Tootmise ümberkujundamise ja ajakohastamise ning intelligentse logistika kiire arenguga on AGV-de (Automated Guided Vehicles) kasutamine kiiresti laienenud traditsioonilistest kontrollitud keskkonnaga ladudest kuni üha keerukamate stsenaariumiteni, nagu tootmistöökojad, sadamaterminalid ja välikontrollialad. Rakenduste stsenaariumide laienemine ja sagedased üleminekud keskkondade vahel, eriti siseruumides--välistingimustesse, seavad AGV keskkonnaga kohanemisvõimele palju kõrgemad nõuded. Nende tegurite hulgas on eriti oluline teekatte kohanemisvõime.
Põhilise mehaanilise konstruktsioonina, mis tagab sõiduki sujuva liikumise, usaldusväärse kandevõime ja ajami pika kasutusea, mängib otsustavat rolli põrutusi{0}}neelavate ujuvkonstruktsioonide ratsionaalne disain ja valik. Erinevate šassii paigutuste ja koormusnõuete täitmiseks on välja töötatud erinevat tüüpi ujuvad rippkonstruktsioonid. Selles artiklis vaadeldakse süstemaatiliselt levinud AGV põrutusi{3}}neelavaid ujuvkonstruktsioone, analüüsitakse nende töömehhanisme, konstruktsioonipiiranguid ja jõudlusnäitajaid ning antakse teoreetilisi viiteid ja praktilisi juhiseid vedrustussüsteemi projekteerimiseks ja valikuks.
1. Löögi põhifunktsioonid-ujuvate konstruktsioonide neelamine
Lööke neelava{0}}ujuvkonstruktsiooni põhieesmärk on tagada AGV stabiilne töö ebatasasel ja keerulisel teekattel. See eesmärk saavutatakse kolme tihedalt seotud mehhanismi abil.
(1) Rattasüsteemi koordineeritud kontakti maapinnaga tagamine
Kui veoratas on veojõu tagamiseks paigaldatud mitme rattaga AGV konfiguratsioonides rohkem väljaulatuvasse asendisse kui abirattad, võivad abirattad kaotada kontakti maapinnaga. See põhjustab ajami liigset koormuse kontsentratsiooni, mis vähendab efektiivset kandevõimet ja mõjutab oluliselt sõidustabiilsust.
Vedrustusvedrude kaudu elastse vabaduse lisamisega võimaldab lööke neelav{0}}ujuvstruktuur ajamil liikuda vertikaalselt. AGV oma-raskuse all saab veoratta tagasi suruda abiratastega samale kõrgusele, võimaldades kõigil ratastel üheaegselt maapinnaga kokku puutuda. See tagab veorattale piisava veojõu, võimaldades samal ajal abiratastel jagada osa koormusest, mille tulemuseks on optimaalne koormuse jaotus kogu sõidukis.
(2) Kohanemine tee ebatasasuste ja takistustega
Kui töötate ebatasasel teekattel ilma põrutussummutuseta, võib veoratas kaotada veojõu lohkudes või takistuste poolt jäigalt üles tõsta, põhjustades sõiduki vibratsiooni, kõrvalekaldeid või ebastabiilsust. Ujuva vedrustusega vedru võimaldab veorattal pidevalt teepinna profiili järgida.
Eendiga kokku puutudes takistab vedru kokkusurumine ajamil kogu sõidukit jäigalt üles tõstmast. Süvendist üle sõitmisel surub vedru taastav jõud veoratta allapoole, et säilitada kontakt maapinnaga. See tagab pideva veojõu ja stabiilse sõidukäitumise muutuvates teeoludes.
(3) Löögikoormuste puhverdamine ja ajami kaitsmine
Tee ebatasasused ja takistused tekitavad mööduvaid löögikoormusi, mis kanduvad otse mootorile, käigukastile, laagritele ja teistele kriitilistele komponentidele. Aja jooksul kiirendavad need koormused kulumist ja rikkeid.
Vedrustusvedru neelab ja puhverdab löögienergiat elastse deformatsiooni kaudu, muutes äkilised löökkoormused järk-järgult vabanevaks elastseks energiaks. See vähendab oluliselt ajamile ülekantavat tippkoormust, pikendab komponentide kasutusiga ja vähendab hoolduskulusid.
