Обратноступенчатым называется особенный вид сварки. При его применении весь шов разделяют на участки, а затем каждый из них заваривают поочередно в направлении, противоположном увеличению его длины. Окончание конкретной ступени совпадает с началом предыдущей. Обратноступенчатый способ сварки предполагает предварительное разделение всей протяженности свариваемого шва на одинаковые участки. Их размер зависит от размера шва.
Виды швов
Сварные швы в зависимости от длины делятся на короткие, средние и большие. Максимальная длина первых — 300 мм. Средние находятся в диапазоне от этой величины до 1000 мм. А длинные, соответственно, обладают протяженностью свыше 1000 мм. Принадлежность к каждому из видов определяет способ сваривания.
Короткие сваривают в одном и том же направлении, перемещая электрод беспрерывно. Средние делят на некоторое количество одинаковых ступеней. Затем сварку производят одним из двух способов: от середины к краям или в одном направлении.
Длину ступени выбирают таким образом, чтобы при ее сварке расходовались 2-4 электрода. Обратноступенчатый способ сварки длинных швов осуществляется от середины шва к его краям. Вторым вариантом является сварка вразброс.
Преимущества метода
Важно понимать, для каких целей используется схема обратноступенчатой сварки. Обратноступенчатая сварка является эффективным методом сведения к минимуму деформаций и напряжений, возникающих при работе. Кроме того, такой способ помогает избегать коробления свариваемых деталей.
Напряжение внутри детали появляется вследствие неодинакового нагревания и понижения температуры различных ее частей, когда происходит их сжатие и расширение. Уменьшение размеров сварочной ванны как следствие ее усадки может привести к деформациям частей металлических изделий, граничащих со швом. Это происходит потому, что при остывании она сужается, что приводит к растягиванию ближайших слоев металла и появлению в них перекосов.
При грамотном выполнении работы напряжения внутри хотя и присутствуют, но сильных деформаций свариваемых изделий не вызывают. Данный способ уменьшает внутренние напряжения. При наложении соседних маленьких участков шва деформации в них имеют противоположные направления.
Выполнение обратноступенчатого метода
При работе необходимо соблюдать существующие правила электробезопасности. Все виды электросварочного оборудования должны иметь паспорт с отметкой о последней дате поверки и инструкцию по эксплуатации.
Обратный провод
Необходимо разбираться в такой тонкости, как обратный провод, и что допустимо применять в его качестве при сварке. Обратный провод при сварочных работах — это провод, обеспечивающий соединение с источниками тока. В качестве него используются:
- провода — жесткие и гибкие;
- шины в виде полосок минимального сечения 40х4 мм из стали или алюминия;
- сварочные плиты.
Обратный провод обязан иметь такую же изоляцию, как и прямой. Элементы, которые используются для него, должны быть надежно соединены между собой.
Интересное видео
ГОСТ 2601-84 «Сварка металлов. Термины и определения основных понятий» классифицирует: сварка обратноступенчатым методом – это сварка, при которой шов выполняется следующими друг за другом участками в направлении, противоположном общему приращению шва.
Обратноступенчатый способ сварки: суть и назначение
Производится несколькими сварщиками одновременно. Применяется для уменьшения деформаций при сварке большой протяжённости и для того, чтобы избежать коробления заготовок от перегрева.
Напряжения и деформации возникают от неравномерного охлаждения или в результате усадки сварочной ванны в процессе охлаждения. Усадка вызывает деформации в прилегающем к ванне металле.
При автоматическом техпроцессе – однослойных швов любой длины, а также при ручной сварке – коротких, до 300 мм, швы заваривают с начала до конца, способ называют – напроход. Обратноступенчатый метод, как правило, подразумевает разбивку на участки от 100 до 300 мм.
Классификация швов в зависимости от длины
Короткими считают участки до 300 мм.
Средними – от 300 до 1000 мм. Дистанцию делят на несколько зон, каждую сваривают в направлении, противоположном предыдущей. Протяжённость соединений выбирают так, чтобы на них уходило от 2 до 3 целых электродов.
Длинные – больше 1000 мм. Делают обратноступенчатым способом от середины к краям. Соединения такой протяжённости применяют в судостроении и при изготовлении резервуаров большого объёма.
Сварка швов различной протяженности: а — от середины к краям шва; б — обратно-ступенчатым способом от одного конца шва к другому; в, г — обратно-ступенчатым способом от середины к краям шва; д — обратно-ступенчатым способом от середины к краям шва вразбивкуСпособы выполнения сварочных швов различной длины
Размер каждого захвата определяют так, чтобы ушло целое число электродов. Делают это для того, чтобы сварочная ванна прогревалась равномерно. Если металл тонкий – швы короче, толстый – длиннее. Разновидности обратноступенчатой сварки:
- Секциями – сварку ведут параллельно и одновременно два сварщика.
- Каскадом – ступеньками слой за слоем: после первого зачищают и подготавливают поверхность, второй делают длиннее первого. Отступают в сторону 30-40 мм и накладывают третий слой.
- Горкой – каскады швов ведут навстречу друг другу, образуя горку.
Чтобы избежать деформации, используют электроды большего диаметра и большую величину тока. Вертикальный нахлёсточный и кольцевой тавровый шов делают с двух сторон обратноступенчатым способом.
Заготовки толщиной больше средней соединяют многослойными швами. При этом первый – непрерывный, последующие – обратноступенчатые, секциями. Концы участков в смежных слоях совпадать не должны, их сдвигают на 15-20 мм из-за того, что в конечных точках вероятны шлаковые включения и непровары.
Виды швов в зависимости от длины (протяженности)
Короткие швы имеют длину до 300 мм. Средняя длина шва составляет от 300 до 1000 мм. Швы длиной более 1000 мм называют длинными или швами большой протяженности. Каждый вид имеет свои особенности, о которых нужно знать в процессе сварочных работ.
Короткие сварные швы варятся в одном направлении. Средние швы разделяются на несколько зон, каждая из которых сваривается в направлении, противоположном предыдущему. В этом случае нужно выбрать такую длину зоны, чтобы на ней можно было использовать от двух до четырех электродов. Для варки средних по протяженности швов может использоваться обратноступенчатый способ сварки. Использование длинных швов происходит в резервуаростроении, судостроении. В этом случае также используется обратноступенчатая сварка.
Обратноступенчатая сварка используется для минимизации сварочных деформаций и напряжений при сварочных работах со швами средней и большой длины, а также во избежание коробления деталей.
Напряжения и деформации
Чтобы знать для каких целей необходимо сводить к минимуму появление напряжений и деформаций, нужно понимать, что означают эти понятия. Известно, что все металлы при нагреве расширяются, а при остывании — сжимаются. Напряжения – это силы, которые приложены к одной единице площади детали (как поверхности, так и поперечного сечения). Деформация – это изменение формы и/или размеров изделия под воздействием температурных изменений и/или механических и иных воздействий.
Напряжения внутри изделия при сварке возникают в результате неравномерного нагревания, охлаждения или литейной усадки сварочной ванны в жидком состоянии. Этот процесс характерен как для черных, так и для цветных металлов. Литейная усадка сварочной ванны приводит к остаточным напряжениям и деформациям в тех частях металла, которые прилегают ко шву. Такое может произойти из-за того, что при остывании сварочной ванны, она становится меньше, сужается в объеме, и начинает растягивать ближние слои металла. В этом случае изделие может быть деформировано и впоследствии стать некачественным. То есть, деформация является последствием неправильной работы сварщика и большого количества внутренних напряжений. Если работу осуществлять правильно, внутренние напряжения будут присутствовать, однако, их показатели не будут выходить за рамки установленной нормы и это не вызовет деформацию изделия.
Деформации подразделяются на несколько видов: упругая и остаточная (пластическая). Упругая деформация появляется при нагреве и приложении определенного количества силы на изделие, и пропадает, когда деталь либо остывает, либо прекращается воздействие силы. При остаточной деформации, возврат детали в первоначальную форму не происходит. Деформации увеличиваются на швах длинной протяженности и большого сечения.
