Са трансформацијом и надоградњом производње и брзим развојем интелигентне логистике, примена АГВ-а (аутоматизованих вођених возила) се брзо проширила од традиционалних складишта са контролисаним окружењем до све сложенијих сценарија као што су производне радионице, лучки терминали и простори за инспекцију на отвореном. Проширење сценарија примене и чести прелази између окружења, посебно рада у затвореном-у-отвореном простору, намећу много веће захтеве за прилагодљивост АГВ околине. Међу овим факторима, прилагодљивост површине пута је посебно критична.
Као основна механичка структура која обезбеђује несметано кретање возила, поуздано држање оптерећења и дуг радни век погонске јединице, рационалан дизајн и избор плутајућих конструкција{0}}имају одлучујућу улогу. Да би се испунили различити распореди шасије и захтеви за оптерећење, развијени су различити типови плутајућих структура вешања. Овај чланак систематски даје преглед уобичајених АГВ плутајућих{3}}конструкција које апсорбују ударце, анализира њихове радне механизме, ограничења дизајна и карактеристике перформанси и пружа теоријске референце и практичне смернице за дизајн и избор система вешања.
1. Основне функције плутајућих структура које -апсорбују ударце
Основни циљ плутајуће{0}}структуре која апсорбује ударце је да обезбеди стабилан рад АГВ-а на неравним и сложеним површинама пута. Овај циљ се постиже кроз три блиско повезана механизма.
(1) Обезбеђивање координисаног контакта са земљом система точкова
У АГВ конфигурацијама са више точкова, ако је погонски точак постављен у истуренијем положају од помоћних точкова да би се гарантовала вуча, помоћни точкови могу да изгубе контакт са тлом. То доводи до превелике концентрације оптерећења на погонској јединици, смањујући ефективну носивост и значајно утичући на стабилност вожње.
Увођењем еластичне слободе кроз опруге за вешање, плутајућа структура{0}}која апсорбује ударце омогућава погонској јединици да се креће вертикално. Под сопственом-тежином АГВ-а, погонски точак може да се притисне назад на исту висину као и помоћни точкови, омогућавајући свим точковима да истовремено додирну тло. Ово осигурава довољну вучу за погонски точак, док истовремено омогућава помоћним точковима да деле део терета, што резултира оптимизованом расподелом оптерећења по возилу.
(2) Прилагођавање неправилностима и препрекама на путу
Када се ради на неравним површинама пута без апсорпције удара, погонски точак може да изгуби вучу у депресијама или да буде круто подигнут због препрека, узрокујући вибрације, одступање или нестабилност возила. Са плутајућим огибљењем, опруга омогућава погонском точку да непрекидно прати профил површине пута.
Када наиђете на избочину, компресија опруге спречава да погонска јединица чврсто подигне цело возило. Приликом преласка преко удубљења, сила враћања опруге гура погонски точак надоле да би се одржао контакт са тлом. Ово обезбеђује континуирану вучу и стабилно понашање у вожњи у различитим условима на путу.
(3) Одстрањивање ударних оптерећења и заштита погонске јединице
Неправилности и препреке на путу стварају пролазна ударна оптерећења која се преносе директно на мотор, мењач, лежајеве и друге критичне компоненте. Временом, ова оптерећења убрзавају хабање и квар.
Опруга за вешање апсорбује и амортизује енергију удара кроз еластичну деформацију, претварајући изненадна ударна оптерећења у постепено ослобађану еластичну енергију. Ово значајно смањује вршна оптерећења која се преносе на погонску јединицу, продужавајући радни век компоненти и смањујући трошкове одржавања.
2. Ограничења дизајна и математичко моделирање (формат-обичног текста)
Да би се поуздано оствариле горенаведене функције, плутајуће структуре{0}}које апсорбују ударце морају да задовоље низ механичких ограничења. Варијабла дизајна језгра је тачно подударање крутости опруге к. Засновано на три типична радна услова-равно тло, удубљења и избочине-кључни односи дизајна су успостављени у наставку помоћу инжењерских{5}}пријатељских израза обичног{6}}израза.
Дефиниције кључних параметара
к : крутост једне опруге за вешање
ламбда : висина избочења погонског точка у односу на помоћне точкове
делта : неравнина површине пута (избочина=+делта, депресија=-делта)
Делта : предоптерећење опруге
н : број опруга по погонској јединици
Г : укупна АГВ тежина при пуном оптерећењу
му1 : коефицијент трења између погонског точка и тла
му2 : коефицијент отпора котрљања АГВ-а
Фмак1 , Фмак1_лимит : номинално и максимално оптерећење погонског точка
Фмак2, Фмак2_лимит: номинално и максимално оптерећење помоћних точкова
(1) Стање равног тла (основни случај)
Ово је најчешћи оперативни услов. Сви точкови морају да одржавају контакт са тлом, оптерећења морају остати у границама номиналних вредности, а проклизавање погонских точкова се мора избегавати.
