Предговор

Представа анАутоматско вођено возило (АГВ)или анАутономни мобилни робот (АМР)је у великој мери детерминисан дизајном његовог погонског система. Интегрисани погонски систем се састоји од четири кључне компоненте:АГВ погонски точак, нисконапонски серво мотор, редуктор зупчаника, исерво погон. Они заједно одређују вучу возила, убрзање, способност пењања, тачност позиционирања, стабилност кретања и дугорочну-поузданост у раду.

У практичном инжењерингу, многи проблеми са погонским системом нису узроковани недовољном снагом мотора, већ непотпуним прорачунима динамике возила. Одабир мотора искључиво на основу корисног оптерећења, а занемарујући отпор котрљања, отпор нагиба, инерцију убрзања и{1}}приањање на тло често доводи до лоших перформанси покретања, преоптерећења мотора, клизања точка и смањене радне ефикасности.

Плутоолс је један од водећих кинеских произвођача погонских система мобилних робота, специјализована за развој и производњуАГВ погонски точкови, управљачки погонски точкови, диференцијални погонски точкови, нисконапонски серво мотори, серво погони и интегрисана погонска решења за АГВ и АМР. Ослањајући се на велико инжењерско искуство и принципе представљене уПриручник за механичко пројектовање, овај водич објашњава комплетан динамички процес прорачуна за избор АГВ погонског система, пружајући практичне референце за инжењере који дизајнирају-погонске системе мобилних робота високих перформанси.

1. Анализа отпора вожње АГВ возила

За индустријске АГВ који раде при брзинама испод1 m/s, аеродинамички отпор се генерално може занемарити. Погонски систем првенствено треба да савлада три врсте отпора:

Отпор котрљања

Отпор на нагиб

Отпор на убрзање

Покретачка снага мора да задовољи:

Фдриве Већи или једнак Фф + Фθ + Фа

где:

Само када расположива вуча премаши укупан отпор у вожњи, АГВ може несметано да стартује, одржава стабилан рад и безбедно се пење уз нагибе.

2. Прорачун отпора котрљања

Отпор котрљања се генерише еластичном деформацијом између точка и површине пода, што га чини најосновнијим отпором који се среће током АГВ рада.

Формула

Фф=(ф × Г) / р

где:

Типичне инжењерске вредности

Инжењерски савет

Неке инжењерске референце изражавају коефицијент отпора котрљања уцентиметара (цм)уместо даметара (м). Увек конвертујте јединицу пре израчунавања да бисте избегли грешке које могу премашити 100 пута.

3. Прорачун отпора на нагиб

Индустријски АГВ су обично дизајнирани са способношћу пењања од приближно2%.

За мале нагибе:

синθ ≈ танθ ≈ однос нагиба

дакле:

Fθ = 0.02 × G

Пример

За АГВ од 500 кг:

Тежина возила:

G = 500 × 9.81 = 4905 N

Отпор на нагиб:

Fθ = 98.1 N

За стрмије нагибе, стварне тригонометријске функције треба користити за прецизније прорачуне.

4. Прорачун отпора убрзању

Често убрзање и успоравање стварају инерцијска оптерећења која се морају узети у обзир приликом пројектовања погонског система.

Према другом Њутновом закону:

Фа=М × а

где:

Препоручене вредности

Мање убрзање смањује вршна оптерећења и побољшава-дугорочну поузданост погонског система.

5. Пример прорачуна отпора возила

Параметри дизајна

Резултати израчунавања

Препорука за дизајн

Погонски систем треба да обезбеди минималну вучну силу од приближно499 N. У инжењерској пракси, а20–50% сигурносне границепрепоручује се за компензацију утицаја при покретању, неравних услова пода и дуготрајног-механичког хабања.

6. Прорачун излазног обртног момента погонског точка

Излазни обртни момент АГВ погонског точка се добија након што је номинални обртни момент мотора појачан мењачем.

Формула

Точак=Тмотор × и × η

где:

Типична ефикасност мењача

Различити типови мењача имају значајно различиту ефикасност преноса. Коришћење нетачне вредности ефикасности може довести до нетачних прорачуна обртног момента и неправилног избора мотора.