Главный способ устранить деформацию – варить изделие в кондукторах. Кондуктор – это специальное приспособление для фиксации изделия. Это называется методом предварительного изгиба. Он широко применяется для деформаций, возникающих при варке угловых швов и сварке внахлёст. Если в качестве деталей для сварки выступают металлические листы, их выгибают в сторону, обратную предполагаемой деформации.
Обратноступенчатая сварка используется для однослойных и многослойных швов. При работе с многослойными швами начала и окончания каждой ступени в проходе нужно смещать по отношению к предыдущим на 20-40 мм. Шов разделяют на отдельные части длиной 100-300 мм. Обратноступенчатая сварка требует использования больших в диаметре электродов и работы с повышенными величинами и показателями электрического тока. Схема работы такова, что каждый новый участок должен свариваться новым электродом и в направлении, противоположном предыдущему. В зависимости от этого и происходит определение размера участка, на которые будет разделятся сварной шов.
Обратноступенчатая сварка бывает нескольких разновидностей: от середины к краям и вразброс.
Как и при любом сварочном процессе, обратноступенчатый способ сварки требует соблюдения правил электробезопасности. Важно знать, что можно использовать в качестве обратного провода. Обратный провод – это провод, соединяющий свариваемое изделие со сварочным аппаратом. В качестве него можно использовать гибкие провода или стальные шины.
[Всего: 3 Средний: 4.7/5]Одним из критериев, по которым разделяют обратноступенчатые сварные швы, является их продолжительность. Этот нюанс влияет на способ формирования шва.
В зависимости от продленности, их разделяют на три группы. Короткие, средние и длинные сварные соединения.
Содержание статьиПоказать
Разновидности швов по продолжительности
Короткие — это швы длиной, не превышающей 0,3 м. Средней длины сварные соединения до 1 м. Сварочные швы продолжительностью свыше 1м — большой протяженности.
У каждой разновидности отличительные черты, их следует учитывать во время работы сварным оборудованием.
Короткие свариваются по одной траектории. Средние — подразделяются на некоторое количество участков, каждый варится по направлению, противоположному предыдущему.
Участки нужно выбирать таких размеров, чтобы на каждый расходовать не более четырех электрических проводников.
Для работы со швами средних размеров можно применить обратноступенчатую форму варки. В случае применения протяженных сварных соединений работают обратноступенчатой варкой.
Напряжение и искажение
По каким причинам следует минимизировать искажения и проявления напряжений. Сперва надо знать значение этих слов. Существует установленный факт, что металл в результате накаливания подвержен расширению, а при охлаждении он сужается.
Напряжение – это сила, приложенная к единице площади предмета.
Искажение (деформация) – преобразование внешнего и внутреннего состояний, свойств предмета (материала) под влиянием внешних факторов, перемены температуры, влажности или физического вмешательства.
Напряжение в середине рабочего материала при варке появляется посредством неравномерного накала, остывания или просадки сварной ванны в некристаллизированном виде. Такой ход событий присущ чермету и цветным металлам.
Усадка сварной ванны провоцирует появление остатков напряжения и искажений в местах металла, прилегающего ко шву. Это может появиться, если при охлаждении сварной ванны, она уменьшается, делается уже, и потом тянет соседние слои металла.
Таким образом, рабочий материал подвергается деформации, а значит готовый предмет будет испорчен. Искажение будет результатом некорректной работы сварного мастера и немалого числа напряжений внутри.
Если сварка проводится по правилам, напряжения могут проявляться, но их значения будут в допустимых пределах. В следствие чего, искажений материала не будет. А результат работы будет удовлетворительным.
Искажения могут быть различных форм. Упругая и остаточная деформация. Первый вариант образуется в результате накала и применения определенного физического воздействия на предмет.
Исчезает искажение, если материал охладился или остановилось силовое давление на предмет. Второй вариант не предусматривает возвращение материала в изначальный вид. Появление искажений возрастает на длинных сварных швах с крупным диаметром.
Чтобы получить готовую продукцию без искажений, нужно пользоваться кондуктором. Это особенное устройство служит зажимом рабочего материала. Это является эффективным способом предотвращения искажений, под названием «предварительный изгиб».
Часто используется для предотвращения угловых искажений. Если в качестве сварного материала берут листы металла, их выворачивают в противоположный искажению бок.
Обратноступенчатая сварка применяется для однослойных и многослойных швов. При втором варианте каждую последующую ступеньку следует сдвигать примерно на 4 см сначала и с конца.
Сварной шов делят на самостоятельные отрезки до 30 см каждый. При обратноступенчатой сварке пользуются электрическими проводниками крупного сечения.
Проводят работу на высоких показателях электрического напряжения. Каждый новый отрезок следует варить новым электродом. Траектория движения в противоположную сторону. Исходя из этого, и устанавливают величину отрезков сварного шва.
Обратноступенчатая варка делится на разные виды
Обратноступенчатый вид варки подразумевает строгое соответствие технике безопасности. Немаловажно узнать, чем можно воспользоваться в качестве обратного провода.
Это провод, который стыкует рабочий материал и сварной агрегат. Можно воспользоваться гибкими проводами и стальными шинами.
Рассмотрим несколько способов выполнения сварных швов, каждый из которых при правильном применении поможет снизить внутренние напряжения в металле после сварки.
Напроход
Этот способ самый распространённый, большинство сварщиков его используют в своей работе. Сварка при таком способе начинается с одного края и ведётся в одном направлении. Будьте осторожны, данный способ сварки сильно перегревает металл, что приводит его к деформации при остывании. Что бы избежать перегрева, необходимо выполнять сварку участками до 300 мм с последующим остыванием.
От середины к краям
Таким способом идёт равномерное распределение сварочных деформаций. Сварка начинается с середины и идёт в одном направлении участком не более 250 мм, а затем в другую сторону. При таком способе металл успевает остывать, что уменьшает его дальнейшую деформацию.
Обратноступенчатый
Выполняется отдельными участками длиной до 200 мм. Сварка каждого участка ведётся в направлении, обратном общему направлению сварки. При данном способе, напряжение при сварке «смещается» в край изделия, убирая напряжения с середины участка шва.
Обратноступенчатый от середины к краям
Сварка ведётся к краям, участками по 150-200 мм в направлении центра изделия. Такой способ имеет место быть, так как хорошо распределяет внутренние напряжения при сварке.
Сварочные швы разделяют по такой характеристике, как протяженность.
В этом плане, все швы можно разделить на три отдельные группы. Таким образом, имеем:
- короткие швы, протяженностью 250-300 мм;
- швы средней длины, протяженность которых составляет 300-1000 мм;
- длинные швы, длина которых составляет 1000 мм и более.
Все три категории имеют свои особенности, и поэтому свариваются по-своему. Так, например, короткие швы свариваются от начала к концу лишь в одном направлении. Средние швы сваривают несколькими участками. При этом длина участка выбирается такой, чтобы на нем можно было полностью выварить два, три, четыре электрода. Сварка участков начинается в центре шва и ведется от средины к ее концам. Или же это происходит обратноступенчатым способом, то есть от одного края к другому.
Длинные же швы очень широко применяются в таких отраслях, как резервуаростроение. То есть, на тех участках, где необходимо сварить трубы или цистерны большого диаметра, длины и так далее. Например, это также может быть сфера судостроения. В таких случаях, сварка проходит, как правило, вразбивку, при помощи обратноступенчатого способа.
Также, достаточно распространенной и характерной является сварка металлов большой толщины. Как правило, в этих случаях используются многослойные швы, которые рекомендуют сваривать, так называемым, методом «горка» или же каскадным методом. Во время сварки «горкой» наноситься первый слой шва на участке, длиной около 200-300 мм. После этого, рабочую поверхность очищают, удаляя окалины и шлак, после чего, приступают к нанесению второго слоя. Это делается таким образом, чтобы длина второго слоя была в два раза больше первого. В конце концов, отступив от конца второго слоя, также на 200-300 мм, наноситься третий сварочный шов. Таким образом, образуется сварочный шов, который располагается в обе стороны от центральной точки, при помощи коротких швов.
Каскадный же метод сварки используется при толщине сварных листов более 25 мм, и данный способ является разновидностью предыдущего метода. Если же вы имеете дело с листами, толщина которых превышает 60 мм, в таком случае целесообразнее пользоваться сварочными автоматами, которые будут сообщать электродной проволоке поперечные и возвратно-поступательные передвижения. Таким образом, сварка металла большой толщины является достаточно трудоемкой, при использовании любого возможного метода сварки.
