CC BY
33
Секция «Модели и методы анализа прочности динамики и надежности конструкций КА»
Рис. 2. Кинематическая схема пятизвенного манипулятора
Далее находим угол ф0 из формулы (1), подставив вычисленное значение угла ф1 и координату полюса а0. Угол ф2 вычисляется из формулы 180° = ф0 + ф1 + + ф2. Он необходим для дальнейшего учета поворота вокруг оси 2 следующей кинематической пары. Находим угол поворота эквивалентного звена из формулы
180 а1 апЕ =--, _ _ . (4)
400
2 , 12 + а1
Аналогичные преобразования проводим с двумя крайними кинематическими звеньями. В результате уменьшения кинематических пар и заменой их эквивалентами, получается преобразованная схема, показанная на рис. 1, б.
Данная схема имеет три кинематические пары, а значит система уравнений, описывающая координат полюса манипулятора, является определенной и обладает единственным решением.
Разработанная математическая модель не позволяет её применять для всех манипуляторов, так как обладает определенными ограничениями на ввод дополнительных полюсов и выбора углов поворота, однако, в большинстве случаев, её применение оправдано простотой расчета и применения.
Библиографическая ссылка
1. Зенкевич С. Л., Ющенко А. С. Основы управления манипуляционными роботами. М. : Изд. МГТУ им. Н. Э. Баумана, 2004. 480 с.
© Нихочин В. И., Шевчугов В. О., 2014
п
УДК 629.7.021.6
Е. В. Фалькова, Д. А. Климовский Научный руководитель - Н. А. Смирнов Сибирский государственный аэрокосмический университет имени академика М. Ф. Решетнева, Красноярск
ОСОБЕННОСТИ ВЫБОРА ГЕОМЕТРИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ ЖЕЛОБЧАТОЙ ЛЕНТЫ АКТУАТОРА
Рассматриваются особенности выбора геометрических параметров желобчатой ленты для актуатора на основе ее прочностных характеристик и условий эксплуатации.
Подавляющее большинство электродвигателей являются электродвигателями вращательного движения. В то же время, многие звенья механизмов по технологии своей работы должны совершать поступательное или возвратно-поступательное движение. Преобразование вращательного движения в поступательное осуществляется посредством специальных кинематических звеньев [1].
Актуатор - механизм, преобразующий вращательную энергию электродвигателя в поступательное движение нагрузки. Один из актуаторов (рис. 1) [2]
представляет собой барабан с намотанной на него желобчатой лентой. За счет формы сечения ленты она обладает достаточной гибкостью для наматывания на барабан и обладает устойчивостью в развернутом состоянии. Достоинства такого актуатора большой ход выходного звена при малых размерах в свернутом состоянии. Недостатком актуатора является различие в максимальных усилиях при работе на растяжение и сжатие ленты, поэтому необходим правильный подбор сечения ленты.
Рис. 1. Компактный актуатор
Актуальные проблемы авиации и космонавтики - 2014. Технические науки
Сечение ленты представляет собой сектор тонко -стенного кольца. Основные параметры, определяющие форму сечения: радиус Я, ширина Н, толщина к. Основные геометрические характеристики сечения -площадь и моменты инерции [3]:
( тт \ ( тт \
F = 2rh arcsin
H
2 (r + h )
a = arcsin
H
2 (r + h )
Ix =
hr
3 (
2a + sin 2a -
4sin2 a^
a
hr
Iy = (2a- sin 2a);
При работе на растяжение (тянущее действие) должно выполняться следующее условие:
P „ P
а = — <аТ , откуда F >—, F оТ
где P - тянущая сила; F - площадь сечения; ат - предел текучести материала ленты.
При работе ленты на сжатие (толкающее действие) может произойти потеря устойчивости, поэтому действующие напряжения, определяющиеся аналогично случаю растяжения, не должны превышать критические напряжения потери устойчивости, определяемые по формуле Эйлера [4]:
акр =
п2 Ell
P =
кр
п2 ElX
(ц/)2 F (ц/)
Как видно из последней формулы, ограничение на работоспособность ленты при толкающем усилии накладывает не только площадь сечения, но и её длина. Поэтому для правильного выбора ленты необходимо учитывать не только требуемую силу, но и величину перемещение ленты.
Наиболее сложный с точки зрения расчета, но перспективный в плане применения вариант использования ленты как поддерживающей балки. Но в этом случае возникает опасность потери устойчивости плоской формы изгиба. Такой вид потери устойчиво-
сти называется опрокидыванием, при котором балка скручивается, а её ось изгибается в плоскости наименьшей жесткости (рис. 2). Известны частные случаи решения такой задачи. В общем случае для проверки потери устойчивости необходимо обращаться к современным пакетам численного моделирования.
Рис. 2. Потеря устойчивости плоской формы изгиба
Рассматриваемый актуатор дает большие преимущества в механизмах, где нужно получить большой ход выходного звена при относительно небольшом усилии. Перспективное направление использования -исполнительный элемент для развертывания наносут-ника на орбите.
Библиографические ссылки
1. Онищенко Г. Б. Электрический привод : учебник для вузов. М. : РАСХН. 2003. 320 с.
2. Klimovskiy D. A. Construction of the compact actuator // European Science and Technology : 7th Intern. Scien. Conf. Munich, 2014. P. 286-288.
3. Писаренко Г. С., Яковлев А. П., Матвеев В. В. Справочник по сопротивлению материалов. Киев : Наукова думка, 1975. 705 с.
4. Горшков А. Г., Трошкин В. Н., Шалашилин В. И. Сопротивление материалов : учеб. пособ. 2-е изд., испр. М. : Физматлит, 2005. 544 с.
© Фалькова Е. В., Климовский Д. А., 2014
УДК 621.3.095.22
В. О. Шевчугов, В. И. Нихочин Научный руководитель - Н. А. Смирнов Сибирский государственный аэрокосмический университет имени академика М. Ф. Решетнева, Красноярск
ОПРЕДЕЛЕНИЕ БИОЛОГИЧЕСКИ ОПАСНЫХ ЗОН ВЫСОКОЧАСТОТНЫХ ИЗЛУЧАТЕЛЕЙ
Разработана математическая модель, описывающая потенциально биологически опасные зоны излучающего устройства, в зависимости от диаграммы направленности антенны.
Любое радиоэлектронное средство предназначено для передачи и (или) приема радиоволн и состоит из одного или несколько передающих и (или) приемных устройств, либо их комбинаций. Передающие устройства при работе вызывают большое электромагнитное излучение, и образуют биологически опасную зона вокруг направления луча, на границе которой уровни электромагнитной энергии равны предельно допус-
тимому уровню. В зависимости от мощности передающего устройства необходимо оценить опасную зону для безопасной работы обслуживающего персонала.
Степень воздействия электромагнитного излучения на организм человека в зависимости от плотности потока энергии эквивалентной плоской волне, выражается в мкВт/см2. Для частот 30 кГц - 300 ГГц
