Predgovor

Izvedba anAutomatsko vođeno vozilo (AGV)ili anAutonomni mobilni robot (AMR)je u velikoj mjeri određen dizajnom njegovog pogonskog sistema. Integrisani pogonski sistem se sastoji od četiri ključne komponente:AGV pogonski točak, niskonaponski servo motor, reduktor zupčanika, iservo pogon. Oni zajedno određuju vuču vozila, ubrzanje, sposobnost penjanja, tačnost pozicioniranja, stabilnost kretanja i dugoročnu-pouzdanost u radu.

U praktičnom inženjeringu, mnogi problemi sa pogonskim sistemom nisu uzrokovani nedovoljnom snagom motora, već nepotpunim proračunima dinamike vozila. Odabir motora isključivo na osnovu korisnog opterećenja, a zanemarujući otpor kotrljanja, otpor nagiba, inerciju ubrzanja i -prianjanje na tlo često dovodi do loših performansi pokretanja, preopterećenja motora, klizanja kotača i smanjene radne efikasnosti.

Plutools je jedan od vodećih kineskih proizvođača mobilnih robotskih pogonskih sistema, specijalizirana za razvoj i proizvodnjuAGV pogonski točkovi, upravljački pogonski točkovi, diferencijalni pogonski točkovi, niskonaponski servo motori, servo pogoni i integrisana pogonska rešenja za AGV i AMR. Oslanjajući se na veliko inženjersko iskustvo i principe predstavljene uPriručnik za mehaničko projektovanje, ovaj vodič objašnjava kompletan dinamički proces proračuna za odabir AGV pogonskog sistema, pružajući praktične reference za inženjere koji dizajniraju-pogonske sisteme mobilnih robota visokih performansi.

1. Analiza otpora vožnje AGV vozila

Za industrijske AGV koji rade pri brzinama ispod1 m/s, aerodinamički otpor se općenito može zanemariti. Pogonski sistem prvenstveno treba da savlada tri vrste otpora:

Otpor kotrljanja

Otpor na nagib

Otpor na ubrzanje

Pokretačka snaga mora zadovoljiti:

Fdrive Veći ili jednak Ff + Fθ + Fa

gdje:

Samo kada raspoloživa vuča premašuje ukupni otpor vožnje, AGV može nesmetano da startuje, održava stabilan rad i bezbedno se penje uz nagibe.

2. Proračun otpora kotrljanja

Otpor kotrljanja nastaje elastičnom deformacijom između točka i površine poda, što ga čini najosnovnijim otporom koji se susreće tokom rada AGV-a.

Formula

Ff=(f × G) / r

gdje:

Tipične inženjerske vrijednosti

Engineering Tip

Neke inženjerske reference izražavaju koeficijent otpora kotrljanja ucentimetara (cm)umjestometara (m). Uvijek konvertirajte jedinicu prije izračunavanja kako biste izbjegli greške koje mogu premašiti 100 puta.

3. Proračun otpora na nagib

Industrijski AGV su obično dizajnirani sa sposobnošću penjanja od približno2%.

Za male nagibe:

sinθ ≈ tanθ ≈ omjer nagiba

dakle:

Fθ = 0.02 × G

Primjer

Za AGV od 500 kg:

Težina vozila:

G = 500 × 9.81 = 4905 N

Otpor na nagib:

Fθ = 98.1 N

Za strmije nagibe treba koristiti stvarne trigonometrijske funkcije za preciznije proračune.

4. Proračun otpora ubrzanju

Česta ubrzanja i usporavanja stvaraju inercijska opterećenja koja se moraju uzeti u obzir prilikom projektovanja pogonskog sistema.

Prema drugom Newtonovom zakonu:

Fa=M × a

gdje:

Preporučene vrijednosti

Manje ubrzanje smanjuje vršna opterećenja i poboljšava-dugoročnu pouzdanost pogonskog sistema.

5. Primjer proračuna otpora vozila

Projektni parametri

Rezultati izračuna

Preporuka za dizajn

Pogonski sistem treba da obezbedi minimalnu vučnu silu od približno499 N. U inženjerskoj praksi, a20–50% sigurnosne granicepreporučuje se za kompenzaciju utjecaja pri pokretanju, neravnih podova i dugotrajnog-mehaničkog habanja.

6. Proračun izlaznog momenta pogonskog kotača

Izlazni obrtni moment AGV pogonskog točka se dobija nakon što se nazivni obrtni moment motora pojača mjenjačem.

Formula

Točak=Tmotor × i × η

gdje:

Tipična efikasnost mjenjača

Različiti tipovi mjenjača imaju značajno različitu efikasnost prijenosa. Korištenje pogrešne vrijednosti efikasnosti može rezultirati netačnim proračunima momenta i nepravilnim odabirom motora.