При любом способе сварки рекомендуется сварные швы выполнять многослойным способом (не менее двух слоев) с учетом толщины свариваемых трубных элементов, при этом толщина слоя варьируется в диапазоне 3…8 мм и более. Оптимальным является применение обратноступенчатого способа сварки кольцевых швов (см. рис. 3.7) при выполнении неповоротных стыков труб диаметром более 600 мм и последовательность сварки поворотных стыков труб (см. рис. 3.8). [c.279]
При многослойном обратноступенчатом способе сварки начала и концы отдельных ступеней в каждом проходе следует смещать относительно предыдущих на 20— 40 мм. [c.64]
| Рис. 14.3. Последовательность 1…8) наложения небольших (а) и длинных (б) швов при обратноступенчатом способе сварки |  |
Способ, показанный на рис. 60 д, предпочтителен, называется он так обратноступенчатый способ сварки от середины к краям шва вразбивку. Если сварку выполняют двя сварщика, то они накладывают швы в очередности, показанной на рис. 60 г. [c.119]
При автоматической сварке однослойных швов любой длины и при сварке коротких швов (до 300 мм) вручную их заваривают от начала до конца — напроход. При ручной сварке швов средней длины для уменьшения сварочных деформаций и напряжений их заваривают двумя участками (рис. 5-26, а), или так называемым обратноступенчатым способом (рис. 5-26, б), или же от середины к концам шва (рис. 5-26, в). При обратноступенчатом способе сварки весь шов разбивают на отдельные участки длиной 100— 300 мм. Сварку каждого участка (ступени) вьшолняют в направ- [c.190]
Обратноступенчатый способ сварки применяют для однослойных и многослойных швов. При многослойных швах концы участков располагают так, чтобы они не совпадали в смежных слоях (рис.73, е). Это делают потому, что в местах начала и окончания швов наиболее вероятно образование дефектов (непроваров, неметаллических включений). [c.116]
Обратноступенчатый способ сварки применяют для однослойных и многослойных швов. В случае многослойных швов концы [c.105]
Горку (рис. 58, б) начинают в середине шва или в его начале и выполняют в несколько слоев до заполнения разделки шва. После этого, если горка выполнена в середине шва, сварку ведут в обе стороны от нее если же горка выполнена в начале шва, сварку ведут в одну сторону от нее. Каждый последующий слой горки наплавляют на горячий предыдущий слой. Последний слой шва — декоративный валик — наплавляют обратноступенчатым способом. Сварку всего шва ведут без перерывов, не допуская остывания незаконченного шва. [c.106]
Порядок сварки стыков трубопроводов указан на рис. 173,6. Сварку угловых швов выполняют в два слоя обратноступенчатым способом сварку стыковых швов — способом двойного слоя или обратноступенчатым способом с обязательной подваркой. [c.281]
Для удаления окислов хрома и предупреждения появления их применяется флюс следующего состава плавиковый шпат 80% ферротитан 20%. Можно также взять флюс, состоящий из смеси 50% буры и 50 7о борной кислоты или 80% буры и 20°/о окиси кремния. Флюс замешивается на воде до консистенции сметаны. На кромки изделия он наносится за 15—20 мин до сварки. Наносить флюс необходимо с лицевой и с обратной сторон кромок. Для уменьшения коробления применяется обратноступенчатый способ сварки, причем начинают сварку на расстоянии 75—100 мм от края изделия. Желательно также сварку вести на медной или стальной подкладке, что усиливает отвод тепла от шва. Сварку следует вести быстро и в один проход, колебаний проволокой не производить. Сварочная ванна должна быть покрыта тонким слоем шлака, а конец проволоки — погружен в ванну. Сварка производится как левым, так и правым способами. Наклон мундштука горелки и проволоки такой же, как и при сварке углеродистой стали. [c.113]
Технологический процесс сварки металлоконструкций должен обеспечивать такую последовательность наложения швов, при которой получаются наименьшие деформации. Основные правила сводятся к следующему не следует увеличивать сечение сварочных швов против размеров, указанных на чертеже нужно вести сварку с. возможно большей скоростью поперечные швы нужно варить ранее продольных длинные швы следует варить обратноступенчатым способом большие объемы швов заполнять по методу горки или каскада . [c.165]
Главнейшие мероприятия в этом направлении следующие 1) наложение поперечных швов ранее продольных, 2) наложение длинных швов обратноступенчатым способом, 3) одновременное выполнение швов, симметричных поперечному сечению, 4) выполнение многослойных швов большой толщины по методу горки или каскада , -5) применение скользящей сборки (без закрепления прихватками) толстостенных сосудов, допускающей свободное перемещение деталей при сварке, 6) применение жёстких рамок, распорок и иных закреплений при сварке, препятствующих короблению и изгибам, 7) ведение сварки на повышенных режимах для ускорения процесса, [c.467]
Для устранения или уменьшения усадочных напряжений и деформаций применяются а) наложение поперечных швов раньше продольных б) наложение длинных швов обратноступенчатым способом в) одновременное выполнение швов, симметричных поперечному сечению г) выполнение многослойных швов при сварке больших толщин методом горки или секциями (фиг. 31) д) скользящая сборка (без закрепления прихватами) толстостенных сосудов, допускающих свободные сдвиги деталей при сварке е) жесткие рамки, распорки и иные закрепления, препятствующие короблению и изгибу свариваемых деталей ж) ведение сварки на повышенных силах тока толстыми электродами для ускорения процесса з) предварительные деформации в сторону, обратную ожидаемым усадочным деформа- [c.248]
Зазор между плоскостью мембраны и плоскостью фланца допускается не более 0,2 мм на участке длиной 100—300 мм. Перед приваркой мембраны к фланцу его подогревают до 160—250 °С в зоне предстоящей сварки. Приварку мембран производят два (в крайнем случае один) сварщика обратноступенчатым способом угловым швом в 2—3 прохода, электродами УОНИ 13/55 или ТМУ—21 диаметром 3—4 мм при силе тока 150—180 А. Корневой шов приварки мембран предпочтительнее выполнять аргонодуговой сваркой допускается электродуговая сварка указанными выше электродами диаметром 2,5—3,0 мм при силе тока 80—120 А. Непараллельность плоскости мембраны и плоскости фланца, измеренная по зазору на глубине 10—20 мм от наружного торца привалочной поверхности фланца, допускается не более 0,50 мм. При большем зазоре необходимо установить металлические прокладки в имеющиеся зазоры, прихватив их к фланцу. Поверхность мембраны со стороны сварного соединения с фланцем зашлифовывают на ширину 5—10 мм с уклоном внутрь подогревателя. Зашлифовку производят от О на границе зачистки до 0,4—1,0 мм на торце, прилегающем к сварному шву. Плоскостность мембран контролируют в радиальном и окружном направлениях линейкой длиной 150—200 мм. Выпуклости на поверхности мембран более 0,2 мм не допускаются их удаляют зашлифовкой, при этом на мембранах толщиной 6 10 мм глубина выборки не должна превышать 3 мм, а на мембранах толщиной 6 6 мм—2 мм. [c.393]
Поперечную и продольную усадки сварных заготовок (рис. 5.59, а) можно скомпенсировать увеличением размеров заготовки под сварку на величину предполагаемой деформации уменьшить сваркой обратноступенчатым способом (рис. 5.59, б 1-6 -последовательность св ки). Угловое перемещение (рис. 5.59, в, м) может был. устранено или снижено предварительным угловым изгибом заготовок перед сваркой (рис. 5.59, г) уменьшением сечения шва заменой V-образной разделки на U-образную (рис. 5.59, д, е) симметричным размещением наплавленного металла относительно центра тяжести сечения шва заменой V-образной разделки на Х-образную (рис. 5.59, ж) жестким закреплением свариваемых элементов при сварке (рис. 5.59, з) или применением ребер жесткости (рис. 5.59, к). [c.293]
