автореферат диссертации по машиностроению и машиноведению, 05.02.13, диссертация на тему:Разработка и исследование специального манипулятора для обслуживания электровакуумных плавильных печей

На правах рукописи

УСОВ Игорь Геннадьевич

РАЗРАБОТКА И ИССЛЕДОВАНИЕ СПЕЦИАЛЬНОГО МАНИПУЛЯТОРА ДЛЯ ОБСЛУЖИВАНИЯ ЭЛЕКТРОВАКУУМНЫХ ПЛАВИЛЬНЫХ ПЕЧЕЙ

Специальность 05.02.13 - «Машины, агрегаты и процессы (Металлургическое машиностроение)». Технические науки.

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Магнитогорск 2006

Работа выполнена в Государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Магнитогорский государственный технический университет им Г.И. Носова».

Научный руководитель - доктор технических наук, профессор

Кутлубаев Ильдар Мухаметович

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор

Анцупов Виктор Петрович кандидат технических наук, профессор Славин Вячеслав Семенович

Ведущая организация - ОАО «Магнитогорский крановый завод»

Защита диссертации состоится «28» сентября 2006 г. в 14 час. на заседании диссертационного совета Д.212.111.03 в ГОУ ВПО Магнитогорский государственный технический университет им. Г.И. Носова по адресу: 455000, г.Магнитогорск, пр. Ленина, 38, Малый актовый зал.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке университета.

Автореферат разослан «28» августа 2006 г.

Просим Вас принять участие в защите и направить Ваш отзыв по адресу: 455000, г. Магнитогорск, пр. Ленина, 38, МГТУ им Г. И. Носова, Ученый совет.

Ученый секретарь Диссертационного совета

Жиркин Ю.В.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. Для промышленного производства основной задачей на современном этапе является внедрение новых ресурсосберегающих процессов, технологий, машин и агрегатов на основе совершенствования методик их расчета и проектирования.

Одно из основных мест в этом процессе занимает автоматизация и механизация производств в целом и вспомогательных операций в частности. В полной мере это относится и к металлургическому производству. На сегодняшний день уровень автоматизации основных технологических процессов достаточно высок. В то же время, при выполнении вспомогательных работ сохраняется значительная доля ручных операций.

Существенный прогресс в решении задач механизации вспомогательных работ в машиностроении был достигнут в 80-90 годах прошлого столетия на основе широкого использования промышленных роботов и манипуляторов. В меньшей степени этот процесс коснулся черной и цветной металлургии. Это связано со спецификой металлургического производства: работа с большими массами; перемещение их на значительные расстояния; высокими температурами в рабочей зоне; значительной запыленностью. Современные тенденции в становлении российской промышленности, выход ее на мировой рынок и перспективы вступления в ВТО вновь сделали особенно актуальными решение проблем повышения качества готовой продукции на основе механизации, как основного производства, так и вспомогательных работ.

Отмеченная выше специфика металлургического производства определяет необходимость создания специальных манипуляторов, обеспечивающих механизацию вспомогательных работ и операций в металлургическом производстве. В связи с этим, разработка и внедрение манипуляторов, предназначенных для механизации работ в черной и цветной металлургии, является актуальной проблемой. Такие манипуляторы должны обладать низким коэффициентом грузоподъемности, при значительной номинальной грузоподъемности (более 50 кг); сохранять работоспособность в различных экстремальных условиях. Решение данных вопросов требует проведения исследований, направленных на формирование новых, научно обоснованных подходов к проектированию и расчету таких систем.

Цель работы. Целью данной работы является разработка методик анализа и расчета специальных манипуляторов с дополнительным приводом, обеспечивающих механизацию работ в металлургическом производстве. Методы исследования. Работа представляет собой комплексное исследование, основанное на развитии теории многодвигательных машин по анализу и синтезу параметров, направленное на создание специальных манипуляторов. Исследование базируется на использовании методов механики машин, теории механизмов и машин и оптимального проектирования.

Научная новизна заключается:

В качестве соруководителя в работе принимал участие докт. техн. наук, профессор Макаров А.Н.

- в разработке методики проведения расчета геометрических параметров металлургического манипулятора (ММ) с учетом зоны обслуживания электровакуумной плавильной печи;

- в разработке методики силового анализа ММ с дополнительным приводом с учетом взаимного влияния дополнительных и основных приводов;

- в разработке динамической модели манипулятора и анализе влияния на собственные частоты основных параметров манипулятора и обобщенных координат, определяющих его пространственное положение.

Достоверность полученных результатов и сделанных выводов, а также обоснованность принятых при формировании математических моделей допущений подтверждены экспериментальными исследованиями лабораторной установки и опытно-промышленного образца.

Реализация результатов работы. Результаты работы внедрены на Верхне-Сапдинском металлургическом производственном объединении (ВСМПО).

Апробация работы. Основные положения работы и отдельные результаты диссертации докладывались и обсуждались: на V Всесоюзном совещании по робототехническим системам (г. Геленджик, 1990 г.), Межгосударственной научно-технической конференции «Состояние и перспективы развития научно-технического потенциала Южно-Уральского региона» (г. Магнитогорск, 1994 г.), Третьей Всероссийской конференции «Необратимые процессы в природе и технике» (г. Москва, 2005г.).

Публикации. По материалам диссертации опубликовано 12 работ, в том числе 1 авторское свидетельство СССР и 1 патент РФ.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, основных результатов работы, списка использованных источников и приложения. Содержит 131 страницу машинописного текста, включая 24 рисунка, 10 таблиц. Список использованных источников содержит 169 наименований.

На защиту выносятся методики: последовательности проведения расчета геометрических параметров ММ с учетом параметров зоны обслуживания электровакуумной плавильной печи, силового анализа ММ с дополнительным приводом с учетом избыточных силовых приводов, анализа зависимости влияния на собственные частоты расчетных конфигураций манипулятора и его параметров.

Практическая ценность работы. Предлагаемые методики проведения расчета геометрических параметров ММ и силового анализа с учетом избыточных силовых приводов, а также методика анализа зависимости влияния на собственные частоты основных параметров манипулятора и его обобщенных координат являются научной основой для разработки новых перспективных машин для работы с большими массами при перемещении их на значительные расстояния в условиях высоких температур и запыленности.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обосновывается актуальность проблемы, рассматриваемой в диссертации, излагаются цели и задачи, решаемые в работе.

Первая глава посвящена обоснованию задач исследования на основе анализа современного состояния и тенденций в расчете и конструировании многодвигательных машин с учетом избыточных приводов.

Вторая глава посвящена развитию принципов построения манипуляторов с дополнительным приводом через гибкие звенья и его отдельных элементов, а также разработке методики проведения расчета геометрических параметров ММ с учетом параметров зоны обслуживания электровакуумной плавильной печи (ЭВПП).

Манипулятор для очистки внутренней поверхности кристаллизатора ЭВПП и подачи переходника к электрододержателю должен удовлетворять следующим требованиям: располагается вне ЭВПП; рабочий инструмент доставляется к нижней точке кристаллизатора по траектории, обеспечивающей обход всех препятствий; в процессе очистки кристаллизатора рабочий инструмент перемещается по его длине.

Наиболее приемлемой в данном случае является кинематическая схема ММ, представленная на рис.1. Схема содержит три подвижных звена, связанных между собой кинематическими парами V класса (вращательными А, В и поступательной парой С). При компоновке системы передачи движения звеньям ставились следующие цели: упрощение системы управления, получение возможно меньшего значения коэффициента фузоподъемности.

Для достижения поставленных целей в конструкции ММ для обслуживания ЭВПП ОАО ВСМПО была использована следующая система передачи движений звеньям. Привод звена I установлен на стойке 0. Звено 2 в процессе работы совершает плоскопараллельное движение и обеспечивается кинематически зависимым от звена 1 приводом. Движение звена 3 осуществляется независимым приводом, вынесенным на стойку 0, после достижения т.О звена 3 нижней точки кристаллизатора. Система передачи движений построена на основе гибких тяговых элементов — тросах. Получение минимальных поперечных габаритов звеньев манипулятора и снижение нагрузок на приводы звеньев становится возможным за счет введения дополнительного привода, разгружающего одновременно основные.

Синтез параметров основной кинематический схемы решен с помощью известных подходов. Для обоснованного выбора параметров дополнительного привода решена задача параметрического синтеза приводов в оптимизационной постановке с учетом специфичных условий функционирования ММ и траектории его движения.

Особенность параметрического синтеза состоит в том, что на начальном этапе, при определении нагрузок на привод, неопределенными являются параметры дополнительного привода. Поэтому выбор расчетной конфигурации ведется без учета его действия.

У<Рг к Рис.1. Расчетная схема ММ

Манипулятор рассматривается как стержневая система с изменяемой пространственной конфигурацией звеньев. Решена задача по определению обобщенных координат tp¡ и z3, при которых внешние нагрузки в кинематических парах достигнут максимума, при условии, что и изменялись в пределах, обеспечивающих движение в зоне обслуживания.

