Úvod

S rýchlym vývojom inteligentnej výroby a automatizovaných logistických systémov sa automatizované riadené vozidlá (AGV) stali kritickým vybavením pre modernú intralogistiku a operácie manipulácie s materiálom. Výkon, bezpečnosť a spoľahlivosť AGV do značnej miery závisí od konštrukcie jeho hnacieho systému, najmä od výberu hnacieho motora AGV, brzdového systému a integrovanej hnacej jednotky AGV.

Nesprávne zvolený hnací motor môže viesť k nedostatočnému krútiacemu momentu, nestabilnej prevádzke, nadmernej spotrebe energie alebo zníženiu životnosti zariadenia. Podobne môže nevhodný brzdový systém predstavovať bezpečnostné riziká, najmä pri aplikáciách s vysokým-záťažom, pri veľmi presnom polohovaní{2}} alebo v prostrediach s rampami a svahmi.

Z tohto dôvodu by mal byť návrh pohonného systému AGV založený skôr na systematických inžinierskych výpočtoch než na jednoduchom empirickom výbere. Musia sa zvážiť kľúčové parametre, ako je hmotnosť vozidla, nosnosť, prevádzková rýchlosť, charakteristiky zrýchlenia, stav podlahy a uhol sklonu.

Táto technická príručka poskytuje praktický prehľad:

Princípy výberu brzdového motora AGV

Metódy výpočtu výkonu motora pohonu AGV

Konfigurácia pohonnej jednotky AGV pre rôzne architektúry AGV

Úvahy o špeciálnych prevádzkových podmienkach

Tieto pokyny môžu pomôcť výrobcom AGV, systémovým integrátorom a automatizačným inžinierom navrhnúť bezpečnejšie a efektívnejšie systémy pohonu AGV.

1. Pochopenie pohonnej jednotky AGV

Pred výberom motorov a brzdových systémov je dôležité pochopiť štruktúru typickéhoAgV pohonná jednotka.

Moderná pohonná jednotka AGV integruje niekoľko kľúčových komponentov do kompaktného a vysoko efektívneho modulu, zvyčajne vrátane:

Hnací motor AGV (servomotor alebo motor PMSM)

presná prevodovka alebo reduktor

Hnacie koleso AGV

elektromagnetická brzda

kódovač alebo zariadenie so spätnou väzbou

rozhranie ovládača motora

Táto integrovaná architektúra umožňuje pohonnej jednotke poskytovať pohon a v niektorých konštrukciách aj schopnosť riadenia. V mnohých mobilných robotoch a AGV jeZostava hnacieho kolesa AGVslúži ako hlavný napájací modul zodpovedný za pohyb vozidla.

V závislosti od štruktúry AGV sa bežne používa niekoľko konfigurácií pohonu:

Diferenciálny pohon AGV

Dve hnacie kolesá nezávisle riadia pohyb a riadenie.

Trakčné AGV

Trakčná hnacia jednotka ťahá vozíky alebo vozíky.

Načítať-prepravné AGV

Vozidlo nesie náklad priamo na svojom podvozku.

Podjazd AGV

AGV sa pohybuje pod regálmi alebo vozíkmi, aby ich zdvihol a prepravoval.

Riadiaca pohonná jednotka AGV

Používa riadené hnacie kolesá pre všesmerový pohyb.

Každá konfigurácia vyžaduje iný krútiaci moment, výkon a brzdný výkon, čo priamo ovplyvňuje výber hnacieho motora AGV a brzdového systému.

2. Výber brzdového motora AGV: Bezpečnosť na prvom mieste

Brzdový systém je kritickou súčasťou každého systému pohonu AGV. Jeho primárne funkcie sú:

zabezpečenie rýchleho zastavenia v núdzových situáciách

zabránenie pohybu vozidla pri odpojení napájania

udržiavanie stability polohy pri zaťažení

V mnohých pohonných jednotkách AGV je brzda integrovaná priamo do zostavy motora.

