Abstract

În dezvoltarea AGV și AMR, inginerii se concentrează de obicei pe componente critice, cum ar fi motoarele de antrenare, reductoarele, sistemele de control și tehnologiile de navigație. Cu toate acestea, un factor mecanic important este adesea subestimat - designul suspensiei sistemului de roți motoare.

Pentru AGV-urile cu patru-roți echipate cu patru roți motrice și funcții de direcție, suspensia nu este doar un accesoriu opțional. Joacă un rol esențial în menținerea încărcării echilibrate pe roți, reducerea rezistenței la direcție, prevenirea curentului excesiv al motorului și îmbunătățirea-fiabilitatea sistemului pe termen lung.

Acest articol prezintă un caz real de client dinPlutools, analizând modul în care lipsa suspensiei a cauzat încărcarea neuniformă pe roți, curent anormal de direcție și supraîncălzirea motorului la un AGV cu patru-roți. Prin testarea-la fața locului și analiza inginerească, a fost identificată cauza reală, oferind informații valoroase pentru proiectarea șasiului AGV.

Contextul proiectului

Un client a dezvoltat un AGV grele-cu o structură cu patru-roți și o structură de direcție pe patru-roți.

AGV a fost echipat cu patru seturi dePlutools PLT310 Vertical AGV Drive Wheels. Vehiculul nu includea roți auxiliare, iar sistemul de roți motoare a fost proiectat fără mecanism de suspensie.

ThePLT310 roată de antrenare AGV verticalăprezintă o structură compactă, capacitate mare de încărcare, performanță de direcție precisă și fiabilitate excelentă. Este conceput pentru AGV-uri grele, AMR și aplicații de roboți mobili industriali care necesită conducere stabilă și poziționare precisă.

În timpul etapei inițiale de punere în funcțiune, AGV-ul a funcționat fără probleme la fabrica clientului.

Deoarece zona de punere în funcțiune avea o stare relativ plată a podelei, vehiculul a demonstrat performanțe bune de direcție. Pe baza acestui mediu, clientul a considerat că un sistem de suspensie nu este necesar.

Din punct de vedere ingineresc, totuși, am recomandat să păstrăm designul suspensiei pentru a îmbunătăți adaptabilitatea la condițiile reale de operare-și pentru a menține încărcarea echilibrată pe roți.

Deși AGV-ul a funcționat bine în timpul testării din fabrică, au apărut probleme neașteptate după implementarea la locul final al aplicației.

Probleme de direcție au apărut pe site-ul utilizatorului final

După ce AGV-ul a fost instalat la locul final al clientului, au apărut mai multe probleme:

AGV-ul a avut dificultăți în -rotația locului;

Curentul de direcție a atins frecvent limitarea curentului de 80A a controlerului;

În anumite zone, AGV-ul nu a putut finaliza direcția;

Motoarele de direcție au devenit extrem de fierbinți după funcționarea continuă.

Pe baza acestor simptome, clientul a bănuit inițial că sistemul de direcție nu are un cuplu suficient.

Ei credeau că soluția ar necesita:

Un motor de direcție mai mare;

O cutie de viteze cu un raport de reducere mai mare.

Această ipoteză a fost de înțeles deoarece curentul ridicat și direcția eșuată sunt adesea asociate cu un cuplu motor insuficient.

Cu toate acestea, după ce au analizat condițiile reale de funcționare, inginerii Plutools au crezut că cauza principală ar putea să nu fie legată de puterea motorului.

Au fost necesare o investigație detaliată-site-ului și o analiză a datelor.

Pe{0}}Investigarea site-ului și analiza cauzei principale

Inginerii Plutools au vizitat-site-ul utilizatorului final și au efectuat o inspecție completă a șasiului AGV.

Cei patruPLT310 Roți de antrenare AGV verticaleau fost instalate într-o configurație standard cu patru-colturi:

Roata nr.1 și roata nr.4 formau o pereche diagonală;

Roata nr.2 și roata nr.3 formau o altă pereche diagonală.

