DINAMICA

Traducción.

RESUMEN

Descuidar la carga dinámica durante una junta prismática para el funcionamiento de alta velocidad puede conducir a fallas de diseño impredecibles. Una junta deslizante es generalmente parte de un accionamiento neumático o hidráulico de un dispositivo que puede implicar aún más los sistemas de control complejos. Así, el diseño / análisis de las articulaciones prismáticas exige un enfoque de modelado de dominio multi-energía, como los gráficos de ligaduras para la reutilización del modelo en diferentes aplicaciones El control deslizante trata de ser un sistema del multi cuerpo compuesto por dos cuerpos rígidos separados que se ven limitados para producir el movimiento deseado. Las limitaciones generan las fuerzas de contacto dinámicos que se utilizan para calcular las fuerzas de fricción dinámicos. El modelo gráfico b del componente de control deslizante plano desarrollado en este artículo permite calcular con precisión las cargas dinámicas. El modelo se valida primero a través de simulaciones numéricas realizadas en un portaobjetos Rapson. A partir de entonces, un modelo multi-energía de un motor V-Twin y su montaje es desarrollado para mostrar cómo el modelado gráfico de ligaduras hace posible la creación de un modelo integrado de sistemas térmicos, neumáticos y mecánicos. Por último, el modelo de los gráficos de ligaduras de una articulación prismática tridimensional se desarrollara.

1. Introducción

Este documento es una versión ampliada de un artículo del mismo nombre publicado en (1), que se ocupa del desarrollo de un modelo de una articulación prismática plana con la contabilidad adecuada de las cargas dinámicas. Hay dos tipos de articulaciones se utilizan generalmente en los robots: articulación conjunta y prismático de revolución. La articulación prismática constituye el movimiento puramente lineal (un solo grado de libertad) a lo largo de su eje. En junta prismática la dirección del eje de la articulación define la dirección de traslación relativa entre dos enlaces. Este movimiento es muy común en los cilindros hidráulicos y neumáticos. Las articulaciones prismáticas también se utilizan en diferentes eslabones de mecanismos de un robot al conectar axialmente vigas y los miembros de la nave espacial en movimiento (2). Los sistemas multi-cuerpo se componen de cuerpos rígidos y elásticos. Los componentes de la articulación elementos de acoplamiento pasivos, y elementos de acoplamiento activos. Los cuatro componentes de la junta básicos son conjunta trasnacional. junta de revolución. conjunta traslaciones dobles, y doble articulación de la traducción de revolución [3]. Este artículo se refiere a la modelización de la articulación de la barra de desplazamiento que los autores han desarrollado con el propósito de realizar la fuerza y control de la impedancia de una plataforma de Stewart a través de su cálculo de la dinámica inversa. Las fuerzas de contacto deslizantes cambian para diferentes valores de la inercia y la velocidad de corredera. A velocidades bajas, el efecto de la inercia corredera puede no tenerse en cuenta, pero a velocidades relativamente altas, se debe incluir (4)

En este trabajo, hacemos hincapié en el desarrollo de modelos gráficos de ligaduras (5-8) de los miembros prismáticos con la distribución masiva adecuada. La modelización multidisciplinaria a través de los gráficos de ligaduras permite la integración de varios otros modelos energéticos en los sistemas energéticos / mecatrónicos complejos. Los gráficos de ligaduras múltiples es adecuado para la representación compacta de algoritmos de control complejos modelo del sistema multicuerpo eficientes se pueden derivar a partir del análisis de la estructura de los gráficos de ligaduras [10-12]. Por esta razón, los modelos gráficos de ligaduras se han utilizado ampliamente para el diseño de sistemas mecatrónicos 13.14. Hemos desarrollado el modelo gráfico de ligaduras de un elemento de corredera con una representación adecuada de las fuerzas de contacto. Aunque las relaciones cinemáticas simples se utilizan para construir este modelo de gráficos de ligaduras. el modelo por sí mismo se encarga de los Coriolis y la fuerza centrífuga debida a la energía inherente propiedades conservadoras de un modelo auténtico graph. Este Modelo muestra el poder y la modularidad de Bond Graph en el trato con los mecanismos complejos, así como su integración en los sistemas de dominio multi-energía.

