Giới thiệu

Với sự phát triển nhanh chóng của hệ thống sản xuất thông minh và hậu cần tự động, Xe dẫn hướng tự động (AGV) đã trở thành thiết bị quan trọng cho các hoạt động xử lý vật liệu và hậu cần nội bộ hiện đại. Hiệu suất, độ an toàn và độ tin cậy của AGV phần lớn phụ thuộc vào thiết kế hệ thống truyền động của nó, đặc biệt là việc lựa chọn động cơ truyền động AGV, hệ thống phanh và bộ truyền động AGV tích hợp.

Động cơ truyền động được lựa chọn không đúng có thể dẫn đến mô-men xoắn không đủ, hoạt động không ổn định, tiêu thụ điện năng quá mức hoặc giảm tuổi thọ thiết bị. Tương tự, hệ thống phanh không phù hợp có thể gây ra rủi ro về an toàn, đặc biệt là trong các ứng dụng-tải trọng cao, nhiệm vụ định vị có độ chính xác-cao hoặc môi trường có đường dốc và dốc.

Vì lý do này, thiết kế hệ thống truyền động AGV phải dựa trên các tính toán kỹ thuật có hệ thống thay vì lựa chọn thực nghiệm đơn giản. Các thông số chính như khối lượng xe, khả năng chịu tải, tốc độ vận hành, đặc tính tăng tốc, điều kiện sàn và góc dốc đều phải được xem xét.

Hướng dẫn kỹ thuật này cung cấp một cái nhìn tổng quan thực tế về:

Nguyên tắc lựa chọn động cơ phanh AGV

Phương pháp tính công suất động cơ truyền động AGV

Cấu hình bộ truyền động AGV cho các kiến ​​trúc AGV khác nhau

Cân nhắc điều kiện hoạt động đặc biệt

Những hướng dẫn này có thể giúp các nhà sản xuất AGV, nhà tích hợp hệ thống và kỹ sư tự động hóa thiết kế hệ thống truyền động AGV an toàn hơn và hiệu quả hơn.

1. Tìm hiểu Bộ truyền động AGV

Trước khi lựa chọn động cơ và hệ thống phanh, điều quan trọng là phải hiểu cấu trúc điển hình của động cơ và hệ thống phanh.Bộ dẫn động AGV.

Bộ truyền động AGV hiện đại tích hợp một số thành phần chính vào một mô-đun nhỏ gọn và hiệu quả cao, thường bao gồm:

Động cơ truyền động AGV (động cơ servo hoặc động cơ PMSM)

hộp số hoặc hộp giảm tốc chính xác

Bánh dẫn động AGV

phanh điện từ

bộ mã hóa hoặc thiết bị phản hồi

giao diện điều khiển động cơ

Kiến trúc tích hợp này cho phép bộ truyền động cung cấp cả động cơ đẩy và khả năng lái, trong một số thiết kế. Trong nhiều robot di động và AGV,Cụm bánh xe dẫn động AGVđóng vai trò là mô-đun năng lượng cốt lõi chịu trách nhiệm cho chuyển động của xe.

Tùy thuộc vào cấu trúc AGV, một số cấu hình ổ đĩa thường được sử dụng:

Bộ truyền động vi sai AGV

Hai bánh dẫn động điều khiển chuyển động và lái độc lập.

AGV lực kéo

Bộ truyền động kéo kéo xe đẩy hoặc xe đẩy.

Tải-chở AGV

Xe chịu tải trực tiếp trên khung xe.

Underride AGV

AGV di chuyển bên dưới giá đỡ hoặc xe đẩy để nâng và vận chuyển chúng.

Bộ dẫn động AGV

Sử dụng bánh xe dẫn động có thể điều khiển được để chuyển động đa hướng.

Mỗi cấu hình yêu cầu công suất mô-men xoắn, công suất và hiệu suất phanh khác nhau, điều này ảnh hưởng trực tiếp đến việc lựa chọn động cơ dẫn động AGV và hệ thống phanh.

2. Lựa chọn động cơ phanh AGV: An toàn là trên hết

Hệ thống phanh là một thành phần quan trọng của bất kỳ hệ thống truyền động AGV nào. Chức năng chính của nó là:

đảm bảo dừng nhanh trong các tình huống khẩn cấp

ngăn chặn chuyển động của xe khi mất điện

duy trì sự ổn định định vị dưới tải

Trong nhiều bộ truyền động AGV, phanh được tích hợp trực tiếp vào cụm động cơ.