Výber brzdového motora závisí od niekoľkých technických faktorov:

celková hmotnosť vozidla

nosnosť

Konštrukčný dizajn AGV

požiadavky na presnosť polohovania

prevádzkové prostredie

Typické pokyny pre výber brzdového motora

Ľahké-vozidlá AGV (do 300 kg)

Malé AGV s podjazdom prevádzkované na rovných podlahách môžu fungovať bez brzdových motorov, ak riadiaci systém motora poskytuje primerané elektronické brzdenie.

Stredné{0}}vozidlá AGV (300 – 800 kg)

V prípade nákladných -vozňov AGV alebo robotov s diferenciálnym{1}}pohonom sa vo všeobecnosti odporúčajú brzdové motory na zlepšenie stability pri zastavení a presnosti polohovania.

Ťažké-vozidlá AGV (nad 800 kg)

Brzdové motory sa stávajú nevyhnutnými v dôsledku zvýšenej zotrvačnosti systému.

Vysoko presné AGV

Aplikácie vyžadujúce presnosť polohovania ±10 mm alebo lepšiu zvyčajne vyžadujú brzdové motory na zabezpečenie opakovateľného zastavenia.

Povinná inštalácia brzdového motora

Bez ohľadu na nosnosť by sa brzdové motory mali inštalovať vždy, keď:

AGV používajú bezpečnostné laserové skenery alebo obvody núdzového zastavenia

systém vyžaduje prísne brzdné dráhy

AGV funguje na rampách alebo svahoch

AGV prepravuje krehké alebo nebezpečné materiály

V týchto scenároch mechanické brzdenie poskytuje dodatočnú bezpečnostnú vrstvu nad rámec elektronického riadenia brzdenia.

3. Výpočet brzdnej sily

Potrebnú brzdnú silu možno odhadnúť pomocou nasledujúcej inžinierskej rovnice:

Fb Väčšie alebo rovné (mAGV + mload) × g × (μ × cosθ + sinθ)

kde:

Fb=brzdná sila (N)
mAGV=hmotnosť vozidla AGV (kg)
mload=hmotnosť užitočného zaťaženia (kg)
g=gravitačné zrýchlenie (9,81 m/s²)
μ=koeficient trenia podlahy
θ=uhol sklonu

Pre typické betónové podlahy:

μ = 0.6 – 0.8

Na zaistenie bezpečnej prevádzky inžinieri vo všeobecnosti uplatňujú faktor bezpečnosti brzdenia:

Fdesign=1.5 – 2,0 × Fb

4. Voľba výkonu hnacieho motora AGV

Výber správnehoVýkon motora pohonu AGVje rozhodujúci pre zabezpečenie stabilného pohybu vozidla a energetickej účinnosti.

Požadovaný výkon motora závisí od niekoľkých mechanických parametrov:

celková hmotnosť vozidla

nosnosť

cestovná rýchlosť

valivý odpor

účinnosť hnacieho ústrojenstva

akceleračný výkon

Pre väčšinu priemyselných AGV sa typické prevádzkové rýchlosti pohybujú medzi:

30 – 60 m/min

Typické rozsahy výkonu motora

Hoci sa odporúčajú podrobné výpočty, typické rozsahy výkonu motora AGV sú:

AGV s diferenciálnym-pohonom vo všeobecnosti vyžadujú vyšší výkon motora, pretože každé hnacie koleso musí poskytovať pohon aj krútiaci moment riadenia.

5. Základný výpočet výkonu pohonu AGV

Výkon motora potrebný na pohyb konštantnej{0}}rýchlosti možno odhadnúť pomocou:

P = (F × v) / η

kde:

P=požadovaný výkon motora
F=jazdný odpor (N)
v=rýchlosť vozidla (m/s)
η=účinnosť hnacieho ústrojenstva

Typická účinnosť hnacieho ústrojenstva AGV:

η = 0.85 – 0.95

6. Požiadavka na výkon svahu

Keď AGV pracujú na rampách, motor musí prekonať dodatočný gravitačný odpor.

Pslope=(mAGV + mload) × g × v × sinθ

kde:

Pslope=schopnosť stúpania po svahu
θ=uhol sklonu

Aj malý sklon môže výrazne zvýšiť požiadavky na energiu pre ťažké-vozidlá AGV.

