вступ
У сучасних системах AGV і AMR приводне колесо є одним із найважливіших компонентів, що визначають продуктивність системи. Здатність до прискорення, вантажопідйомність, стійкість при поворотах і довгострокова надійність безпосередньо залежать від конструкції приводної системи.
У багатьох інженерних проектах вибір двигуна все ще базується на вазі автомобіля або емпіричному досвіді. Однак диференціальне ведуче колесо AGV працює в різних динамічних умовах, і кожна умова висуває різні вимоги до крутного моменту двигуна та узгодження інерції.
Повна конструкція повинна враховувати прямолінійний рух, викривлений рух і обертання на місці. Серед цих робочих умов обертання на місці зазвичай вимагає найвищого крутного моменту і стає ключовим фактором у розмірі двигуна.
У цій статті наведено практичний інженерний метод розрахунку крутного моменту та узгодження моменту інерції для AGV з диференціальним приводом, розроблений Plutools і Yikong Intelligent Equipment.
Структура системи ведучого колеса диференціала
AGV з диференціальним приводом зазвичай складається з двох ведучих коліс із приводом і кількох опорних коліс.
Рух автомобіля контролюється регулюванням різниці швидкостей між лівим і правим ведучими колесами.
Рівна швидкість призводить до прямолінійного руху
Різна швидкість призводить до криволінійного руху
Протилежний напрямок призводить до обертання на місці
Завдяки своїй простій структурі та високій надійності ця архітектура PLT широко використовується в промислових буксирних системах AGV AMR та автоматизованих платформах для обробки матеріалів.
Модель опору руху
Загальний опір руху складається з трьох основних компонентів
Опір коченню
F_roll=(m - m_drive) * g * mu
m – загальна маса автомобіля
m_drive — навантаження, що підтримується ведучими колесами
mu — коефіцієнт опору коченню залежно від стану підлоги
Сила прискорення
F_acc=m * a
а – прискорення транспортного засобу
Це ключовий фактор динамічної продуктивності, особливо для високошвидкісних програм AMR
Клас опору
F_grade=m * g * sin (тета)
тета - кут нахилу
Для плоских приміщень це значення дорівнює нулю
Загальна рушійна сила
F_total=F_roll + F_acc + F_grade
Це значення використовується як основа для всіх розрахунків крутного моменту
Крутний момент прямої лінії
При прямолінійному русі обидва ведучі колеса розподіляють навантаження порівну
Сила на колесо
F_прямий=F_загальний / 2
Крутний момент коліс
T_пряма=F_пряма * (D / 2)
D - діаметр ведучого колеса
Ця умова використовується для перевірки безперервної роботи та термічної стабільності системи двигуна
На місці обертання критичний стан
Обертання на місці є найвимогливішою умовою роботи для диференціальних приводних коліс AGV
Під час цього руху одне ведуче колесо обертається вперед, а інше – назад
Колеса з коліщатками створюють максимальний опір повороту, що значно збільшує попит на крутний момент
Інженерна апроксимація опору обертанню
F_spin=(2 * F_roll * sqrt(W^2 + L^2)) / W
W - відстань між провідними колісами
L - довжина кузова автомобіля
Необхідний крутний момент
T_spin=F_spin * (D / 2)
У більшості промислових застосувань AGV крутний момент на місці зазвичай у два-п’ять разів вищий, ніж прямолінійний крутний момент
Ця умова є основною орієнтиром для вибору двигуна в більшості проектів
Умова криволінійного руху
У реальних робочих середовищах AGV проводять більшу частину свого часу в криволінійному русі
Швидкості коліс відрізняються, а колісні колеса створюють опір кермуванню
Відношення крутного моменту
T_пряма < T_крива < T_spin
Викривлений рух в основному використовується для перевірки стабільності руху та налаштування системи керування
Узгодження інерції навантаження та передавального числа
Відповідність інерції відіграє вирішальну роль у продуктивності руху та стабільності керування
Еквівалентна інерція навантаження з боку колеса
J_навантаження=(м / 2) * (D / 2) * (D / 2)
Інерція сторони двигуна після редуктора коробки передач
J_двигун=J_навантаження / (i * i)
i - передавальне число
Рекомендовані рекомендації щодо коефіцієнта інерції
Сервосистема нижче 5 до 1
Степерна система нижче 10 до 1
Належне узгодження інерції покращує точність позиціонування відповіді на прискорення та стабільність системи
Інженерні міркування щодо вибору ведучого колеса
У реальній конструкції системи AGV одного розрахунку крутного моменту недостатньо
Слід також враховувати наступні фактори
зчеплення між колесом і підлогою
термін служби коробки передач і теплові характеристики
можливість безперервної роботи
зміна стану підлоги
розподіл навантаження і зміщення центру ваги
Ігнорування цих факторів може призвести до перегріву ковзання коліс або нестабільного контролю руху
Диференціальні ведучі колеса серії PLT
Plutools і Yikong Intelligent Equipment пропонують диференціальні системи ведучих коліс серії PLT як інтегровані рішення для виробників AGV
Серія PLT об’єднує низьковольтні серводвигуни, прецизійні коробки передач і ведучі колеса промислового класу в компактну модульну систему
Типові моделі включають PLT85 PLT240 і PLT550, що охоплюють широкий діапазон вантажопідйомності для різних застосувань AGV
Ці продукти широко використовуються в
складські АГВ
автономні мобільні роботи
буксирні АГВ
промислові мобільні платформи
важкі логістичні системи
Використовуючи інтегровані рішення для приводу, виробники можуть значно зменшити складність розробки, підвищити надійність системи та скоротити цикли розробки проекту
Висновок
Розмір двигуна диференціального ведучого колеса AGV має ґрунтуватися на повній інженерній моделі з декількома умовами, а не на спрощеній оцінці ваги
Прямий рух визначає безперервний крутний момент
Криволінійний рух підтверджує стабільність системи
Обертання на місці визначає максимальний крутний момент
Поєднуючи обчислення крутного моменту, узгодження інерції та практичні інженерні обмеження, розробники AGV можуть досягти стабільної ефективної та надійної роботи системи в промислових середовищах
