Preview

Машиностроение и компьютерные технологии

Расширенный поиск

Пневмомускул: тепломассообмен в цилиндрической мембране

https://doi.org/10.24108/0718.0001413

Полный текст:

Аннотация

Пневмомускул является пневмодвигателем возвратно-поступательного движения одностороннего действия и предназначен для создания тянущего усилия. Возврат пневмомускула в исходное положение обеспечивается упругой деформацией его оболочки. Основой пневмомускула является цилиндрическая мембрана с жестким дном и крышкой. Корд мембраны формируется в процессе перекрестного винтообразного плетения нитей из сверхтвердого синтетического волокна (например, кевлара). После заливки корда эластомером образуется прочная, деформируемая и упругая оболочка. При подаче во внутреннюю полость мембраны избыточного давления, в ромбовидной ячейке, образующейся в результате плетения нитей корда, происходит удлинение касательной диагонали и одновременное укорачивание осевой диагонали. На примере структуры корда пневмомускулов серии MAS фирмы «FESTO» исследована деформация ромбовидной ячейки мембраны и установлены численные связи между величиной сокращения пневмомускула, внутренним диаметром мембраны и объемом ее внутренней полости пневмомускула, что позволило разработать математическую модель идеализированной цилиндрической мембраны, в динамике которой не учитывается усилие деформации эластомера, заполняющего ромбовидную ячейку... В работе показано, что используемая в пневмомускуле цилиндрическая мембрана должна рассматриваться как термодинамическая система с полным или частичным тепломассообменом. Рассмотрены особенности использования пневмомускула в технических системах в их связи с видом термодинамического процесса. Изучение особенностей движения воздуха в дросселирующих отверстиях устройств регулирования и управления, а также изменения состояния сжатого воздуха в процессе тепломассообмена, позволили оценить длительность переходного процесса в пневмомускуле, работающем в составе пневматической системы позиционирования нагрузки. Результаты выполненных исследований расширяют возможности прогнозирования динамики пневмомускула на этапе проектирования пневматической системы управления, а также в процессе ее эксплуатации.

Об авторах

К. Д. Ефремова
МГТУ им. Н.Э. Баумана, Москва
Россия

Ефремова Клара Дмитриевна

Кафедра Э-10 "Гидрмеханика, гидромашины и гидропневмоавтоматика", 

доцент. 

SPIN-код: 5414 - 0009



В. Н. Пильгунов
МГТУ им. Н.Э. Баумана, Москва
Россия

Пильгунов Владимир Николаевич

Кафедра "Гидромеханика, гидромашины и гидропневмоавтоматика", доцент.

SPIN- код: 2575 - 3489



А. С. Шабловский
МГТУ им. Н.Э. Баумана, Москва
Россия

Шабловский Александр Сергеевич

Кафедра "Гидромеханика, гидромашины и гидропневмоавтоматика", доцент.

SPIN- код: 7022 - 8880



Список литературы

1. Эластичные механизмы и конструкции / В.Н. Шихирин и др. Иркутск: Изд-во Иркут. гос. техн. ун-та, 2006. 287 с.

2. Pneumatic artificial muscles: actuators for robotics and automation. Режим доступа: http://lucy.vub.ac.be/publications/ Daerden_Lefeber_EJMEE.pdf (дата обращения 10.10.2018).

3. Iancu A., Filip V. Experimental studies regarding the behavior of a mechanical system with pneumatic muscle driven by compressed air // The Scientific Bull. of Valahia Univ. Materials and Mechanics. 2011. No. 6 (year 9). Pp. 160-167.

4. Колесникова Е.Г., Савинская Е.А., Умнов В.И. Гибкие приводы в робототехнике // Молодежный вестник Иркутского гос. техн. ун-та (ИрГТУ). Машиностроение и механика. 2012. № 1. С. 1-8.

5. Szepe T., Sarosi J. Model based open looped position control of PAM actuator // IEEE 8th Intern. symp. on intelligent systems and informatics (Subotica, Serbia, Sept. 10-11, 2010): Proc. N.Y.: IEEE, 2010. Pp. 607-609. DOI: 10.1109/SISY.2010.5647177

6. Пильгунов В.Н., Ефремова К.Д. Пневмомускул: физика, характеристики, применение // Гидравлика: электрон. журн. МГТУ им. Н.Э. Баумана. 2017. № 3. С. 8-24.

7. Ефремова К.Д., Пильгунов В.Н. Технические средства пневмоавтоматики: пневмомускул // Машиностроение и компьютерные технологии. 2017. № 10. С. 36-56. DOI: 10.24108/1017.0001315

8. Ferraresi C., Franco W., Bertetto A.M. Flexible pneumatic actuators: a comparison between the McKibben and straight fiber muscles // J. of Robotics and Mechatronics (JRM). 2001. Vol. 13. No. 1. Pp. 56-63. DOI: 10.20965.jrm.2001.p0056

9. Sarosi J., Fabulya Z. New function approximation for the force generated by fluidic muscle // Annals of Faculty of Engineering Hunedoara - Intern. J. of Engineering. 2012. T. 10. Fasc. 2. Pp. 105-110.

10. Ефремова К.Д., Пильгунов В.Н. Пневмомускул: геометрия цилиндрической мембраны и прогнозирование силовых характеристик // Машиностроение и компьютерные технологии. 2018. № 3. С. 20-34. DOI: 10.24108/0318.0001377

11. Каталог продукции фирмы «Festo». Режим доступа: https://www.festo.com/cat/RU_RU/products (дата обращения 10.10.2018).

12. Ефремова К.Д., Пильгунов В.Н. Линейный позиционер на базе пневмомускула // Изв. МГТУ МАМИ. 2018. № 2(36). С.16-29.

13. Нагорный В.С., Денисов А.А. Устройства автоматики гидро- и пневмосистем: учеб. пособие. М.: Высш. шк., 1991. 367 с.

14. Теплотехника: учебник / А.М. Архаров и др.; под общ. ред. А.М. Архарова, В.Н. Афанасьева. 2-е изд. М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2004. 712 с.

15. Ефремова К.Д., Пильгунов В.Н. К вопросу проектирования следящих пневмоприводов // Машиностроение и компьютерные технологии. 2017. № 3. С. 37-64. DOI: 10.7463/0317.0000972


Для цитирования:


Ефремова К.Д., Пильгунов В.Н., Шабловский А.С. Пневмомускул: тепломассообмен в цилиндрической мембране. Машиностроение и компьютерные технологии. 2018;(7):13-30. https://doi.org/10.24108/0718.0001413

For citation:


Efremova K.D., Pilgunov V.N., Shablovskyi A.S. Pneumatic Muscle: Heat and Mass Transfer in the Cylindrical Membrane. Mechanical Engineering and Computer Science. 2018;(7):13-30. (In Russ.) https://doi.org/10.24108/0718.0001413

Просмотров: 144


Creative Commons License
Контент доступен под лицензией Creative Commons Attribution 4.0 License.


ISSN 2587-9278 (Online)