При решении этой задачи на первом этапе определяется расчетная конфигурация, дающая максимум внутренних усилий при действии только стационарных нагрузок. На втором этапе определяются внутренние усилия с учетом инерционных нагрузок.

Из всей совокупности внутренних усилий на данном этапе проектирования наибольший интерес представляют моменты в сечениях, где они совпадают по величине с моментами на основных приводах звеньев.

На рис.2,а представлена схема, соответствующая первому этапу. В силу кинематической зависимости движений звеньев 1 и 2 справедливы следующие выражения: (pj = 2л -q\\ = ф2 ~ ■ Внешние нагрузки Мл и Мв определялись с использованием принципа Даламбера (рис.2,б). M л « -i>'|/nj|/|/2 - m agi, eos <p¡ + (/, cos + /2 %m д + mc + mc (- Ф*/, cos +

+ 0,/j sin <p, + $3г yjlj* + (/, + i,)1 sin arclg p' ^ Z> j + <Pi V'i1 + Cj + *})' * * cos arcig p3 J *3 j j - m д (- ф* ♦/, cos <px + f>t/2 sin - фг!г )- mc (/, sin ft, + + Cj + zj >(—2/| sin f>, - 4>tlj cos - Pi^-Jh2 + Cl + 'j)1 cos arctS ^ J Z> j + + <P2 yjlj1 + (I, + )J sin arclg J Z} j + mд/,^,3/, sin #>, + ф\/г cos ?>, + фгJ/2)-

Mв = (тд + mc 2 + mc(/j + ï3 )(«>, J/, sin «>, + р,/а cos p, + ф^ yjlj1 + (/j + ij)1 * ^

• eos are/g p? + j - Pi Ф21 + Ci + *j)J s«n arc/g J *t j.

Полученные зависимости моментов и Мв (1) позволяют определить значения параметра (f\, при котором достигается их максимальное значение

при заданном законе изменения первой и второй производной q>\.

Проектируемыми параметрами являются основные элементы дополнительного привода b^BF (рис.3).

Число проектируемых параметров превышает число уравнений

А X

а)

4 , »с ¿

*

А X

б) Fcr

Г _ сл. j

асв

%

Вов"

92 «V à

Ù

ForJ "с

—rMD

Рис.2. Схемы к выбору расчетных конфигураций

их связывающих. В связи с этим, задача их определения велась в оптимизационной постановке. В качестве критерия оптимальности принималось условие минимизации функции

Ф = (МЬ-М&)НМ1а-М?в), (2)

где М^ М1В - движущий момент, создаваемый в кинематической паре А и В

натяжением троса дополнительного привода, и - моменты сопротивления, обусловленные массой звеньев, полезного груза и инерционными нагрузками.

В качестве функциональных ограничений принято выполнение условий:

I Mj-Mtf

\<М'А\

М1ВТ-Мквс\<М'в,

(3)

где М'А,М'В - заранее заданное значение величины допустимой разности моментов в кинематических парах А и В .

Движущие моменты, создаваемые натяжением троса ,

Рис.3. Расчетная сГема до- м1в и входящие в критерий (2),

полнительной кинематиче- являются функциями параметров ской цепи манипулятора с конструкции манипулятора и ве-

дополнительным приводом личины натяжения Sk.

Проектируемые параметры, входящие в функцию (2), определяются из решения системы нелинейных уравнений (4), отражающих основную особенность функционирования дополнительного привода — самоустановку подвижного отвода BF.

Z. DBF + arctg I r2

(4)

Я,1 + + 2Я|/| cos (a^fi^f + Л,2 - 2Л2(,2 + /,2 + 2Л,/, ' )cos (or, + <pj, )cos (/:DBF ) - arosin ((Л2^Л,2 + I,1 + 2R,f, cos (a, +

)+ «j2 - 2«2(«,J +/,2 + 2Д,/, cos (at| +i»y,))cos (¿DBF »/sin (¿DBF ).

! arctg

¿DBF

¡btL.

I " — arosin -1 -r;

уЛ22 + /2* - 2Л2/2 cos (¿FBG ) sin \£FBG )

R, sin (a. + p ,i)

- j '-v ' + ¿FBG = *+Py2.

JR,2 +/,2 + 2Д,/, cos (t, + Vjy)

При нахождения численных значений геометрических параметров для условий зоны обслуживания ЭВПП ОАО ВСМПО использовалась известная программа оптимизации, реализующая метод Нилдера-Мида.

В результате оптимизационного поиска были найдены следующие значения: Л, = 472мм; ах =-8°; гр = 130 мм; /д = 848 мм; 1ВР = 550мм. Значения

моментов в кинематических парах составили: Мл =5490 Нм, Мв =2100 Нм.

Третья глава посвящена разработке методики силового анализа ММ с дополнительным приводом с учетом избыточных силовых приводов.

Для обоснования расчета параметров несущей конструкции ММ в режиме позиционирования необходимо создать методику определения усилий, возникающих в его элементах. Для этого необходимо решить задачу раскрытия статической неопределимости системы с упругими опорами. Такая система состоит из двух взаимосвязанных подсистем: "основная кинематическая цепь (ОКЦ) - замыкающая связь" (рис.4) и представима единожды статически неопределимой однородной стержневой системой с изменяемой конфигурацией и податливыми опорами от замыкающей связи в точках 2 и 3 (рис.5). Неизвестные реакции х2 и Зс3, возникающие от отброшенной замыкающей связи, функционально зависимы между собой, так как существует кинематическая связь между точками 2 и 3 через тягу замыкающей связи и подвижный отвод. Усилия в точках 2 и 3 возникают одновременно при появлении натяжения в замыкающей связи.

Использовалась модель с сосредоточенными параметрами масс и жесткостей в кинематических парах, гибкой растяжимой нитью в качестве замыкающей связи.

Для раскрытия статической неопределимости для каждой конфигурации ОКЦ, соответствующей у - ой точке позиционирования, использовано модернизированное уравнение метода сил:

92 -<>2 12 Рис.4. Расчетная схема ММ

1=2 Кпй

(5)

Рис.5. Эквивалентная схема ОКЦ ММ

где п — количество кинематических пар в ОКЦ; /' - принимает значения, соответствующие номеру кинематической пары, у которой в конструкции существует отвод К,.

Для двухзвенной основной кинематической цепи при /7=2 уравнение (5) примет вид:

Это уравнение характеризует перемещение совместимое с основной кинематической цепью, как упругой консольной стержневой системы (левая часть уравнения), так и с замыкающей связью (правая часть уравнения). Отношение Х3/Л3 представляет собой вертикальное перемещение в упругой опоре 3, вызванное продольной деформацией замыкающей связи, совместимое с перемещением соответствующей точки основной кинематической цепи под действием внешних сил.

Коэффициенты при неизвестных и свободные члены уравнения (б) определяются с помощью интегралов Максвелла - Мора.

Связь между реакциями х3 и х2 найдена через натяжение Т в замыкающей связи:

Зс2 = Г^ш -эт //2). (7)

Связь между натяжением Г в замыкающей связи и вертикальной составляющей х3 из условия равенства моментов:

Т = х}/3 ¡Ьу соз{<рх +<рг), (8)

где Л, - плечо приложения силы натяжения Т. При этом: х2 = х3и , где пере, „ ЛЫп«!-ею//,)

даточная функция и = ——-. Итоговое выражение для определе-

А, -соб^ +<Рг)

ния реакции х3 имеет вид:

Полученные соотношения являются основой для расчета поперечных параметров звеньев ММ и выбора сечения каната замыкающей связи.

Для определения значений приведенного коэффициента жесткости системы к3 рассмотрены вертикальные перемещения точки 3, обусловленной продольной деформации замыкающей связи длиной Ь и ее привода (рис.6) с приведенным коэффициентом жесткости:

Ск=СПСГ/{Сп+СГ), (10)

где Сг - коэффициент жесткости троса замыкающей

связи; Ср - продольный

коэффициент жесткости привода замыкающей связи.

Полное вертикальное перемещение точки Бу (рис.6) для .¡-ой конфигурации системы:

А/Ч =^Г+А]У> (11)

совместимое с малой продольной деформацией участков тросов замыкающей связи, складывается из вертикальной проекции перемещения Агг , полученного за счет удлинения участков тросов Ьу, замыкающей связи и поворота троса

замыкающей связи относительно точки £> по дуге с радиусом (л^+Д/^) как

целого, вертикальная составляющая которого равна

Положение точки Е\, определяемое длинами участков Ху(, выражается радиус-

т

вектором = ^ , где

т - количество деформируемых участков замыкающей связи.