7. Požiadavka na zrýchlenie výkonu

Počas štartovania vozidla je potrebný dodatočný výkon na zrýchlenie.

Pacc=(mAGV + mload) × v² / (2 × t)

kde:

Výkon zrýchlenia Pacc =
v=cieľová rýchlosť (m/s)
t=čas zrýchlenia (s)

Typický čas zrýchlenia AGV:

t = 3 – 5 s

8. Konečný výber výkonu motora

Zvolený výkon motora by mal spĺňať:

Pmotor Väčšie alebo rovné K × (Prun + Pslope + Pacc)

kde:

Menovitý výkon motora Pmotor =
Vypnite výkon pri konštantnej rýchlosti =
Pslope=schopnosť stúpania po svahu
Výkon zrýchlenia Pacc =
K=bezpečnostný faktor

Typický faktor technickej bezpečnosti:

K = 1.2 – 1.5

9. Špeciálne konštrukčné úvahy pre AGV pohonné jednotky

Štandardné pokyny pre výber motora nemusia platiť v určitých aplikáciách.

Dodatočná technická analýza je potrebná, keď:

Viac{0}}vozík na ťahanie AGV

Keď jedno AGV ťahá viacero vozíkov, trakčné sily a odpor pri otáčaní sa výrazne zvyšujú.

Mimo{0}}stredové zaťaženie

Ak sa ťažisko nákladu posunie od osi vozidla, sú potrebné dodatočné výpočty krútiaceho momentu.

Vysokorýchlostné-vozidlá AGV

AGV prevádzkované vyššie:

80 m/min

zažívať vyššie dynamické zaťaženie a môže vyžadovať vyšší-výkon pohonných jednotiek.

Náročné priemyselné prostredie

Extrémne teploty, prach alebo vlhkosť môžu vyžadovať:

vyššie krytie IP

úvahy o znížení výkonu motora

špecializované tesniace návrhy

10. Technické overenie pohonného systému AGV

Po výbere hnacieho motora a brzdového systému AGV by sa malo vykonať overovacie testovanie.

Typické inžinierske testy zahŕňajú:

Test nepretržitej prevádzky menovitého zaťaženia

Pracujte pri menovitej záťaži 4 hodiny a sledujte teplotu motora.

Test preťaženia

Spustite systém na adrese:

120% menovité zaťaženie

na jednu hodinu.

Test núdzového brzdenia

Skontrolujte brzdnú dráhu a výkon bŕzd.

Test trvanlivosti

Vykonajte opakované cykly spustenia{0}}zastavenia:

Väčšie alebo rovné 1 000 cyklom

hodnotiť dlhodobú-spoľahlivosť.

Záver

Návrh spoľahlivej pohonnej jednotky AGV si vyžaduje vyváženú kombináciu mechanických výpočtov, inžinierskych skúseností a bezpečnostných hľadísk.

Dobre{0}}navrhnutý systém pohonu AGV by mal spĺňať niekoľko základných princípov:

uprednostnite bezpečnosť v konfigurácii brzdového motora

vypočítať výkon motora na základe skutočných prevádzkových podmienok

vykonávať špeciálnu analýzu pre zložité aplikácie

overiť výkon technickým testovaním

Dodržiavaním týchto technických pokynov môžu výrobcovia a systémoví integrátori AGV navrhovať bezpečnejšie, efektívnejšie a odolnejšie pohonné systémy AGV schopné splniť požiadavky moderných automatizovaných logistických prostredí.

Príklad integrovanej pohonnej jednotky AGV

Moderné systémy AGV často používajú integrovanéPohonné jednotky AGVktoré kombinujú motor, prevodovku, brzdu aHnacie koleso AGVdo kompaktného modulu. Tieto integrované pohonné jednotky zjednodušujú inštaláciu a zlepšujú spoľahlivosť systému.

Tu môžete preskúmať rôzne typy pohonných jednotiek AGV:

Príklad interného odkazu

Pohonná jednotka AGV

Hnacie koleso AGV

Diferenciálne hnacie koleso pre AGV