2. Kujunduse piirangud ja matemaatiline modelleerimine (lihtne-tekstivorming)
Ülaltoodud funktsioonide usaldusväärseks saavutamiseks peavad lööke neelavad{0}}ujukstruktuurid vastama mitmetele mehaanilistele piirangutele. Põhikonstruktsiooni muutuja on vedru jäikuse k täpne sobitamine. Põhinedes kolmel tüüpilisel töötingimusel-tasasel pinnasel, süvenditel ja väljaulatuvatel osadel-, luuakse allpool kujunduslikud võtmesuhted, kasutades tehnilisi-lihtteksti-väljendeid.
Põhiparameetrite määratlused
k : ühe vedrustusvedru jäikus
lambda : veoratta eendi kõrgus abirataste suhtes
delta : teepinna ebatasasused (muhk=+delta, lohk=-delta)
Delta: vedru eelkoormus
n : vedrude arv ajami kohta
G : AGV kogumass täiskoormusel
mu1: hõõrdetegur veoratta ja maapinna vahel
mu2 : AGV veeretakistustegur
Fmax1 , Fmax1_limit : veoratta nimi- ja piirkoormus
Fmax2 , Fmax2_limit : abirataste nimi- ja maksimaalne koormus
(1) Tasase maapinna seisund (alusjuhtum)
See on kõige levinum töötingimus. Kõik rattad peavad säilitama kontakti maapinnaga, koormused peavad jääma nimipiiridesse ja veorataste libisemist tuleb vältida.
Veoratta normaalne koormus:
FN1=(Delta + lambda) * n * k
Veoratta koormuse piirang:
FN1<= Fmax1
Lisarattakoormus FN2 peab vastama:
FN2<= Fmax2
(Märkus: FN2 saadakse rattasüsteemi staatilise jõu tasakaalust FN1 ja sõiduki kogumassi G funktsioonina.)
Libisemisvastane-seisund:
FN1 * mu1 > G * mu2
(2) Surnud teeolukord
Tee süvendis ulatub vedru edasi, vähendades veoratta koormust ja suurendades lisaratta koormust. Veoratta kontakti kadumise vältimiseks peab olema täidetud järgmine geomeetriline tingimus:
lambda > delta
Veoratta normaalne koormus:
FN1_depressiivne=(delta + lambda - delta) * n * k
Laadimispiirangud (lühiajalised{0}}piirangud lubatud):
FN1_depressiivne<= Fmax1_limit
FN2_depressiivne<= Fmax2_limit
Libisemisvastane-seisund:
FN1_depressiivne * mu1 > G * mu2
(3) Väljaulatuv teeseisund
Kui AGV kohtab eendit, surutakse vedru veelgi kokku ja veoratta koormus saavutab maksimaalse väärtuse. Vedrujõud ei tohi tõsta kogu sõidukit ja põhjustada abirataste kontakti kaotamist.
Veoratta normaalne koormus:
FN1_bump=(Delta + lambda + delta) * n * k
Ühine{0}}kontaktipiirang
(tüüpilise nelja{0}}rattaga AGV konfiguratsiooni jaoks):
2 * FN1_bump < G
Koormuspiirang (lühiajaline{0}}piirang lubatud):
FN1_bump<= Fmax1_limit
(4) Põhjalik jäikusvahemiku määramine
Kombineerides kõik tasaste, madalate ja väljaulatuvate teeolude ebavõrdsuse piirangud, on võimalik saada vedru jäikuse k teostatav vahemik.
Selles teostatavas vahemikus tuleks valida sobivad vedru eelpinge delta ja veoratta eendi lambda väärtused.
Inseneripraktikas kasutatakse tavaliselt järgmisi juhiseid:
lambda=(1,5 kuni 2,0) * delta
See tagab piisava ohutusvaru teepinna ebatasasuste korral.
3. AGV põrutuste levinumad tüübid-neelavad ujuvstruktuurid
(1) Liigendkiige tüüp
Ajamiüksus on ühendatud šassiiga pöördeliigendi kaudu ja see võib vedru{0}}genereeritud taastamismomendi mõjul kõikuda. See struktuur tagab mehaanilise võimenduse, võimaldades suhteliselt väikese vedrujõuga tekitada suure maapinnaga kontaktjõu. Kuid suhe ujuvkäigu ja vedru kokkusurumise vahel on mittelineaarne.
