Resum
En el desenvolupament d'AGV i AMR, els enginyers solen centrar-se en components crítics com ara motors d'accionament, reductors, sistemes de control i tecnologies de navegació. Tanmateix, sovint se subestima un factor mecànic important - el disseny de la suspensió del sistema de rodes motrius.
Per als AGV de quatre-rodes equipats amb quatre rodes motrius i funcions de direcció, la suspensió no és només un accessori opcional. Té un paper fonamental a l'hora de mantenir la càrrega equilibrada de les rodes, reduir la resistència de la direcció, prevenir l'excés de corrent del motor i millorar-la fiabilitat del sistema a llarg termini.
Aquest article presenta un cas real d'un clientPlutools, analitzant com la manca de suspensió va provocar una càrrega desigual de les rodes, un corrent de direcció anormal i un sobreescalfament del motor en un AGV de quatre rodes. Mitjançant proves al lloc-i anàlisis d'enginyeria, es va identificar la causa real, proporcionant informació valuosa per al disseny del xassís AGV.
Antecedents del projecte
Un client va desenvolupar un AGV resistent-amb una estructura de quatre-rodes motrius i quatre-rodes de direcció.
L'AGV estava equipat amb quatre jocs deRodes motrius AGV verticals Plutools PLT310. El vehicle no incloïa rodes auxiliars i el sistema de rodes motrius es va dissenyar sense mecanisme de suspensió.
ElPLT310 Roda motriu AGV verticalpresenta una estructura compacta, una gran capacitat de càrrega, un rendiment precís de la direcció i una fiabilitat excel·lent. Està dissenyat per a AGV, AMR i aplicacions de robots mòbils industrials de càrrega pesada-que requereixen una conducció estable i un posicionament precís.
Durant l'etapa de posada en marxa inicial, l'AGV va funcionar sense problemes a la fàbrica del client.
Com que l'àrea de posada en marxa tenia un sòl relativament pla, el vehicle va demostrar un bon rendiment de direcció. A partir d'aquest entorn, el client creia que un sistema de suspensió era innecessari.
Des del punt de vista de l'enginyeria, però, recomanem mantenir el disseny de la suspensió per millorar l'adaptabilitat a les condicions de funcionament-reals i mantenir una càrrega equilibrada de les rodes.
Tot i que l'AGV va funcionar bé durant les proves de fàbrica, es van produir problemes inesperats després del desplegament al lloc de l'aplicació final.
Els problemes de direcció van aparèixer al lloc de l'usuari final
Després d'instal·lar l'AGV al lloc final del client, es van produir diversos problemes:
L'AGV va tenir dificultats per fer la rotació al lloc{0};
El corrent de direcció sovint arribava a la limitació de corrent de 80A del controlador;
En determinades zones, l'AGV no va poder completar la direcció;
Els motors de direcció es van escalfar molt després d'un funcionament continu.
A partir d'aquests símptomes, el client inicialment va sospitar que el sistema de direcció no tenia prou parell.
Creien que la solució requeriria:
Un motor de direcció més gran;
Una caixa de canvis amb una relació de reducció més alta.
Aquesta hipòtesi era comprensible perquè sovint s'associen un corrent elevat i una direcció fallida amb un parell motor insuficient.
Tanmateix, després d'analitzar les condicions reals de funcionament, els enginyers de Plutools van creure que la causa principal podria no estar relacionada amb la potència del motor.
Es va requerir una-investigació detallada del lloc i una anàlisi de dades.
-Investigació del lloc i anàlisi de causes arrel
Els enginyers de Plutools van visitar el lloc-de l'usuari final i van realitzar una inspecció exhaustiva del xassís de l'AGV.
Els quatrePLT310 Rodes motrius AGV verticalss'han instal·lat en una configuració estàndard de quatre-cantons:
La roda núm.1 i la roda núm.4 formaven una parella diagonal;
La roda núm.2 i la roda núm.3 formaven una altra parella diagonal.
Durant la inspecció, vam trobar que la planitud del sòl al lloc d'aplicació final era significativament pitjor que l'entorn de posada en marxa del client.
Més important encara, la deformació de la roda núm. 1 i la roda núm. 4 va ser notablement més gran que les altres dues rodes.
Això indicava que les quatre rodes motrius no compartien el pes del vehicle de manera uniforme.
A causa de les condicions irregulars del terreny, un parell diagonal de rodes motrius portava una càrrega vertical excessiva, mentre que l'altre parell diagonal portava molta menys càrrega.
Per a un AGV de quatre rodes-sense suspensió, aquest desequilibri pot augmentar significativament la resistència de la direcció i crear una càrrega anormal del motor.
Prova de corrent de direcció i verificació de dades
Per verificar la nostra anàlisi, els enginyers de Plutools van realitzar una prova de monitorització-en temps real del corrent de direcció de les quatre rodes motrius AGV verticals PLT310.
Primer, es va provar l'AGV a la zona on es va produir una fallada de direcció.
Durant la prova, un parell de rodes motrius en diagonal va assolir ràpidament el límit de corrent de 80 A del controlador, però l'AGV encara no va poder completar la rotació.
Això indicava que el sistema de direcció estava experimentant una resistència mecànica excessiva en lloc d'una sortida del motor insuficient.
Després d'això, l'AGV es va traslladar a una zona on les quatre rodes motrius podien girar sense problemes. Es va tornar a mesurar el corrent de direcció de cada roda motriu.
Els resultats de la prova van mostrar:
Roda núm.1 i roda núm.4: aproximadament 70–80A de corrent de direcció;
Roda núm.2 i roda núm.3: aproximadament 5–15A de corrent de direcció;
Corrent total d'arrencada dels quatre motors de direcció: aproximadament 170–180 A.
