Sissejuhatus

Pukseeritavaid AGV-sid kasutatakse laialdaselt intelligentsetes tootmis- ja lao logistikasüsteemides. Nende konstruktsiooni üks peamisi väljakutseid seisneb selles, kas ajamisüsteemi veovõime vastab sõiduki kogukoormusele ning kas käivitamisel ja kiirendamisel tekib ebapiisav pöördemoment.

Praktilistes insenerirakendustes tuginevad paljud kohandatud AGV-de konstruktsioonid endiselt suuresti empiirilistele mootorivaliku meetoditele, kasutades võrdlusmaterjalina ainult mootori võimsust või nimipöördemomenti. See põhjustab sageli järgmisi probleeme:

Mootori ülekoormus käivitamise ajal

Ebapiisav veojõud, mis põhjustab tõrgeteta vankrite vedamist

Aeglane kiirendusreaktsioon

Puhverstruktuuride liigne löök või rike

Seetõttu on vaja kehtestada ajami koormuse, kiirendustakistuse ja vedrude puhverdussüsteemide ühtne modelleerimis- ja arvutusmeetod, mis põhineb klassikalise mehaanika põhimõtetel.

2. AGV süsteemi koormuse määratlus

Pukseerimisauto võimsuse arvutamise aluseks on süsteemi kogumass:

K=m_AGV + m_load

Kus:

m_AGV: AGV oma-mass

m_load: veetava käru või kandevõime mass

M: süsteemi kogumass

Sõiduki kogu gravitatsioonikoormus on:

W = M × g

Kus g=9.8 m/s².

3. Sõidutakistuse analüüs (põhidisaini alus)

Sirge horisontaalse liikumise ajal koosnevad AGV-le mõjuvad esmased takistused veeretakistusest ja kiirenduse inertsiaalsest takistusest.

3.1 Veeretakistus (esmane püsiv{1}}olekutakistus)

Veeretakistus tekib ratta ja maapinnaga kokkupuutepinna vahelise deformatsiooni tõttu:

Ff=f × M × g

kus f on veeretakistuse koefitsient, mis jääb tavaliselt vahemikku 0,03–0,06.

Tuleb märkida, et pööramistingimustes või ebatasasel põrandapinnal suureneb see takistus tavaliselt 5–10%. Seetõttu tuleb tehnilistes rakendustes reserveerida piisav konstruktsioonivaru, et vältida kurvides ebapiisavat võimsust.

3.2 Õhutakistus (väikesel kiirusel tühine)

Sisemasinate AGV süsteemides on töökiirus üldiselt madal, seega on õhutakistusel minimaalne mõju:

Fw=0.5 × rho × Cd × A × v²

Enamikus tehnilistes arvutustes jäetakse see termin tavaliselt tähelepanuta.

3.3 Kiirenduse inertsiaalne takistus (kriitiline käivitamisel)

Käivitamisel või kiirendamisel peab AGV ületama kogu süsteemi massi inertsi:

Fj=M × a

Kui võtta arvesse mootorite, reduktorite ja muude pöörlevate komponentide pöörlemisinertsust, saab võrrandit laiendada järgmiselt:

Fj=M × a + Σ (Ji × alfa_i / ri)

Praktilises inseneriprojektis kasutatakse aga tavaliselt lihtsustatud mudelit:

Fj ≈ M × a

3.4 Nõutav kogujõud

Seetõttu on AGV tööks vajalik kogu veojõud:

F_kokku=M × a + f × M × g

See võrrand on ajamisüsteemi valiku põhialuseks.

4. Veoratta jõu ja pöördemomendi vaheline seos

Veoratas on võtmekomponent, mis vastutab mootori pöördemomendi muundamise eest maapinna veojõuks.

4.1 Põhiline mehaaniline seos

F = T / r

Kus:

F: maapinna tõmbejõud

T: Veoratta väljundmoment

r: veoratta raadius

On näha, et väiksem rattaraadius tekitab sama pöördemomendi tingimustes suurema veojõu, mis on kerge AGV konstruktsioonis oluline optimeerimissuund.

