Úvod
V moderných systémoch AGV a AMR je hnacie koleso jedným z najdôležitejších komponentov určujúcich výkon systému. Schopnosť zrýchlenia, nosnosť, stabilita otáčania a dlhodobá spoľahlivosť sú priamo ovplyvnené konštrukciou pohonného systému.
V mnohých inžinierskych projektoch je výber motora stále založený na hmotnosti vozidla alebo empirických skúsenostiach. Diferenciálne hnacie koleso AGV však pracuje vo viacerých dynamických podmienkach a každá podmienka kladie iné požiadavky na krútiaci moment motora a prispôsobenie zotrvačnosti.
Kompletný návrh musí brať do úvahy priamy pohyb zakrivený pohyb a rotáciu na mieste. Spomedzi týchto prevádzkových podmienok si rotácia na mieste zvyčajne vyžaduje najvyšší krútiaci moment a stáva sa kľúčovým faktorom pri dimenzovaní motora.
Tento článok poskytuje praktickú inžiniersku metódu na výpočet krútiaceho momentu a prispôsobenie zotrvačnosti pre diferenciálne hnacie kolesá AGV vyvinuté spoločnosťami Plutools a Yikong Intelligent Equipment.
Štruktúra systému diferenciálneho hnacieho kolesa
AGV s diferenciálnym pohonom sa zvyčajne skladá z dvoch poháňaných hnacích kolies a viacerých otočných kolies na podporu.
Pohyb vozidla je riadený nastavením rozdielu rýchlosti medzi ľavým a pravým hnacím kolesom.
Rovnaká rýchlosť vedie k priamemu pohybu
Rozdielna rýchlosť má za následok zakrivený pohyb
Opačný smer vedie k rotácii miesta
Táto architektúra je široko používaná v priemyselných AGV systémoch ťahačov AMR a automatizovaných platformách na manipuláciu s materiálom vďaka svojej jednoduchej štruktúre a vysokej spoľahlivosti.
Model odporu pohybu
Celkový jazdný odpor sa skladá z troch hlavných komponentov
Valivý odpor
F_roll=(m - m_drive) * g * mu
m je celková hmotnosť vozidla
m_drive je zaťaženie podporované hnacími kolesami
mu je koeficient valivého odporu v závislosti od podmienok podlahy
Sila zrýchlenia
F_acc=m * a
a je zrýchlenie vozidla
Toto je kľúčový faktor dynamického výkonu, najmä pre vysokorýchlostné aplikácie AMR
Odolnosť stupňa
F_grade=m * g * sin(theta)
theta je uhol sklonu
Pre ploché vnútorné aplikácie je táto hodnota nula
Celková hnacia sila
F_total=F_roll + F_acc + F_grade
Táto hodnota sa používa ako základ pre všetky výpočty krútiaceho momentu
Priamy prevádzkový moment
Pri priamom pohybe obe hnacie kolesá rovnomerne zdieľajú zaťaženie
Sila na koleso
F_straight=F_total / 2
Krútiaci moment kolesa
T_rovno=F_rovno * (D / 2)
D je priemer hnacieho kolesa
Táto podmienka sa používa na overenie nepretržitej prevádzkyschopnosti a tepelnej stability systému motora
Kritický stav otáčania na mieste
Rotácia na mieste je najnáročnejšia pracovná podmienka pre AGV s diferenciálnym pohonom
Počas tohto pohybu sa jedno hnacie koleso otáča dopredu, zatiaľ čo druhé sa otáča dozadu
Otočné kolesá vytvárajú maximálny odpor riadenia, čo výrazne zvyšuje nároky na krútiaci moment
Technická aproximácia rotačného odporu
F_spin=(2 * F_roll * sqrt(W^2 + L^2)) / W
W je rozstup hnacích kolies
L je dĺžka karosérie vozidla
Požadovaný krútiaci moment
T_spin=F_spin * (D / 2)
Vo väčšine priemyselných aplikácií AGV je rotačný krútiaci moment na mieste zvyčajne dva až päťkrát vyšší ako priamočiary krútiaci moment
Táto podmienka je primárnou referenciou pre výber motora vo väčšine projektov
Stav zakriveného pohybu
V reálnych prevádzkových prostrediach trávia AGV väčšinu času v zakrivenom pohybe
Rýchlosti kolies sa líšia a kolieska kladú odpor pri riadení
Vzťah krútiaceho momentu
T_rovno < T_krivka < T_spin
Zakrivený pohyb sa používa hlavne na overenie stability pohybu a ladenie riadiaceho systému
Zotrvačnosť zaťaženia a prispôsobenie prevodového pomeru
Zotrvačné prispôsobenie hrá rozhodujúcu úlohu vo výkone pohybu a stabilite riadenia
Ekvivalentná zotrvačnosť zaťaženia na strane kolesa
J_load=(m / 2) * (D / 2) * (D / 2)
Zotrvačnosť na strane motora po redukcii prevodovky
J_motor=J_load / (i * i)
i je prevodový pomer
Odporúčané pokyny pre pomer zotrvačnosti
Servo systém pod 5 až 1
Krokový systém pod 10 ku 1
Správne prispôsobenie zotrvačnosti zlepšuje presnosť polohovania odozvy zrýchlenia a stabilitu systému
Technické úvahy pre výber hnacieho kolesa
Samotný výpočet krútiaceho momentu v reálnom systéme AGV nestačí
Je potrebné zvážiť aj nasledujúce faktory
trakčný výkon medzi kolesom a podlahou
životnosť prevodovky a tepelné vlastnosti
schopnosť nepretržitej prevádzky
variácia stavu podlahy
rozloženie zaťaženia a posun ťažiska
Ignorovanie týchto faktorov môže viesť k preklzávaniu kolies alebo k nestabilnému ovládaniu pohybu
Riešenia diferenciálnych hnacích kolies série PLT
Plutools a Yikong Intelligent Equipment poskytujú systémy diferenciálnych hnacích kolies série PLT ako integrované riešenia pre výrobcov AGV
Séria PLT integruje nízkonapäťové servomotory, presné prevodovky a hnacie kolesá priemyselnej kvality do kompaktného modulárneho systému
Typické modely zahŕňajú PLT85 PLT240 a PLT550, ktoré pokrývajú široký rozsah nosností pre rôzne aplikácie AGV
Tieto produkty sú široko používané v
skladové AGV
autonómne mobilné roboty
ťahače AGV
priemyselné mobilné platformy
ťažké logistické systémy
Použitím integrovaných riešení hnacích kolies môžu výrobcovia výrazne znížiť zložitosť vývoja, zlepšiť spoľahlivosť systému a skrátiť cykly vývoja projektu
Záver
Dimenzovanie motora AGV diferenciálneho hnacieho kolesa musí byť založené na úplnom viacstavovom inžinierskom modeli a nie na zjednodušenom odhade hmotnosti
Priamy pohyb definuje požiadavku na nepretržitý krútiaci moment
Zakrivený pohyb potvrdzuje stabilitu systému
Rotácia na mieste definuje požiadavku na maximálny krútiaci moment
Kombináciou prispôsobenia zotrvačnosti výpočtu krútiaceho momentu a praktických technických obmedzení môžu vývojári AGV dosiahnuť stabilný efektívny a spoľahlivý výkon systému v priemyselných prostrediach
