Biribilketa astunaren diseinua, partikulen swarm optimizazioan oinarritutako biraketa angelu handiarekin

Bisagrak funtsezko osagaiak dira gailu mekanikoetan, mugimendua eta biraketa ahalbidetuz. Hainbat bisagra mota asko erabili dira industrietan, esaterako, bisagra birakariak, hooke bisagrak, bisagra esferikoak, zilindro hidraulikoak eta baloia torloju intxaur bikoteak, oraindik zenbait muga dituzte. Adibidez, karga astunen azpian, bisagra tradizionalak lodia izan behar dute zurruntasun baldintzak betetzeko. Gainera, espazioa mugatua den kasu berezietan eta kargak handiak dira, bisagra tradizionalak beren funtzioa betetzeko borrokan egon daitezke.

Ondorioz, hazkunde handiagoa izan da bisagra diseinu berriak ikertzeko. Partikulen swarm optimizazioa (PSO) Algoritmoa, adimen-algoritmo mota batek, garapen eta aplikazio esanguratsua lortu du ingeniaritzako eremuetan. Algoritmo honek hegaztien taldeen portaera elikagaien bila hegan egiten du, espazio konplexuetan irtenbide optimoak lortzeko, gizabanakoen arteko lankidetzaren eta lehiaketaren bidez. PSO algoritmoak oso eraginkorrak dira, ezartzeko erraza, eta ingeniaritzako praktikan oso erabiliak dira. PSO algoritmo baten oinarrizko prozesuak hasierako, partikularen hegaldia eta emaitza zehaztea barne hartzen ditu. Algoritmoa ausaz hasten da partikulen hasierako biztanleria, eskualde bideragarriaren barruan mugitzen direnak. Partikula bakoitzaren fitness balioa kalkulatuz, algoritmoak partikula bakoitzaren mugimendu norabidea eta abiadura zehazten ditu. Partikulen mugimendu bakoitzean, partikula optimoak eta partikula optimiko historikoak eragin handiagoa dute hurrengo mugimenduetan. Iterazio anitzen ondoren, algoritmoak irtenbide optimoa lortzen du.

PSO algoritmoaren konbergentzia hobetu da inertzia pisuak sartuz, Shi eta Eberhart-ek proposatuta. Partikulen bilakaeraren ekuazioak hainbat osagai dakartza, inertzia, kognizioa eta gizarte lankidetza barne. Algoritmoaren parametroak, esaterako, partikulen abiadura eta iterazio kopurua, eskakizun zehatzen arabera egokitu daitezke. PSO algoritmoak oso erabilitako optimizazio algoritmo adimendun bihurtu dira ingeniaritzako aplikazioetan eta askotan algoritmo genetikoak gainditzen dituzte. Hala ere, PSO algoritmoek oraindik erronkei aurre egiten diete, adibidez, konbergentzia goiztiarra. Hori dela eta, PSO algoritmoa hobetzeko eta bere mugak zuzentzeko ikerketa esanguratsua izan da.

Hinge diseinuaren testuinguruan, proiektuaren eskakizunak 3 tonako karga-ahalmena eta ± 90 graduko biraketa-angelua daude, 2000 mm-ko 500 mm 500 mm-ko dimentsioak ez dituztenak. Baldintza hauek betetzeko, 2RPR Mekanismoa bisagra mekanismo gisa hautatzen da. Mekanismo hau bikoteka eta bikote hunkigarria da, zurruntasun handia, akatsen doikuntza eta kalte-ordaina duten gaitasunak eskaintzen ditu. Gainera, mekanismoa simetrikoa da, instalazio eta mantentze errazak ahalbidetuz.

Optimizazioaren diseinurako prozesuan, biraketa angelua eta tamainaren eskakizunak betetzen dira mugaketa geometrikoak aplikatuz. Hala ere, funtsezko erronka mekanismoak indar transmisiorako gaitasun bikainak ziurtatzean datza. Normalean lortzen da mekanismoarentzako gutxieneko transmisio angelua ezarriz.

Indarraren transmisioa aztertzeko, Rod CE hautatzen da analisi objektu gisa. M meza eta D distantzia bat bere masa-zentroaren eta biraketa bikotearen arteko distantzia suposatuz, Rod Ce-n egindako indarra aztertzen da. Indarren eta hagaxken arteko angeluak kontuan hartuta, baita hagaxka eta X ardatzaren arteko angelua ere, indar saldoaren ekuazioa eratorria da. Ekuazio honek mekanismoaren indarraren transmisio gaitasunak bermatzen ditu.

Analisiaren emaitzetan oinarrituta, mugitzen den bikotea horren arabera diseinatu da. Zilindroko eredu elektrikoa, GSX40-1201, aurretiaz hautatua da, kolpea, bultzada eta dimentsio axalak kontuan hartuta. Beste faktore batzuk, hala nola osagaiaren tamaina, azken diseinuan ere kontuan hartzen dira. Aluminiozko brontzezko errodamenduak aukeratzen dira bikote birakari bakoitzeko aukeratuak, karga-edukiera eta zehaztasun eskakizunak kontuan hartuta. Osagai nagusiak 35crmnsia aleazio altzairuzkoak dira, tentsio handiko indarra eta modaliko elastikoa eskaintzen dituena.

Diseinu mekanikoa amaitu ondoren, CAD eredua finkatzen da azken diseinua ikusteko. Partikulen swarm optimizazio algoritmoak arrakastaz optimizatu du bira handiko angelu astunaren gerrikoa diseinatzeko, diseinu eskakizun guztiak betetzen dituela ziurtatuz.

Ondorioz, partikulen swarm optimizazio algoritmoak eraginkorra izan da biraketa-angelu astunen arteko lotura optimizatzeko. Konfigurazio eta analisi zainduaren bidez, 2RPR mekanismoaren diseinu optimoa lortu zen. Diseinu mekanikoa, osagaien eta materialen aukeraketa barne, arrakastaz burutu da. CAD ereduak azken diseinuaren irudikapen bisuala eskaintzen du. Oro har, partikulen optimizazio algoritmoek tresna baliotsua eskaintzen dute bisagrak diseinu eraginkorra eta eraginkorra lortzeko eta gailu mekanikoen errendimendua eta funtzionaltasuna hobetzen laguntzen dute hainbat industrietan.

Erreferentziak:

1. Wei Minhe, Han Xianguo, Zhang Jun. Optimizazio Ikerketa 3-Ups / s Billiard Ball Bolagaren Hinge [J]. Fabrikazio Aeroespaziala, 2011 (3): 19-23.

2. Chen Lishun, Li Li, Zhang Hongliang. RobotJ super-erredundante berriaren diseinua. Diseinu mekanikoa eta fabrikazioa, 2010 (6): 148-150.

3. Yang Shun, Cai Anjiang. Azeleratzaile elektronikoaren diseinu ezin hobea, pedalen tentsioaren doikuntza parametroak RBF eta partikulen swarm optimizazio algoritmoan oinarrituta [j]. Diseinu mekanikoa eta fabrikazioa, 2011 (1): 72-74.