Aquests resultats van proporcionar evidències sòlides.
Si la capacitat del motor de direcció era insuficient, els quatre motors de direcció haurien d'haver-se acostat a la limitació actual simultàniament.
Tanmateix, la situació real era completament diferent:
Només un parell diagonal de rodes motrius funcionava amb una càrrega elevada, mentre que l'altre parell portava una càrrega significativament menor.
Per tant, el problema no va ser causat per un parell insuficient del motor de direcció o la capacitat de la caixa de canvis.
La causa real va serDistribució desigual de la càrrega de les rodes causada per la manca de compensació de la suspensió.
Per què la manca de suspensió afecta el rendiment de la direcció AGV?
Molts enginyers assumeixen que un AGV de quatre-rodes pot distribuir de manera natural el pes del vehicle de manera uniforme entre les quatre rodes.
En teoria, això és cert en condicions ideals.
Tanmateix, els entorns industrials reals rarament són perfectament plans.
Fins i tot les petites diferències d'alçada del sòl poden crear una càrrega desigual quan el xassís AGV passa per diferents zones.
Per a un AGV de quatre rodes-sense suspensió, el xassís no pot compensar eficaçment aquestes variacions de terra.
Com a resultat, es pot produir la situació següent:
Un parell de rodes en diagonal porta la major part del pes del vehicle;
L'altre parell diagonal té una pressió de contacte reduïda;
Les rodes sobrecarregades experimenten una major deformació dels pneumàtics;
La resistència de la direcció augmenta significativament;
El corrent del motor de direcció augmenta ràpidament;
La temperatura del motor augmenta;
Finalment, l'AGV pot no completar la direcció.
Per tant, el problema real no és que el motor no pugui generar prou parell.
El veritable problema és que es crea una resistència mecànica excessiva per la càrrega desigual de les rodes.
Anàlisi de distribució de càrrega
La relació entre la força de direcció i el corrent del motor es pot considerar aproximadament proporcional.
Durant la prova de camp, quan l'AGV amb prou feines podia completar la direcció, els corrents mitjans de direcció dels dos grups de rodes diagonals eren aproximadament:
Grup A: 10A;
Grup B: 80A.
A partir de la distribució actual, es pot calcular la distribució de càrrega aproximada:
Grup A:
Càrrega total × 10/(10 + 80)
≈ 11% de la càrrega total
Grup B:
Càrrega total × 80/(10 + 80)
≈ 89% de la càrrega total
Això significa que la relació de càrrega entre els dos grups de rodes diagonals era propera a:
1 : 8
En altres paraules, un parell de rodes diagonals portava gairebé vuit vegades la càrrega de l'altre parell.
Quan l'AGV va arribar a una zona més irregular on la direcció va fallar completament, el desequilibri de càrrega es va fer encara més greu.
Aquest càlcul va confirmar a més que el problema clau no era la capacitat de potència del sistema de rodes motrius PLT310, sinó la distribució desigual de la càrrega mecànica.
Solució: afegir suspensió al sistema de rodes motrius PLT310
Després d'identificar la causa principal, Plutools no va substituir els motors de direcció ni va modificar la configuració de la caixa de canvis.
En canvi, la solució es va centrar a millorar l'estructura mecànica:
Es va afegir un mecanisme de suspensió a les quatre rodes motrius AGV verticals PLT310.
Amb el sistema de suspensió instal·lat, cada roda motriu podria compensar automàticament les petites irregularitats del sòl i mantenir una pressió de contacte més equilibrada.
Després de la modificació:
L'AGV va recuperar un rendiment de rotació-suficient;
El corrent de direcció es va reduir significativament;
La temperatura del motor va tornar a un rang normal;
El vehicle funcionava de manera fiable al lloc-de l'usuari final.
Aquest cas va demostrar que millorar l'equilibri de càrrega mecànica pot ser més eficaç que simplement augmentar la potència del motor.
Resum d'enginyeria
Molts projectes AGV funcionen bé durant les proves de fàbrica, però es troben amb problemes inesperats després del desplegament.
El motiu sovint no és el rendiment insuficient dels components, sinó la diferència entre l'entorn de posada en marxa i les condicions de funcionament reals.
Per als AGV de quatre-rodes, el rendiment de la direcció depèn no només del parell del motor i de la selecció de la caixa de canvis, sinó també de l'equilibri de càrrega de les rodes.
Aquest cas mostra que fins i tot les irregularitats menors del sòl poden provocar una concentració de càrrega severa en un AGV de quatre rodes-sense suspensió, donant lloc a:
Augment de la resistència a la direcció;
Excés de corrent del motor;
temperatura del motor més alta;
Fiabilitat del sistema reduïda;
Possible fallada de la direcció.
Per al disseny del xassís AGV de quatre-rodes, Plutools recomana:
Avaluació dels requisits de suspensió en funció de les condicions reals d'aplicació, no només dels entorns de posada en marxa;
Tenint en compte les pitjors-condicions de funcionament durant el disseny del xassís;
Realització d'anàlisis de distribució de càrrega a les rodes abans de finalitzar l'estructura mecànica;
Ús de solucions de rodes motrius suspeses per a AGV-resistents i aplicacions de funcionament continu.
La suspensió no és simplement un component mecànic addicional.
És un element de disseny important que garanteix un funcionament estable, una càrrega equilibrada i la fiabilitat-a llarg termini dels sistemes d'accionament AGV.
A través de la tecnologia i l'experiència en enginyeria de rodes motrius professionals,Plutools continua oferint solucions de mobilitat AGV fiables per a aplicacions globals de fabricació intel·ligent i logística.