Việc lựa chọn động cơ phanh phụ thuộc vào một số yếu tố kỹ thuật:

tổng trọng lượng xe

khả năng chịu tải

Thiết kế kết cấu AGV

yêu cầu độ chính xác định vị

môi trường hoạt động

Hướng dẫn lựa chọn động cơ phanh điển hình

Hạng nhẹ-AGV làm nhiệm vụ (Dưới 300 kg)

AGV khung gầm nhỏ hoạt động trên sàn phẳng có thể hoạt động mà không cần động cơ phanh nếu hệ thống điều khiển động cơ cung cấp phanh điện tử đầy đủ.

AGV hạng trung-(300–800 kg)

Đối với AGV-mang tải hoặc rô-bốt dẫn động{1}}vi sai, động cơ phanh thường được khuyến nghị để cải thiện độ ổn định khi dừng và độ chính xác khi định vị.

AGV hạng nặng-(Trên 800 kg)

Động cơ phanh trở nên cần thiết do quán tính của hệ thống tăng lên.

AGV có độ chính xác cao-

Các ứng dụng yêu cầu độ chính xác định vị từ ±10 mm trở lên thường yêu cầu động cơ phanh để đảm bảo hiệu suất dừng lặp lại.

Bắt buộc lắp đặt động cơ phanh

Bất kể khả năng chịu tải, động cơ phanh phải luôn được lắp đặt khi:

AGV sử dụng máy quét laser an toàn hoặc mạch dừng khẩn cấp

hệ thống yêu cầu khoảng cách dừng nghiêm ngặt

AGV vận hành trên đường dốc hoặc dốc

AGV vận chuyển vật liệu dễ vỡ hoặc nguy hiểm

Trong những tình huống này, phanh cơ học cung cấp một lớp an toàn bổ sung ngoài khả năng điều khiển phanh điện tử.

3. Tính toán lực phanh

Lực phanh cần thiết có thể được ước tính bằng phương trình kỹ thuật sau:

Fb Lớn hơn hoặc bằng (mAGV + mload) × g × (μ × cosθ + sinθ)

Ở đâu:

Lực phanh Fb=(N)
mAGV=khối lượng xe AGV (kg)
mload=khối lượng tải trọng (kg)
g=gia tốc trọng trường (9,81 m/s²)
μ=hệ số ma sát sàn
θ=góc dốc

Đối với sàn bê tông điển hình:

μ = 0.6 – 0.8

Để đảm bảo vận hành an toàn, các kỹ sư thường áp dụng hệ số an toàn phanh:

Fthiết kế=1.5 – 2.0 × Fb

4. Lựa chọn công suất động cơ truyền động AGV

Lựa chọn đúngCông suất động cơ dẫn động AGVlà rất quan trọng để đảm bảo chuyển động ổn định của xe và tiết kiệm năng lượng.

Công suất động cơ cần thiết phụ thuộc vào một số thông số cơ học:

tổng khối lượng xe

khả năng chịu tải

tốc độ di chuyển

lực cản lăn

hiệu suất truyền động

hiệu suất tăng tốc

Đối với hầu hết các AGV công nghiệp, tốc độ hoạt động thông thường nằm trong khoảng:

30 – 60 m/phút

Phạm vi công suất động cơ điển hình

Mặc dù nên tính toán chi tiết nhưng phạm vi công suất động cơ AGV điển hình là:

AGV dẫn động vi sai thường yêu cầu công suất động cơ cao hơn vì mỗi bánh dẫn động phải cung cấp cả lực đẩy và mô-men xoắn lái.

5. Tính toán công suất truyền động AGV cơ bản

Có thể ước tính công suất động cơ cần thiết cho chuyển động có tốc độ-không đổi bằng cách sử dụng:

P = (F × v) / η

Ở đâu:

P=công suất động cơ cần thiết
Lực cản truyền động F=(N)
v=tốc độ xe (m/s)
η=hiệu suất của hệ thống truyền động

Hiệu suất hệ thống truyền động AGV điển hình:

η = 0.85 – 0.95

6. Yêu cầu về điện mái dốc

Khi AGV hoạt động trên đường dốc, động cơ phải vượt qua lực hấp dẫn bổ sung.

