Шаговый двигатель для работы в космосе

[Kawasaki_10 4]

Добрый день!

Возможно кто-то сталкивался с похожей задачей - необходимо подобрать шаговый двигатель для опорно-поворотного устройства, работающего в открытом космосе. Внешне устройство очень схоже с манипулятором с тремя вращательными кинематическими парами. Шаговые двигатели нужно подобрать непосредственно для вращения третьего (рабочий орган) и второго звеньев. В общем случае электродвигатели подбираются по мощности, но у шаговых двигателей это не основная характеристика. Как я поняла, двигатели нужно подбирать по удерживающему моменту. По всем параметрам для данной задачи больше всего подходят двигатели компании Phytron линейки Space. Значения моментов в каталоге варьируются от 3.8 до 500 мН*м.

Вопрос заключается в том, как рассчитать необходимое значение момента для поворота рабочего органа манипулятора, чтобы сравнить данное значение с каталожным и выбрать двигатель. Из входных данных имеются значения моментов инерции всех звеньев J, массы m, минимально допустимая скорость вращения w (5 градус/сек) и минимально допустимое ускорение вращения e (0.5 градус/сек^2), максимальное время приведения в рабочее состояние t, точность позиционирования и ориентировочные размеры звеньев l1, l2, l3, L.

Пробовала считать по формуле М=J*e, но значения получаются слишком маленькие даже для минимального в каталоге. В случае с наземными манипуляторами можно было бы разбить его на звенья, для каждого составить уравнение моментов, выразить усилие, необходимое для поднятия звена, а далее уже посчитать мощность и выбрать из каталога по схожему значению. В случае космического манипулятора не совсем понимаю, можно ли составить уравнение моментов, так как противодействующая F=mg не будет действовать на звенья.

Может быть со стороны будет виднее, что я упускаю.

Также сразу уточню, что двигатели будут стоять совместно с планетарно-цевочными редукторами (u=400). Входная скорость э/дв 400 об/мин, выходная скорость редуктора 1 об/мин.

[Xugack 306]

9 минут назад, Kawasaki_10 сказал:

можно ли составить уравнение моментов

Можно

[Kawasaki_10 4]

6 часов назад, Xugack сказал:

Можно

Какая сила будет противодействовать той, которую мы прикладываем к звену? К какому плечу она будет приложена? Из каких элементов будет состоять уравнение моментов в таком случае? У меня возникает больше вопросов, чем ответов. В космосе к телу некоторой массы можно приложить малое усилие для начала его движения, поэтому тут скорее сложность состоит в том, чтобы подобрать такой двигатель, который бы обеспечил движение в заданных диапазонах скоростей и ускорений с заданной точностью (3,3 минуты). Допустим нам нужно осуществить поворот звена из положения 0 град в положение 175 град не более, чем за 55 сек при скорости не менее 5 град/сек и ускорении не менее 0,5 град/сек. Как из этих условий нам понять, какой двигатель нужно использовать?

[Xugack 306]

2 минуты назад, Kawasaki_10 сказал:

В космосе к телу некоторой массы можно приложить малое усилие для начала его движения

Масса это мера инерции, и в космосе она никуда не пропадает

[k_v 301]

У редукторов должен быть такой параметр как момент страгивания - это момент внутренних сил трения, который необходимо преодолеть чтобы провернуть быстроходный вал. Он определяет нижнее значение момента мотора. К нему стоит прибавить моменты трения в шарнирах и уплотнениях. А так же моменты от сил инерции, которые надо преодолевать манипулятору во время движения космического аппарата с ускорением.

[Maik812 289]

Напомню что в вакууме космоса трение между деталями без особой смазки (молибденовой) будет высокой и отличатся от земной!

По двигателю нужно главное- момент двигателя от него на умножение на передаточное отношение и получаем моменты. ДАЛЬШЕ РАЗНОСТЬ СИЛ ПРЕОДОЛЕВАЮТ моменты..

[Кварк 126]

26.10.2020 в 02:23, Kawasaki_10 сказал:

Какая сила будет противодействовать той, которую мы прикладываем к звену? К какому плечу она будет приложена? Из каких элементов будет состоять уравнение моментов в таком случае? У меня возникает больше вопросов, чем ответов. В космосе к телу некоторой массы можно приложить малое усилие для начала его движения, поэтому тут скорее сложность состоит в том, чтобы подобрать такой двигатель, который бы обеспечил движение в заданных диапазонах скоростей и ускорений с заданной точностью (3,3 минуты). Допустим нам нужно осуществить поворот звена из положения 0 град в положение 175 град не более, чем за 55 сек при скорости не менее 5 град/сек и ускорении не менее 0,5 град/сек. Как из этих условий нам понять, какой двигатель нужно использовать?

Сила инерции и будет противодействовать. Плюс диссипация.

Удерживающий момент отвечает за то, чтобы стоящий под нагрузкой двигатель на провернулся. А когда двигатель совершает работу, то он выдает свой максимальный момент.

[AlexKaz 1 822]

25.10.2020 в 17:48, Kawasaki_10 сказал:

По всем параметрам для данной задачи больше всего подходят двигатели компании.... Значения моментов в каталоге варьируются от 3.8 до 500 мН*м.

Вопрос заключается в том, как рассчитать необходимое значение момента для поворота рабочего органа манипулятора, чтобы сравнить данное значение с каталожным и выбрать двигатель. Из входных данных имеются значения моментов инерции всех звеньев J, массы m, минимально допустимая скорость вращения w (5 градус/сек) и минимально допустимое ускорение вращения e (0.5 градус/сек^2), максимальное время приведения в рабочее состояние t, точность позиционирования

Если в лоб не подберёте, то есть движки с редукторами, а также разные режимы на движках. Если не понятно - то при наличии редуктора моменты сопротивления не важны.

Кроме того, можно решить динамическую задачу при известных константах двигателя и звеньев и найти требуемые моменты, время выхода на режим и т.п.

Не забывайте, что нужны запасы.