Введение

Благодаря быстрому развитию интеллектуальных производственных и автоматизированных логистических систем автоматизированные управляемые транспортные средства (AGV) стали критически важным оборудованием для современной внутренней логистики и погрузочно-разгрузочных операций. Производительность, безопасность и надежность AGV во многом зависят от конструкции его системы привода, в частности от выбора приводного двигателя AGV, тормозной системы и встроенного привода AGV.

Неправильно выбранный приводной двигатель может привести к недостаточному крутящему моменту, нестабильной работе, чрезмерному энергопотреблению или сокращению срока службы оборудования. Аналогичным образом, неадекватная тормозная система может представлять угрозу безопасности, особенно в приложениях с высокими-нагрузками, в задачах-точного позиционирования или в средах с пандусами и склонами.

По этой причине проектирование системы привода AGV должно основываться на систематических инженерных расчетах, а не на простом эмпирическом выборе. Необходимо учитывать такие ключевые параметры, как масса транспортного средства, грузоподъемность, рабочая скорость, характеристики ускорения, состояние пола и угол наклона.

В этом инженерном руководстве представлен практический обзор:

Принципы выбора двигателя с тормозом AGV

Методы расчета мощности приводного двигателя AGV

Конфигурация привода AGV для различных архитектур AGV

Особые условия эксплуатации

Эти рекомендации могут помочь производителям AGV, системным интеграторам и инженерам по автоматизации спроектировать более безопасные и эффективные системы привода AGV.

1. Общие сведения о приводе AGV

Прежде чем выбирать двигатели и тормозные системы, важно понять структуру типичногоПривод АГВ.

Современный привод AGV объединяет несколько ключевых компонентов в компактный и высокоэффективный модуль, обычно включающий:

Приводной двигатель AGV (серводвигатель или двигатель PMSM)

прецизионный редуктор или редуктор

Ведущее колесо АГВ

электромагнитный тормоз

энкодер или устройство обратной связи

интерфейс контроллера двигателя

Эта интегрированная архитектура позволяет приводу обеспечивать как тягу, так и, в некоторых конструкциях, рулевое управление. Во многих мобильных роботах и ​​AGVВедущее колесо АГВ в сбореслужит основным силовым модулем, отвечающим за движение автомобиля.

В зависимости от конструкции AGV обычно используются несколько конфигураций привода:

Дифференциальный привод AGV

Два ведущих колеса независимо управляют движением и рулевым управлением.

Тяговый АГВ

Тяговый привод тянет тележки или тележки.

Груз-перевозящий AGV

Транспортное средство поддерживает груз непосредственно на своем шасси.

Подогнать АГВ

AGV перемещается под стойками или тележками для их подъема и транспортировки.

Рулевой привод АГВ

Использует управляемые ведущие колеса для всенаправленного движения.

Каждая конфигурация требует различного выходного крутящего момента, мощности и эффективности торможения, что напрямую влияет на выбор приводного двигателя AGV и тормозной системы.

2. Выбор двигателя с тормозом AGV: безопасность превыше всего

Тормозная система является важнейшим компонентом любой системы привода AGV. Его основные функции:

обеспечение быстрой остановки в аварийных ситуациях

предотвращение движения автомобиля при отключении питания

сохранение стабильности позиционирования под нагрузкой

Во многих приводах AGV тормоз встроен непосредственно в двигатель.

Выбор тормозного двигателя зависит от нескольких технических факторов:

общий вес автомобиля

грузоподъемность

Структурный проект АГВ

Требования к точности позиционирования

операционная среда

Типичные рекомендации по выбору двигателя с тормозом

Легкие-автомобильные транспортные средства (до 300 кг)

Небольшие AGV с нижней опорой, работающие на ровных полах, могут работать без двигателей с тормозом, если система управления двигателем обеспечивает адекватное электронное торможение.

AGV средней-мощности (300–800 кг)

Для грузовых-автомобильных транспортных средств или роботов с дифференциальным-приводом обычно рекомендуются двигатели с тормозом для повышения стабильности остановки и точности позиционирования.

Тяжелые-автомобильные транспортные средства повышенной грузоподъемности (более 800 кг)

Тормозные двигатели становятся незаменимыми из-за повышенной инерции системы.

Высокоточные-автоматизированные транспортные средства высокой точности

Приложения, требующие точности позиционирования ± 10 мм или выше, обычно требуют двигателей с тормозом для обеспечения повторяемости останова.

Обязательная установка тормозного двигателя

Независимо от грузоподъемности двигатели с тормозом следует устанавливать всегда, если:

В AGV используются лазерные сканеры безопасности или схемы аварийной остановки.

система требует строгого тормозного пути

AGV работает на пандусах или склонах

AGV перевозит хрупкие или опасные материалы

В этих сценариях механическое торможение обеспечивает дополнительный уровень безопасности помимо электронного управления торможением.

3. Расчет тормозной силы

Требуемую тормозную силу можно оценить с помощью следующего инженерного уравнения:

Fb Больше или равно (мАГВ + мнагрузка) × g × (μ × cosθ + sinθ)

Где:

Fb=тормозная сила (Н)
mAGV=Масса автомобиля AGV (кг)
mload=масса полезной нагрузки (кг)
g=гравитационное ускорение (9,81 м/с²)
μ=коэффициент трения пола
θ=угол наклона

Для типичных бетонных полов:

μ = 0.6 – 0.8

Чтобы обеспечить безопасную работу, инженеры обычно применяют коэффициент запаса прочности при торможении:

Fdesign=1.5 – 2,0 × Fb

4. Выбор мощности приводного двигателя AGV

Выбор правильногоМощность приводного двигателя AGVимеет решающее значение для обеспечения стабильного движения транспортного средства и энергоэффективности.

