Önsöz

Bir performansıOtomatik Güdümlü Araç (AGV)veya birOtonom Mobil Robot (AMR)büyük ölçüde tahrik sisteminin tasarımına göre belirlenir. Entegre bir tahrik sistemi dört temel bileşenden oluşur:AGV tahrik tekerleği, alçak gerilim servo motor, dişli redüktör, Veservo sürücü. Bunlar birlikte aracın çekişini, hızlanmasını, tırmanma kabiliyetini, konumlandırma doğruluğunu, hareket stabilitesini ve-uzun vadeli operasyonel güvenilirliği belirler.

Pratik mühendislikte, birçok tahrik sistemi sorunu yetersiz motor gücünden değil, eksik araç dinamiği hesaplamalarından kaynaklanmaktadır. Yuvarlanma direncini, eğim direncini, hızlanma ataletini ve tekerlek-zemin tutuşunu göz ardı ederek yalnızca taşıma kapasitesine dayalı bir motor seçmek, genellikle zayıf çalıştırma performansına, motorun aşırı yüklenmesine, tekerlek kaymasına ve çalışma verimliliğinin azalmasına yol açar.

Plutools, Çin'in önde gelen mobil robot tahrik sistemleri üreticilerinden biridirgeliştirme ve üretim konusunda uzmanlaşmıştır.AGV tahrik tekerlekleri, direksiyon tahrik tekerlekleri, diferansiyel tahrik tekerlekleri, alçak gerilim servo motorlar, servo sürücüler ve AGV'ler ve AMR'ler için entegre tahrik çözümleri. Kapsamlı mühendislik deneyiminden ve bu kılavuzda sunulan ilkelerden yararlanılarakMekanik Tasarım KılavuzuBu kılavuz, AGV sürücü sistemi seçimine yönelik dinamik hesaplama sürecinin tamamını açıklayarak, yüksek-performanslı mobil robot sürücü sistemleri tasarlayan mühendisler için pratik referanslar sağlar.

1. AGV Araç Sürüş Direnci Analizi

Aşağıdaki hızlarda çalışan endüstriyel AGV'ler için1 m/saerodinamik sürükleme genellikle göz ardı edilebilir. Tahrik sisteminin öncelikle üç tür direncin üstesinden gelmesi gerekir:

Yuvarlanma direnci

Eğim direnci

Hızlanma direnci

İtici güç aşağıdakileri karşılamalıdır:

Fdrive Ff + Fθ + Fa'dan büyük veya ona eşit

Nerede:

Bir AGV yalnızca mevcut çekiş gücü toplam sürüş direncini aştığında sorunsuz bir şekilde başlayabilir, istikrarlı çalışmayı sürdürebilir ve yokuşları güvenli bir şekilde tırmanabilir.

2. Yuvarlanma Direnci Hesabı

Yuvarlanma direnci, tekerlek ile zemin yüzeyi arasındaki elastik deformasyon tarafından üretilir ve bu da onu AGV çalışması sırasında karşılaşılan en temel direnç haline getirir.

Formül

Ff=(f × G) / r

Nerede:

Tipik Mühendislik Değerleri

Mühendislik İpucu

Bazı mühendislik referansları yuvarlanma direnci katsayısını şu şekilde ifade eder:santimetre (cm)yerinemetre (m). 100 katı aşabilecek hataları önlemek için hesaplamadan önce daima birimi dönüştürün.

3. Şev Direnci Hesabı

Endüstriyel AGV'ler tipik olarak yaklaşık olarak tırmanma kabiliyetine sahip olacak şekilde tasarlanmıştır.2%.

Küçük eğimler için:

sinθ ≈ tanθ ≈ eğim oranı

Öyleyse:

Fθ = 0.02 × G

Örnek

500 kg'lık bir AGV için:

Araç ağırlığı:

G = 500 × 9.81 = 4905 N

Eğim direnci:

Fθ = 98.1 N

Daha dik eğimlerde, daha doğru hesaplamalar yapabilmek için gerçek trigonometrik fonksiyonlar kullanılmalıdır.

4. İvmelenme Direnci Hesaplaması

Sık hızlanma ve yavaşlama, sürücü sistemi tasarımı sırasında dikkate alınması gereken atalet yükleri oluşturur.

Newton'un İkinci Yasasına göre:

Fa=M × a

Nerede:

Önerilen Değerler

Daha düşük hızlanma, en yüksek yükleri azaltır ve{0}tahrik sisteminin uzun vadeli güvenilirliğini artırır.

5. Araç Direnci Hesaplama Örneği

Tasarım Parametreleri

Hesaplama Sonuçları

Tasarım Önerisi

Tahrik sistemi yaklaşık olarak minimum çekiş kuvveti sağlamalıdır.499 N. Mühendislik uygulamalarında bir%20–50 güvenlik marjıbaşlatma etkisini, dengesiz zemin koşullarını ve-uzun süreli mekanik aşınmayı telafi etmek için önerilir.

6. Tahrik Çarkı Çıkış Torku Hesaplaması

Bir AGV tahrik tekerleğinin çıkış torku, nominal motor torkunun dişli kutusu tarafından yükseltilmesinden sonra elde edilir.

Formül

Döner tekerlek=Tmotor × i × η

Nerede:

Tipik Şanzıman Verimliliği

Farklı dişli kutusu türleri, önemli ölçüde farklı iletim verimliliklerine sahiptir. Yanlış bir verimlilik değerinin kullanılması, hatalı tork hesaplamalarına ve hatalı motor seçimine neden olabilir.