Разложив функцию FJ в ряд Тейлора и

отбросив члены второго и более высоких порядков малости, получим:

После

дг,

Рис.6. Расчетная схема ОКЦ ММ с гибкой замыкающей связью

системы выражается уравнением:

проведения преобразований, зависимость для определения вертикального перемещения точки 2)]

А^о = •

А, с<м (

+ Ч«» Мм * ^ <™ )

(12)

Отсюда, и с учетом (6), где х3/к3 = Ау^ , выражение для определения коэффициента жесткости к3 будет иметь вид:

Определение усилий, возникающих в замыкающей связи и кинематических парах, под действием внешних сил производится по методу сил. Перемещения в этих точках складываются из перемещений за счет деформаций в кинематических парах и перемещений за счет деформаций изгиба звеньев:

/-1 ст г-1 о

г-\ о

т

Г~~ г=1 о г^хг

(14)

(15)

/=1

Первые группы слагаемых определяют вертикальные перемещения точек к от внешних сил р или единичной силы, приложенной в точке Л за счет деформаций в кинематических парах / (/ = 1,2.....п), а вторые группы слагаемых - за счет изгибных деформаций звеньев. Величины Мр1 и М(г)рг есть моменты от всех внешних сил р в шарнирах / и законы распределения изгибающих моментов на участке звена 1Г соответственно. Величины ты, тк1 и т{г\г, /я(г)Аг представляют собой моменты в шарнирах /' и моменты, распределенные вдоль участков звеньев 1Г от единичных сил, приложенных в точках А и к основной кинематической цепи.

Угловая жесткость шарниров при остановленных приводах определяется зависимостью:

Сч>} = Су/г2 (16)

где С, - продольная жесткость привода с гибкими звеньями / -му основному звену, Л - радиус последнего блока с неподвижной осью в системе передач движения, установленного перед приводимым в движение основным звеном.

С учетом особенностей построения основных приводов С, определяет-

ся из уравнения:

1

1 |

1 1

■ + —

Са

-я

ЕгАцЗц

и С0= » 4 , / = 2,3, где Аи, /у -

'и

площадь поперечного сечения и соответствующая длина участка ] гибкой связи системы передачи движения / -му основному звену; - количество тяг гибкой связи, несущих продольную нагрузку на участке у; С,у - жесткость

составляющих частей системы передач движения.

Уравнения (14) и (15) для системы с изменяемой конфигурацией, определяемой обобщенными координатами <р}г, сводятся к виду:

/«1 Н

п+1

У г-1

к-\

'У г-1

" I

¿—»с

(=1

_ Л—1 т у_ *-1

|н=»# г=1 /\ Ы

г=I

где А',, - единичные силы, приложенные в точках Л и А соответственно.

Для оценки правомочности сделанных допущений, предложенный метод расчета силовых параметров для схем с дополнительным приводом был опробован и проверен экспериментально на действующей модели манипулятора.

На рис.7 показаны зависимости натяжения в замыкающей связи от параметров исполнительного механизма. Относительное натяжение / = 7у Дт, где

Ту - усилие в замыкающей связи; С - суммарная сила тяжести подвижных

частей манипулятора.

3*с-105 НУм

/

2,9

г,г

2,73

2,7

О

1

/5

0,588 1,078 Д

100 200 300 с„, , Нм/рад

Рис. 7. Зависимости относительного натяжения замыкающей связи от различных параметров манипулятора

На рис.7 приведены расчетные 1, 2 и экспериментальная 4 зависимости относительного натяжения в замыкающей связи для модели манипулятора с гибкими приводными звеньями при изменении коэффициента грузоподъемности (кривая 5: t = кг)) и изменении конфигурации системы (кривая 1: I = /(<р^))- В

приводах второго звена и замыкающей связи использовались тросы диаметром 0,003 м, а в приводе первого звена цепная передача с роликовой цепью ПР-12,7-900-2, ГОСТ 13568-75. Жесткости шарниров были следующими: С/ = 6750 Н м/рад, С2=797 Н м/рад.

Замеры усилий в замыкающей связи осуществлялись тензометрически-ми датчиками. Максимальная величина расхождения значения относительного натяжения замыкающей связи, полученная расчетным путем и в результате эксперимента, составила 12%. Наибольшее расхождение наблюдается при больших значениях угла <рр.

Полученные зависимости позволяют сделать следующие выводы:

1. Разработанная методика силового анализа схем с дополнительным приводом исполнительных механизмов с принятыми допущениями может быть использована для инженерных расчетов параметров замыкающей связи и элементов конструкции.

2. Увеличение жесткости приводов второго (кривая 2: / = /(Ср2)) звена приводит к увеличению усилия в замыкающей связи. Увеличение жесткости

привода первого звена приводит к уменьшению натяжения в замыкающей связи (кривая 4: / = /(С,,,)).

3. Увеличение жесткости замыкающей связи и еб привода приводит к уменьшению усилия в замыкающей связи (кривая 5: / = /(ка)).

Четвертая глава посвящена вопросам разработки динамической модели металлургического манипулятора и анализу зависимости влияния на собственные частоты расчетных конфигураций манипулятора и его параметров.

Одной из основных функций ММ для обслуживания ЭВПП является очистка поверхности кристаллизатора от наростов. Очистка производится механизированным инструментом, совершающим вращательные или колебательные движения. В любом случае, привод рабочего инструмента является источником, возбуждающим вынужденные колебания в манипуляторе. Во избежание резонансных явлений необходимо заранее определить собственные частоты колебаний ММ.

На собственные частоты колебаний манипулятора влияют две группы параметров. К первой из них относятся значения обобщенных координат, определяющих положение манипулятора в пространстве - <р,, хг. При этом <р, при чистке кристаллизатора фиксирована. Обобщенная координата г3 является величиной переменной. В связи с этим, определялись значения собственных частот как функции г3.

Ко второй группе относятся массы звеньев и шарниров, жесткости приводов и звеньев манипулятора.

При составлении расчетной схемы (рис.4) ММ полагалось: звенья основной кинематической цепи абсолютно жесткие; звенья выполнены в виде однородных стержней с равномерно распределенной массой соответственно — гп),т2,т3\ массы узлов, соединяющих звенья, сосредоточены в центрах кинематических пар - тв,тк и точке М - тм ; жесткости приводов сосредоточены в кинематических парах соответственно - С( и Сг; изгибная жесткость тросов и их масса полагалась пренебрежительно малой.

Жесткость дополнительного привода определяется по формуле (10). Обобщенными координатами, определяющими форму колебаний, являются углы поворота звеньев: 8Х - отсчитываемыми от положения определяемого углами <Р2 и ф\. При этом величины <р2 и включают в себя и статическую деформацию конструкции.

Для анализа свободных колебаний использовались уравнения Лагранжа второго рода:

где ТиП- соответственно кинетическая и потенциальная энергия ММ.

Кинетическая энергия системы как функции обобщенных координат и их производных:

(17)

7-=0,5(<512/:|+^2/(Г2+^Л:3), (18)

где К, - коэффициенты, зависящие от геометрических и инерционных характеристик ММ.

Потенциальная энергия механической системы манипулятора представлена в виде двух слагаемых, являющихся функциями координат <>х и д2 (упругих перемещений в шарнирах А и В соответственно): П - Пх+ П2, где Я, - потенциальная энергия, вызванная деформацией пружины Сп,

Я, = 0,5СПМК2; Я2 - потенциальная энергия, обусловленная деформацией пружин С|,С2, Я2 =0,5(С|<5|2 +С2<У|); А1К - приращение длины троса дополнительного привода, вызванное поворотом звеньев соответственно на углы и 52.

При определении зависимости Д1К от углов поворота <У, и д2 использовано известное допущение: в связи с малостью углов 5Х и б2 полагалось, что трос сохраняет свое пространственное положение после деформации. Следствием этого допущения является то, что при повороте звеньев угол охвата перепускного блока тросом не меняется. В связи с этим рассматривался подвижный отвод без перепускного блока, а трос - закрепленным в точке F', являющейся точкой пересечения ветвей троса на рычаге. Полное приращение длины троса складывается из двух составляющих: приращение длины троса над звеном 1, вызванное поворотом 6Х, и приращение длины троса над звеном 1, вызванное поворотом 8г. Абсолютные выражения величин приращений троса находим через их составляющие параллельные и перпендикулярные соответствующим звеньям.

После подстановок выражение для потенциальной энергии имеет вид:

я=0.5^ Сад+В252 )2 +С,5,2+С2д2 ).

После соответствующих подстановок в уравнение (17) получены дифференциальные уравнения колебаний металлургического манипулятора:

5ХКХ + 0,532Ку + зх(сквх2 + 2С,)+ з2сквхв2 = о,

0,53ХКЪ + 32К2 + дхСкВхВ2 + 32(скВ22 + 2 С2)= 0.

Решение этой системы, соответствующее гармоническим колебаниям, представлено в виде: 3^ = и1у зт(р1,/ + ГУ), где м/и - амплитуда колебаний / — го звена по V -ой гармонике (»= 2, V = 2); ру - собственная частота колебаний

металлургического манипулятора; Уу - фаза колебаний.