Таким образом, на стадиях проектирования, изготовления и монтажа сварных конструкций необходимо принимать меры по уменьшению влияния сварочных напряжений и деформаций. Нужно уменьшать объем наплавленного металла и тепловложение в сварной шов. Сварные швы следует располагать симметрично друг другу, не допускать, по возможности, пересечения швов. Ограничить деформации в сварных конструкциях можно технологическими приемами сваркой с закреплением в стендах или приспособлениях, рациональной последовательностью сварочных (сварка обратноступенчатым швом и др.) и сборочно-сварочных операций (уравновешивание деформаций нагружением элементов детали). Нужно создавать упругие или пластические деформации, обратные по знаку сварочным деформациям (обратный выгиб, предварительное растяжение элементов перед сваркой и др.). Эффективно усиленное охлаждение сварного соединения (медные подкладки, водяное охлаждение и др.), пластическое деформирование металла в зоне шва в процессе сварки (проковка, прокатка роликом, обжатие точек при контактной сварке и др.). Лучше выбирать способы сварки, обеспечивающие высокую концентрацию тепла, применять двустороннюю сварку, Х-образную разделку кромок, уменьшать погонную энергию, площадь поперечного сечения швов, стремиться располагать швы симметрично по отношению к центру тяжести изделия. Напряжения можно снимать термической обработкой после сварки. Остаточные деформации можно устранять механической правкой в холодном состоянии (изгибом, вальцовкой, растяжением, прокаткой роликами, проковкой и т.д.) и термической правкой путем местного нагрева конструкции. [c.42]
При ручной дуговой сварке покрытым электродом кольцевые швы неповоротных стыков выполняют обратноступенчатым способом, поворотных стыков — способом непрерывного или ступенчатого вращения горизонтально расположенных трубных элементов. При этом неповоротные стыки труб диаметром более 219 мм сваривают одновременно два электросварщика, а при диаметре свариваемых труб диаметром более 600 мм — одновременно два, три или четыре электросварщика (рис. 3.7 и 3.8). [c.218]
При V-образной подготовке кромок длина секции каскадной сварки 300…400 мм, при Х-образной подготовке — 500…800 мм. Каждый слой секции делят на ступени длиной 150…200 мм и выполняют сварку обратноступенчатым способом. Металл толщиной 30 мм и более сваривают одновременно два сварщика, находящиеся с противоположных сторон соединения. Площади поперечного сечения валиков при многопроходной сварке приведены в табл. 7.6. [c.203]
В случае наложения многослойных швов также используется обратноступенчатый способ, при этом смежные участки вышележащих слоев сваривают в направлении, обратном сварке нижележащих швов. Концы швов смежных участков должны быть смещены на 25… 30 мм. [c.203]
При толщине металла более 3 мм при вварке заплат делают У-образный скос кромок. При подгонке заплаты по отверстию зазор необходимо по возможности соблюдать равномерный по всему периметру. Прихватки ставят длиной 5-—8 мм в 4—6 местах по контуру заплаты. Швы накладывают обратноступенчатым способом. После сварки нагретую заплату выправляют молотком, [c.113]
ИЛИ на 180°. В первом случае швы накладываются в нижнем и в вертикальном положениях. Сварка стыков труб диаметром более 219 мм с поворотом на 360° производится обратноступенчатым способом, для чего трубы поворачивают в том же направлении, в котором ведется сварка. При меньшем диаметре труб сварку ведут обыч-106 [c.106]
Применяемые способы сварки. При монтаже решетчатых металлических конструкций монтажные швы сваривают ручной электродуговой сваркой, полуавтоматической порошковой проволокой и в защитной среде углекислого газа. При сварке рельсов подкрановых путей применяют ванную сварку. При этом сварку низкоуглеродистых сталей выполняют во всех пространственных положениях электродами Э42, Э42А, Э46 и Э50 с применением существующих приемов и технологии ручной электродуговой сварки — поперечного колебания электрода поперек угла раскрытия шва, обратноступенчатого способа сварки длинных швов, сварки горкой и каскадным методом, а также сварки углом назад и вперед . Сварку низколегированных конструкционных сталей выполняют электродами ЭбОА. Сварку порошковой проволокой применяют только в нижнем положении. [c.54]
Обратноступенчатын способ сварки заключается в том, что весь шов разбивают на участки длиной 200—300 мм (ступени). Длину участка выбирают такой, чтобы провести сварку целым числом электродов. При сварке тонкого металла участки делают короче, при сварке более толстого — длиннее. Сварку каждого участка (ступени) ведут в направлении, обратном офцему направлению сварки. Обратноступенчатый способ сварки имieт несколько разновидностей. Швы средней длины сваривают обратноступенчатым способом от одного конца шва к другому. Сварка каждой ступени производится в направлении предыдущего сваренного участка таким образом, что конец каждой ступени сваривают с началом предыдущей. [c.118]
Во время сварки и особенно наплавки необходимо избегать непрерывного подвода тепла в одном направлении. Для этой цели используется обратноступенчатый способ сварки, сварка и наплавка вразброс. При наплавке больших поверхностей их разбивают на ряд равносторонних треугольников или прямоугольников с длиной сторон 130—150 мм. Каждую из таких маленьких площадок наплавляют паралелельными валиками, но при переходе от площадки к площадке направление наплавляемых валиков изменяют. Рекомендуется наплавка с перерывами. В этом случае исключается возможность непрерывного и интенсивного нарастания внутренних напряжений и деформаций. [c.43]
Сваривать следует с большой скоростью, с тем чтобы не перегревать металл, и по возможности непрерывно, без отрыва пламени. Шов следует заканчивать за одну операцию. Не рекомендуется выполнять многослойные швы, так как в них чэсто возникает пористость. После окончания сварки или при необходимости прервать ее, горелку надо отводить от расплавленной ванны постепенно, чтобы избежать резкого охлаждения шва и образования трещин. В случае перерывов в сварке, а также при выполнении замкнутых швов (например кольцевых), ранее наложенные участки шва должны быть перекрыты на длине 6—25 мм (в зависимости от толщины деталей). Не допускается вторичный проход по уже выполненному шву для улучшения его внешнего вида. Если длина шва превышает 500 мм, следует применять описанный обратноступенчатый способ сварки. [c.86]
Листы будут меньше коробиться, если перед сваркой точно подгонять и фиксировать зазоры прихватками. Сварку продольных швов необходимо начинать, отступив от края на 100— 150 мм, и затем возвратиться к незаваренному участку, заваривая его в обратном направлении к имеющемуся шву (рис. 42). Деформация листов заметно уменьшается, если сварку длинных швов производить отдельными короткими участками или так называемым обратноступенчатым способом. В двухсторонних швах при наложении подварочного шва необходимо обязательно производить контрольную вырубку, а подварочный шов накладывать в противоположном направлении по отношению к основному шву. [c.172]
Кромки и поверхность деталей, подлежащие сварке, и прилегающие к ним участки, очищаются от лрязи, краски, масла и ржавчины на ширину не менее 10 мм. При сварке используются электроды марки УОНИ-13/55 диаметром 4—5 мм. Сварка выполняется одновременно двумя сварщйками в последовательности сначала стык стенки (/), затем стыки полок (II), в последнюю очередь — продольные швы, соединяющие стенку с полками II, IV V) (рис. 3-7,6). Сварка ведется многослойным обратноступенчатым способом. Направление участков — ступеней швов, а также число валиков и слоев показаны на рис. 3-7,б,в. В результате усадки участков накладываемого шва переменный зазор между торцами собранного стыка стенки выравнивается и получается практически постоянным и равным 3 мм. При сварке стыков полок кромки листов подогревают пламенем газовых горелок до 100—150° С. Это необходимо для обеспечения более благоприятных условий усадки металла шва свариваемых стыков полок в жестком контуре. [c.65]
Сварка швов укрупненных блоков выполняется обратноступенчатым способом. Укрупненные блоки соединяют на монтаже в последовательности сначала средние блоки VI и VII, затем Крайние блоки V и VIII. В первую очередь сваривается продольный шов, соединяющий остальные швы собраиной нижней части конденсатора. [c.70]
Каждый из участков сваривают обратноступенчатым способом. Считается целесообразным, чтобы этот контурный шов выполняли два сварщика, которые ведут процесс сварки противоположных участков одновременно. При этом достигается наиболее равномерная усадка шва, а следовательно, и более равномерная деформация соединяемых деталей, что особенно важно для сохранения уровня центровки цилиедра турбины. [c.70]
Прямая и обратная кинематика
1. Введение
Роботы и манипуляторы являются очень важными и мощными инструментами современной промышленности. Они выполняют много разных задач и операций и не требуют комфорта, времени для отдыха или заработной платы. Однако для правильной работы робота требуется много времени и способных работников [6].
