Toplinska konstrukcija upravljačkog modula pogona robotskog manipulatora

Robot je automatski stroj koji može zamijeniti ljudska bića za opasan i složen rad u nestrukturiranom okruženju. To je kompleks strojeva, elektronike, softvera i percepcije. Razlikuje se od potrošačkih proizvoda. Postoji mnogo dijelova robota. Ako se preliminarna shema ne razmotri u potpunosti, često će potrošiti puno ljudskih i materijalnih resursa, a ponekad i voditi cijelo tijelo. Stoga je u ranom procesu razvoja potrebno koristiti metode pouzdanosti poput mehaničkog projektiranja, toplinskog dizajna i analize fluida kako bi se izbjegli rizici, smanjio broj provjera i skratio razvojni ciklus.

Zahtjevi za rasipanje topline:

Kao što je prikazano u legendi, zbog ograničenja strukture i volumena, 7 upravljačkih modula pogona mora biti integrirano na tijelo razvojnog manipulatora, a svaki upravljački modul pogona upravlja motorom. Upravljački modul pogona je aluminijska podloga, koja je bakreni laminat na bazi metala s dobrom funkcijom odvođenja topline; Temperaturna otpornost aluminijske podloge (TS) upravljačkog modula pogona je 85 ℃. Kada temperatura prijeđe 85 ℃, upravljački modul pogona prestaje raditi. Službena preporuka je da TS ≤ 80 ℃. Ovaj se manipulator primjenjuje na medicinske robotske proizvode. Maksimalna temperatura radnog okruženja robota je 25 ℃, što ima stroge zahtjeve za temperaturu školjke. Sedam motora radi u isto vrijeme: 10s ≤ t ≤ 1 min, a maksimalna temperatura treba biti ≤ 51 ℃.

Analize prije faze:

Upravljački modul pogona je aluminijska podloga, tako da upravljački modul pogona treba prenositi toplinu na strukturu kroz termalni jastučić. Prema prethodnom proračunu, potrebno je prisilno hlađenje zraka u ograničenom prostoru kako bi se osigurali ukupni zahtjevi za rasipanje topline; Postoje dva načina planiranja odvođenja topline:

1. Sedam pogonskih modula zalijepljeno je na hladnjak, a hladnjak + aksijalni ventilator + mehanička školjka ruke je dizajnirana za zračni kanal; Put toplinske vodljivosti ovog dizajna je sljedeći: pogon upravljački modul → toplinska podloga → hladnjak → zrak u šupljini (prisilna konvekcija) → školjka šupljine → zrak izvan šupljine (prirodna konvekcija + toplinsko zračenje). Međutim ，U ovom dizajnu, zrak u šupljini ne može biti izravno povezan s vanjskim zrakom, a u sredini postoji veliki toplinski otpor, što dovodi do loših toplinskih performansi.

2. Sedam pogonskih modula izravno je pričvršćeno na školjku manipulatora, dodaju dizajn peraja na školjku manipulatora, aksijalni ventilator je instaliran izvan školjke manipulatora, a za dizajn zračnog kanala je dodana pokrovna ploča.

Toplinska simulacija:

Korištenje softvera za pametnu simulaciju za pojednostavljenje modula i nastavak termalne simulacije analize podataka.

Prema dijagramu oblaka temperature toplinske simulacije kućišta, položaj s višom temperaturom školjke je na desnoj strani, gornja školjka max=44,9 ℃, min=42,35 ℃, a aluminijska podloga upravljačke ploče pogona max=47,6 ℃ , koji zadovoljava zahtjeve dizajna

Kroz analizu toplinskog dizajna, inženjeri mogu imati dublje razumijevanje kako je toplinski dizajn integriran u konstrukcijski dizajn u ranoj fazi projektiranja, a ova se ideja može koristiti za referencu u naknadnom procesu projektiranja za vođenje konstrukcijskog dizajna. Istodobno, toplinska simulacija može brzo pronaći nedostatke u dizajnu i optimizirati smjer dizajna.