7. Tahrik Tekerleğinin Çekiş Kuvvetinin Hesaplanması

Tahrik tekerleğinden gelen tork çıkışı, aşağıdaki ilişki kullanılarak çekiş kuvvetine dönüştürülebilir:

F = T / r

Nerede:

F=çekiş kuvveti (N)

T=tahrik tekerleği çıkış torku (Nm)

r=tekerlek yarıçapı (m)

Çift-sürücülü AGV sistemleri için:

Ftoplam=2 × F

Çoklu-tahrikli yapılandırmalar için, toplam çekiş kuvveti tüm tahrik tekerleklerinin toplamıdır.

Örnek

Verilen:

Motorun nominal torku: 0,4 Nm

Dişli oranı: 30

Şanzıman verimliliği: 0,85

Tekerlek yarıçapı: 65 mm (0,065 m)

Daha sonra:

Çıkış torku:

Döner tekerlek=0.4 × 30 × 0.85=10.2 Nm

Tek tekerlek çekiş kuvveti:

F = 10.2 / 0.065 ≈ 157 N

Bu parametre doğrudan AGV'nin toplam sistem direncini aşıp aşamayacağını belirler.

8. Maksimum Çalışma Hızı Hesabı

Bir AGV'nin teorik maksimum hızı, motor hızı ve dişli oranıyla belirlenir:

V = (2 × π × r × n) / i

Nerede:

V=doğrusal hız (m/dak)

r=tekerlek yarıçapı (m)

n=motor hızı (rpm)

i=dişli oranı

Örnek

Motor hızı: 2500 rpm

Dişli oranı: 30

Tekerlek yarıçapı: 65 mm

V ≈ 34 m/dak (≈ 0,57 m/s)

Gerekli hıza ulaşılamazsa motor hızı artırılabilir veya dişli oranı azaltılabilir. Ancak tork ve çekiş kuvvetinin buna göre-yeniden doğrulanması gerekir.

9. Motor Gücü Doğrulaması

Tork hesaplamasının ardından motor gücünün de doğrulanması gerekir.

Formül

P = (T × n) / 9550

Nerede:

P=güç (kW)

T=tork (Nm)

n=hız (rpm)

Örnek

Tork: 0,4 Nm

Hız: 2500 rpm

P ≈ 0,105 kW

Mühendislik Önerisi

Tork güvenlik faktörü:1.2–1.5×

Güç güvenliği marjı:20–50%

Bu, sürekli ve en yüksek-yük koşullarında güvenilir çalışmayı sağlar.

10. Tekerlek Yapışma ve Ön Yük Kuvveti Hesabı

Tekerleğin kaymasını önlemek için aşağıdaki koşulun yerine getirilmesi gerekir:

μ × FN F'den büyük veya ona eşit

Böylece:

FN F / μ'den büyük veya ona eşit

Nerede:

μ=tekerlek ile zemin arasındaki sürtünme katsayısı

FN=normal ön yükleme kuvveti

Örnek

Tek tekerlek çekiş kuvveti: 157 N

Sürtünme katsayısı: 0,54

Daha sonra:

FN ≈ 291 N

Pratik tasarımda,%10 güvenlik marjıtavsiye edilir, bu nedenle yaklaşık olarak bir yay ön yükü320 NZaman içindeki yorgunluğu telafi etmek için seçilir.

Tipik Sürtünme Katsayıları

11. AGV Tahrik Sistemi Seçim Prosedürü

Eksiksiz bir AGV tahrik sistemi tasarımı genellikle şu adımları takip eder:

Araç parametrelerini tanımlayın: ağırlık, hız, hızlanma, eğim, tekerlek çapı

Yuvarlanma, eğim ve hızlanma direncini hesaplayın

Toplam sürüş direnci elde edin

Tek tekerlek çekiş kuvvetini belirleyin

Gerekli çıkış torkunu hesaplayın

Şanzıman oranını seçin

Düşük voltajlı servo motoru eşleştirin

Servo sürücü kapasitesini doğrulayın

Hız performansını kontrol edin

Tekerlek yapışmasını ve ön yük kuvvetini doğrulayın

12. Mühendislik Tasarımıyla İlgili Hususlar

AGV sistem geliştirmede sürücü performansı, yalnızca motor gücünden ziyade birçok faktörden etkilenir.

Önemli hususlar şunları içerir:

Yuvarlanma direnci katsayısı ve sürtünme katsayısı farklı fiziksel anlamları temsil ettiğinden karıştırılmamalıdır.

Dişli kutusu verimliliği, planet dişli ve sonsuz dişli sistemleri arasında önemli ölçüde farklılık gösterir ve sabit bir değer olarak ele alınmamalıdır.

Motor ve servo sürücü seçiminde sürekli görev döngüleri, sık başlatma{0}durdurma koşulları ve azami yük etkileri dikkate alınmalıdır.

Çoklu tekerlek sistemleri, tekerleğin kaymasını ve konumlandırma sapmasını önlemek için yeterli yerle temas kuvvetini-sağlamalıdır.

Çözüm

AGV tahrik sisteminin tasarımı sadece motor seçimi değil, araç dinamiği, mekanik şanzıman, elektrik kontrolü ve sistem entegrasyonunu içeren kapsamlı bir mühendislik sürecidir.

Direnç modelleme ve çekiş kuvveti hesaplamasından servo motor seçimine, dişli kutusu konfigürasyonuna, servo sürücü eşleştirmesine ve tahrik tekerleği tasarımına kadar her parametre, sistem performansını ve operasyonel güvenilirliği doğrudan etkiler.