Движение робота можно разделить на прямую и обратную кинематику.Прямая кинематика описала, как робот движется в соответствии с введенными углами. Всегда есть решение для прямой кинематики манипулятора. Решение для обратной кинематики является более сложной проблемой, чем прямая кинематика. Связь между прямой кинематикой и обратной кинематикой показана на рисунке 1. Обратная кинематика должна решаться в обратной, чем прямая кинематика. Но мы знаем, что всегда можно найти решение для обратной кинематики манипулятора. Существует всего несколько групп манипуляторов (манипуляторов с запястьями Эйлера) с простым решением обратной кинематики [8, 9].
Рисунок 1.
Схематическое представление прямой и обратной кинематики.
Двумя основными методами решения обратной кинематики являются аналитические и численные методы. В первом методе объединенные переменные решаются аналитически, когда мы используем классическое синусоидальное и косинусное описание. Во втором методе объединенные переменные описываются численными методами [9].
Вся глава будет посвящена роботизированной руке DOBOT Magician (далее DOBOT), показанной на рисунке 2.Основные параметры робота-манипулятора показаны на рисунке 3, а его параметры движения показаны в таблице 1.
Рисунок 2.
Маг ДОБОТ [10].
Рисунок 3.
Простая спецификация DOBOT [10].
| Ось | Диапазон | Макс. Скорость (250 г рабочей нагрузки) |
|---|---|---|
| Соединение 1 основание | −90 ° до + 90 ° | 320 ° / с |
| Соединение 2 задний рычаг | 0 ° до + 85 ° | 320 ° / с |
| Шарнир 3 передних рычага | от –10 ° до + 95 ° | 320 ° / с |
| Шарнир 4 сервопривода вращения | + 90 ° до −90 ° | 480 ° / с |
Таблица 1.
Оси Движение Мага ДОБОТ [10].
Эта глава организована следующим образом. В первом разделе мы сделали прямые и обратные кинематические преобразования для манипулятора DOBOT. Во-вторых, мы провели симуляцию DOBOT Magician в среде Matlab. В-третьих, мы опишем объяснение параметров Денавита-Хартенберга. Наконец, мы сделали псевдообратный и транспозиционный методы матрицы Якоби в обратной кинематике.
2. Кинематическая структура RRR в 3D
Кинематическая структура манипулятора DOBOT показана на рисунке 4.Он создан из трех вращающихся соединений и трех звеньев. Шарнир A вращается вокруг оси z , а шарниры B и C вращаются вокруг оси x 1 .
Рисунок 4.
Представление манипулятора DOBOT в 3D виде.
На рис. 5 показан вид с направления оси z, а на рис. 6 показан перпендикулярный вид плоскости, определяемой осью z и линией c.
Рисунок 5.
Представление зоны обслуживания DOBOT.
Рисунок 6.
Вид плоскости, определяемой осью z и линией c.
Кинематические уравнения для точек B, C и D соответственно:
x0D = −l2.cosϕ1 + l3.cosϕ2.sinδE7y0D = l2.cosϕ1 + l3.cosϕ2.cosδE8z0D = l1 + l2.sinϕ1 + l3.sinϕ2E9Где ϕ 2 = ϕ + γ .
2.1. Прямая кинематика
Прямая кинематическая задача определяется по формуле. (10)
, где
X — вектор положения координат конечной точки манипулятора.
Q — вектор независимых координат: ϕ = ϕ 1 , γ , δ .
Поскольку функция X = f ( Q ) является нелинейной, трудно решить обратную задачу Q = f ( X ) при поиске вектора независимых координат (вращение отдельных соединений манипулятора) в зависимости от желаемых координат конечной точки манипулятора.Аналитическое решение обратной задачи возможно только в случае относительно простой кинематической структуры манипулятора (см. Следующую главу).
Следовательно, функция X = f ( Q ) линеаризована с использованием ряда Тейлора с учетом только первых четырех (линейных) членов развертки:
x0D = x0Dϕγδ≈x0Dϕ0γ0δ0 + ∂x0Dϕγδ∂ϕϕ0, γ0 , δ0φ-φ0 + ∂x0Dφγδ∂γφ0, γ0, δ0γ-γ0 + ∂x0Dφγδ∂δφ0, γ0, δ0δ-δ0E13y0D = y0Dφγδ≈y0Dφ0γ0δ0 + ∂y0Dφγδ∂φφ0, γ0, δ0φ-φ0 + ∂y0Dφγδ∂γφ0, γ0, δ0γ-γ0 + ∂y0Dφγδ Φδϕ0, γ0, δ0δ − δ0E14z0D = z0Dϕγδ≈z0Dϕ0γ0δ0 + ∂z0Dϕγδ∂ϕϕ0, γ0, δ0ϕ − ϕ0 + ∂z0Dϕγδ∂γϕ0, γ0, δ0γ − γ0000000000 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 = ∂x0Dφγδ∂φφ0, γ0, δ0φ-φ0 + ∂x0Dφγδ∂γφ0, γ0, δ0γ-γ0 + ∂x0Dφγδ∂δφ0, γ0, δ0δ-δ0E16y0Dφγδ-y0Dφ0γ0δ0 = ∂y0Dφγδ∂φφ0, γ0, δ0φ-φ0 + ∂y0Dφγδ∂γφ0, γ0 . : Δx0D = x0Dφγδ-x0Dφ0γ0δ0E19Δy0D = y0Dφγδ-y0Dφ0γ0δ0E20Δz0D = z0Dφγδ-z0Dφ0γ0δ0E21Затем мы получили:
Δx0D = ∂x0Dφγδ∂φφ0, γ0, δ0Δφ + ∂x0Dφγδ∂γφ0, γ0, δ0Δγ + ∂x0Dφγδ∂δφ0, γ0, δ0ΔδE25Δy0D = ∂y0Dφγδ∂φφ0, γ0, δ0Δφ + ∂y0Dφγδ∂γφ0, γ0, δ0Δγ + ∂y0Dφγ δ∂δϕ0, γ0, δ0ΔδE26Δz0D = ∂z0Dϕγδ∂ϕϕ0, γ0, δ0Δϕ + ∂z0Dϕγδ∂γϕ0, γ0, δ0Δγ + ∂z0Dϕγδ∂δϕ0, γ0, δ0ΔδΔ0 Δ0 Δ0 Δ0: Δ0: 0: ∂x0Dϕγδ∂δ∂y0Dϕγδ∂ϕ∂y0Dϕγδ∂γ∂y0Dϕγδ∂δ∂z0Dϕγδ∂ϕ∂z0Dϕγδ∂γ∂z0Dϕγδ∂δϕ0, γ0, δ0⋅ΔϕΔγΔδE28где матрица:
J γ δ ϕ x0Dϕγδ∂δ∂y0Dϕγδ∂ϕ∂y0Dϕγδ∂γ∂y0Dϕγδ∂δ∂z0Dϕγδ∂ϕ∂z0Dϕγδ∂γ∂z0Dϕγδ∂δϕ0, γ0, δ0E29— матрица Якоби.Мы обозначили:
и
. Затем мы получили матричное уравнение, которое представляет линеаризованную прямую кинематику в инкрементной форме:
После того, как мы умножили уравнение. (32) с обратной матрицей J −1 слева мы получили уравнение обратной кинематики.
