การออกแบบการระบายความร้อนของหุ่นยนต์

หุ่นยนต์เป็นเครื่องจักรอัตโนมัติที่สามารถแทนที่มนุษย์ในการทำงานที่เป็นอันตรายและซับซ้อนในสภาพแวดล้อมที่ไม่มีโครงสร้าง มันเป็นความซับซ้อนของเครื่องจักร อิเล็กทรอนิกส์ ซอฟต์แวร์ และการรับรู้ แตกต่างจากสินค้าอุปโภคบริโภค มีชิ้นส่วนหุ่นยนต์มากมาย หากไม่พิจารณาแผนเบื้องต้นอย่างถี่ถ้วน ก็มักจะใช้ทรัพยากรมนุษย์และวัสดุจำนวนมาก และบางครั้งก็เป็นผู้นำทั้งร่างกาย ดังนั้นในกระบวนการพัฒนาในระยะเริ่มต้น จึงจำเป็นต้องใช้วิธีที่เชื่อถือได้ เช่น การออกแบบทางกล การออกแบบทางความร้อน และการวิเคราะห์ของไหล เพื่อหลีกเลี่ยงความเสี่ยง ลดจำนวนการพิสูจน์อักษร และลดวงจรการพัฒนาให้สั้นลง

ข้อกำหนดการกระจายความร้อน:

ดังที่แสดงไว้ในคำอธิบาย เนื่องจากข้อจำกัดของโครงสร้างและปริมาตร จึงจำเป็นต้องรวมโมดูลควบคุมไดรฟ์ 7 ตัวเข้ากับตัวโปรแกรมควบคุมการพัฒนา และแต่ละโมดูลควบคุมไดรฟ์จะควบคุมมอเตอร์ โมดูลควบคุมไดรฟ์เป็นซับสเตรตอะลูมิเนียม ซึ่งเป็นลามิเนตหุ้มทองแดงที่ทำจากโลหะซึ่งมีฟังก์ชันการกระจายความร้อนที่ดี ความต้านทานต่ออุณหภูมิของพื้นผิวอลูมิเนียม (TS) ของโมดูลควบคุมไดรฟ์คือ 85 องศา เมื่ออุณหภูมิสูงเกิน 85 องศา โมดูลควบคุมไดรฟ์จะหยุดทำงาน คำแนะนำอย่างเป็นทางการคือ TS น้อยกว่าหรือเท่ากับ 80 องศา หุ่นยนต์นี้ใช้กับผลิตภัณฑ์หุ่นยนต์ทางการแพทย์ อุณหภูมิสูงสุดของสภาพแวดล้อมการทำงานของหุ่นยนต์คือ 25 องศา ซึ่งมีข้อกำหนดที่เข้มงวดเกี่ยวกับอุณหภูมิของเปลือก มอเตอร์เจ็ดตัวทำงานในเวลาเดียวกัน: 10 วินาทีน้อยกว่าหรือเท่ากับ t น้อยกว่าหรือเท่ากับ 1 นาที และอุณหภูมิสูงสุดจะต้องน้อยกว่าหรือเท่ากับ 51 องศา

การวิเคราะห์ก่อนเฟส:

โมดูลควบคุมไดรฟ์เป็นพื้นผิวอะลูมิเนียม ดังนั้นโมดูลควบคุมไดรฟ์จึงต้องถ่ายเทความร้อนไปยังโครงสร้างผ่านแผ่นระบายความร้อน ตามการคำนวณก่อนหน้านี้ จำเป็นต้องมีการระบายความร้อนด้วยอากาศในพื้นที่จำกัด เพื่อให้มั่นใจถึงข้อกำหนดการกระจายความร้อนโดยรวม มีสองวิธีในการวางแผนการกระจายความร้อน:

1. โมดูลไดรฟ์เจ็ดตัวถูกวางบนแผงระบายความร้อน และแผงระบายความร้อนพร้อมพัดลมไหลตามแนวแกนพร้อมเปลือกแขนกลได้รับการออกแบบมาสำหรับท่ออากาศ เส้นทางการนำความร้อนของการออกแบบนี้มีดังต่อไปนี้: โมดูลควบคุมไดรฟ์ → แผ่นระบายความร้อน → แผ่นระบายความร้อน → อากาศในช่อง (การพาความร้อนแบบบังคับ) → เปลือกของช่อง → อากาศภายนอกช่อง (การพาความร้อนตามธรรมชาติบวกกับการแผ่รังสีความร้อน) อย่างไรก็ตาม ในการออกแบบนี้ อากาศในช่องไม่สามารถเชื่อมต่อโดยตรงกับอากาศภายนอก และตรงกลางมีความต้านทานความร้อนสูง ส่งผลให้ประสิทธิภาพความร้อนไม่ดี

2. โมดูลไดรฟ์ทั้งเจ็ดถูกต่อเข้ากับเปลือกของหุ่นยนต์โดยตรง เพิ่มการออกแบบครีบให้กับเปลือกของหุ่นยนต์ พัดลมตามแนวแกนถูกติดตั้งไว้ด้านนอกของหุ่นยนต์ และเพิ่มแผ่นปิดสำหรับการออกแบบท่ออากาศ

การจำลองความร้อน:

การใช้ซอฟต์แวร์จำลองอัจฉริยะเพื่อลดความซับซ้อนของโมดูลและดำเนินการวิเคราะห์ข้อมูลการจำลองเชิงความร้อน

ตามแผนภาพเมฆอุณหภูมิจำลองความร้อนของเปลือก ตำแหน่งที่มีอุณหภูมิเปลือกสูงกว่าจะอยู่ทางด้านขวา เปลือกด้านบนสูงสุด=44.9 องศา ต่ำสุด=42.35 องศา และอลูมิเนียม วัสดุพิมพ์ของบอร์ดควบคุมไดรฟ์สูงสุด=47.6 องศา ซึ่งตรงตามข้อกำหนดการออกแบบ