После подстановки значения <?,„ в уравнение (19) получена система однородных алгебраических уравнений относительно ру линейного вида:

2к -p*D>j)иJ*=°> o=^ (2°)

j-i

Частотное уравнение имеет вид:

~ А22)+Л-2(2Л12£>,2-¿п£>и ~АЛ2)+(АпА22 - Ai22)=0. Решение квадратичного уравнения относительно pj2 дает корни Р\ и р2.

По полученной модели проведен анализ влияния параметра z3 на значения собственных частот. Варьируемыми параметрами являются жесткости С|, С2 и C¡j.

Результаты проведенного анализа позволили выявить следующие закономерности:

1. Увеличение жесткости дополнительного привода приводит к повышению низшей частоты собственных колебаний манипулятора. При этом эффективность существенно зависит от жесткости С) и в меньшей степени от С2.

2. Значения частот собственных колебаний манипулятора практически не зависят от увеличения высоты выдвижения третьего звена.

3. Целесообразно величины жесткостей основных приводов обеспечить соизмеримыми и удовлетворяющими соотношению: С,)С2 .

Экспериментальные исследования по определению собственных частот проводились на опытно-промышленном образце манипулятора для очистки кристаллизатора, установленного в цехе № 31 Верхне-Салдинского металлургического производственного объединения. Полная кинематическая схема такого манипулятора представлена на рис.8. Манипулятор был изготовлен в цехе № 24 этого же предприятия, в соответствии с проектом, разработанным при непосредственном участии автора в рамках хоздоговора № ГРО 1880050740.

Проведение эксперимента на опытно-промышленном образце наложило ряд ограничений на план эксперимента и на возможности варьирования параметров в процессе эксперимента. Изменение жесткости Ct требовало изменения конструкции привода первого звена, что в условиях цеха не представлялось возможным. В связи с этим величина С, во всех экспериментах оставалась неизменной С, = 21-106 Н м/рад.

Пружина, установленная в натяжном устройстве привода второго звена, обеспечивала варьирование жесткости С2. Аналогично менялась жесткость Ск. В процессе эксперимента изменялись параметры: С2, Сп и z3.

Регистрация колебательного процесса проводилась после возбуждения свободных колебаний по форме, соответствующей низшей частоте. Это достигалось резким снятием дополнительной нагрузки в 200 Н, приложенной в т.К (рис.1). В качестве регистрирующего прибора использовался виброграф ВР-1.

На рис.9 и 10 представлены результаты обработки экспериментальных данных.

Кривая 1 соответствует результатам, полученным при испытании манипулятора с изменением жесткости привода второго звена. Кривая 2 соответствует результатам, полученным при изменении жесткости дополнительного привода. Кривые 3 и 4 отражают зависимости низшей частоты собственных колебаний опытно-

промышленного образца металлургического манипулятора от изменения высоты третьего телескопического звена при различных значениях жесткости дополнительного привода.

Результаты, полученные после проведения серии экспериментов, позволили выявить основные свойства опытно-промышленного образца металлургического манипулятора:

1. Изменение жесткости привода второго звена не-

Рис.8. Полная кинематическая схем; ММ для обслужи вания ЭВПП

1(СК =0,25)

(С2= 2,1)

10 ,Н/рад

Рис.9. Графики зависимости низшей частоты собственных колебаний опытно-промышленного ММ от параметров жесткости

значительно влияет на низшую частоту собственных колебаний манипулятора.

2. Увеличение жесткости дополнительного привода приводит к снижению

частот собственных колебаний манипулятора.

3. Расчетные значения дают на 7% повышенную частоту собственных колебаний по сравнению со значениями, полученными

Р\

17

16,6

»Гц

Ск=0,3*Ю6Н/м С2=2,\*\06Н/рад)

Ск = 0,15*\06Н/м Л УС2 = 2,1* 106Я/ рад

1,25 1,85 2,45 3,05 И.м

Рис.10. Графики зависимости низшей частоты собственных

колебаний опытно-промышленного ММ от изменения высоты выдвижения третьего звена в результате экспериментальных исследований опытно-промышленного образца в диапазоне реально изменяемых параметров жесткости, что является вполне допустимым при проектных расчетах.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ

Результаты проведенных исследований позволили сделать выводы:

1. Выполнен выбор основной кинематической схемы манипулятора для обслуживания электровакуумной плавильной печи, учитывающей форму рабочей зоны и зоны обслуживания.

2.Разработан метод определения конфигурации манипулятора, необходимый для обоснованного расчета приводов манипулятора. Полученные аналитические зависимости позволяют определить значение обобщенных координат, соответствующих максимальной нагрузке на системы передач движения по каждой степени подвижности.

3.Разработана методика кинематического синтеза параметров дополнительного привода для схем манипуляторов, обслуживающих электровакуумные плавильные печи. Параметры определяются в оптимизационной постановке, позволяющей обеспечить наименьшие нагрузки на основные приводы по каждой степени подвижности манипулятора.

4. Разработана методика силового анализа металлургического манипулятора с дополнительным приводом с учетом избыточного силового привода.

5. Разработана инженерная методика определения собственных частот манипуляторов, имеющих дополнительный избыточный привод.

Основные положения диссертации изложены в следующих работах

1. Кутлубаев И.М., Макаров А.Н., Усов И.Г. Манипуляторы большой грузоподъемности с устройствами разгрузки [Текст]. //Межгосударственная научно-техническая конференция «Состояние и перспективы развития научно-

технического потенциала Южно-Уральского региона: Тезисы докладов.16-21 мая 1994г. - Магнитогорск: МГМИ им.Г.И.Носова, 1994. С.25-27.

2. Кутлубаев И.М., Усов И.Г. Манипулятор для работы в экстремальных средах [Текст]. //V Всесоюзное совещание по робототехническим системам: Тезисы докладов. - М.: Институт проблем механики АН СССР, ВИНИТИ АН СССР, 1990. С.274.

3. Макаров А.Н., Кутлубаев И.М., Усов И.Г. Металлургический манипулятор для обслуживания электровакуумной плавильной печи [Текст] //Процессы и оборудование металлургического производства: Сб.научн.тр. Вып.4 Магнитогорск МГТУ им.Г.И.Носова, 2002. С. 129-139.

4. Макаров А.Н., Кутлубаев И.М., Усов И.Г. Метод силового расчета основных кинематических цепей манипуляторов с гибкой замыкающей связью [Текст] //Металлургические машины и процессы (теория и практика): Сб.науч.тр. -Магнитогорск: МГМА им. Г.И.Носова, 1998. С. 40-48.

5. Макаров А.Н., Кутлубаев И.М., Усов И.Г. Основы механики многодвигательных машин [Текст]: Учеб. пособие. Допущ. У МО вузов РФ. /Под ред. А.Н.Макарова. Магнитогорск: ГОУ ВПО «МГТУ им.Г.И.Носова», 2006. 194с.

6. Макаров А.Н., Усов И.Г. Особенности построения и расчета манипу-ляционных систем с малыми массо-инерционными характеристиками [Текст] /Магнитогорск, горно-металлург. ин-т. - Магнитогорск, 1993. - 16с. - Деп. в ВИНИТИ, 24.06.93, № 1761-В93.

7. Макаров А.Н., Усов И.Г. Разработка и исследование манипуляцион-ных систем с двухпоточными системами передач движения с гибкими звеньями [Текст] /Магнитогорск, горно-металлург. ин-т. — Магнитогорск, 1993. — 8с. - Деп. в ВИНИТИ, 24.06.93, № 1762-В93.

8. Усов И.Г. Выбор расчетных конфигураций металлургического манипулятора [Текст]. //Современные методы конструирования и технологии металлургического машиностроения: Международный сб. науч. тр./ Под ред. Н.Н.Огаркова. Магнитогорск: ГОУ ВПО «МГТУ», 2006, С.148-154.

9. Усов И.Г. Силовой анализ манипулятора с избыточным приводом [Текст]. //Необратимые процессы в природе и технике: Тезисы докладов Третьей Всероссийской конференции 24-26 января 2005г.-М.: МГТУ им.Н.Э.Баумана, 2005. С.264-265.

10. A.c. 1764982 СССР, МКИ4 В25 J 1/02.Рука манипулятора [Текст] /Ю.Е.Галямшин, Н.П.Коркин, Г.И.Крохин, А.Н.Макаров, И.Г.Усов и др. (СССР) -N4745127/08. Опубл. Бюл. 36.//Изобретения. - 1992.- N36. С.65.

11. Патент № 2050990 РФ, кл. В 08 В 9/02. Устройство для очистки поверхности [Текст] /Н.С.Брюнеткин, И.М.Кутлубаев, И.Г.Усов и др. (РФ). № 5063378/12. Опубл. 27.12.95. Бюл. №36 //Открытия. Изобретения.-1995.-№36.-4с.

Подписано в печать 21.08.2006. Формат 60x84 1/16. Бумага тип.Ха 1.

Плоская печать. Усл.печ.л. 1,00. Тираж 100 экз. Заказ 612.

455000, Магнитогорск, пр.Ленина, 38 Полиграфический участок МГТУ

ВВЕДЕНИЕ.

