среда, 2 мая 2012 г.

Умная машина.

Машины - автоматы, автоматические линии. Этот уровень технологий раскрывает простор для фантазий. Еще более захватывающая тема кроется под определением технологический интегратор. Такие машины составляют достойную конкуренцию техническим эмигрантам, которые по понятным причинам имеют весьма чувствительные ограничения к качеству сырья, с которым им приходится работать.

Дополняя алгоритм управления новыми возможностями самоконтроля можно получить почти думающую машину. Во всяком случае, так может показаться со стороны, когда наблюдаешь за ее работой.

Американское военное научно-техническое агентство (DARPA) объявило конкурс на создание человекоподобного робота. Будем догонять.

Эта машина выполняет работу за шесть человек и, как видим, не очень то утруждается. Каждый механизм вступает в работу в заданное время. Сенсорные датчики отслеживают положение каждого механизма и положение детали в каждой позиции.
video

Технологии информационного моделирования Inventor вместе со встроенными технологиями прямого редактирования позволяют вдохнуть жизнь в проект еще до его рождения. Знание основ материаловедения на уровне разработчика штампов здесь весьма к стати. И логика построения алгоритмов управления то же пригодится. 
Остановимся на конструкции устройства оправки. У него так же достаточно адаптивных возможностей, как и у некоторого множества пуансонов. Этот технологический блок подвергается постоянному силовому воздействию и является той конструктивной частью устройства, которая замыкает силовой пояс технологического воздействия. 

Модель устройства оправки содержит в себе свойства различных марок сталей, от конструкционных до инструментальных. Консольное крепление оправки, работающей как наковальня, обусловлено требованиями быстрой смены инструмента. Кроме того устройство содержит механизм сталкивания готовых деталей. Эти требования привели к тому конструктивному решению, которое здесь видно.
Расчетная модель устройства оправки включила в себя только те объекты, которые участвуют в замкнутом силовом поясе. Технологическое усилие воздействия на оправку известно. Свойства материалов заданы. Осуществляем экспорт модели из Inventor в Algor и строим сетку конечных элементов.
 Перед тем как приступить непосредственно к решению задачи прочности и деформации конструкции необходимо определиться с некоторыми деталями. Зададимся начальными условиями. Конструкция должна быть жесткой и работать в условиях упругих деформаций. Поэтому при настройке условий решения матрицы жесткости определим следующее:
- условие решения уравнений Лагранжа может быть не обновляемым;
- свойства материала являются изотропными;
- свойства материала относятся к категории физической линейности.
После проведения всех настроек проверяем систему на равновесие и запускаем расчет.
 Первый результат получен, он подтверждает правильность выбранных размеров устройства и материалов деталей. Результат можно посмотреть по разным критериям прочности. Критерий Мизеса применим для изотропных материалов, имеющих вязкий характер разрушения.
Нанесенные тензоры показывают численные значения напряжений в данных характерных точках. Эти же точки получат иные значения при использовании иного критерия прочности. Критерий Треска - критерий максимальных касательных напряжений.
 Материал, заложенный в конструкцию оправки, подходит по двум критериям. Величина деформации при воздействии пуансонов составляет сотые доли миллиметра. Хотя можно посмотреть как конструкция работает под нагрузкой.
video


14 комментариев:

  1. я в диком восторге от этих картинок. Юрий, давайте к нам Галерею их :)

    ОтветитьУдалить
    Ответы
    1. Спасибо Лена. Мне этот проект тоже нравится. Хорошая работа. Попробую разместить в галерее.

      Удалить
  2. Обалденная установка! Советская инженерная школа!

    ОтветитьУдалить
    Ответы
    1. Спасибо Андрей. После таких комментариев хочется еще выложить свои разработки и побыстрей. Кстати, о инженерной школе. Именно с целью возрождения этой школы создавал клуб инженеров изобретателей в нашем городе. Он все еще работает.

      Удалить
  3. Замечательна разработка.
    Если можно несколько вопросов по конструкции и постановке:
    1.тип материала (сталь, алюминий)? А то у Вас дерево "обрезано" ;) А интерес гложет
    2. Вы моделировали болты, они сильно отличаются от основной конструкции по свойствам материалов, или Вы учитывали преднатяг?
    3. Если я правильно понимаю, то большая часть конструкции обладает напряжениями до 70 МПа, а шкала до 200. Где-то вылезли "концентраторы"?
    4. Судя по уровню напряжений, от конструкции требуется не столько баланс по прочности, сколько высокая жесткость для обеспечения точности работы полного механизма?

    И также, если можно, проявлю интерес по работе машины в целом. Судя по видео и скринам с моделью, это получается этакий перенастраиваемый под разные задачи "робот"?

