Priekšvārds

Priekšnesums anAutomātiskais vadāmais transportlīdzeklis (AGV)vai anAutonomais mobilais robots (AMR)to lielā mērā nosaka tā piedziņas sistēmas dizains. Integrētā piedziņas sistēma sastāv no četrām galvenajām sastāvdaļām:AGV piedziņas ritenis, zemsprieguma servomotors, pārnesumu reduktors, unservo piedziņa. Kopā tie nosaka transportlīdzekļa saķeri, paātrinājumu, kāpšanas spēju, pozicionēšanas precizitāti, kustības stabilitāti un ilgtermiņa darbības uzticamību.

Praktiskajā inženierijā daudzas piedziņas sistēmas problēmas izraisa nevis nepietiekama motora jauda, ​​bet gan nepilnīgi transportlīdzekļa dinamikas aprēķini. Izvēloties motoru, pamatojoties tikai uz lietderīgo slodzi, vienlaikus neievērojot rites pretestību, pretestību slīpumā, paātrinājuma inerci un riteņu{1}}saķeri ar zemi, bieži vien pasliktinās iedarbināšanas veiktspēja, motora pārslodze, riteņu slīdēšana un darbības efektivitātes samazināšanās.

Plutools ir viens no Ķīnas vadošajiem mobilo robotu piedziņas sistēmu ražotājiem, kas specializējas izstrādē un ražošanāAGV piedziņas riteņi, stūres piedziņas riteņi, diferenciāļa piedziņas riteņi, zemsprieguma servomotori, servopiedziņas un integrēti piedziņas risinājumi AGV un AMR. Balstoties uz plašo inženierzinātņu pieredzi un principiem, kas izklāstīti dokumentāMehāniskās projektēšanas rokasgrāmata, šajā rokasgrāmatā ir izskaidrots viss dinamiskais aprēķinu process AGV piedziņas sistēmas izvēlei, sniedzot praktiskas uzziņas inženieriem, kuri izstrādā augstas veiktspējas{0}}mobilo robotu piedziņas sistēmas.

1. AGV transportlīdzekļa braukšanas pretestības analīze

Rūpnieciskajiem AGV, kas darbojas ar ātrumu, kas mazāks1 m/s, aerodinamisko pretestību parasti var ignorēt. Piedziņas sistēmai galvenokārt ir jāpārvar trīs pretestības veidi:

Rites pretestība

Slīpuma pretestība

Paātrinājuma pretestība

Virzītājspēkam ir jāatbilst:

Fdrive ir lielāks par vai vienāds ar Ff + Fθ + Fa

Kur:

Tikai tad, kad pieejamā saķere pārsniedz kopējo braukšanas pretestību, AGV var nevainojami iedarbināties, uzturēt stabilu darbību un droši kāpt nogāzēs.

2. Rites pretestības aprēķins

Rites pretestību rada elastīgā deformācija starp riteni un grīdas virsmu, padarot to par visbūtiskāko pretestību AGV darbības laikā.

Formula

Ff=(f × G) / r

Kur:

Tipiskas inženierijas vērtības

Inženierzinātnes padoms

Dažas inženiertehniskās atsauces izsaka rites pretestības koeficientucentimetri (cm)vietāmetri (m). Vienmēr konvertējiet mērvienību pirms aprēķināšanas, lai izvairītos no kļūdām, kas var pārsniegt 100 reizes.

3. Slīpuma pretestības aprēķins

Rūpnieciskie AGV parasti ir konstruēti ar aptuveni kāpšanas spēju2%.

Mazām nogāzēm:

sinθ ≈ tanθ ≈ slīpuma attiecība

Tāpēc:

Fθ = 0.02 × G

Piemērs

500 kg AGV:

Transportlīdzekļa svars:

G = 500 × 9.81 = 4905 N

Slīpuma pretestība:

Fθ = 98.1 N

Stāvākām nogāzēm precīzākiem aprēķiniem jāizmanto faktiskās trigonometriskās funkcijas.

4. Paātrinājuma pretestības aprēķins

Bieža paātrināšana un palēninājums rada inerciālās slodzes, kas jāņem vērā piedziņas sistēmas projektēšanas laikā.

Saskaņā ar Ņūtona otro likumu:

Fa=M × a

Kur:

Ieteicamās vērtības

Mazāks paātrinājums samazina maksimālās slodzes un uzlabo{0}}piedziņas sistēmas uzticamību ilgtermiņā.

5. Transportlīdzekļa pretestības aprēķina piemērs

Dizaina parametri

Aprēķinu rezultāti

Dizaina ieteikums

Piedziņas sistēmai jānodrošina minimālais vilces spēks aptuveni499 N. Inženieru praksē a20–50% drošības rezerveir ieteicams, lai kompensētu iedarbināšanas triecienu, nelīdzenus grīdas apstākļus un ilgstošu-mehānisko nodilumu.

6. Piedziņas riteņa jaudas griezes momenta aprēķins

AGV piedziņas riteņa izejas griezes momentu iegūst pēc nominālā motora griezes momenta pastiprināšanas ar pārnesumkārbu.

Formula

Ritenis=Tmotors × i × η

Kur:

Tipiska pārnesumkārbas efektivitāte

Dažādiem pārnesumkārbu veidiem ir ievērojami atšķirīga transmisijas efektivitāte. Nepareizas efektivitātes vērtības izmantošana var izraisīt neprecīzus griezes momenta aprēķinus un nepareizu motora izvēli.