1.ОБЗОР ИССЛЕДОВАНИЙ И ПОСТАНОВКА ЗАДАЧ.

1.1. Возможности повышения эффективности процесса плавки металлов в электровакуумных печах.

1.2. Оценка состояния и возможности применения манипуляторов для обслуживания электровакуумных плавильных печей.

1.3. Обзор работ по исследованию кинематики и динамики металлургических манипуляторов.

1.4. Цель и постановка задач.

2. ПОСТРОЕНИЕ И РАСЧЕТ ЭЛЕМЕНТОВ ДОПОЛНИТЕЛЬНОГО КИНЕМАТИЧЕСКОГО ПРИВОДА МЕТАЛЛУРГИЧЕСКОГО МАНИПУЛЯТОРА ДЛЯ

ОЧИСТКИ КРИСТАЛЛИЗАТОРА.

2.1. Принципы построения манипулятора с дополнительным приводом.

2.2. Выбор расчетных конфигураций манипулятора.

2.3. Геометрический синтез элементов металлургического манипулятора с дополнительным приводом.

3. СИЛОВОЙ АНАЛИЗ МАНИПУЛЯТОРОВ С ГИБКИМИ ПРИВОДНЫМИ ЗВЕНЬЯМИ.

3.1. Определение сил, действующих в замыкающей связи в рабочем положении металлургического манипулятора.

3.2. Определение приведенного коэффициента жесткости системы с замыкающей связью.

3.3. Расчет и анализ силовых параметров в исполнительных механизмах манипулятора с гибкими приводными звеньями

3.4. Экспериментальное исследование.

-34. АНАЛИЗ ДИНАМИЧЕСКИХ СВОЙСТВ

МЕТАЛЛУРГИЧЕСКОГО МАНИПУЛЯТОРА ДЛЯ

ОБСЛУЖИВАНИЯ КРИСТАЛЛИЗАТОРА.

4.1. Динамическая модель манипулятора.

4.2. Анализ зависимости влияния на собственные частоты конфигурации металлургического манипулятора.

4.3. Методика проведения эксперимента на опытнопромышленном образце металлургического манипулятора

4.4. Оценка результатов экспериментальных исследований опытно-промышленного образца металлургического манипулятора.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ.

Для промышленного производства основной задачей развития и совершенствования на современном этапе является внедрение новых ресурсосберегающих процессов, технологий, машин и агрегатов, а также совершенствование условий эксплуатации и технического обслуживания.

Одно из основных мест в этом процессе занимает автоматизация и механизация производства в целом и вспомогательных операций в частности [136]. В полной мере это относится и к металлургическому производству. На сегодняшний день уровень автоматизации основных технологических процессов достаточно высок [80, 81, 82]. В тоже время, при выполнении работ по обслуживанию и ремонту сохраняется значительная доля ручных операций [75,110,111].

Значительный прогресс в решении задач механизации вспомогательных работ в машиностроении был достигнут в 80-90 годах прошлого столетия в основном на основе широкого использования промышленных роботов и манипуляторов [41, 105, 106, 107, 108]. В меньшей степени этот процесс коснулся черной и цветной металлургии [10, 30, 33, 75, 77, 90]. В основном это связано со спецификой металлургического производства: работа, в основном, связана с большими массами грузов при их перемещении на значительные расстояния, высокими температурами в рабочей зоне, значительной запыленностью. Так, при выплавке титана в электровакуумных плавильных печах, работа на вспомогательных операциях выполняется с массами от 35 кг в стесненных условиях и при высоком уровне запыленности.

Данные факторы усложняют вопросы создания манипуляторов, обеспечивающих механизацию вспомогательных работ и операций. При обслуживании электровакуумных плавильных печей каждый раз при переходе на новый вид сплава выполняются работы по замене переходника, а также, периодически, работы по замене огарка. В связи с этим, разработка и внедрение манипуляторов, предназначенных для механизации работ в черной и цветной металлургии, является актуальной проблемой. Такие манипуляторы должны обладать: низким коэффициентом грузоподъемности при значительной номинальной грузоподъемности (не менее 50 кг), способностью работать и сохранять работоспособность в экстремальных условиях. Решение данных вопросов требует проведение исследований, направленных на формирование новых, научно обоснованных подходов к проектированию и расчету таких систем, правил их эксплуатации.

Достижение требуемых показателей возможно на основе использования при построении замкнутых и квазизамкнутых основных кинематических схем, группирование приводов на одном звене, использование в системах приводов гибких звеньев - тросов [23,39,46,60,79].

Значительный вклад в развитие таких конструкций внесли работы, выполненные в институте машиноведения им. А.А.Благонравова (в рамках создания манипулятора, предназначенного для работы в экстремальных условиях), МВТУ им. Н.Э.Баумана, Магнитогорском государственном техническом университете.

В прошедшее десятилетие, в силу известных причин, работы в этом направлении были практически приостановлены. Современные тенденции в становлении российской промышленности, выход ее на мировой рынок и перспективы вступления во Всемирную торговую организацию вновь сделали особенно актуальными снижение затрат на производство, повышения качества готовой продукции.

Так потери при обработке готового слитка титана от неэффективной работы по очистке кристаллизаторов составляют до 0,8 % от его массы. А простои при переходе с одной марки титана на другую составляют до 8 часов [3,25].

Целью данной работы является разработка методик анализа и расчета специальных манипуляторов с дополнительным приводом, обеспечивающих механизацию работ в металлургическом производстве.

Идея работы заключается в использовании в конструкции манипулятора для обслуживания дуговой электровакуумной печи дополнительного привода, позволяющего качественно улучшить его эксплуатационные характеристики.

В работе разработаны методики: проведения расчета геометрических параметров металлургического манипулятора с учетом зоны обслуживания электровакуумной плавильной печи; силового анализа манипулятора с дополнительным приводом с учетом взаимного влияния этого и основных приводов. Кроме этого, представлена разработанная динамическая модель манипулятора и приведен анализ влияния на собственные частоты основных параметров манипулятора и обобщенных координат, определяющих его пространственное положение.

Предложенные методики расчета манипулятора апробированы на лабораторной модели и опытно-промышленном образце, разработанном в МГТУ им. Г.И.Носова и внедренном в эксплуатацию на Верхне-Салдинском металлургическом производственном объединении.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ

Результаты проведенных исследований позволили сделать следующие выводы:

1. Выполнен выбор основной кинематической схемы манипулятора для обслуживания электровакуумной плавильной печи, учитывающей форму рабочей зоны и зоны обслуживания.

2. Разработан метод определения конфигурации манипулятора, необходимый для обоснованного расчета приводов манипулятора. Полученные аналитические зависимости позволяют определить значение обобщенных координат, соответствующих максимальной нагрузке на системы передач движения по каждой степени подвижности.

3. Разработана методика кинематического синтеза параметров дополнительного привода для схем манипуляторов, обслуживающих электровакуумные плавильные печи. Проектируемые параметры определяются в оптимизационной постановке, позволяющей обеспечить наименьшие нагрузки на основные приводы по каждой степени подвижности манипулятора.

4. Разработана методика силового анализа металлургического манипулятора с учетом избыточного силового привода.

5. Разработана инженерная методика определения собственных частот манипуляторов, имеющих дополнительный избыточный привод.

-107

1. Алимочкина В.Е., Изюмский В.П. Статическое уравновешивание масс манипулятора антропоморфного типа при одном источнике уравновешивающей силы Текст. //Теория механизмов и машин., 1986. Вып. 40. - с.3-6.

2. Анализ упругой податливости конструкций манипуляционных роботов Текст. /Ф.Л.Черноусько, В.Г.Градецкий, А.А.Гукасян и др. -М., 1984.-66 с.

3. Аношкин Н.Ф., Глазунов С.Г., Морозов Е.И., Тетюхин В.В. Плавка и литье титановых сплавов Текст. М.: Металлургия, 1978. -386 с.

4. Артоболевский И.И., Блох З.Ш., Добровольский В.В. Синтез механизмов Текст. М.: Гостехиздат, 1944.-387 с.

5. Батищев Д.И. Задачи и методы векторной оптимизации Текст. Горький, 1979.-92 с.

6. Батищев Д.И. Методы оптимального проектирования Текст.: Учебное пособие для вузов. М.: Радио и связь, 1984. - 248 с.

7. Белянин П.Н. Промышленные роботы и их применение: робототехника для машиностроителя Текст. Машиностроение, 1983. - 311 с.

8. Белянин П.Н. Промышленные роботы Японии: Обзор зарубежного опыта Текст. М.: Машиностроение, 1977.-456 с.

9. Бидерман В.Л. Теория механических колебаний Текст.: Учебник для вузов. М.: Высш. школа, 1980. - 408 с.

10. Боголюбов А.К., Сотников Ю.Е., Туманов Н.Б. Использование и перспективы применения промышленных роботов и манипуляторов в черной металлургии Текст. //Механизация трудоемких операций в металлургических цехах.- М.: Металлургия, 1987. с.15-19.