J − 1.ΔX0D = J − 1.J.ΔQE33Где I — единичная матрица. После этого:
Производная кинематических уравнений относительно независимых координат кинематической структуры манипулятора DOBOT:
∂x0D∂ϕ = l2.sinφ + l3.sinφ + γ.sinδE36∂x0D∂γ = l3.sinφ + γ.sinδE37∂x0D∂δ = -l2.cosφ + l3.cosφ + γ.cosδE38∂y0D∂φ = -l2.sinφ + l3. sinφ + γ.cosδE39∂y0D∂γ = -l3.sinφ + γ.cosδE40∂y0D∂δ = -l2.cosφ + l3.cosφ + γ.sinδE41∂z0D∂φ = l2.cosφ + l3.cosφ + γE42∂ z0D∂γ = l3.cosϕ + γE43Якобиева матрица:
J = ∂x0D∂ϕ∂x0D∂γ∂x0D∂δ∂y0D∂ϕ∂y0D∂γ∂y0D∂δ∂z0D∂ϕ∂z0D∂γ∂z0D EδE452.2. Аналитическое решение обратной кинематики манипулятора DOBOT
Следующие уравнения получены из рисунка 4.
e2 = l22 + l32−2l2l3cosπ − γE48γ = ± arccose2 − l22 − l322l2l3E49α = arctgz − l1c = arctgz − l1x2 + l2E +52E e2-2l2.e.cosβE53β = ± arccosl22 + e2 − l322l2eE54ϕ = arctgz − l1x2 + y2∓arccosl22 + e2 − l322l2eE553. Моделирование Волшебник DOBOT в среде Matlab
Для моделирования движения манипулятора, Matlab Simulink подходят для использования в среде Matlab и в среде Matlab Simulink. , Некоторые блоки из набора инструментов SimMechanics показаны на рисунке 7, где представлена модель манипулятора DOBOT.
Рисунок 7.
SimMechanics имитационная модель манипулятора DOBOT.
Мы использовали базовый блок из набора инструментов SimMechanics в имитационной модели:
Совместный привод
Revolute
Кузов
Датчик тела
- Привод Блок среды 9224
Угол кручения α i
Длина линии a i
Смещение линии d i
Объединенный угол θ и .
- У нас есть собственная прямая фабрика, специализирующаяся на ручных инструментах в течение многих лет.
- Все наши продукты сделаны профессионально, отличный дизайн может помочь вам завоевать рынок
- У нас есть совершенная система контроля качества, чтобы гарантировать, что каждый продукт соответствует вашим требованиям
Машинная среда
Окружение станка
Окружение машины
Окружение машины
Окружение станка
Окружение станка
Окружение станка
Окружение станка
Окружение станка
Окружение машины
Блок машины запрошенные углы к соединенному суставу.Революционный блок определил вращение тела в пространстве. Блок тела описывает параметры тела, такие как размер, инерция и т. Д. Блок датчика тела передает координаты, скорость и другие данные для моделирования, а последний блок — это окружение машины, которое определяет параметры среды, в которой манипулятор расположен. Вы можете найти все необходимые данные об этих блоках в [7].
Имитационная модель, показанная на рисунке 8, была разработана для получения достоверных результатов модели SimMechanics, модели с использованием параметров D-H и аналитической модели, которая была описана в предыдущей главе.Каждый результат этих моделей показан на рисунке 9. Четвертая часть на рисунке 9 — это результаты аналитической имитационной модели обратной кинематики. На рисунке 10 представлены исходные углы в первой части диаграммы, рассчитанные углы из аналитической модели обратной кинематики во второй части диаграммы и, наконец, ошибка между обоими углами. Как мы видим на рисунке 10, углы одинаковы. Это является доказательством того, что аналитическая модель манипулятора DOBOT пригодна для моделирования и реализации на некоторых DSP или микроконтроллерах.
Рисунок 8.
Моделирование манипулятора DOBOT в среде Matlab.
Рисунок 9.
Координаты конечной точки манипулятора DOBOT.
Рисунок 10.
Опорные углы, расчетные углы и погрешность между этими углами.
Рисунок 11.
Четыре параметра классической конвенции ЦТ θi, di, ai, αi [4].
Рисунок 12.
Результат моделирования псевдообратной матрицы Якоби в обратной кинематической модели манипулятора DOBOT.
Рисунок 13.
Результаты моделирования оси DOBOT и суммарная ошибка координат для псевдообратного метода.
Рисунок 14.
Структурная схема моделирования методом транспонирования матрицы Якоби.
Рисунок 15.
Результат моделирования транспозиции матрицы Якоби в обратной кинематической модели манипулятора DOBOT.
Рисунок 16.
Результаты моделирования оси DOBOT и суммарная ошибка координат для метода транспозиции.
4.Параметры Денавита-Хартенберга
Шаги для определения позиции при использовании соглашения D-H — это поиск параметров Денавида-Хартенберга (D-H), построение матриц A и вычисление T-матрицы с желаемой координатой.
4.1. Параметры D-H
Обозначение D-H описывает координаты для различных соединений роботизированного манипулятора при вводе матрицы. Метод включает четыре параметра:
В зависимости от геометрии манипулятора угол закручивания и длина звена являются константами, а смещение звена и угол соединения — переменными в зависимости от соединения, которое может быть призматическим или поворотным. Метод предоставил 10 шагов для обозначения систематического вывода параметров D-H, и вы можете найти их в [5] или [6].
4.2. Матрица
Матрица A представляет собой однородную матрицу преобразования 4 × 4. Матрица описывает положение точки на объекте и ориентацию объекта в трехмерном пространстве [6].Матрица однородного вращения вдоль оси описывается уравнением. (57) (Рисунки 11–13).
Rotzi − 1 = cosθi − cosαisinθisinαisinθi0sinθicosαicosθi − sinαisinθi00sinαicosαi00001E57Однородная матрица переноса описывается уравнением. (58).
Transzi − 1 = 100ai0100001di0001E58В матрице вращения и матрице преобразования мы можем найти четыре параметра θ i , d i , a i и α i . Эти параметры вытекают из конкретных аспектов геометрических отношений между двумя системами координат.Четыре параметра связаны со ссылкой i и соединением i . В соглашении Денавита-Хартенберга каждая матрица однородного преобразования A i представляется как произведение четырех основных преобразований следующим образом [6]:
Tii − 1 = Transzi − 1di.Rotzi − 1θi.Transxiri.RotxiαiE59DH Матрица приведена в формуле. (60).
Tii − 1 = cosθi − sinθicosαisinθisinαiricosθisinθicosθicosαi − cosθisinαirisinθi0sinαicosαidi0001E60Предыдущая матрица может быть упрощена с помощью следующей матрицы уравнения Ai .Матрица A i состоит из матрицы вращения 3 × 3 Ri , вектора перевода 3 × 1 Pi , вектора перспективы 1 × 3 и коэффициента масштабирования.
4.3. Т-матрица
Т-матрица может быть сформулирована уравнением. (62). Матрица представляет собой последовательность матриц D-H и используется для получения координат конечного эффектора. Матрица T может быть построена из нескольких матриц A в зависимости от количества соединений манипулятора.
Внутри матрицы T находится вектор преобразования Pi , который включает в себя объединенные координаты, где позиции X , Y и Z равны P 1 , P 2 и P 3 соответственно [6].
5. Способ Псевдообратный
Если число независимых координат п (совместные параметры) больше, чем число опорных координат манипулятора конечных точек м (три в декартовой системе координат для точки), это показывает, что возникла проблема избыточности. В этом случае он может существовать в бесконечных комбинациях независимых координат для единственной позиции конечной точки. Якобианская матрица J имеет размер м строк и n столбцов ( m 9009 n ), т.е.т.е. J — неквадратная матрица. В общем случае, нельзя вычислить обратную матрицу из неквадратной матрицы.
Для решения задачи обратной кинематики для этого случая используется псевдообратная матрица Якоби (обозначается J + ). Этот метод использует разложение по сингулярным числам (SVD) матрицы Якоби для определения J + .
Каждая матрица J может быть разложена с использованием SVD до трех матриц. (63):
,, где
,, J составляет м, × , n , матрица.
U составляет м × м ортогональной матрицы, то есть U -1 = UT .
В равен n × n ортогональной матрице, то есть V -1 = VT .
Σ — это диагональ матрицы м × n , которая содержит особые значения матрицы J на ее главной диагонали.
j11j12 ⋯ j1nj21j22 ⋯ j2n ⋮⋮ ⋱ jm1jm2 ⋯ jmn = u11u12 ⋯ u1mu21u22 ⋯ u2m ⋮⋮ m um1um2 ⋯ umm.σ10 ⋯ 00σ2 ⋯ ⋮⋮ ⋮ ⋮ n 11 11 σ σ σ σ σ d ⋯ vnnE64, где d = м для м < n и d = n для м > n , поскольку Σ является неквадратной матрицей.
