Esipuhe

Esitys anAutomatisoitu ohjattu ajoneuvo (AGV)tai anAutonomous Mobile Robot (AMR)riippuu suurelta osin sen käyttöjärjestelmän suunnittelusta. Integroitu käyttöjärjestelmä koostuu neljästä avainkomponentista:AGV vetopyörä, matalajännitteinen servomoottori, vaihteiston vähennin, jaservokäyttö. Yhdessä ne määrittävät ajoneuvon pidon, kiihtyvyyden, kiipeämiskyvyn, paikannustarkkuuden, liikkeen vakauden ja pitkän -käyttövarmuuden.

Käytännön suunnittelussa monet käyttöjärjestelmän ongelmat eivät johdu riittämättömästä moottorin tehosta, vaan puutteellisista ajoneuvon dynamiikkalaskelmista. Moottorin valitseminen pelkästään hyötykuorman perusteella ja huomioimatta vierintävastusta, kaltevuusvastusta, kiihtyvyyden inertiaa ja pyörän{1}}pitävyyttä maasta johtaa usein huonoon käynnistystehoon, moottorin ylikuormitukseen, pyörän luistoon ja alentuneeseen käyttötehokkuuteen.

Plutools on yksi Kiinan johtavista mobiilirobottien käyttöjärjestelmien valmistajista, joka on erikoistunut kehittämiseen ja tuotantoonAGV-vetopyörät, ohjauspyörät, tasauspyörästön vetopyörät, pienjänniteservomoottorit, servokäytöt ja integroidut vetoratkaisut AGV- ja AMR-ajoneuvoihin. Laajan suunnittelukokemuksen ja julkaisussa esitettyjen periaatteiden pohjaltaMekaanisen suunnittelun käsikirja, tämä opas selittää täydellisen dynaamisen laskentaprosessin AGV-käyttöjärjestelmän valinnassa ja tarjoaa käytännön referenssejä insinööreille, jotka suunnittelevat tehokkaita{0}}mobiilirobottikäyttöjärjestelmiä.

1. AGV-ajoneuvojen ajovastusanalyysi

Teollisille automaattitrukeille, jotka toimivat alle nopeuksilla1 m/s, aerodynaaminen vastus voidaan yleensä jättää huomiotta. Käyttöjärjestelmän on ensisijaisesti voitettava kolmen tyyppinen vastus:

Vierintävastus

Kaltevuusvastus

Kiihtyvyysvastus

Käyttövoiman on täytettävä:

Fdrive Suurempi tai yhtä suuri kuin Ff + Fθ + Fa

Jossa:

Vain kun käytettävissä oleva veto ylittää kokonaisajovastuksen, automaattitrukki voi käynnistyä sujuvasti, ylläpitää vakaata toimintaa ja kiivetä rinnettä turvallisesti.

2. Vierintävastuksen laskenta

Vierintävastus syntyy pyörän ja lattiapinnan välisestä elastisesta muodonmuutoksesta, mikä tekee siitä perustavanlaatuisimman AGV-käytön aikana kohdattavan vastuksen.

Kaava

Ff=(f × G) / r

Jossa:

Tyypilliset tekniset arvot

Tekninen vinkki

Jotkut tekniset viitteet ilmaisevat vierintävastuskertoimensenttimetriä (cm)sijastametriä (m). Muunna yksikkö aina ennen laskentaa, jotta vältytään virheiltä, ​​jotka voivat ylittää 100 kertaa.

3. Kaltevuusvastuksen laskenta

Teolliset automaattitrukit on tyypillisesti suunniteltu noin kiipeämiskykyisiksi2%.

Pienille rinteille:

sinθ ≈ tanθ ≈ kaltevuussuhde

Siksi:

Fθ = 0.02 × G

Esimerkki

500 kg AGV:lle:

Ajoneuvon paino:

G = 500 × 9.81 = 4905 N

Kallistusvastus:

Fθ = 98.1 N

Jyrkemmillä rinteillä tulee käyttää todellisia trigonometrisiä funktioita tarkempiin laskelmiin.

4. Kiihtyvyysvastuksen laskenta

Toistuva kiihdytys ja hidastuminen synnyttävät inertiakuormia, jotka on otettava huomioon käyttöjärjestelmän suunnittelussa.

Newtonin toisen lain mukaan:

Fa=M × a

Jossa:

Suositellut arvot

Pienempi kiihtyvyys vähentää huippukuormia ja parantaa käyttöjärjestelmän{0}}luotettavuutta pitkällä aikavälillä.

5. Esimerkki ajoneuvon vastuksen laskemisesta

Suunnitteluparametrit

Laskentatulokset

Suunnittelusuositus

Voimansiirtojärjestelmän tulee tarjota vähintään noin noin suuruinen vetovoima499 N. Insinöörikäytännössä a20-50 % turvamarginaalisuositellaan kompensoimaan käynnistyksen aiheuttamaa vaikutusta, epätasaisia ​​lattiaolosuhteita ja pitkäaikaista{0}}mekaanista kulumista.

6. Vetopyörän vääntömomentin laskenta

AGV-vetopyörän lähtövääntömomentti saadaan sen jälkeen, kun moottorin nimellisvääntömomentti on vahvistettu vaihteistolla.

Kaava

Pyörä=Tmoottori × i × η

Jossa:

Tyypillinen vaihteiston tehokkuus

Eri vaihteistotyypeillä on merkittävästi erilaiset vaihteiston tehot. Väärän hyötysuhdearvon käyttäminen voi johtaa epätarkkoihin vääntömomentin laskelmiin ja väärään moottorin valintaan.