În timpul inspecției, am constatat că planeitatea podelei la locul final de aplicare a fost semnificativ mai slabă decât mediul de punere în funcțiune al clientului.

Mai important, deformarea roții nr.1 și roții nr.4 a fost vizibil mai mare decât a celorlalte două roți.

Acest lucru a indicat că cele patru roți motrice nu împărțeau greutatea vehiculului în mod egal.

Din cauza condițiilor neuniforme ale solului, o pereche diagonală de roți motrice transporta o sarcină verticală excesivă, în timp ce cealaltă pereche diagonală transporta mult mai puțină sarcină.

Pentru un AGV pe patru-roți fără suspensie, acest dezechilibru poate crește semnificativ rezistența la direcție și poate crea o încărcare anormală a motorului.

Testarea curentului de direcție și verificarea datelor

Pentru a verifica analiza noastră, inginerii Plutools au efectuat un test de monitorizare-în timp real asupra curentului de direcție al tuturor celor patru roți motoare AGV verticale PLT310.

Mai întâi, AGV-ul a fost testat în zona în care a avut loc defecțiunea direcției.

În timpul testului, o pereche diagonală de roți motrice a atins rapid limita de curent de 80 A a controlerului, dar AGV-ul încă nu a putut finaliza rotația.

Acest lucru a indicat că sistemul de direcție a experimentat o rezistență mecanică excesivă, mai degrabă decât o putere insuficientă a motorului.

După aceea, AGV-ul a fost mutat într-o zonă în care toate cele patru roți motrice se puteau roti fără probleme. Curentul de direcție al fiecărei roți motrice a fost măsurat din nou.

Rezultatele testului au arătat:

Roata nr.1 și roata nr.4: aproximativ 70–80A curent de direcție;

Roata nr.2 și roata nr.3: aproximativ 5–15A curent de direcție;

Curentul total de pornire al celor patru motoare de direcție: aproximativ 170–180A.

Aceste rezultate au oferit dovezi puternice.

Dacă capacitatea motorului de direcție a fost insuficientă, toate cele patru motoare de direcție ar fi trebuit să se apropie de limitarea curentului simultan.

Cu toate acestea, situația reală a fost complet diferită:

Doar o pereche diagonală de roți motrice funcționa sub sarcină mare, în timp ce cealaltă pereche transporta o sarcină semnificativ mai mică.

Prin urmare, problema nu a fost cauzată de un cuplu insuficient al motorului de direcție sau de capacitatea cutiei de viteze.

Cauza reală a fostdistribuția neuniformă a sarcinii pe roți cauzată de lipsa compensării suspensiei.

De ce lipsa suspensiei afectează performanța direcției AGV?

Mulți ingineri presupun că un AGV cu patru-roți poate distribui în mod natural greutatea vehiculului în mod uniform între toate cele patru roți.

În teorie, acest lucru este adevărat în condiții ideale.

Cu toate acestea, mediile industriale reale sunt rareori perfect plane.

Chiar și mici diferențe de înălțime a podelei pot crea o încărcare neuniformă atunci când șasiul AGV trece prin diferite zone.

Pentru un AGV pe patru-roți fără suspensie, șasiul nu poate compensa în mod eficient aceste variații ale solului.

Ca urmare, poate apărea următoarea situație:

O pereche diagonală de roți suportă cea mai mare parte a greutății vehiculului;

Cealaltă pereche diagonală are presiune de contact redusă;

Roțile supraîncărcate suferă o deformare mai mare a anvelopei;

Rezistența la direcție crește semnificativ;

Curentul motorului de direcție crește rapid;

Temperatura motorului crește;

AGV-ul poate eșua în cele din urmă să completeze direcția.

Prin urmare, problema reală nu este că motorul nu poate genera suficient cuplu.

Problema reală este că rezistența mecanică excesivă este creată de încărcarea neuniformă pe roți.

Analiza distribuției încărcăturii

Relația dintre forța de direcție și curentul motorului poate fi considerată aproximativ proporțională.