Чтобы определить матрицы U и Σ, мы умножим матрицу J на ее транспонированную матрицу J T справа:
Умножим вышеприведенное уравнение. (67) по матрице U справа:
Это приводит к проблеме собственных значений для матрицы JJ T . U — м × м — квадратная матрица , которая содержит собственные векторы матрицы JJ T в своих столбцах, а ΣΣ T — диагональная матрица собственных значений λ 1 ,…, λ м .
Чтобы определить матрицы V и Σ, мы умножим матрицу J на ее транспонированную матрицу J T слева:
Умножим вышеприведенное уравнение.(72) по матрице V справа:
Это приводит к проблеме собственных значений для матрицы J T J. V — квадратная матрица n × n , которая содержит собственные векторы матрицы J T J в своих столбцах, а Σ T — диагональная матрица собственных значений λ 1 ,…, λ n .
Матрицы JJ T и J T J являются симметричными матрицами и имеют одинаковые ненулевые собственные значения. Собственные значения и собственные векторы вещественных симметричных матриц всегда являются действительными числами и действительными векторами.
Собственные значения равны квадрату сингулярных значений: λi = σi2, где i = 1,…, d . Число ненулевых собственных значений составляет d = м для м < n и d = n для м > n . Число нулевых собственных значений равно | м — н |.
Когда значения матриц U, Σ и V были вычислены, мы можем определить псевдообратную матрицу Якоби следующим образом:
Где
Σ + = 1σ10 ⋯ 001σ2 ⋯ 0 ⋮⋮ ⋱ ⋮ 00 ⋯ 1σdE77Теперь мы можем решить Задача обратной кинематики для случаев, когда матрица Якоби не является квадратом:
Псевдообратная J + , также называемая обратной матрицей Якоби Мура-Пенроуза, дает наилучшее возможное решение в смысле наименьших квадратов [1].
6. Метод транспонирования матрицы Якоби
Мы разработали симуляцию метода транспонирования матрицы Якоби [1–3]. Основная идея была написана с использованием уравнения. (79). В этом методе мы использовали транспозицию матрицы Якоби вместо обратной матрицы Якоби. Мы устанавливаем Δ θ равным
, где α:
α = e → JJTe → JJTe → JJTe → E80Все моделирование описывается блок-схемой, показанной на рисунке 14. На первом этапе мы определили запрошенную ошибку. Эта ошибка представляла собой разницу между опорными координатами и фактическими координатами.Погрешность, которую мы считаем недопустимой, устанавливаем на 200 мкм. Это повторяемость позиции DOBOT. Мы рассчитываем приращение запрашиваемых углов Δθ в каждой итерации. На первой итерации Δθ равно нулю.
На рисунках 15 и 16 представлен результат моделирования движения DOBOT, такой же, как при моделировании псевдообратной матрицы Якоби. Симуляция была разделена на три части. Первая часть (сплошная линия на графике) — это перемещение из начальной позиции в позицию (x, y, z) = (100, 150, 160) мм.Вторая часть (пунктирная линия на графике) — это движение от предыдущей позиции к позиции (50, 90, 80). И третья часть (пунктирная линия на графике) — движение к позиции (150, 180, 140).
7. Заключение
Как видно из результатов моделирования из предыдущих подразделов, каждый метод обратной кинематики имеет свои плюсы и минусы. Сравнение обоих методов показано в таблице 2. Псевдообратный метод быстрее, чем метод транспонирования, но его сложнее реализовать в DSP или микроконтроллере.В среде Matlab псевдообратный метод легко выполняется командой pinv (). Если мы хотим упростить обратную кинематику и нам не нужно быстро вычислять время, проще использовать метод транспонирования. В случае использования манипулятора DOBOT считается использование аналитической модели. В случае более сложных манипуляторов этот метод неприменим.
| Часть моделирования | Псевдообратный метод (число итераций) | Метод транспонирования (количество итераций) |
|---|---|---|
| Часть 1 (сплошная линия) | 22 | 55 |
| Часть 2 (пунктирная линия) | 5 | 34 |
| Часть 3 (пунктирная линия) | 6 | 68 |
Таблица 2.
Сравнение псевдообратного и транспозиционного метода.
Сравнение обоих методов показано в таблице 2. Как видно из таблицы 2, основными критериями являются количество итераций. Псевдообратный метод намного лучше, но только для симуляции. Если мы сможем использовать этот метод в приложении реального времени, например, в dSPACE из MathWorks ® или в реализации для DSP, мы не добьемся таких результатов, как в таблице 2. Это вызвано использованием разложения по сингулярным значениям (SVD), которое очень требовательные к производительности вычислений.В другом случае транспонирование матрицы Якоби намного проще для реализации и требует более низкой производительности.
В следующем исследовании мы рассмотрим использование подходящего итерационного метода, такого как демпфирование наименьших квадратов. Мы также разработали несколько методов реализации транспонирования матрицы Якоби в DSP (TMS430, C2000 ™). Очень важно попробовать больше методов реализации для максимально возможного сокращения времени расчета.
Благодарности
Результаты этой работы поддерживаются грантом №АПВВ-15-0571: исследование оптимального управления потоком энергии в системе электромобиля.
Описание продукта
Сварочный аппарат для продольного шва длиной 500 мм Сварочное оборудование 2019
Параметр
:
Наименование изделия: Сварочный аппарат с продольным швом ZF 500
Источник питания: однофазный, 50 Гц AC220V
Длина сварки: макс.500 мм
Диаметр цилиндра: макс. 800 мм
Толщина сварки: 0,5 ~ 6 мм
Материал: нержавеющая сталь, углеродистая сталь
Скорость сварки: 100 ~ 2500 мм / мин
Расстояние горелки вверх-вниз: 100 мм
Способ крепления детали: пневматический
Шаговая точность: ± 0,15 мм
Технология сварки: TIG / MAG / PAW / MIG
Размер: 3100 * 950 * 1980 мм
Вес: 650 кг
Наши услуги
Почему выбирают нас?
Мы являемся крупной компанией, основанной в 1980 году и имеющей хорошую репутацию на протяжении более 30 лет.
FAQ
1 . В: Вы производитель или торговая компания?
A: Мы являемся торговой компанией, но у нас есть собственный производитель в Цзянсу, Китай (материк).
2 . Вопрос: не могли бы вы предложить образцы для проверки качества перед оформлением заказа?
A: Да, мы можем предложить бесплатные образцы. Груз собираем.
3 . В: Можно ли использовать аккредитив?
A: Да, мы принимаем аккредитивы. Другие платежи доступны.
4 . Q: у вас есть послепродажное обслуживание?
A: Да, у нас есть.Поскольку мы готовы установить долгосрочные отношения с нашими клиентами, мы будем следить за всеми нашими заказами и решать проблемы, которые могут возникнуть, пока наши клиенты не будут удовлетворены этим.
5 . В: Можем ли мы использовать наш логотип в продуктах?
A: Да, мы поставляем продукцию OEM.
.Сварочный поперечный манипулятор
для сварочного аппарата с круговым швом / продольным швом
Описание продукта:
Сварочный манипулятор, также называемый сварочной колонной и штангой, который в сочетании со сварочным вращателем и сварочным позиционером становится специальным автоматическим сварочным устройством для сварки внутреннего и наружного круглого шва деталей конструкции, углового шва, внутреннего и наружного продольного шва и имеет различные формы конструкции, такие как фиксированный тип, поворотный тип, универсальный тип позиции и т. д.И, в соответствии с требованиями пользователя, мы также можем выбрать конструкцию или оснастить различными видами сварочных аппаратов и добавить функции слежения, качания, контроля, утилизации и транспортировки припоя. Сварочный манипулятор широко используется во многих отраслях промышленности, таких как сосуды под давлением, охлаждающие устройства, строительство электростанций, металлургическое строительство, машиностроение, судостроение, сварка наплавкой, нефтехимическое строительство и т. Д.