7. Piedziņas riteņa vilces spēka aprēķins

Piedziņas riteņa izvadīto griezes momentu var pārveidot par vilces spēku, izmantojot šādu attiecību:

F = T / r

Kur:

F=vilces spēks (N)

T=piedziņas riteņa izejas griezes moments (Nm)

r=riteņa rādiuss (m)

Divpusējās{0}}piedziņas AGV sistēmām:

Kopā=2 × F

Vairāku{0}}piedziņas konfigurācijām kopējais vilces spēks ir visu dzenošo riteņu summa.

Piemērs

Ņemot vērā:

Motora nominālais griezes moments: 0,4 Nm

Pārnesumskaitlis: 30

Ātrumkārbas efektivitāte: 0,85

Riteņa rādiuss: 65 mm (0,065 m)

Pēc tam:

Izejas griezes moments:

Ritenis=0.4 × 30 × 0.85=10.2 Nm

Viena riteņa vilces spēks:

F = 10.2 / 0.065 ≈ 157 N

Šis parametrs tieši nosaka, vai AGV var pārvarēt kopējo sistēmas pretestību.

8. Maksimālā darba ātruma aprēķins

AGV teorētisko maksimālo ātrumu nosaka motora ātrums un pārnesumskaitlis:

V = (2 × π × r × n) / i

Kur:

V=lineārais ātrums (m/min)

r=riteņa rādiuss (m)

n=motora ātrums (apgr./min.)

i=pārnesumskaitlis

Piemērs

Motora apgriezieni: 2500 apgr./min

Pārnesumskaitlis: 30

Riteņa rādiuss: 65 mm

V ≈ 34 m/min (≈ 0,57 m/s)

Ja nepieciešamais ātrums netiek sasniegts, motora apgriezienu skaitu var palielināt vai samazināt pārnesumskaitli. Tomēr griezes moments un vilces spēks ir attiecīgi atkārtoti-jāpārbauda.

9. Motora jaudas pārbaude

Pēc griezes momenta aprēķināšanas jāpārbauda arī motora jauda.

Formula

P = (T × n) / 9550

Kur:

P=jauda (kW)

T=griezes moments (Nm)

n=ātrums (apgr./min.)

Piemērs

Griezes moments: 0,4 Nm

Ātrums: 2500 apgr./min

P ≈ 0,105 kW

Inženiertehniskais ieteikums

Griezes momenta drošības koeficients:1.2–1.5×

Jaudas drošības rezerve:20–50%

Tas nodrošina uzticamu darbību nepārtrauktas un maksimālās{0}}slodzes apstākļos.

10. Riteņu saķeres un priekšslodzes spēka aprēķins

Lai izvairītos no riteņu slīdēšanas, ir jāievēro šāds nosacījums:

μ × FN Lielāks vai vienāds ar F

Tādējādi:

FN Lielāks vai vienāds ar F / μ

Kur:

μ=berzes koeficients starp riteni un grīdu

FN=normāls priekšslodzes spēks

Piemērs

Viena riteņa vilces spēks: 157 N

Berzes koeficients: 0,54

Pēc tam:

FN ≈ 291 N

Praktiskajā dizainā a10% drošības rezerveir ieteicama, tāpēc atsperes priekšslodze ir aptuveni320 Nir izvēlēts, lai kompensētu nogurumu laika gaitā.

Tipiski berzes koeficienti

11. AGV piedziņas sistēmas izvēles procedūra

Pilnīga AGV piedziņas sistēmas projektēšana parasti notiek šādi:

Definējiet transportlīdzekļa parametrus: svaru, ātrumu, paātrinājumu, slīpumu, riteņa diametru

Aprēķiniet rites, slīpuma un paātrinājuma pretestību

Iegūstiet kopējo braukšanas pretestību

Nosakiet viena riteņa vilces spēku

Aprēķiniet nepieciešamo izejas griezes momentu

Izvēlieties pārnesumkārbas attiecību

Saskaņojiet zemsprieguma servomotoru

Pārbaudiet servo piedziņas jaudu

Pārbaudiet ātruma veiktspēju

Apstipriniet riteņu saķeri un priekšslodzes spēku

12. Inženierprojektēšanas apsvērumi

AGV sistēmas izstrādē piedziņas veiktspēju ietekmē vairāki faktori, nevis tikai motora jauda.

Galvenie apsvērumi ietver:

Rites pretestības koeficientu un berzes koeficientu nedrīkst jaukt, jo tie atspoguļo dažādas fiziskās nozīmes.

Pārnesumkārbas efektivitāte ievērojami atšķiras starp planētu un gliemežpārvadu sistēmām, un to nedrīkst uzskatīt par nemainīgu vērtību.

Izvēloties motoru un servopiedziņu, jāņem vērā nepārtraukti darba cikli, biežas palaišanas{0}}apstāšanās apstākļi un maksimālās slodzes ietekme.

Daudzriteņu sistēmām ir jānodrošina pietiekams zemes kontaktspēks, lai novērstu riteņu slīdēšanu un pozicionēšanas novirzes.

Secinājums

AGV piedziņas sistēmas dizains nav tikai motora izvēle, bet gan visaptverošs inženierijas process, kas ietver transportlīdzekļa dinamiku, mehānisko transmisiju, elektrisko vadību un sistēmas integrāciju.

No pretestības modelēšanas un vilces spēka aprēķināšanas līdz servomotora izvēlei, pārnesumkārbas konfigurācijai, servo piedziņas saskaņošanai un piedziņas riteņu konstrukcijai, katrs parametrs tieši ietekmē sistēmas veiktspēju un darbības uzticamību.