În timpul testului pe teren, când AGV-ul abia putea finaliza direcția, curenții medii de direcție ai celor două grupuri de roți diagonale au fost de aproximativ:

Grupa A: 10A;

Grupa B: 80A.

Pe baza distribuției curentului, distribuția aproximativă a sarcinii poate fi calculată:

Grupa A:

Încărcare totală × 10 / (10 + 80)

≈ 11% din sarcina totală

Grupa B:

Încărcare totală × 80 / (10 + 80)

≈ 89% din sarcina totală

Aceasta înseamnă că raportul de încărcare dintre cele două grupuri de roți diagonale a fost apropiat de:

1 : 8

Cu alte cuvinte, o pereche de roți diagonale transporta o sarcină de aproape opt ori mai mare decât cealaltă pereche.

Când AGV-ul a ajuns într-o zonă mai neuniformă în care direcția a eșuat complet, dezechilibrul de sarcină a devenit și mai grav.

Acest calcul a confirmat în continuare că problema cheie nu a fost capacitatea de putere a sistemului de roți motoare PLT310, ci distribuția neuniformă a sarcinii mecanice.

Soluție: Adăugarea de suspensie la sistemul de roți motrice PLT310

După identificarea cauzei principale, Plutools nu a înlocuit motoarele de direcție și nici nu a modificat configurația cutiei de viteze.

În schimb, soluția sa concentrat pe îmbunătățirea structurii mecanice:

Un mecanism de suspensie a fost adăugat la toate cele patru roți de antrenare AGV verticale PLT310.

Cu sistemul de suspensie instalat, fiecare roată motrice ar putea compensa automat neregulile mici ale podelei și poate menține o presiune de contact mai echilibrată.

Dupa modificare:

AGV-ul a recâștigat performanța de rotație-la loc;

Curentul de direcție a fost redus semnificativ;

Temperatura motorului a revenit la un interval normal;

Vehiculul a funcționat în mod fiabil pe site-ul-utilizatorului final.

Acest caz a demonstrat că îmbunătățirea echilibrului sarcinii mecanice poate fi mai eficientă decât simpla creștere a puterii motorului.

Rezumat de inginerie

Multe proiecte AGV funcționează bine în timpul testării din fabrică, dar întâmpină probleme neașteptate după implementare.

Motivul este adesea nu performanța insuficientă a componentelor, ci diferența dintre mediul de punere în funcțiune și condițiile reale de funcționare.

Pentru AGV-urile cu patru-roți, performanța direcției depinde nu numai de cuplul motorului și de selectarea cutiei de viteze, ci și de echilibrul sarcinii pe roți.

Acest caz arată că chiar și neregulile minore ale podelei pot provoca o concentrare severă a sarcinii într-un AGV cu patru-roți fără suspensie, având ca rezultat:

Rezistență crescută la direcție;

curent motor excesiv;

Temperatura mai mare a motorului;

Fiabilitate redusă a sistemului;

Posibilă defecțiune a direcției.

Pentru designul șasiului AGV pe patru-roți, Plutools recomandă:

Evaluarea cerințelor de suspensie pe baza condițiilor reale de aplicare, nu doar a mediilor de punere în funcțiune;

Luând în considerare cele mai nefavorabile-condiții de operare în timpul proiectării șasiului;

Efectuarea analizei distribuției sarcinii pe roți înainte de finalizarea structurii mecanice;

Folosind soluții pentru roți motrice suspendate pentru AGV-uri grele-și aplicații de funcționare continuă.

Suspensia nu este doar o componentă mecanică suplimentară.

Este un element de design important care asigură o funcționare stabilă, o încărcare echilibrată și fiabilitatea-pe termen lung a sistemelor de propulsie AGV.

Prin tehnologia profesională a roților motoare și experiența inginerească,Plutools continuă să ofere soluții de mobilitate AGV fiabile pentru aplicații globale inteligente de producție și logistică.