Kūnų vibracinio transportavimo ant virpančios platformos, plačiose ribose valdant sausąją trintį, sistemų kūrimas ir tyrimas (VibroTransport)

 

Projekto nr.: P-MIP-19-159
Projekto tinklapis: https://zenodo.org/communities/vibrotransport

Projekto aprašymas:

Miniatiūrinių ir mikro kūnų transportavimas ir rinkimas yra sparčiai besivystančios novatoriškos technologijos sąlygotos vyraujančių globalinių tendencijų vis labiau miniatiūrizuoti masinę produkciją. Šiuo metu tyrimai susiję su mikro kūnų transportavimu ir sujungimu yra ypatingai svarbūs daugeliui mokslo ir pramonės šakų, ypač susijusioms su naujausiomis ir aukštosiomis technologijomis. Mikro kūnų transportavimas yra ypatingai sudėtingas uždavinys, kadangi šiuo atveju sukibimo jėgos tarp mikro kūnų pasireiškia žymiai stipriau nei gravitacinės ir inercinės, be to dažnai vienu metu manipuliuojama dideliu skaičiumi komponentų. Šio proceso realizavimui efektyviai panaudoti galima vibracinį transportavimo metodą.

Siūlomas naujas miniatiūrinių ir mikro kūnų vibracinio transportavimo ant virpančios platformos būdas valdant sausąją trintį plačiose ribose, kai trinties jėga, lyginant su nominaliąja trinties jėga, keičiama abejomis kryptimis – ir didėjimo ir mažėjimo, tokiu būdu išplečiant vibracinio transportavimo parametrų ribas bei tikslumą. Siekiama sukurti miniatiūrinių ir mikro kūnų vibracinio transportavimo ant virpančios platformos, plačiose ribose valdant sausąją trintį, sistemą, atlikti transportavimo proceso dinamikos teorinius ir eksperimentinius tyrimus bei nustatyti funkcines bei eksploatacines sistemos charakteristikas. Projekto tikslui įgyvendinti planuojama ištirti sausos trinties valdymo sistemas, sukurti metodus ir priemones skirtas praplėsti sausos trinties valdymo ribas ir nustatyti sausos trinties jėgos priklausomybes nuo valdymo parametrų. Teorinių tyrimų ir kompiuterinio modeliavimo pagrindu nustatyti transportavimo proceso dinamines charakteristikas ir sukurti eksperimentinį miniatiūrinių bei mikro kūnų transportavimo stendą, atlikti eksperimentinius tyrimus bei funkcionalumo bandymus.

Projekto finansavimas:

Lietuvos mokslo tarybos parama moksliniams tyrimams, Mokslininkų grupių projektai

Projekto rezultatai:

Pateikta kūnų vibracinio transportavimo ant horizontalios harmoniniu dėsniu virpančios platformos, plačiose ribose valdant sausąją trintį, inžinerinė koncepcija, bei atskleistos jo funkcinės galimybės ir praktinio panaudojimo privalumai.
Nustatyta, kad sausosios trinties tarp horizontaliosios vibracinės platformos ir transportuojamo kūno valdymui plačiose ribose efektyviai gali būti panaudotos elektromagnetinės ir pneumatinio prisiurbimo jėgos bei aukšto dažnio virpesiai kontakto zonoje, nuo kurių dinaminių parametrų priklauso transportuojamo kūno greitis ir kryptis. Vykdant projektą, sukurtos sausos trinties valdymo sistemos, sudaryti jų dinaminiai ir matematiniai modeliai, atlikti jų tyrimai bei tyrimų rezultate nustatytos sausos trinties jėgos priklausomybės nuo tirtų sistemų dinaminių parametrų.
Sudaryti miniatiūrinių ir mikrominiatiūrinių kūnų vibracinio transportavimo ant išilgine kryptimi virpančios platformos, bei ant apkritimu judančios platformos, plačiose ribose valdant sausąją trintį, dinaminiai ir matematiniai modeliai bei sukurta jų modeliavimo programinė įranga. Nustatytos transportavimo procesų funkcinės ir dinaminės charakteristikos nuo pagrindinių transportavimo sistemos valdymo parametrų. Parodyta, kad kryptingą kūno judėjimą lemia transportavimo sistemos trinties asimetrija, o kūno judėjimo ant platformos kryptis ir greitis gali būti kontroliuojami plačiose ribose, keičiant fazės poslinkį tarp platformos horizontaliųjų harmoninių virpesių ir dinaminio sausosios trinties valdymo funkcijų, o taip pat keičiant efektinio trinties koeficiento modifikavimo funkcijos plotį harmoninių virpesių periodo atžvilgiu.
Sukurta sausos trinties dinaminio valdymo ir miniatiūrinių ir mikrominiatiūrinių kūnų vibracinio transportavimo ant išilgine kryptimi virpančios horizontalios platformos, bei ant apkritimu judančios horizontalios platformos, plačiose ribose valdant sausąją trintį eksperimentinė įranga, atlikti sausos trinties dinaminio valdymo ir transportavimo procesų eksperimentiniai tyrimai, bei funkcionalumo bandymai ir nustatytos šių procesų dinaminės charakteristikos.
Atlikta teorinio tyrimo, skaitinio modeliavimo bei eksperimentinio tyrimo rezultatų palyginamoji analizė, kuri parodė gerą gautų rezultatų sutapimą kokybiniu ir kiekybiniu požiūriais bei patvirtintos kūnų vibracinio transportavimo ant horizontalios harmoniniu dėsniu virpančios platformos, plačiose ribose valdant sausąją trintį, funkcines galimybes.
Tyrimų rezultatai parodė, kad siūlomas vibracinis transportavimo metodas, grindžiamas periodiniu sausosios trinties valdymu plačiose ribose, suteikia naujas funkcines galimybes kaip nesudėtingas transportavimo krypties, greičio ir tikslumo reguliavimas plačiose ribose, o taip pat, užduodant skirtingus valdymo parametrus skirtingoms platformos paviršiaus zonoms atsiranda galimybės individualiai reguliuoti kūnų transportavimo greitį, ant tos pačios platformos esančius kūnus transportuoti priešingomis kryptimis, kūnams tuo pačiu metu suteikti slenkamąjį bei sukamąjį judesį, taip pat panaudojus apskritimu judančią platformą, galima kūnus transportuoti įvairiomis kryptimis, valdyti jų trajektorijas ir t.t. Atlikti tyrimai praplečia klasikinę vibracinio transportavimo ant virpančių paviršių teoriją ir turi praktinę vertę įvairioms modernios pramonės šakoms, kuriose naudojamos gamybos sistemos, atliekančios tokias užduotis kaip miniatiūrinių ir mikrominiatiūrinių kūnų transportavimas, manipuliavimas, pozicionavimas, rūšiavimas, rikiavimas ar surinkimas.

Projekto įgyvendinimo laikotarpis: 2019-06-17 - 2022-06-30

Projekto koordinatorius: Kauno technologijos universitetas