Indledning
I moderne AGV- og AMR-systemer er drivhjulet en af de mest kritiske komponenter, der bestemmer systemets ydeevne. Accelerationsevne belastningskapacitet drejningsstabilitet og langsigtet pålidelighed er alle direkte påvirket af drivsystemets design.
I mange ingeniørprojekter er motorvalg stadig baseret på køretøjets vægt eller empiriske erfaringer. Imidlertid fungerer et differentielt drivhjul AGV under flere dynamiske forhold, og hver tilstand stiller forskellige krav til motorens drejningsmoment og inertitilpasning.
Et komplet design skal overveje lige bevægelse buet bevægelse og på plads rotation. Blandt disse driftsbetingelser kræver rotation typisk det højeste drejningsmoment og bliver nøglefaktoren i motorens dimensionering.
Denne artikel giver en praktisk ingeniørmetode til drejningsmomentberegning og inertitilpasning for differentialdrevne AGV'er udviklet af Plutools og Yikong Intelligent Equipment.
Differentielt drivhjulssystemstruktur
En differentialdrevet AGV består typisk af to drevne drivhjul og flere styrehjul til støtte.
Køretøjets bevægelse styres ved at justere hastighedsforskellen mellem venstre og højre drivhjul.
Ens hastighed resulterer i lige bevægelser
Forskellig hastighed resulterer i buet bevægelse
Modsat retning resulterer i rotation på plads
Denne archiPLTture er meget udbredt i industrielle AGV'er AMR's tuggersystemer og automatiserede materialehåndteringsplatforme på grund af dens enkle struktur og høje pålidelighed.
Bevægelsesmodstandsmodel
Den samlede køremodstand består af tre hovedkomponenter
Rullemodstand
F_roll=(m - m_drive) * g * mu
m er den samlede køretøjsmasse
m_drive er last understøttet af drivhjul
mu er rullemodstandskoefficienten afhængig af gulvforholdene
Accelerationskraft
F_acc=m * a
a er acceleration af køretøjet
Dette er en nøglefaktor i dynamisk ydeevne, især for højhastigheds AMR-applikationer
Grad modstand
F_grade=m * g * sin(theta)
theta er hældningsvinkel
For flade indendørs applikationer er denne værdi nul
Samlet drivkraft
F_total=F_roll + F_acc + F_grade
Denne værdi bruges som grundlag for alle momentberegninger
Drejningsmoment i lige linje
I lige bevægelse deler begge drivhjul belastningen ligeligt
Kraft pr hjul
F_lige=F_total / 2
Hjul moment
T_lige=F_lige * (D / 2)
D er drivhjulets diameter
Denne betingelse bruges til at verificere kontinuerlig drift og termisk stabilitet af motorsystemet
På stedet rotation kritisk tilstand
Rotation på stedet er den mest krævende arbejdstilstand for AGV'er med differentiale drivhjul
Under denne bevægelse roterer det ene drivhjul fremad, mens det andet roterer baglæns
Hjul genererer maksimal styremodstand, hvilket øger drejningsmomentbehovet markant
Teknisk tilnærmelse af rotationsmodstand
F_spin=(2 * F_roll * sqrt(W^2 + L^2)) / W
W er drevhjulafstand
L er køretøjets kropslængde
Påkrævet moment
T_spin=F_spin * (D / 2)
I de fleste industrielle AGV-applikationer er rotationsdrejningsmomentet typisk to til fem gange højere end ligeliniedrejningsmomentet
Denne betingelse er den primære reference for motorvalg i de fleste projekter
Buet bevægelsestilstand
I virkelige driftsmiljøer bruger AGV'er det meste af deres tid i buet bevægelse
Hjulhastigheder er forskellige, og drejehjul introducerer styremodstand
Momentforhold
T_straight < T_curve < T_spin
Buet bevægelse bruges hovedsageligt til validering af bevægelsesstabilitet og justering af kontrolsystem
Tilpasning af belastningsinerti og gearforhold
Inertitilpasning spiller en afgørende rolle i bevægelsespræstation og kontrolstabilitet
Tilsvarende belastningsinerti ved hjulsiden
J_belastning=(m/2) * (D/2) * (D/2)
Motorsideinerti efter gearkassereduktion
J_motor=J_belastning / (i * i)
i er gearforhold
Anbefalede retningslinjer for inertiforhold
Servosystem under 5 til 1
Stepsystem under 10 til 1
Korrekt inertitilpasning forbedrer accelerationsresponsens positioneringsnøjagtighed og systemstabilitet
Tekniske overvejelser for valg af drivhjul
I ægte AGV-systemdesign er drejningsmomentberegning alene ikke tilstrækkelig
Følgende faktorer skal også tages i betragtning
trækevne mellem hjul og gulv
gearkassens levetid og termisk adfærd
mulighed for kontinuerlig drift
gulvtilstand variation
lastfordeling og tyngdepunktsforskydning
Ignorering af disse faktorer kan føre til overophedning af hjulslip eller ustabil bevægelseskontrol
PLT-seriens differentiale drivhjulsløsninger
Plutools og Yikong Intelligent Equipment leverer PLT-seriens differentiale drivhjulssystemer som integrerede løsninger til AGV-producenter
PLT-serien integrerer lavspændings servomotorer præcisionsgearkasser og industrielle drivhjul i et kompakt modulært system
Typiske modeller inkluderer PLT85 PLT240 og PLT550, der dækker en bred vifte af belastningskapaciteter til forskellige AGV-applikationer
Disse produkter er meget udbredt i
lager AGV'er
autonome mobile robotter
tugger AGV'er
industrielle mobile platforme
tunge logistiksystemer
Ved at bruge integrerede drivhjulsløsninger kan producenter reducere udviklingskompleksiteten betydeligt, forbedre systemets pålidelighed og forkorte projektudviklingscyklusser
Konklusion
Differentiale drivhjul AGV-motorstørrelser skal være baseret på en komplet multi-condition ingeniørmodel snarere end forenklet vægtestimering
Lige bevægelse definerer kontinuerligt drejningsmomentkrav
Buet bevægelse validerer systemets stabilitet
På stedet rotation definerer det maksimale drejningsmomentkrav
Ved at kombinere drejningsmomentberegning inertitilpasning og praktiske tekniske begrænsninger kan AGV-udviklere opnå stabil effektiv og pålidelig systemydelse i industrielle miljøer