7. Vetopyörän vetovoiman laskenta

Vetopyörän vääntömomentti voidaan muuntaa vetovoimaksi seuraavalla tavalla:

F = T / r

Jossa:

F=vetovoima (N)

T=vetopyörän vääntömomentti (Nm)

r=pyörän säde (m)

Kaksivetoiset{0}}AGV-järjestelmät:

Yhteensä=2 × F

Usean -vetolaitteen kokoonpanoissa kokonaispitovoima on kaikkien vetävien pyörien summa.

Esimerkki

Annettu:

Moottorin nimellisvääntömomentti: 0,4 Nm

Välityssuhde: 30

Vaihteiston hyötysuhde: 0,85

Pyörän säde: 65 mm (0,065 m)

Sitten:

Lähtömomentti:

Pyörä=0.4 × 30 × 0.85=10.2 Nm

Yhden pyörän vetovoima:

F = 10.2 / 0.065 ≈ 157 N

Tämä parametri määrittää suoraan, pystyykö AGV voittamaan järjestelmän kokonaisvastuksen.

8. Maksimikäyttönopeuden laskenta

AGV:n teoreettinen maksiminopeus määräytyy moottorin nopeuden ja välityssuhteen perusteella:

V = (2 × π × r × n) / i

Jossa:

V=lineaarinen nopeus (m/min)

r=pyörän säde (m)

n=moottorin nopeus (rpm)

i=välityssuhde

Esimerkki

Moottorin nopeus: 2500 rpm

Välityssuhde: 30

Pyörän säde: 65 mm

V ≈ 34 m/min (≈ 0,57 m/s)

Jos vaadittua nopeutta ei saavuteta, moottorin nopeutta voidaan lisätä tai välityssuhdetta pienentää. Vääntömomentti ja vetovoima on kuitenkin -tarkistettava uudelleen vastaavasti.

9. Moottorin tehon tarkistus

Vääntömomentin laskennan jälkeen on myös tarkistettava moottorin teho.

Kaava

P = (T × n) / 9550

Jossa:

P=teho (kW)

T=vääntömomentti (Nm)

n=nopeus (rpm)

Esimerkki

Vääntö: 0,4 Nm

Nopeus: 2500 rpm

P ≈ 0,105 kW

Tekninen suositus

Vääntömomentin turvakerroin:1.2–1.5×

Tehon turvamarginaali:20–50%

Tämä varmistaa luotettavan toiminnan jatkuvassa ja huippu{0}}kuormituksessa.

10. Pyörän pito- ja esijännitysvoiman laskenta

Pyörän luistamisen välttämiseksi seuraavan ehdon on täytyttävä:

μ × FN Suurempi tai yhtä suuri kuin F

Siten:

FN Suurempi tai yhtä suuri kuin F / μ

Jossa:

μ=pyörän ja lattian välinen kitkakerroin

FN=normaali esijännitysvoima

Esimerkki

Yhden pyörän vetovoima: 157 N

Kitkakerroin: 0,54

Sitten:

FN ≈ 291 N

Käytännön suunnittelussa a10 % turvamarginaalion suositeltavaa, joten jousen esijännitys on noin320 Nvalitaan kompensoimaan ajan myötä tapahtuvaa väsymystä.

Tyypilliset kitkakertoimet

11. AGV-käyttöjärjestelmän valintamenettely

Täydellinen AGV-käyttöjärjestelmän suunnittelu noudattaa tyypillisesti näitä vaiheita:

Määritä ajoneuvon parametrit: paino, nopeus, kiihtyvyys, kaltevuus, pyörän halkaisija

Laske vierintä-, kaltevuus- ja kiihtyvyysvastus

Hanki täydellinen ajovastus

Määritä yhden pyörän vetovoima

Laske tarvittava ulostulomomentti

Valitse vaihteiston välitys

Yhdistä matalajännitteiseen servomoottoriin

Tarkista servokäytön kapasiteetti

Tarkista nopeuden suorituskyky

Tarkista pyörien pito ja esijännitysvoima

12. Suunnittelun näkökohdat

AGV-järjestelmän kehittämisessä vetotehoon vaikuttavat useat tekijät pelkän moottorin tehon sijaan.

Keskeisiä huomioita ovat:

Vierintävastuskerrointa ja kitkakerrointa ei saa sekoittaa keskenään, sillä ne edustavat eri fyysisiä merkityksiä.

Vaihteiston hyötysuhde vaihtelee merkittävästi planeetta- ja kierukkavaihteistojärjestelmien välillä, eikä sitä saa käsitellä vakioarvona.

Moottorin ja servokäytön valinnassa on otettava huomioon jatkuvat käyttöjaksot, toistuvat käynnistys{0}}pysäytysolosuhteet ja huippukuormitusvaikutukset.

Monipyöräisten järjestelmien on varmistettava riittävä maakosketusvoima pyörän luistamisen ja asennon poikkeamisen estämiseksi.

Johtopäätös

AGV-käyttöjärjestelmän suunnittelu ei ole pelkästään moottorin valintaa, vaan kattava suunnitteluprosessi, joka sisältää ajoneuvon dynamiikan, mekaanisen voimansiirron, sähköisen ohjauksen ja järjestelmäintegraation.

Vastusmallintamisesta ja vetovoiman laskemisesta servomoottorin valintaan, vaihteiston kokoonpanoon, servokäytön sovitukseen ja vetopyörän suunnitteluun, jokainen parametri vaikuttaa suoraan järjestelmän suorituskykyyn ja toimintavarmuuteen.