Kuigi kohanemisvõime on tugev, eksisteerivad kahesuunalised koormuserinevused. Ülesmäge töötamise ajal suureneb veoratta koormus märkimisväärselt, mis nõuab hoolikat konstruktsiooni tugevuse kontrollimist. Seda tüüpi kasutatakse laialdaselt raskeveokite-automasinate puhul, kus paigaldusruumi on piisavalt.
(2) Vertikaalse juhtsamba tüüp
Ajamiüksus hõljub vertikaalselt mööda lineaarseid juhtsammasid või juhthülssi koos survevedrudega, mis tagavad löögi neelamise. Struktuur on kompaktne,-kulutõhus ja hõlpsasti hooldatav.
Kriitiline konstruktsiooninõue on, et juhtsambad peavad olema sümmeetriliselt paigutatud ja ratta{0}}maapinna kontaktpunkti suhtes tsentreeritud. Vale joondamine võib tekitada lisamomente, mis võivad põhjustada kinnikiilumist või ebanormaalset kulumist. See tüüp sobib kerge- kuni keskmise-koormusega AGV-dele, millel on ranged kõrguspiirangud.
(3) Käär{1}}lingi tüüp
Ujuv liikumine realiseerub käärühendusmehhanismi kaudu ja on paigaldusruumi säästmiseks sageli integreeritud diferentsiaaljuhtimismoodulitega. Kui aga vasak- ja parempoolsed veorattad puutuvad kokku erineva kõrgusega, ei suuda konstruktsioon{1}}kohanduda ja see võib põhjustada šassii diagonaalset ülestõstmist.
Seda tüüpi kasutatakse peamiselt spetsiifilistes integreeritud diferentsiaalrooliajami moodulites ja see on suhteliselt halb kohanemisvõime üldiste ebatasaste teekatetega.
(4) Pöördtelje-tüüp
Kaks ratast on jäigalt kinnitatud ühele teljele, mida saab pöörata ümber keskse hinge. Tee ebatasasused leevendatakse kogu telje kõikumisega, käsitledes kahte ratast tõhusalt ühe virtuaalse suure rattana.
Mitme-rattaga süsteemides saab kombineerida mitut pöördetelge, et muuta rattasüsteem samaväärseks kolme-punkti maapinnaga kontakti konfiguratsiooniks, lahendades põhimõtteliselt ka-maandusprobleemid. See struktuur on lihtne ja vastupidav, mistõttu sobib see väga hästi mitmerattaliste, raskeveokite{5}}ja välistingimustes kasutatavate AGV-de jaoks.
(5) Neli-ühenduse tüüp
Rööpkülikuühenduse põhimõttel põhinev nelja{0}}ühenduse struktuur võimaldab vertikaalset ujumist, säilitades samal ajal ajami pideva orientatsiooni. Võrreldes liigendkiigutüüpidega, jäävad jõud kollineaarseks, välistades ujuva liikumise ajal väändekoormuse.
Kuigi see konstruktsioon on konstruktsiooniliselt keerulisem ja{0}}ruuminõudvam, tagab see suurepärase stabiilsuse ja sobib hästi raskete-veoautode jaoks, millel on ranged rataste asendi nõuded, nagu kahveltõstuk-tüüpi AGV-d, mis kasutavad vertikaalseid AGV veorattaid.