7. Прорачун вучне силе погонског точка

Излазни обртни момент са погонског точка може се претворити у вучну силу користећи следећи однос:

F = T / r

где:

Ф=вучна сила (Н)

Т=излазни обртни момент погонског точка (Нм)

р=полупречник точка (м)

За АГВ системе са два{0}}погона:

Фтотал=2 × Ф

За више{0}} конфигурације погона, укупна вучна сила је збир свих погонских точкова.

Пример

Дато:

Номинални обртни момент мотора: 0,4 Нм

Преносни однос: 30

Ефикасност мењача: 0,85

Полупречник точка: 65 мм (0,065 м)

онда:

Излазни обртни момент:

Точак=0.4 × 30 × 0.85=10.2 Нм

Сила вуче једног точка:

F = 10.2 / 0.065 ≈ 157 N

Овај параметар директно одређује да ли АГВ може да савлада укупни отпор система.

8. Прорачун максималне радне брзине

Теоретска максимална брзина АГВ-а је одређена брзином мотора и преносним односом:

V = (2 × π × r × n) / i

где:

В=линеарна брзина (м/мин)

р=полупречник точка (м)

н=брзина мотора (о/мин)

и=однос преноса

Пример

Брзина мотора: 2500 о/мин

Преносни однос: 30

Радијус точка: 65 мм

В ≈ 34 м/мин (≈ 0,57 м/с)

Ако се не постигне потребна брзина, брзина мотора се може повећати или смањити преносни однос. Међутим, обртни момент и вучна сила морају бити поново{1}}проверени у складу са тим.

9. Верификација снаге мотора

Након израчунавања обртног момента, мора се проверити и снага мотора.

Формула

P = (T × n) / 9550

где:

П=снага (кВ)

Т=обртни момент (Нм)

н=брзина (о/мин)

Пример

Обртни момент: 0,4 Нм

Брзина: 2500 о/мин

П ≈ 0,105 кВ

Инжењерска препорука

Фактор сигурности обртног момента:1.2–1.5×

Сигурносна маргина снаге:20–50%

Ово обезбеђује поуздан рад у условима непрекидног и вршног{0}}оптерећења.

10. Прорачун приањања точка и силе предоптерећења

Да би се избегло проклизавање точкова, мора бити испуњен следећи услов:

μ × ФН Веће или једнако Ф

овако:

ФН Већи или једнак Ф / μ

где:

μ=коефицијент трења између точка и пода

ФН=нормална сила предоптерећења

Пример

Сила вуче на једном точку: 157 Н

Коефицијент трења: 0,54

онда:

ФН ≈ 291 Н

У практичном дизајну, а10% сигурносне границепрепоручује се преднапрезање опруге од приближно320 Nје изабран да надокнади замор током времена.

Типични коефицијенти трења

11. Процедура за избор АГВ погонског система

Комплетан дизајн АГВ погонског система обично прати ове кораке:

Дефинишите параметре возила: тежина, брзина, убрзање, нагиб, пречник точка

Израчунајте отпор котрљања, нагиба и убрзања

Добијте укупни отпор вожње

Одредите вучну силу једног точка

Израчунајте потребан излазни обртни момент

Изаберите однос мењача

Ускладите нисконапонски серво мотор

Проверите капацитет серво погона

Проверите перформансе брзине

Потврдите приањање точка и силу предоптерећења

12. Разматрања инжењерског дизајна

У развоју АГВ система, на перформансе погона утиче више фактора, а не само снага мотора.

Кључна разматрања укључују:

Коефицијент отпора котрљања и коефицијент трења се не смеју мешати, јер представљају различита физичка значења.

Ефикасност мењача значајно варира између планетарних и пужних система и не сме се третирати као константна вредност.

Избор мотора и серво погона мора да узме у обзир континуиране радне циклусе, честе услове{0}}заустављања и утицаје вршног оптерећења.

Системи са више{0}}точака морају да обезбеде довољну контактну силу са тлом да би спречили проклизавање точкова и одступање од положаја.

Закључак

Дизајн АГВ погонског система није само избор мотора, већ свеобухватан инжењерски процес који укључује динамику возила, механички пренос, електричну контролу и интеграцију система.

Од моделирања отпора и прорачуна вучне силе до избора серво мотора, конфигурације мењача, усклађивања серво погона и дизајна погонског точка, сваки параметар директно утиче на перформансе система и оперативну поузданост.