11. Волохонский JI.A. Вакуумные дуговые печи Текст. М.: Энергоатомиздат, 1985. - 232 с.

12. Воробьев Е.И. Построение пространственных механизмов с несколькими степенями свободы по заданным условиям движения твердого тела Текст.: Автореферат дис. на соиск. учен. степ. докт. техн. наук: 05.02.18.-М., 1982.-43 с.

13. Воробьев Е.И. Синтез механизмов по заданным движениям твердого тела в пространстве Текст. //Механика машин. 1978. -Вып.54. с.25-33.

14. Воробьев Е.И. Синтез пространственных испытательных механизмов автооператоров по заданному движению объекта Текст. //Вопросы теории механизмов и динамики машин /Под. общ. ред. А.В.Желиговского. М.,1972.- с. 15-26.

15. Вукобратович М., Стокич Д. Управление манипуляционны-ми роботами: теория и приложения Текст. М.: Наука, 1985. - 384с.

16. Гармата В.А., Гуляницкий Б.С., Крамник В.Ю., Липкес Я.М. и др. Металлургия титана Текст. М.: Металлургия, 1968. - 644 с.

17. Гребеник В.М., Иванченко Ф.К., Ширяев В.И. Расчет металлургических машин и механизмов Текст. Киев: Выща шк., 1988. -448с.-10921. Гринфельд В.А., Каган Г.Н. Вакуумный и электрошлаковыйпереплав металлов Текст. М.: Информэлектро, 1971. - 52 с.

18. Дегтярев В.В., Лесков А.В., Мурашкин C.JI. Колебательные движения промышленного робота "Универсал-15М" Текст. //Динамика, прочность и надежность в машиностроении: Сб. научн. трудов. Чита. 1984. - с. 19-24.

19. Джолдасбеков У.А., Слуцкий J1.H. Роботы и манипуляторы (основы теории упр. машинами) Текст.: Науч.-метод. пособие. Алма-Ата. -1979.-61 с.

20. Диментберг Ф.М., Саркисян Ю.Л., Усков М.К. Пространственные механизмы Текст.: Обзор современных исследований.- М.: Наука, 1983.-94 с.

21. Динамика машин и управление машинами Текст.: Справочник /В.К.Асташев, В.И.Бабицкий, Н.Н.Вульфсон и др.; Под. ред. Г.В.Крейнина. М.: Машиностроение, 1988. - 240 с.

22. Дистанционно управляемые роботы-манипуляторы Текст.: Сб. ст. /Под. ред. Е.П.Попова, М.Б.Игнатьева. М.: Мир, 1976. - 462 с.

23. Добаткин В.И., Аношкин Н.Ф., Андреев А.Л. и др. Слитки титановых сплавов Текст. М.: Металлургия, 1966. - 288 с.

24. Егоров А.В., Моржин А.Ф., Электрические печи Текст. -М.: Металлургия, 1975. 352 с.

25. Егоров А.В. Электорплавильные печи черной металлургии Текст. Л.: Металлургия, 1985. - 280 с.

26. Жавнер В.Л., Крамской Э.И. Погрузочные манипуляторы Текст. -М.: Машиностроение, 1975. 160 с.

27. Зайдель А.Н. Ошибки измерений физических величин Текст. Л.: Наука, 1974, - 108 с.

28. Зиновьев В.А. Пространственные механизмы с низшими парами. Кинематический анализ и синтез. M.-JL: Гостехиздат, 1952. -432 с.

29. Иовлев В.Ю., Смольников Б.А. Исследование колебательных свойств двухзвенного манипулятора Текст. //Робототехника: Межвуз. сб.Л. 1977. - с.66 - 72.

30. Иосилевич Г.Б., Лебедев П.А., Стреляев B.C. Прикладная механика Текст.: Учеб.пособие для вузов.-М.: Машиностроение, 1985.575 с.

31. Кобахидзе В.В. Тепловая работа и конструкции печей цветной металлургии Текст. 1994. - 356 с.

32. Кобринский А.А. Грузоподъемность и приемистость мани-пуляционной системы Текст. //Машиноведение. 1979. -N4. - с 18-24.

33. Кобринский А.А., Кобринский А.Е. Манипуляционные системы роботов: Основы устройства, элементы теории Текст. М.: Наука, 1985.-344 с.

34. Козырев Ю.Г., Критский Д.Р., Великович В.Б. Анализ динамических свойств на стадии проектирования Текст. //Станки и инструмент. -1982. N8. - с.4-6.

35. Козырев Ю.Г. Промышленные роботы Текст.: Справочник. М.: Машиностроение, 1988. - 376с.

36. Конструирование роботов Текст. /Андре П., Кофман Ж.-М., Лот Ф., Тайар Ж.-П. М.: Мир, 1986, - 360 с.

37. Корендясев А.И. Автоматические манипуляторы с приводом на основании Текст. //Станки и инструмент. 1980. - N12. - с5-8.

38. Корендясев А.И. Основы теории, экспериментальные исследования и разработка двигательных систем адаптивных роботов с приводом на основании Текст.: Диссертация доктора технических наук: 05.02.18; Утв. 07.05.82. М., 1981. - 275 с.

39. Корендясев А.И., Саламандра Б.Л., Тывес Л.И. Особенности построения кинематических схем автоматических манипуляторов Текст. // Станки и инструмент -1981. N2. - с.9-13.

40. Корендясев А.И., Саламандра Б.Л., Тывес Л.И. Цикловые роботы с аккумуляторами механической энергии. Многопозиционные системы с одной или несколькими степенями свободы Текст. //Станки и инструмент. 1985. - N6. - с.4-8.

41. Корытко О.Б., Юдин В.И. Определение расчетных режимов для анализа механических характеристик манипуляторов промышленных роботов Текст. //Прикладная механика. 1988. - Т.24. - N4. - с. 115121.

42. Кружков В.А. Металлургические подъемно-транспортные машины Текст. Учебник для вузов.- 2-е изд., перераб. и доп.- М.: Металлургия, 1989. 464 с.

43. Крюков Б.И., Кутлубаев И.М., Макаров А.Н. Анализ колебаний манипулятора с приводом через гибкие звенья Текст. //Вибрация в механизмах и машинах: Тр. МВТУ, N504. 1988. - с.28-33.

44. Кузнецов Н.К., Буляткин В.П. Исследование активной виброзащитной системы схвата промышленного робота Текст. //Управляемые механические системы /Научн. рук. С.В.Елисеев. Иркутск.-1984. с.91-99.

45. Кузнецов Н.К. О демпфировании упругих колебаний манипулятора Текст. //Управляемые механические системы /Научн. ред. С.В. Елисеев. Иркутск. - 1978. - с.89-101.

46. Кумар, Уолдрон. Рабочие пространства механических роботов Текст. //Труды Американского общества инженеров-механиков. Серия В. Конструирование и технология машиностроения. 1981.Т. 103. N3. - с.64-72.

47. Курсовое проектирование грузоподъемных машин Текст.: Учебн. пособие для студентов машиностр. спец. вузов /С.А.Казак, В.Е.Дусье, Е.С.Кузнецов и др.; Под ред. С.А.Казака. М.: Высш. шк., 1989.-319 с.

48. Кутлубаев И.М., Макаров А.Н. Выбор целевой функции при кинематическом синтезе манипулятора Текст. //Изв. вузов. Машиностроение. 1985. - N12. - с.36-40.

49. Кутлубаев И.М. Разработка манипулятора с приводом через гибкие звенья по заданным кинематическим и динамическим характеристикам Текст.: Автореферат дис. на соиск. учен. степ. канд.техн. наук: 05.02.18.-М.,1987.- 16 с.

50. Кутлубаев И.М., Усов И.Г. Манипулятор для работы в экстремальных средах Текст. //V Всесоюзное совещание по робототехни-ческим системам: Тезисы докладов. М.: Институт проблем механики АН СССР, ВИНИТИ АН СССР, 1990. - с.274.

51. Лебедев П.А. Кинематика пространственных механизмов Текст. М.-Л.: Машиностроение, 1966. 280 с.

52. Левитская О.Н., Левитский Н.И. Курс теории механизмов и машин Текст.: Учеб. пособие для мех. спец. вузов. М.: Высш. шк., 1985.-279 с.

53. Макаров А.Н. Концепция построения кранов-манипуляторов Текст. //Проблемы развития и совершенствования подъемно-транспортной техники: Тез. докл. Всесоюзной конференции. М.: ИНИИПТМАШ. 1988. - с.47-49.

54. Макаров А.Н., Кутлубаев И.М. Геометрический синтез основных параметров кинематических схем плоских манипуляторов Текст. /Магнитогор. горно-металлург. ин-т.- Магнитогорск, 1984. 9с. Деп.в НИИМаш.- 2.01.84.- N 2МШ-Д.84.