Нормално оптерећење погонског точка:
ФН1=(Делта + ламбда) * н * к
Ограничење оптерећења за погонски точак:
ФН1<= Fmax1
Помоћно оптерећење точкова ФН2 мора да задовољи:
ФН2<= Fmax2
(Напомена: ФН2 се добија из равнотеже статичке силе система точкова као функције ФН1 и укупне тежине возила Г.)
Стање против клизања:
ФН1 * му1 > Г * му2
(2) Депресивно стање пута
У депресији на путу, опруга се продужава даље, смањујући оптерећење погонског точка и повећавајући оптерећење помоћног точка. Да би се спречио губитак контакта погонског точка, мора бити задовољен следећи геометријски услов:
ламбда > делта
Нормално оптерећење погонског точка:
ФН1_депресивно=(Делта + ламбда - делта) * н * к
Ограничења учитавања (дозвољена краткорочна-ограничења):
ФН1_депрессед<= Fmax1_limit
ФН2_депрессед<= Fmax2_limit
Стање против клизања:
ФН1_депрессед * му1 > Г * му2
(3) Истурено стање пута
Када АГВ наиђе на избочење, опруга се додатно сабија и оптерећење погонског точка достиже своју максималну вредност. Сила опруге не сме да подигне цело возило и да доведе до губитка контакта помоћних точкова.
Нормално оптерећење погонског точка:
ФН1_бумп=(Делта + ламбда + делта) * н * к
Ограничење заједничког{0}}земља
(за типичну АГВ конфигурацију на четири точка):
2 * ФН1_бумп < Г
Ограничење учитавања (дозвољено-краткорочно ограничење):
ФН1_бумп<= Fmax1_limit
(4) Свеобухватно одређивање опсега крутости
Комбиновањем свих ограничења неједнакости из равних, депресивних и избочених услова на путу, може се добити изводљив опсег за крутост опруге к.
Унутар овог изводљивог опсега треба изабрати одговарајуће вредности Делта преднапрезања опруге и ламбда избочења погонског точка.
У инжењерској пракси се обично усвајају следеће смернице:
ламбда=(1,5 до 2,0) * делта
Ово обезбеђује довољну маргину сигурности за неравнине на површини пута.
3. Уобичајени типови АГВ шока-апсорбујући плутајуће структуре
(1) Зглобни тип љуљачке
Погонска јединица је повезана са шасијом преко зглобног зглоба и може да се окреће под обртним моментом који генерише опругу{0}}. Ова структура обезбеђује механичко појачање, омогућавајући релативно малој сили опруге да генерише велику контактну силу са тлом. Међутим, однос између плутајућег хода и компресије опруге је нелинеаран.
Иако је прилагодљивост јака, постоје двосмерне разлике у оптерећењу. Током рада узбрдо, оптерећење погонског точка се значајно повећава, што захтева пажљиву проверу чврстоће конструкције. Овај тип се широко користи у тешким-моторима АГВ где је довољно простора за инсталацију.
(2) Тип вертикалне вођице
Погонска јединица лебди вертикално дуж линеарних водећих стубова или вођица, са компресионим опругама које обезбеђују апсорпцију удара. Структура је компактна, -исплатива и лака за одржавање.
Кључни захтев за пројектовање је да стубови за вођење морају бити симетрично распоређени и центрирани у односу на точак{0}}контактне тачке са тлом. Неправилно поравнање може створити додатне моменте, што доводи до заглављивања или абнормалног хабања. Овај тип је погодан за АГВ возила са малим- до средњим{4}}оптерећењима са строгим ограничењима висине.
(3) Тип везе маказе{1}}
Плутајуће кретање се реализује преко механизма маказасте везе и често је интегрисано са модулима диференцијалног управљања ради уштеде простора за инсталацију. Међутим, када леви и десни погонски точкови наиђу на различите висине пута, конструкцији недостаје само{1}}прилагодљивост и може да изазове дијагонално подизање шасије.
Овај тип се углавном користи у специфичним интегрисаним модулима диференцијалног управљања и нуди релативно слабу прилагодљивост општим неравним површинама пута.
(4) Тип окретне осовине
Два точка су чврсто постављена на једну осовину која се може окретати око централне шарке. Неравнине на путу се прилагођавају замахом целе осовине, ефикасно третирајући два точка као један виртуелно велики точак.
У системима са више-точкова, више закретних осовина се могу комбиновати да би се систем точкова свео на еквивалентну конфигурацију контакта са тлом у три-тачке, суштински решавајући проблеме са{2}}уземљењем. Ова структура је једноставна и робусна, што је чини веома погодном за више-точкове, тешка-и возила АГВ на отвореном.