Преимущества и особенности для сварки поперечный манипулятор для сварочного аппарата с круговым швом / продольным швом:
1.Колонна и балка имеют профилированную стальную конструкцию, с плоской конструкцией направляющей, хорошей жесткостью и низким прогибом. Двойная колонна более устойчивая, более подходящая для более высоких требований к оборудованию.
2. Подъем балки с двигателем переменного тока с постоянной скоростью, устойчивый подъем с постоянной скоростью.
3. Растяжение балки с бесступенчатой регулировкой частоты переменного тока, постоянным крутящим моментом, стабильной скоростью, направляющей рейкой — сталь 45 #, обработка для снижения напряжения после сварки, формование плоскости, высокая интенсивность, хорошая стабильность и гарантия отсутствия деформации в течение длительного времени
4. Растяжение луча с зубчатой передачей и реечной передачей, высокая точность передачи, стабильная работа, скорость цифрового дисплея и могут быть предварительно установлены.
5. Подъем балки, растяжение балки, продвижение и отступление тележки — все это оснащено электрическим и механическим устройством двойной защиты.
6. Принять поворотный подшипник высокого качества, гибкое вращение, долгий срок службы.
7. Принять пластиковую технологию буксировки, прочный, удобный, красивый и безопасный.
Станция управления и ручной оператор формируют метод дистанционного управления, применяют технологию компьютерного управления, цифровой дисплей всех параметров сварки и могут быть предварительно настроены, интерфейс управления зарезервированными станциями управления и гибкого управления, которые могут быть связаны с другими продуктами.Ручной контроллер в вашей руке может легко сделать дистанционное управление сварочным манипулятором, сварочным центром и другой структурой, а также осуществлять контроль в режиме реального времени для процесса сварки.
Основные технические параметры для сварочного оборудования с перекрестными швами / продольного шва:
Серийный снимок сварочного манипулятора для справки:
Специальные изображения сварочного манипулятора для справки:
.ошибок, которые следует избегать при сварке труб
Сварка труб или изготовление труб — это метод, при котором две трубы соединяются вместе. Этот процесс достижим с помощью различных методов сварки, таких как дуговая сварка, MIG-сварка, TIG-сварка и ряд других методов сварки.
Возможности трудоустройства для сварщиков выросли за эти годы благодаря быстро развивающейся промышленности.
СВЯЗАННЫЕ: СВАРОЧНАЯ СВАРКА: ПРИМЕНЕНИЯ, ПРЕИМУЩЕСТВА И НЕДОСТАТКИ
Однако для сварки труб в промышленности требуются квалифицированные рабочие.Поскольку сварка является сложным процессом, запас возможных ошибок весьма значителен.
Следовательно, точность и сопротивление являются ключевыми в этой области.
Ошибки в сварке труб могут быть как у начинающих, так и у специалистов. Понимание их — лучший способ предотвратить такие случаи в первую очередь.
Ошибки в сварке прокладывают путь к дефектам сварки. Недавно Honda пришлось отозвать некоторые из своих моделей CR-V из-за неисправного сварного шва, который мог привести к утечке топлива.Курская подводная катастрофа — еще один пример того, как дефекты сварки могут нанести огромный вред не только машинам, но и человеческим жизням.
Процессы сварки труб должны быть начаты, потому что любая ошибка может привести к утечке полезной нагрузки. Давайте посмотрим на некоторые из распространенных ошибок в сварке труб в отрасли.
Подготовка трубы очень важна, когда дело доходит до сварки трубы. Лишь немногие из сварочных процессов, которые не требуют подготовки заготовки перед сваркой.
Эта подготовка труб начинается с обеспечения того, чтобы соединяемые края были гладкими и однородными.
Во многих случаях соединяемые трубы подвергались бы какой-либо резке или сварке, прежде чем они попадут в руки сварщика. Поэтому перед фактическим процессом сварки часто используют процедуру шлифования поверхности, чтобы получить правильные края.
Следующим этапом является очистка труб для удаления любых видов смазок, масел или других загрязнений, присутствующих на поверхности труб.
Без соблюдения надлежащей практики подготовки труб сварные швы, вероятно, столкнутся с многочисленными проблемами, такими как включение водорода, улавливание шлака и отсутствие плавления. В конечном итоге это приводит к более слабым сварным швам и дефектам сварного шва.
Несмотря на то, что материал наполнителя будет регулироваться для устранения незначительного выравнивания поверхностей, существует предел того, чего он может достичь. Когда детали не соединены с правильным выравниванием, мы видим такие случаи, как скос со слишком крутым углом.
Сборка деталей является стандартной процедурой при сварке труб.Тем не менее, иногда мы видим, как сварщики спешат с процессом, и это приводит к смещению дефектов сварки, которые выглядят как неприглядно, так и конструктивно слабее по сравнению с надлежащим сварным швом.
WPS или Спецификация процедуры сварки — это документ, который содержит информацию, предназначенную для сварщиков, которая помогает им производить сварные швы в соответствии с требованиями кода. Слишком часто опытные сварщики игнорируют такую документацию.
Но это не мудрый выбор. Сварка труб имеет много переменных от материала трубы до типа сварного шва, который используется в процессе.
WPS будет иметь всю информацию, относящуюся к процессу сварки, такую как тип сварки, позиции сварки, классификация присадочного материала, температуры предварительного нагрева, температуры после нагрева, обработка сварного шва и многое другое.
Перед началом процесса сварки всегда рекомендуется обращаться к WPS.
Подготовка суставов не имеет универсальной процедуры, которой вы можете следовать.Эти процедуры меняются в зависимости от типа используемой сварки.
Подготовка стыка для сварки стержнем не такая, как в MIG-сварке. Они оба требуют различного набора подходов, и использование правильного для правильного сварного шва — единственный способ обеспечить идеальные сварные соединения труб.
Не следуя правильной процедуре сварки, вы получите серьезные дефекты сварки.
Защитный газ используется для защиты сварного шва от атмосферных газов, таких как водород и азот.Многие сварочные процессы, такие как лазерная сварка, используют защитные газы для создания лучших сварных швов.
Тем не менее, одно из наиболее распространенных заблуждений многих сварщиков заключается в том, что большее количество защитного газа обеспечит большую защиту. Однако это не так, а в некоторых случаях это может даже отрицательно повлиять на сварной шов.
Сварочный газ под высоким давлением на полной скорости тратит много защитного газа без каких-либо преимуществ. Кроме того, сила от защитного газа может возбудить сварочную ванну.
Всегда рекомендуется использовать регулятор потока, чтобы гарантировать, что сварной шов получает необходимое количество защитного газа.
Многие сварщики обвиняют источники энергии в пористости сварных швов. Источник питания не может вызвать пористость сварного шва.
Однако другие факторы, такие как замена катушки с проволокой, использование неправильного газа или отсутствие предварительной подготовки заготовок, часто приводят к пористости сварных швов.
Это говорит о том, что сварщик должен соблюдать осторожность на каждом этапе процесса, чтобы обеспечить хорошее соединение труб. Вещи, которые кажутся безвредными, такие как кратковременное нарушение потока газа, могут создать пористость в сварных швах.
Дуговая сварка часто вызывает образование шлака. Флюсовое покрытие играет основную роль в создании шлаковых включений.
Сварщики должны использовать правильную скорость и угол, чтобы гарантировать, что производство шлака ограничено минимальными уровнями. Включение шлака также можно предотвратить, если использовать правильное количество напряжения для сварочной проволоки.
Очистка между сварочными проходами — это еще один способ предотвращения накопления шлака.
Сварка труб требует прочного и идеального шва.Почему это важно, легко понять, потому что плохие сварочные работы приводят к утечкам, которые могут вызвать серьезные повреждения из-за жидкости, которая будет удерживаться.
СВЯЗАННЫЕ: ХОЛОДНАЯ СВАРКА: СОЕДИНЕНИЕ МЕТАЛЛОВ БЕЗ ТЕПЛА
Следовательно, ошибки не вариант. Как сварщик, вы должны убедиться, что каждый шаг процесса сделан до совершенства.
Когда вы выполняете каждый шаг с осторожностью и совершенством, вы не оставляете места для ошибки.
,