгс/ см2.

Проведенный расчет дает возможность трансформировать усовершенствованный робот для использования его в данном функциональном назначении.

Список литературы

1. Поезжаева Е. В. Промышленные роботы: учеб.пособие: в 3 ч./ Е. В. Поезжаева. – Пермь Изд-во Пермь.гос. тех. ун-та, 2006.- Ч.1.-64 с.

2. Зенкевич С.Л., Ющенко А:.С. Управление роботами.- М.:Изд-во МГОУ им. Н.Э. Баумана, 2006.

Интересная статья? Поделись ей с другими:

Внимание, откроется в новом окне. PDFПечатьE-mail

Отправить статью

...

Форма оплаты

Номер статьи, присвоенный редакцией
Количество страниц в статье
Количество экземпляров журнала
Доставка: РФСНГ
Скидка (%)
Заказать свидетельство о публикации
1. Стоимость публикации каждой страницы статьи составляет 200 рублей.
2. Стоимость каждого экземпляра журнала, включая его печать и доставку, составляет 350 рублей для России и 420 рублей для стран СНГ.
3. Стоимость свидетельства о публикации составляет 120 рублей

Реквизиты для оплаты через банк