(5) Четири-врста везе
Заснована на принципу паралелограмске везе, структура са четири-повезнице омогућава вертикално плутање уз одржавање константне оријентације погонске јединице. У поређењу са типовима зглобног замаха, силе остају колинеарне, елиминишући торзиона оптерећења током плутајућег кретања.
Иако је структурно сложенији и заузима{0}}простор, овај дизајн пружа врхунску стабилност и добро је погодан за тешке-агрегате са строгим захтевима за положај точкова, као што су АГВ-типа виљушкара који користе вертикалне АГВ погонске точкове.
4. Водич за поређење и избор за плутајуће конструкције које апсорбују ударце-
Поређење уобичајених типова плутајућих конструкција
| Структура Тип | Прилагодљивост пута | Спаце Рекуиремент | Главне предности | Ограничења | Типичне апликације |
|---|---|---|---|---|---|
| Тип зглобног замаха | Одлично | Средње | Високо механичко појачање, снажна прилагодљивост, зрела технологија | Двосмерна разлика оптерећења; потенцијално торзионо оптерећење на погонској јединици | Погонски точкови{0}}за тешке услове рада; распореди са довољно простора |
| Тип колоне вертикалне вођице | Добро | Мала | Компактна структура, ниска цена, лако одржавање | Високо осетљив на поравнање колоне водилице; ризик од заглављивања | Лагани- до средњи- АГВ-ови оптерећења; апликације са строгим ограничењима висине |
| Маказа{0}}Тип везе | Релативно лоше | Велики | Једноставна интеграција са модулима диференцијалног управљања | Лоша прилагодљивост на неравне услове лево{0}}десног пута; велика заузетост простора | Интегрисане погонске јединице за диференцијално управљање |
| Свинг{0}}Тип осовине | Одлично (више{0}}точак) | Велики | Једноставан и робустан принцип; снажна способност више-точкова{1}} контакта са земљом | Крупна структура; велики захтеви за вертикалним и бочним простором | АГВ возила на отвореном са више-тешких{1}} точкова; АГВ типа грађевинске машине |
| Четири{0}}Тип везе | Одлично | Средње до велике | Константан положај точка током плутања; нема додатног торзионог оптерећења; стабилне перформансе | Сложенија структура; већи трошак | Високо{0}}прецизни,{1}}тешки виљушкари АГВ; апликације са строгим захтевима за положај точкова |
Резиме препорука за избор
Распореди диференцијалних погона:
Када су компактна структура и ниска цена примарни циљеви, тип вертикалне водеће колоне је прикладан избор. Ако је потребна интеграција управљања и простор за инсталацију дозвољава, може се узети у обзир тип везе са маказама{1}}. За апликације са високим захтевима у погледу прилагодљивости пута и прецизности кретања, препоручује се тип зглобног љуљања или тип са четири-повезнице.
Распореди управљачког погона:
Структуре вертикалних водећих стубова се широко користе у апликацијама са малим- до средњим-оптерећењима. У сценаријима великог{3}}оптерећења, зглобни тип љуљања је главно решење. За виљушкаре-типа АГВ где је потребно строго вертикално поравнање погонског точка, четири-врста полужја нуди јасне предности.
Специјални-тешки-точкови или распореди на отвореном:
Тип закретне{0}}осовине, или комбинације више окретних осовина, представља једно од најефикаснијих решења за обезбеђивање поузданог контакта са тлом на сложеном и неравном терену.
5. Закључак
Плутајуће структуре које{0}}апсорбују ударе чине критични интерфејс између АГВ-а и тла. Њихове перформансе директно одређују оперативну способност и поузданост возила у сложеним окружењима. Срж дизајна вешања лежи у тачном усклађивању параметара опруге са специфичним условима рада-укључујући профиле пута, нивое оптерећења и брзину возила-и истовремено задовољавање вишеструких ограничења као што су више-контакт са тлом на више точкова, баланс оптерећења, перформансе против-проклизавања и амортизовање удара.
Тренутно, зглобне конструкције замахне и вертикалне водећих стубова доминирају и код АГВ-а са -погоном и са управљачким{1}} погоном због својих предности. Четири-структуре повезивања демонстрирају изванредне перформансе у врхунским-тешким-примјенама, док структуре закретних-осовина пружају јединствена и ефикасна рјешења за АГВ возила на отвореном са више{7}}тешких-точкова.
Гледајући унапред, како сценарији АГВ апликација настављају да се шире и продубљују, очекује се да ће активне и полу{0}}активне технологије вешања, као и интелигентни адаптивни системи вешања интегрисани са перцепцијом пута, постати кључни правци развоја за решавање виших захтева динамичких перформанси и екстремнијих радних окружења.