4. Võrdlus- ja valikujuhend-ujuvate konstruktsioonide amortiseerimiseks
Levinud ujuvstruktuuri tüüpide võrdlus
| Struktuuri tüüp | Kohanemisvõime maanteel | Ruumivajadus | Peamised eelised | Piirangud | Tüüpilised rakendused |
|---|---|---|---|---|---|
| Liigendatud kiige tüüp | Suurepärane | Keskmine | Kõrge mehaaniline võimendus, tugev kohanemisvõime, küps tehnoloogia | Kahesuunaline koormuse erinevus; ajami potentsiaalne väändekoormus | Rasked{0}}rooli veorattad; piisava ruumiga paigutused |
| Vertikaalne juhtveeru tüüp | Hea | Väike | Kompaktne struktuur, madal hind, lihtne hooldus | Väga tundlik juhtsamba joondamise suhtes; ummistumise oht | Kerge- kuni keskmise-koormusega AGV-d; rangete kõrguspiirangutega rakendused |
| Scissor{0}}Lingi tüüp | Suhteliselt vaene | Suur | Lihtne integreerimine diferentsiaaljuhtimismoodulitega | Kehv kohanemisvõime ebaühtlaste vasakpoolsete{0}}parempoolsete teeoludega; suur ruumi hõivatus | Integreeritud diferentsiaalrooliajamid |
| Kiik-Silla tüüp | Suurepärane (mitme{0}}rattaga) | Suur | Lihtne ja vastupidav põhimõte; tugev mitme{0}}ratta maandus-kontakt | mahukas struktuur; suured vertikaal- ja külgmised ruuminõuded | mitmerattalised raskeveokite-välissõidukid; ehitusmasinad-tüüpi AGV-d |
| Neli-ühenduse tüüp | Suurepärane | Keskmine kuni suur | Pidev ratta asend ujumise ajal; puudub täiendav väändekoormus; stabiilne jõudlus | Keerulisem struktuur; suurem kulu | Kõrge täpsusega-raskeveokite{1}}autotõstukid; rakendused, millel on ranged ratta asendi nõuded |
Valikusoovituste kokkuvõte
Diferentsiaaldraivi paigutused:
Kui esmased eesmärgid on kompaktne struktuur ja madal hind, on vertikaalse juhtsamba tüüp sobiv valik. Kui juhtimissüsteemi integreerimine on vajalik ja paigaldusruum seda võimaldab, võib kaaluda käär{1}}lingi tüüpi. Rakenduste jaoks, millel on kõrged nõuded teel kohanemisvõimele ja liikumise täpsusele, on soovitatav liigendkiigutüüp või nelja{3}}hoovastiku tüüp.
Rooliajami paigutused:
Vertikaalseid juhtveergude struktuure kasutatakse laialdaselt kerge{0}} kuni keskmise{1}}koormusega rakendustes. Raske-koormuse stsenaariumide korral on liigendkiigu tüüp tavalahendus. Kahveltõstuki-tüüpi AGV-de puhul, kus on vaja veoratta ranget vertikaalset joondust, pakub nelja{6}}hoovastiku tüüp selgeid eeliseid.
Spetsiaalsed mitme{0}}rattaga raskeveokite-või välistingimustes kasutatavad paigutused:
Pöördtelje-tüüp või mitme pöörleva telje kombinatsioonid on üks tõhusamaid lahendusi usaldusväärse kontakti maapinna tagamiseks keerulisel ja ebatasasel maastikul.
5. Järeldus
Lööke neelavad{0}}ujukstruktuurid moodustavad kriitilise liidese AGV ja maapinna vahel. Nende jõudlus määrab otseselt sõiduki töövõime ja töökindluse keerulistes keskkondades. Vedrustuse konstruktsiooni tuum seisneb vedru parameetrite täpses sobitamises konkreetsete töötingimustega,-sealhulgas teeprofiilid, koormustasemed ja sõiduki kiirus,-täites samal ajal mitmeid piiranguid, nagu mitme-ratta maapinna kontakt, koormuse tasakaal, libisemisvastane jõudlus-ja löögipuhverdus.
Praegu domineerivad nii diferentsiaal-veo- kui ka rooliajamiga-veduvate AGV-de puhul nende vastavate eeliste tõttu liigendatud pöörde- ja vertikaalse juhtsamba konstruktsioonid. Neli-ühendusstruktuuri näitavad suurepärast jõudlust-raskeveokite{5}}rakendustes, samal ajal kui pöördtelje-konstruktsioonid pakuvad ainulaadseid ja tõhusaid lahendusi mitmerattaliste raskeveokite{8}}välise AGV jaoks.
Tulevikku vaadates, kuna AGV rakenduste stsenaariumid laienevad ja süvenevad, peaksid aktiivsed ja pool{0}}aktiivvedrustuse tehnoloogiad ning intelligentsed kohanduvad vedrustussüsteemid, mis on integreeritud tee tajumisega, saama peamisteks arendussuundadeks, et vastata kõrgematele dünaamiliste jõudlusnõuetele ja ekstreemsematele töökeskkondadele.