4.2 Mitme-veoratta süsteemid

N-veoratastega süsteemi puhul:

T_kokku=n × T_ratas

Arvestades käigukasti tõhusust ja käigukasti vähendamist:

T_ratas=(T_mootor × i × eta) / n

Kus:

i: käigukast

eta: ülekande efektiivsus (tavaliselt 0,9–0,95)

5. Kiirenduse ja mootori pöördemomendi kontrollimine

AGV konstruktsioon ei peaks mitte ainult määrama, kas sõiduk suudab liikuda, vaid ka kontrollima, kas see suudab saavutada soovitud kiirenduse.

5.1 Kiirendusvalem

Liikuva jõu asendamine Newtoni teise seadusega:

a=(F_kokku - f × M × g) / M

Veel laiendatud:

a = (n × T / r - f × M × g) / M

Seda valemit kasutatakse süsteemi tegeliku kiirendusvõime hindamiseks.

5.2 Käivitusmomendi nõue

Käivitusfaas on kõige kriitilisem, kuna süsteem peab samaaegselt ületama staatilise hõõrdumise ja inertsuse:

T_start=((M × a + f × M × g) × r) / n

5.3 Püsi-oleku pöördemoment

Pideva-kiirusega töötamise korral tuleb ületada ainult veeretakistus:

T_stabiilne=(f × M × g × r) / n

6. Tehnilise näite analüüs (parandatud arvutus)

Võttes näiteks tüüpilise AGV töötingimuste:

M=100 kg

r = 0.015 m

f = 0.05

n = 2

Sihtkiirendus:

a = 0.5 m/s²

6.1 Veeretakistus

Ff=100 × 9,8 × 0.05=49 N

6.2 Kogu käivitav jõud

F_kokku=M × a + f × M × g

F_kokku=100 × 0.5 + 49=99 N

6.3 Ühe ratta pöördemomendi nõue

T=(F_kokku × r) / n

T = (99 × 0.015) / 2 = 0.7425 N·m

Tehniline järeldus

Ülaltoodud tulemus näitab, et:

AGV toitesüsteemi projekt peab põhinema tegelikel kiirenduseesmärkidel

Mootori valik ei saa tugineda ainult mootori võimsusele või nimipöördemomendile

Vastasel juhul võivad tekkida olukorrad, kus disain näib teoreetiliselt teostatav, kuid reaalsetes töötingimustes ebaõnnestub

7. Puhvervedru valiku disain

Dokkimis- või{0}}kokkupõrkevastaste protsesside ajal vajavad pukseerivad AGV-d löögienergia neelamiseks vedrusüsteeme.

7.1 Põhimudel (Hooke'i seadus)

F = k × x

Kus:

k: vedru jäikus

x: survenihe

7.2 Mitme-vedrukoormuse jaotuse disain

Kui süsteem kasutab n_s vedrusid:

Ühe vedru koormus:

F_vedru=(M × g) / n_s

Vedru jäikuse disain:

k=F_vedru / x

7.3 Disainipõhimõtted

Vedrusüsteemi disaini põhiprintsiip ei ole "mida jäigem, seda parem", vaid pigem:

Koormus peab olema ühtlaselt jaotatud

Tagatud peab olema piisav survekäik

Vältida tuleb jäika löögi ülekandumist sõiduki kerele

8. Põhikujunduse kokkuvõte

Pukseeritavate AGV jõusüsteemide projekteerimine peab järgima järgmisi põhimõtteid:

Ajamisüsteemi disain on sisuliselt tasakaal veojõu, takistuse ja inertsi vahel

Ratta raadius r, mootori pöördemoment ja reduktsiooniaste määravad ühiselt süsteemi jõudluse

Kiirendus peab olema pigem kavandatud eesmärk kui lihtsalt kontrollitulemus

Võimsus ei saa asendada pöördemomendi analüüsi

Puhversüsteemid peavad olema struktuurselt projekteeritud lähtudes kogukoormuse jaotusest