2. Modelación de miembro prismático

La principal ventaja del modelo de los gráficos de ligaduras es que no debe calcularse el radial (fuerza centrípeta y otros) y las fuerzas tangenciales (fuerza de Coriolis y otros) que actúan en diferentes puntos del mecanismo. Sólo se requieren las relaciones cinemáticas entre las velocidades para la construcción del modelo y la estructura de la unión conservadora de potencia en los modelos de los gráficos de ligaduras ecuaciones rendimientos de movimiento correctos. Simulaciones soportados por el modelo gráfico de ligaduras teórica del actual sistema que determinan estas fuerzas dinámicas tanto explícita como implícitamente, como la n debería ser. Por el contrario, todas las fuerzas deben ser derivados explícitamente de antemano para un modelo de ecuaciones tales como la utilizada para la simulación en el entorno de Matlab Simulink. Además, los gráficos de ligaduras posibilidades modelo o para incluir conexiones a otros miembros, así como a la pareja de la modelo a los modelos del sistema pneumati/hidráulico y sus controladores.

Una vista esquemática de un modelo plano piston-cilindro, que es un miembro prismático, como se muestra en la figura. 1.Las nomenclaturas o una vista esquemática de un modelo de pistón-cilindro plana. que es una de las diferentes variables utilizadas en el modelo se dan en el Apéndice Las velocidades de los puntos finales de la Ec (x1.y1) y Ep (x2, y2) Modelo de pistón-cilindro plano se expresan en términos de las velocidades lineales del centro de gravedad del cilindro y el vástago del pistón, respectivamente, en el plano x-y y las velocidades de rotación de pistón-cilindro sobre el eje z de la siguiente:

Exactamente igual que la fuerza de computación en el punto 1 de contacto, Imponiendo una restricción cinemática de limitar la velocidad relativa Su utilizada para calcular la reacción normal en el punto 2 de contacto.

3. Bonos de modelado gráfico de miembro prismático

ecuaciones. (1-9) son suficientes para construir el modelo gráfico de ligaduras aumentada del sistema de pistón-cilindro en cuestión como se muestra en la figura. 2. Las diferentes multiplicadores en Ecs. (1-9) se utilizan como módulos de transformador de elementos MTF en el modelo.

Las masas (Mp,Mc) y el momento de inercias (Jp,Jc) del pistón y el cilindro, respectivamente. son modelados por las I-elementos conectados a los 1 uniones que representan las velocidades de el centro de gravedad de los dos en el marco inercial. Los transformadores modulados con módulos y se utilizan para calcular la velocidad relativa entre el pistón y el cilindro en una unión 0 (de acuerdo con la ecuación. (5)) y la fricción entre el pistón y el cilindro se modela por un elemento-R ( R) en ese cruce. Las fuentes de los esfuerzos de la izquierda y la mayoría de nght 1 cruces indican las fuerzas conjuntas. La rigidez de contacto (C:Kb) y la amortiguación (R:rp), se insertan en el modelo para aplicar limitaciones en las velocidades relativas (en las uniones 0, y 02) entre los puntos de contacto en el cilindro y en el pistón Las condiciones de contorno son las fuerzas (los elementos) en los extremos del miembro prismático que resultan de las fuerzas de interacción entre el miembro prismático y otros miembros exteriores a la que está conectado. articulaciones e,g, junta de revolucion. La gravedad no está incluido en este modelo. pero pueden ser insertados en lugares apropiados ( uniones 1 para velocidades en dirección) es requerido. desarrollaron modelo gráfico de ligaduras es un modelo general para el modelo de mecanismo deslizante que se puede configurar para el uso en diversas aplicaciones de síntesis mecanismo

4 Case Study-1: diapositivas Rapson

Como ejemplo aplicación. consideramos diapositiva Rapson para validar el modelo de los gráficos de ligaduras. Este mecanismo es comúnmente equipado para dirigir un sistema de buques y se utiliza para controlar te timón de buques. La representación esquemática del mecanismo se muestra en la figura grande del engranaje

Conocimientos tradicionales Bera et al. / Mecanismo y Teoría de la máquina 49 (2012) 2-20 En comparación con el sistema general que se muestra en la figura. 1.we ake la siguiente asignación: el control deslizante en la fig. 3 sustituye a la figura. 1 y la varilla (timón) que se desliza el deslizador en pistón en más de la fig. 3 reemplaza el cilindro en la figura. Timón 1.El EEP está enchavetado al GLP distancias p e.El y LP en la fig. 1 se fijan en cero. Con estas condiciones impuestas, el cilindro de la figura. 1 es equivalente al sistema de diapositivas Rapson sistema de la figura. 3. La caña de timón forma un ángulo con la horizontal 0PG. El bloque se desliza la varilla. El contemporáneo de longitud entre la bisagra de la CE y el regulador es l. La distancia entre la bisagra Ec y el centro de gravedad de la barra es la pierna. Sólo fuerza horizontal actúa en el centro de la corredera como se muestra en la figura. 3 de manera que las correderas deslizantes a lo largo de la varilla con la velocidad Vand la varilla gira con una velocidad angular o alrededor

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