7. Proračun vučne sile pogonskog točka

Izlazni moment od pogonskog točka može se pretvoriti u vučnu silu koristeći sljedeći odnos:

F = T / r

gdje:

F=vučna sila (N)

T=izlazni obrtni moment pogonskog točka (Nm)

r=polumjer točka (m)

Za AGV sisteme sa dva pogona-:

F ukupno=2 × F

Za više{0}} pogonske konfiguracije, ukupna vučna sila je zbir svih pogonskih točkova.

Primjer

Dato:

Nazivni obrtni moment motora: 0,4 Nm

Omjer prijenosa: 30

Efikasnost mjenjača: 0,85

Poluprečnik točka: 65 mm (0,065 m)

onda:

Izlazni moment:

Točak=0.4 × 30 × 0.85=10.2 Nm

Sila vuče na jednom kotaču:

F = 10.2 / 0.065 ≈ 157 N

Ovaj parametar direktno određuje da li AGV može savladati ukupni otpor sistema.

8. Proračun maksimalne radne brzine

Teoretska maksimalna brzina AGV-a određena je brzinom motora i omjerom prijenosa:

V = (2 × π × r × n) / i

gdje:

V=linearna brzina (m/min)

r=polumjer točka (m)

n=brzina motora (o/min)

i=omjer prijenosa

Primjer

Brzina motora: 2500 o/min

Omjer prijenosa: 30

Radijus točka: 65 mm

V ≈ 34 m/min (≈ 0,57 m/s)

Ako se ne postigne potrebna brzina, brzina motora se može povećati ili smanjiti prijenosni omjer. Međutim, obrtni moment i vučna sila moraju se ponovo-provjeriti u skladu s tim.

9. Provjera snage motora

Nakon proračuna momenta potrebno je provjeriti i snagu motora.

Formula

P = (T × n) / 9550

gdje:

P=snaga (kW)

T=obrtni moment (Nm)

n=brzina (o/min)

Primjer

Obrtni moment: 0,4 Nm

Brzina: 2500 o/min

P ≈ 0,105 kW

Inženjerska preporuka

Faktor sigurnosti momenta:1.2–1.5×

Sigurnosna margina snage:20–50%

Ovo osigurava pouzdan rad u uslovima kontinuiranog i vršnog{0}}opterećenja.

10. Proračun prianjanja kotača i sile predopterećenja

Da biste izbjegli proklizavanje kotača, mora biti zadovoljen sljedeći uvjet:

μ × FN Veće ili jednako F

ovako:

FN Veći ili jednak F / μ

gdje:

μ=koeficijent trenja između točka i poda

FN=normalna sila predopterećenja

Primjer

Sila vuče na jednom kotaču: 157 N

Koeficijent trenja: 0,54

onda:

FN ≈ 291 N

U praktičnom dizajnu, a10% sigurnosne marginepreporučuje se prednaprezanje opruge od približno320 Nje odabran da nadoknadi zamor tokom vremena.

Tipični koeficijenti trenja

11. Procedura za odabir AGV pogonskog sistema

Kompletan dizajn AGV pogonskog sistema obično prati ove korake:

Definirajte parametre vozila: težinu, brzinu, ubrzanje, nagib, prečnik točka

Izračunajte otpor kotrljanja, nagiba i ubrzanja

Ostvarite ukupni otpor vožnje

Odredite vučnu silu jednog točka

Izračunajte potreban izlazni moment

Odaberite omjer mjenjača

Uskladite niskonaponski servo motor

Provjerite kapacitet servo pogona

Provjerite performanse brzine

Potvrdite prianjanje kotača i silu predopterećenja

12. Razmatranja inženjerskog dizajna

U razvoju AGV sistema, na performanse pogona utiče više faktora, a ne samo snaga motora.

Ključna razmatranja uključuju:

Koeficijent otpora kotrljanja i koeficijent trenja se ne smiju brkati, jer predstavljaju različita fizička značenja.

Efikasnost mjenjača značajno varira između planetarnih i pužnih sistema i ne smije se tretirati kao konstantna vrijednost.

Odabir motora i servo pogona mora uzeti u obzir kontinuirane radne cikluse, česte uvjete pokretanja{0}}zaustavljanja i utjecaje vršnog opterećenja.

Sistemi više{0}}točkova moraju osigurati dovoljnu kontaktnu silu sa tlom kako bi spriječili proklizavanje kotača i odstupanje od položaja.

Zaključak

Dizajn AGV pogonskog sistema nije samo odabir motora, već sveobuhvatan inženjerski proces koji uključuje dinamiku vozila, mehanički prijenos, električnu kontrolu i integraciju sistema.

Od modeliranja otpora i proračuna vučne sile do odabira servo motora, konfiguracije mjenjača, usklađivanja servo pogona i dizajna pogonskih kotača, svaki parametar direktno utiče na performanse sistema i operativnu pouzdanost.