Требуемая мощность двигателя зависит от нескольких механических параметров:

общая масса автомобиля

грузоподъемность

скорость движения

сопротивление качению

эффективность трансмиссии

характеристики ускорения

Для большинства промышленных AGV типичные рабочие скорости находятся в диапазоне:

30 – 60 м/мин

Типичные диапазоны мощности двигателей

Хотя рекомендуются подробные расчеты, типичные диапазоны мощности двигателя AGV:

AGV с дифференциальным-приводом обычно требуют более мощного двигателя, поскольку каждое ведущее колесо должно обеспечивать как тягу, так и крутящий момент рулевого управления.

5. Базовый расчет мощности привода AGV

Мощность двигателя, необходимую для движения с постоянной-скоростью, можно оценить с помощью:

P = (F × v) / η

Где:

P=требуемая мощность двигателя
F=сопротивление движению (Н)
v=скорость автомобиля (м/с)
η=эффективность трансмиссии

Типичная эффективность трансмиссии AGV:

η = 0.85 – 0.95

6. Требования к мощности на склоне

Когда AGV работают на пандусах, двигателю приходится преодолевать дополнительное гравитационное сопротивление.

Pslope=(mAGV + mload) × g × v × sinθ

Где:

Pslope=способность преодолевать подъемы по склону
θ=угол наклона

Даже небольшой уклон может значительно увеличить требования к мощности для тяжелых-автоматических транспортных средств.

7. Требования к мощности ускорения

Во время запуска автомобиля для ускорения требуется дополнительная мощность.

Pacc=(мАГВ + мнагрузка) × v² / (2 × t)

Где:

Pacc=мощность ускорения
v=целевая скорость (м/с)
t=время ускорения (с)

Типичное время разгона AGV:

t = 3 – 5 s

8. Окончательный выбор мощности двигателя.

Выбранная мощность двигателя должна удовлетворять:

Pmotor Больше или равно K × (Prun + Pslope + Pacc)

Где:

Pдвигатель=номинальная мощность двигателя
Отключение=мощности при постоянной скорости
Pslope=способность преодолевать подъемы по склону
Pacc=мощность ускорения
K=коэффициент безопасности

Типовой инженерный коэффициент запаса:

K = 1.2 – 1.5

9. Особенности проектирования приводов AGV

Стандартные рекомендации по выбору двигателя могут не применяться в некоторых случаях.

Дополнительный инженерный анализ необходим, когда:

Мульти-тележки, буксирующие AGV

Когда один AGV тянет несколько тележек, тяговые силы и сопротивление повороту значительно возрастают.

Не-центральные нагрузки

Если центр нагрузки смещается от осевой линии автомобиля, требуются дополнительные расчеты крутящего момента.

Высокоскоростные-автоматизированные транспортные средства

AGV, работающие выше:

80 м/мин

испытывают более высокие динамические нагрузки и могут потребовать более мощных-приводов.

Суровые промышленные условия

Экстремальные температуры, пыль или влажность могут потребовать:

более высокий уровень защиты IP

соображения по снижению мощности двигателя

специализированные конструкции уплотнений

10. Инженерная проверка системы привода AGV.

После выбора приводного двигателя и тормозной системы AGV следует провести проверочные испытания.

Типичные инженерные испытания включают в себя:

Испытание на непрерывную работу при номинальной нагрузке

Работайте при номинальной нагрузке в течение 4 часов и контролируйте температуру двигателя.

Тест на перегрузку

Запустите систему по адресу:

120% номинальная нагрузка

в течение одного часа.

Тест экстренного торможения

Проверьте тормозной путь и эффективность тормозов.

Испытание на долговечность

Выполните повторяющиеся циклы запуска-остановки:

Больше или равно 1000 циклов

для оценки долгосрочной-надежности.

Заключение

Проектирование надежного привода AGV требует сбалансированного сочетания механических расчетов, инженерного опыта и соображений безопасности.

Хорошо спроектированная система привода AGV должна соответствовать нескольким основным принципам:

приоритет безопасности в конфигурации двигателя с тормозом

рассчитать мощность двигателя на основе реальных условий эксплуатации

проводить специальный анализ для сложных приложений

проверить производительность посредством инженерных испытаний

Следуя этим инженерным рекомендациям, производители и системные интеграторы AGV могут создавать более безопасные, эффективные и долговечные системы привода AGV, способные удовлетворить требования современных автоматизированных логистических сред.

Пример встроенного привода AGV

Современные системы AGV часто используют интегрированныеПриводы AGVкоторые сочетают в себе двигатель, коробку передач, тормоз иВедущее колесо АГВв компактный модуль. Эти интегрированные приводные устройства упрощают установку и повышают надежность системы.

Здесь вы можете изучить различные типы приводов AGV:

Пример внутренней ссылки

Привод АГВ

Ведущее колесо АГВ

Дифференциальное ведущее колесо для AGV