Линейный позиционер на базе пневмомускула

Главной целью работы является исследование технических возможностей создания на базе пневмомускулов линейного позиционера с приемлемыми по качеству позиционирования характеристиками. В работе выполнено экспериментальное исследование силовой характеристики пневмомускула серии MAS 10-300 фирмы «FESTO», на базе которого создан физический макет позиционера и исследованы его статические и динамические характеристики. Рассмотрена физическая сущность работы цилиндрической мембраны, на основе которой построен пневмомускул и разработана методика расчета параметров позиционирующей пружины. Показано, что если в нагрузке пневмомускула присутствует позиционная составляющая, то ее жесткость (зависимость усилия от перемещения) позволяет решить задачу позиционирования посредством управления давлением во внутренней полости пневмомускула. Если в нагрузке отсутствует позиционная составляющая или она слишком мала, то для решения задачи позиционирования, необходима установка позиционирующей пружины. Приведены методики определения параметров позиционирующей пружины для позиционеров, создаваемых на базе пневмомускулов серии MAS фирмы «FESTO». Установлено, что пневмомускул, используемый в качестве линейного пневмодвигателя, создает тянущее усилие, которое при нулевом сокращении пневмомускула в 12…14 раз превышает усилие, развиваемое на обратном ходе пневмоцилиндром равной рабочей площади поршня, при этом удельное усилие (усилие, отнесенное к массе пневмодвигателя) у пневмомускула в 100 раз больше. Это позволяет использовать пневмомускул в качестве нагружающего устройства тормозных, зажимных и натягивающих устройств транспортных систем и мобильных установок. Для использования позиционера в следящей системе управления положением его следует снабдить аналоговым датчиком обратной связи. Полученная экспериментальным путем статическая характеристика созданного физического макета позиционера имеет квазилинейный участок в диапазоне изменения давления управления 2,5…5 бар и хорошо согласуется с результатами расчета. Характер переходного процесса по входному воздействию позволяет рассматривать позиционер как апериодическое звено 1-го порядка с постоянной времени T = 2…5 с. В качестве примера исследована возможность использования позиционера при решении задач, связанных с необходимостью стабилизации грузовой платформы в горизонтальном положении, в случае смещения центра тяжести груза относительно вертикальной оси платформы. Результаты работы могут быть использованы и реализуемы при решении задач линейного и углового позиционирования нагрузки в гибких производственных системах, в исполнительных устройствах промышленных роботов и т.д.

линейный позиционер, пневмомускул, цилиндрическая мембрана, ромбовидная ячейка