55. Макаров А.Н., Кутлубаев И.М., Усов И.Г. Металлургический манипулятор для обслуживания электровакуумной плавильной печи Текст. //Процессы и оборудование металлургического производства: Сб.научн.тр. Вып.4 Магнитогорск МГТУ им.Г.И.Носова, 2002, с.129-139.

56. РФ. /Под ред. А.Н.Макарова. Магнитогорск: ГОУ ВПО «МГТУим.Г.И.Носова», 2006.194с.

57. Макаров А.Н. Новые принципы построения манипуляцион-ных систем Текст. //IV Всесоюзное совещание по робототехническим системам: Тез. докл. Ч.П. Киев: Институт кибернетики им. В.М.Глушкова А.Н. СССР. - 1987. - с. 189-190.

58. Макаров А.Н. Об одной задаче строительной механики ма-нипуляционных систем промышленных роботов Текст. /Магнитогор. горно-металлург. ин-т.- Магнитогорск, 1985. 7 с. - Деп. в ВНИИТЭМР. -N 128мш-85Д.

59. Макаров А.Н. Определение расчетного загружения манипу-ляционных систем промышленных роботов Текст. //Изв. вузов. Машиностроение. 1986. - N4. - с.48-52.

60. Макаров А.Н. Теоретические основы построения, методы расчета и конструирования манипуляционных устройств металлургического производства Текст.: Диссертация доктора технических наук: 05.02.18; Утв. 07.05.82. М., 1985. - 362 с.

61. Макаров А.Н., Умнов В.И. Задачи разгрузки манипуляционных систем промышленных роботов Текст. /Магнитогор. горнометаллург. ин-т. Магнитогорск, 1988. - 18 с. - Деп. в ВНИИТЭМР. 11.08.88. -N312-mui88.

62. Макаров А.Н., Харитонов А.О., Кутлубаев И.М. Манипулятор для обвязки изделий проволокой Текст. //Машиностроитель. 1986. -N5. с.15-16.

63. Макаров А.Н., Харитонов А.О., Кутлубаев И.М. Расширение возможностей манипуляторов Текст. //Машиностроитель. 1988. - N3. -с.12-13.

64. Малахов М.В., Гребенюк В.А., Бубнов Э.Л. Использование промышленных роботов и манипуляторов на предприятиях черной металлургии Текст. //Черная металлургия. Бюллетень НТИ. 1986. -Вып.И. - с.25-42.

65. Мальцев М.В., Клячко Л.И., Доронькин Е.Д. Вакуумная металлургия тугоплавких металлов и твердых сплавов Текст. М.: Металлургия, 1981. - 272 с.

66. Манипуляционные системы роботов Текст. /А.И.Корендясев, Б.Л.Саламандра, Л.И.Тывес и др.; Под общ. ред. А.И.Корендясева.- М.: Машиностроение, 1989. 472 с.

67. Машины и агрегаты металлургических заводов Текст. В 3 т. Т.1: Машины и агрегаты доменных цехов. Учебник для вузов /А.И.Целиков, П.И.Полухин, В.М.Гребеник и др. М.: Металлургия, 1976.-415 с.

68. Машины и агрегаты металлургических заводов Текст. В 3 т. Т.2: Машины и агрегаты сталеплавильных цехов. Учебник для вузов /А.И.Целиков, П.И.Полухин, В.М.Гребеник и др. -М.: Металлургия, 1978.-328 с.

69. Метод определения минимальной длины манипулятора робота, обслуживающего рабочую зону с препятствиями Текст. /Б.Г.Аветиков, О.Б.Корытко, М.Е.Бард, В.Ю.Юдин //Промышленные роботы. 1977. - Вып. 1. - с.48-54.

70. Механика промышленных роботов Текст.: Учеб. пособие для втузов: В 3 кн. /Под ред. К.В.Фролова, Е.И.Воробьева. Кн.З: Основы конструирования /Е.И.Воробьев, А.В.Бабич, К.П.Жуков и др.: Высш.шк., 1989.-383 с.

71. Минков К. Бекяров Б. Синтез кинематических схем манипуляторов по полному коэффициенту обслуживания Текст. //Теоретична и приложна механика. -1981. -12. -N3. с. 13-19.

72. Михайлов С.А., Черноусько Ф.Л. Исследования динамики манипулятора с упругими звеньями Текст. //Изв. АН СССР. Механика твердого тела. 1984. N2. - с.51-58.

73. Мышкинд С.И., Ефремов Е.В. Развитие робототехники за рубежом (по материалам III Международного симпозиума по промышленным роботам) Текст.: Обзор. М., 1986. - 89 с.

74. Мышкинд С.И. Робототехнические комплексы промышленных роботов на выставке в ФРГ Текст. //Механизация и автоматизация производства. 1986. - N4. - с.36-40.

75. Набутовский В.И., Рувинский В.И., Ваксер В.А. Манипулятор газовой резки лома и скрапа Текст. // Механизация трудоемких операций в металлургических цехах.- М.: Металлургия, 1987. с.35-37.

76. Овакимов А.Г. Обоснование схем и выбор параметров натяжных устройств для устранения зазоров в дифференциальных передачах манипуляторов Текст. //Труды МВТУ. 1982. - N383. - с.84-90.

77. Овакимов А.Г., Тимофеев И.А. Синтез схемы дифференциального привода для развязки движений в манипуляторах Текст. (1. Кинематические соотношения)//Изв.вузов. Машиностроение.- 1978.-N12. с.36-41.

78. Овакимов А.Г., Тимофеев Т.А. Синтез схемы дифференциального привода для развязки движений в манипуляторах (2. Передачи привода) //Изв.вузов. Машиностроение. 1979. - N4. - с.40-44.

79. Основы динамики промышленных роботов /Коловский М.З., Слоущь А.В. М.: Наука, Гл. ред. физ.-мат. лит., 1988. - 240 с.

80. Охоцимский Д.Е., Сарычев В.А., Зуева Е.Ю. Моделирование на ЭВМ управления роботом-манипулятором Текст. М., 1974. - 41 с.

81. Пенев Г.Д., Росляков А.П. Оптимальный кинематический и динамический синтез манипуляционных роботов Текст. //Вопросы механики процессов управления. 1984. - N6. - с. 145-206.

82. Ленингр. отд-ние, 1984. 238 с.

83. Попов Е.П. Основные задачи развития элементной базы робототехники Текст. //Научные проблемы робототехники.- М.,1980. -с.5-12.

84. Попов Е.П. Проблемы робототехники Текст. //Экономика и организация промышленного производства. 1982. - N2. - с. 19-25.

85. Принципы построения двигательной системы автоматических манипуляторов с программным управлением (промышленных роботов) Текст. /А.Е.Кобринский, А.И.Корендясев, Б.Л.Саламандра, Л.И.Тывес //Станки и инструмент. 1976. - N4. - с.3-10.

86. Промышленная робототехника Текст. /А.В.Бабич,

87. A.Г.Баранов, И.В.Калабин и др.; Под редЛ.А.Шифрина. М.: Машиностроение, 1982.-415 с.

88. Промышленная робототехника Текст. /Л.С.Ямпольский,

89. B.А.Яхимович, Е.Г.Вайсман и др.; Под ред. Л.С.Ямпольского.- Киев: Техника, 1984.-263 с.

90. Промышленная робототехника и гибкие автоматизированные производства: Опыт разработки и внедрения Текст. /Под ред. Е.И.Юревича. Л.: Машиностроение, 1984. 223 с.

91. Промышленные роботы: Внедрение и эффективность Текст.: Пер. с япон /Асом К., Кигами С., Кодзима Т. и др.- М.: Мир, 1987.-384 с.

92. Пронина М.А. Оптимальное проектирование манипулятора, предназначенного для обработки поверхностей Текст. //Машиноведение. 1979. N5. - с.47-54.

93. Реклейтис Г., Рейвиндран А., Рэгсдел К. Оптимизация в технике Текст.: Пер. с англ. М.: Мир, 1886. - 349 с.

94. Ривин Е. Оптимизация конструкций консольных механических элементов Текст. //Конструирование и технология машиностроения. 1986.-N4.-с.33-45.

95. Сапко А.И. Механическое и подьемно-транспортное оборудование электро-металлургических цехов Текст. М.: Металлургия, 1986.-328 с.

96. Сапко А.И. Механическое оборудование цехов спецэлектрометаллургии Текст. М.: Металлургия, 1983. - 200 с.

97. Сбалансированные манипуляторы Текст. /Н.Л.Владов, В.Н.Данилевский, П.Б.Ионов и др.; Под ред. П.Н.Белянина. М.: Машиностроение, 1988. - 246 с.

98. Свенчанский А.Д., Жердев И.Т., Кручинин A.M. Электрические промышленные печи. Дуговые печи и установки специального нагрева Текст. М.: Энергоиздат, 1981. - 296 с.

99. Свенчанский А.Д., СмелянскийМ.Я. Электрические промышленные печи Текст. М.: Энергия, 1970. - 264 с.

