Uvod
U modernim AGV i AMR sustavima pogonski kotač jedna je od najkritičnijih komponenti koje određuju performanse sustava. Sposobnost ubrzanja, nosivost, stabilnost okretanja i dugoročna pouzdanost izravno su pod utjecajem dizajna pogonskog sustava.
U mnogim inženjerskim projektima odabir motora još uvijek se temelji na težini vozila ili empirijskom iskustvu. Međutim, diferencijalni pogonski kotač AGV radi u višestrukim dinamičkim uvjetima i svaki uvjet postavlja različite zahtjeve za momentom motora i usklađivanjem inercije.
Kompletan dizajn mora uzeti u obzir ravno kretanje, zakrivljeno kretanje i rotaciju na mjestu. Među ovim radnim uvjetima rotacija na mjestu obično zahtijeva najveći okretni moment i postaje ključni čimbenik u dimenzioniranju motora.
Ovaj članak pruža praktičnu inženjersku metodu za izračun zakretnog momenta i usklađivanje inercije za diferencijalne pogonske kotače AGV-a koje su razvili Plutools i Yikong Intelligent Equipment.
Struktura sustava pogonskih kotača diferencijala
AGV s diferencijalnim pogonom obično se sastoji od dva pogonska kotača i više kotača za potporu.
Kretanje vozila kontrolira se podešavanjem razlike u brzini između lijevog i desnog pogonskog kotača.
Jednaka brzina rezultira ravnim kretanjem
Različite brzine rezultiraju zakrivljenim kretanjem
Suprotan smjer rezultira rotacijom na mjestu
Ova arhitektura PLT se naširoko koristi u industrijskim AGV AMR tegljačkim sustavima i automatiziranim platformama za rukovanje materijalom zbog svoje jednostavne strukture i visoke pouzdanosti.
Model otpora gibanju
Ukupni otpor vožnje sastoji se od tri glavne komponente
Otpor kotrljanja
F_roll=(m - m_drive) * g * mu
m je ukupna masa vozila
m_drive je opterećenje podržano pogonskim kotačima
mu je koeficijent otpora kotrljanja ovisno o uvjetima poda
Sila ubrzanja
F_acc=m * a
a je ubrzanje vozila
Ovo je ključni čimbenik u dinamičkoj izvedbi, posebno za AMR aplikacije velike brzine
Grade otpora
F_stupanj=m * g * sin(theta)
theta je kut nagiba
Za ravne unutarnje primjene ova vrijednost je nula
Ukupna pokretačka snaga
F_total=F_roll + F_acc + F_grade
Ova se vrijednost koristi kao osnova za sve izračune momenta
Pravocrtni radni moment
U ravnom kretanju oba pogonska kotača podjednako dijele teret
Sila po kotaču
F_ravno=F_ukupno / 2
Zakretni moment kotača
T_ravno=F_ravno * (D / 2)
D je promjer pogonskog kotača
Ovaj uvjet se koristi za provjeru sposobnosti kontinuiranog rada i toplinske stabilnosti motornog sustava
Na mjestu rotacije kritično stanje
Rotacija na mjestu je najzahtjevniji radni uvjet za diferencijalne pogonske kotače AGV
Tijekom ovog gibanja jedan pogonski kotač se okreće naprijed, dok se drugi okreće unatrag
Kotači stvaraju maksimalan otpor pri upravljanju što značajno povećava zahtjev za okretnim momentom
Inženjerska aproksimacija rotacijskog otpora
F_spin=(2 * F_roll * sqrt(W^2 + L^2)) / W
W je razmak pogonskih kotača
L je duljina karoserije vozila
Potreban zakretni moment
T_spin=F_spin * (D / 2)
U većini industrijskih AGV primjena rotacijski moment na mjestu je obično dva do pet puta veći od ravnog momenta
Ovaj uvjet je primarna referenca za odabir motora u većini projekata
Uvjet zakrivljenog gibanja
U stvarnim radnim okruženjima AGV provode većinu vremena u zakrivljenom kretanju
Brzine kotača se razlikuju, a kotači stvaraju otpor pri upravljanju
Odnos momenta
T_ravno < T_krivulja < T_spin
Zakrivljeno gibanje se uglavnom koristi za provjeru stabilnosti kretanja i podešavanje sustava upravljanja
Usklađivanje inercije opterećenja i prijenosnog omjera
Usklađivanje inercije igra ključnu ulogu u izvedbi pokreta i stabilnosti upravljanja
Ekvivalentna inercija opterećenja na strani kotača
J_opterećenje=(m / 2) * (D / 2) * (D / 2)
Inercija strane motora nakon redukcije mjenjača
J_motor=J_opterećenje / (i * i)
i je prijenosni omjer
Preporučene smjernice omjera inercije
Servo sustav ispod 5 prema 1
Koračni sustav ispod 10 prema 1
Pravilno usklađivanje inercije poboljšava točnost pozicioniranja odgovora na ubrzanje i stabilnost sustava
Inženjerska razmatranja za odabir pogonskog kotača
U stvarnom dizajnu sustava AGV sam izračun momenta nije dovoljan
Također se moraju uzeti u obzir sljedeći čimbenici
izvedba vuče između kotača i poda
životni vijek mjenjača i toplinsko ponašanje
sposobnost kontinuiranog rada
varijacija stanja poda
raspodjela opterećenja i pomak težišta
Ignoriranje ovih čimbenika može dovesti do pregrijavanja kotača ili nestabilne kontrole kretanja
PLT serija diferencijalnih pogonskih rješenja
Plutools i Yikong Intelligent Equipment pružaju sustave diferencijalnih pogonskih kotača serije PLT kao integrirana rješenja za proizvođače AGV-a
Serija PLT integrira niskonaponske servo motore, precizne mjenjače i industrijske pogonske kotače u kompaktni modularni sustav
Tipični modeli uključuju PLT85 PLT240 i PLT550 koji pokrivaju širok raspon nosivosti za različite AGV aplikacije
Ovi proizvodi imaju široku primjenu u
skladišni AGV-ovi
autonomni mobilni roboti
tegljači AGV-a
industrijske mobilne platforme
logistički sustavi za teške uvjete rada
Korištenjem integriranih rješenja pogonskih kotača proizvođači mogu značajno smanjiti složenost razvoja, poboljšati pouzdanost sustava i skratiti razvojne cikluse projekta
Zaključak
Dimenzioniranje AGV motora diferencijalnog pogonskog kotača mora se temeljiti na potpunom inženjerskom modelu s više uvjeta, a ne na pojednostavljenoj procjeni težine
Pravo kretanje definira stalni zahtjev za okretnim momentom
Zakrivljeno kretanje potvrđuje stabilnost sustava
Rotacija na mjestu definira maksimalni zahtjev za okretnim momentom
Kombiniranjem izračuna zakretnog momenta, usklađivanja inercije i praktičnih inženjerskih ograničenja, AGV programeri mogu postići stabilne učinkovite i pouzdane performanse sustava u industrijskim okruženjima