    ОтветитьУдалить
    Ответы
    1. Спасибо за хорошие вопросы. Эту разработку и подобные им в шутку называю Андроид. Эта кличка к ним так надежно прилипла, что это стало названием одного из стендов на нашей выставке. Быстроперенастраиваемы технологический интегратор - это второе более точное название машины. Вообще думаю создавать проекты машин, замещающих людей на работе.
      По первому вопросу. Если Вы спрашиваете про материал, с которым работает умная машина, то это сталь. Пуансоны развивают усилия 4500Н. Если речь идет о материалах из которых сделана машина, то там есть и алюминий и стали разных сортов. Все в соответствии с нагрузками.
      По второму вопросу. Болты из закаливаемой стали без предварительного натяга. Геометрия болтов из библиотеки.
      По третьему вопросу. Концентраторы напряжений вылезли в кронштейне, на котором запреплены детали оправки. В результате мне пршлось отказаться от сварной конструкции и увеличить сечение в местах концентрации. В примере я рассматриваю только тела оправки.
      По четвертому вопросу. Вы прави, в данном случае меня больше интересовала ожидаемая деформация в реперных точках оправки.
      Рад пообщаться с коллегой.

      Удалить
    2. >Быстроперенастраиваемы технологический интегратор - это второе более точное название машины
      Серьезная разработка. Интересно будет почитать о том, как "программируется" работа.
      >Если речь идет о материалах из которых сделана машина, то там есть и алюминий и стали разных сортов. Все в соответствии с нагрузками.
      Я спрашивал о материалах конструкции приведенной на картинках с КЭ расчетом. Спасибо. Материал заготовки в чистом виде не столь интересен, потому что кроме его физ характеристик нужно еще знать о толщинах и типах операций - гибка, вырубка. Без этого что-то думать тяжело. К тому же, с ОМД сталкивался, но очень мельком, потому "на глаз" оценить все равно не смогу :)

      >Болты из закаливаемой стали без предварительного натяга. Геометрия болтов из библиотеки.
      Ага, понял. Спасибо. Мы в таких случаях просто заменяем болты на нечто упрощенное. Я о балке вместо болта и "пауках" для передачи деформаций. Это часто позволяет несколько снизить размерность задачи. Впрочем, иногда быстрее посчитать все, чем упрощать :)

      И еще, если можно, вопрос - контакт по умолчанию? "склейка"?

      >Рад пообщаться с коллегой.
      Взаимно. И спасибо за комплимент ;)

      Удалить
    3. "Интересно будет почитать о том, как "программируется" работа"
      Дела делают специалисты. Программирование и монтаж с отладкой брали на себя соответствующие специалисты. Работа инженера конструктора в области автоматизации ограничилась написанием алгоритма и построением тактограммы работы механизмов. Поскольку технология обработки продукции создавалась конструктором. Далее шла работа плечо к плечу с автоматчиками. Все изменения обсуждали совместно.
      "И еще, если можно, вопрос - контакт по умолчанию? "склейка"?"
      Да, так и есть. Но в местах, где присутствует скольжение, вручную добавлял две степени свободы для поступательного движения. В частности, между верхней деталью оправки и сталкивателем, который расположен между верхней и нижней деталами оправки.
      По материалам. Детали наковальни, верхняя и нижняя, из стали ХВГ.
      Деталь сталкмвателя из стали Х12М. Боковые направляющие из стали ХВГ. Для работы с ALGOR потребовались переводные таблицы.
      Спасибо за вопросы. Рад ответить. Пишите.

      Удалить
  4. у нас таких людей к сожалению нет (
    и перенять традиции советской инженерной школы не у кого (

    ОтветитьУдалить
    Ответы
    1. Свой Клуб инженеров мы создали вопреки процессам происходящим в обществе. Это маленький лучик света, но даже он разрезает темноту отчуждения и забвения. Административному корпусу гораздо удобнее сделать заключение - в России инженеров нет. Теперь им это трудно сделать. И это их раздражает, потому стараются скомпроментировать своими средствами.
      Нас нужно очень сильно разозлить, что бы мы стали объединяться. Желаю Вам очень сильно разозлиться и начинать действовать.
      Заходите к нам на страничку
      https://sites.google.com/site/klubinzenerov/
      Давайте дружить.

      Удалить
  5. Ответы
    1. Спасибо Антон. Держим марку нашего сословия.

      Удалить
  6. Классная работа, приятно видеть её на конкурсе.
    Вы не знаете, до какого числа можно сдать свою работу? тоже хочу поучаствовать, но еще не все закончил немного. Думаю, вам тоже понравится

    ОтветитьУдалить
    Ответы
    1. Филипп, заявки принимаются до 1 сентября. Но голосование уже идет. Не зная как оно организовано. Но голоса нужно успеть набрать. Лучше поспешить. Интересно будет посмотреть Вашу работу.

      Удалить