100. Синев. А.В., Степаненко Ю.А. Определение пространственных положений звеньев механизма манипулятора Текст. //Механика машин. -1971. Вып.27-28. - с. 166-170.-120121. Следящие приводы Текст. В 2 т. М.: Энергия, 1976. Т.1. 480 с.

101. Слиеде П.Б. Конструкции, кинематика и динамика исполнительных механизмов манипуляционных роботов Текст. М.: ЦНТО им.С.И.Вавилова, 1986. - 59 с.

102. Смелянский М.Я., Бояршинов В.А., Цишевский В.П. Дуговые вакуумные печи и электронные плавильные установки Текст. М.: Государственное научно-техническое издательство литературы по черной и цветной металлургии, 1962. - 212 с.

103. Смирнов А.И., Васильев К.И. Основы автоматизации куз-нечно-прессовых машин Текст. М.: Машиностроение, 1987. - 227с.

104. Современное состояние и тенденции развития роботов фирмы "HITACHI" Текст. /ВЦП.- N Л.-10478. М., - 37с. Пер. //Факути Хи-тати Херон. - Т.60, N10. - 1984. - с.715-720.

105. Судникович Г.Б., Челпанов И.Б. Задачи и методы определения упругих колебаний манипуляторов Текст. //Динамика управляемых колебательных систем /Отв. ред. С.В.Елисеев. Иркутск., 1983. с.95-103.

106. Тензометрия в машиностроении Текст.: Справочное пособие /Р.А.Макаров, А.Б.Ренский, Г.Х.Боркуненский., М.И.Этингоф. Под ред. Р.А.Макарова. М.: Машиностроение, 1975.- 288 с.

107. Управление колебаниями роботов Текст. /Елисеев С.В., Кузнецов Н.К., Лукьянов А.В. Новосибирск: Наука, Сиб. отд-ние, 1990,-320 с.

108. Устройство промышленных роботов Текст. /Е.И.Юревич, Б.Г.Аветиков, О.Б.Корытко и др. -JL: Машиностроение, Ленингр. отд-ние, 1980. 333 с.

109. Усов И.Г. Силовой анализ манипулятора с избыточным приводом Текст. // Необратимые процессы в природе и технике: Тезисы докладов Третьей Всероссийской конференции 24-26 января 2005г.-М.: МГТУ им. Н.Э.Баумана, 2005.-С.264-265.

110. Феодосьев В.И. Сопротивление материалов Текст. М.: Наука. Главная редакция физико-математической литературы, 1979. -560 с.

111. Фролов К.В. Методы совершенствования машин и современные проблемы машиноведения Текст. М.: Машиностроение, 1984. -224 с.

112. Хог Э., Арора Я. Прикладное оптимальное проектирование: Механические системы и конструкции Текст. М.: Мир, 1983.474 с.

113. Химмельблау М. Прикладное нелинейное программирование Текст. М.: Мир, 1975. 534 с.

114. Цай, Сони. Применение понятия области достижимости для синтеза рук роботов Текст. //Труды американского общества инженеров-механиков. Серия В. Конструирование и технология машиностроения. 1981. Т.103, N4. - с.81-90.

115. Чепинцев Б.А., Гусинский П.В., Наумов В.А. Ковочные манипуляторы Текст. // Кузнечно-штамповочное производство. 1993. - N 7. - с.21-23.

116. Черноусько Ф.Л., Болотник Н.Н., Градецкий В.Г. Манипуля-ционные роботы: динамика, управление, оптимизация Текст. М.: Наука. -1989.-368 с.

117. Шахбазян К.Х. Аналитический метод проектирования пространственного кривошипно-шатунного механизма с низшими парами Текст. //Труды семинара по теории механизмов и машин. 1960. Т.ХХ, -N78.-c.5-9.

118. Эйрис Р., Миллер С. Перспективы развития робототехники Текст. М.: Мир, 1986. 328с.

119. Юревич Е.И., Аветиков Б.Г., Корытко О.Б. Классификация промышленных роботов Текст. //Промышленные роботы. 1977. Вып.1. - с.4-12.

120. Юревич Е.И. Основы робототехники Текст. Л.: Машиностроение. Ленингр. отд-ние, 1985. - 271 с.

121. Янг Дж.Ф. Робототехника Текст.: Пер. с англ./Ред. М.Б. Игнатьев. Л.: Машиностроение. Ленингр. отд - ние, 1975. - 300 с.

122. Akifumi Inoue. Now type robot adopted lambda shape arm struk-tyre Text. //Robotto, Robot. 1985. - N49. - p.60-65.

123. Baudisch R. Statischer Ausgleich bei Gelenkrobotern Text. //FENGERATETECNIK. 1985. - V.34, N4. - s.160-162.

124. Dezek. F. Stubbs. A review of the colne Armdroid 1 Text. //Robotics AGE. 1984. - V.6, N7. - p.35-37.

125. Good M.C., Sweet Z.M., Strobel K.Z. Dynamic models for control system design of integrated robot and drive systems Text. //Trans. ASME J. Dyn. Syst., Meas. and Contr. 1985. - V.107, N1 -p.53-59.

126. Hight Tech from down under Text. //Robotics AGF. 1984. V.6, N4. - p.43.

127. Kane T.R., Faessler H. Dynamik of robots and manipulators involving closed loops Text. //Theory and Pract. Rob. and Manipul.: Proc. RoManSy'84: 5th CISMIFTOMM Symp., Udine, 26-29 June, 1984. London; Paris. - 1985. -p.97-106.

128. Kersten L. The Lemma Concept a new manipulator Text. //Mechanism and machine theory. 1977. - V.12, N5. - p.209-213.

129. Kiedrzynski A., Becquet M. Modelisation of the elastic links of closed-loop robots Text. //Proc. Int. Conf. Adv. Rob., Tokyo, 9-10 Sept., 1985. Tokio. - 1985. - p.283-288.

130. Косева Ч., Клечаров Й. Една возможность за създаване на деформируеми манипуляторни системи Текст. //Год. ВУЗ. Техн. мех. 1985 (1986),20. N2. - с. 159-164.

131. Rao А.V., Mohan Sandor G.N., Kohli D., Soni A.H. Closed Form Synthesis of Spatial Function Generating Mechanism for the Maximum Number of Precision Pointe Text. //Tans ASME B. 1973. V.95, N3. p.725-736.

132. Robert N. Stuuffer. Engenering design Text. //Robotics today. -1984. -N10. p.59-60.

133. Russ Adams. Robot computer chess game Text. //Robotics AGE. 1984. - V.6, N3. - p.27-29.

134. The Robotics decision Text. //Robotics today. 1984.- N10.p.30.160. '85 Exhibition a Success Text. //Jap. Robot News. 1985. - N4.-p.4.

135. А.с. 1248792 СССР, МКИ4 В25 J 1/02.Рука манипулятора Текст. /И.М.Кутлубаев, А.Н.Макаров, О.Н.Никитин (СССР). N 3819772/08. Опубл. 07.08.86. Бюл. N29. //Открытия. Изобретения. 1986. N29. -с.54.

136. А.с. 1306705 СССР, МКИ4В 25 J 1/02. Рука манипулятора /А.Н.Макаров, Ф.Ф.Пономарев, Г.Б.Богданов и др. (СССР). N 3994602/31. Опубл. 30.04.87. Бюл. N16. //Открытия. Изобретения. - 1987. -N16.-c.48.

137. А.с. 1323364 СССР, МКИ4 В25 J 1/02. Исполнительный орган манипулятора /Б.И.Крюков, И.М.Кутлубаев, А.Н.Макаров (СССР)-N4037933/31. Опубл. 15.07.87. Бюл. N26 //Открытия. Изобретения. -1987.-N26.-c.77.

138. А.с. 1348164 СССР, МКИ4 В25 J 1/02. Исполнительный орган манипулятора Текст. /В.М.Рябков, В.В.Точилкин, А.Н.Макаров и др. (СССР). -N4077791/31. Опубл. 30.10. 87. Бюл. N40 //Открытия. Изобретения. 1987. - N40. - с.65.

139. А.с. 1404324 СССР, МКИ4 В25 J 1/02. Манипулятор /Я.С.Дорман, Б.И.Крюков, И.М.Кутлубаев, А.Н.Макаров (СССР). N 4079571/31. Опубл. 23.06.88. Бюл. N23 //Открытия. Изобретения. 1988. -N23.-c.71.

140. А.с. 1764982 СССР, МКИ4 В25 J 1/02.Рука манипулятора Текст. /Ю.Е.Галямшин, Н.П.Коркин, Г.И.Крохин, А.Н.Макаров, И.Г.Усов и др. (СССР) -N4745127/08. Опубл. Бюл. 36.//Изобретения. -1992.-N36.-с.65.

141. Патент № 2050990 РФ, кл. В 08 В 9/02. Устройство для очистки поверхности Текст. /Н.С.Брюнеткин, И.М.Кутлубаев, И.Г.Усов идр. (РФ). № 5063378/12. Опубл. 27.12.95. Бюл. № 36 //Открытия. Изобретения. -1995. №36. - 4с.