Độ dốc=(mAGV + mload) × g × v × sinθ

Ở đâu:

Sức leo dốc Pslope =
θ=góc dốc

Ngay cả độ dốc nhỏ cũng có thể làm tăng đáng kể yêu cầu về điện năng đối với AGV tải nặng.

7. Yêu cầu về năng lượng tăng tốc

Trong quá trình khởi động xe, cần có thêm năng lượng để tăng tốc.

Pacc=(mAGV + mload) × v² / (2 × t)

Ở đâu:

Công suất tăng tốc Pacc =
v=tốc độ mục tiêu (m/s)
t=thời gian tăng tốc (giây)

Thời gian tăng tốc AGV điển hình:

t = 3 – 5 s

8. Lựa chọn công suất động cơ cuối cùng

Công suất động cơ được chọn phải thỏa mãn:

Pmotor Lớn hơn hoặc bằng K × (Prun + Pslope + Pacc)

Ở đâu:

Công suất định mức động cơ Pmotor =
Cắt tỉa=công suất tốc độ không đổi
Sức leo dốc Pslope =
Công suất tăng tốc Pacc =
Hệ số an toàn K =

Hệ số an toàn kỹ thuật điển hình:

K = 1.2 – 1.5

9. Những cân nhắc về thiết kế đặc biệt cho bộ truyền động AGV

Hướng dẫn lựa chọn động cơ tiêu chuẩn có thể không áp dụng trong một số ứng dụng nhất định.

Phân tích kỹ thuật bổ sung là cần thiết khi:

Nhiều xe kéo AGV

Khi một AGV kéo nhiều xe, lực kéo và lực cản quay vòng tăng lên đáng kể.

Tải lệch tâm-

Nếu trọng tâm dịch chuyển ra khỏi tâm xe thì cần phải tính toán mô-men xoắn bổ sung.

AGV-tốc độ cao

AGV hoạt động ở trên:

80 m/phút

chịu tải động cao hơn và có thể yêu cầu-bộ truyền động công suất cao hơn.

Môi trường công nghiệp khắc nghiệt

Nhiệt độ, bụi hoặc độ ẩm khắc nghiệt có thể yêu cầu:

xếp hạng bảo vệ IP cao hơn

cân nhắc giảm tải động cơ

thiết kế niêm phong chuyên dụng

10. Xác nhận kỹ thuật của hệ thống truyền động AGV

Sau khi chọn động cơ truyền động AGV và hệ thống phanh, cần tiến hành kiểm tra xác nhận.

Các bài kiểm tra kỹ thuật điển hình bao gồm:

Kiểm tra hoạt động liên tục tải định mức

Vận hành dưới tải định mức trong 4 giờ và theo dõi nhiệt độ động cơ.

Kiểm tra quá tải

Chạy hệ thống tại:

Tải định mức 120%

trong một giờ.

Kiểm tra phanh khẩn cấp

Kiểm tra khoảng cách dừng và hiệu suất phanh.

Kiểm tra độ bền

Thực hiện các chu kỳ bắt đầu{0}}dừng lặp lại:

Lớn hơn hoặc bằng 1000 chu kỳ

để đánh giá độ tin cậy-lâu dài.

Phần kết luận

Thiết kế bộ truyền động AGV đáng tin cậy đòi hỏi sự kết hợp cân bằng giữa tính toán cơ học, kinh nghiệm kỹ thuật và cân nhắc về an toàn.

Một hệ thống truyền động AGV được thiết kế tốt phải tuân theo một số nguyên tắc cốt lõi:

ưu tiên sự an toàn trong cấu hình động cơ phanh

tính toán công suất động cơ dựa trên điều kiện vận hành thực tế

tiến hành phân tích đặc biệt cho các ứng dụng phức tạp

xác minh hiệu suất thông qua thử nghiệm kỹ thuật

Bằng cách tuân theo các nguyên tắc kỹ thuật này, các nhà sản xuất AGV và nhà tích hợp hệ thống có thể thiết kế hệ thống truyền động AGV an toàn hơn, hiệu quả hơn và bền hơn có khả năng đáp ứng nhu cầu của môi trường hậu cần tự động hiện đại.

Ví dụ về Bộ truyền động AGV tích hợp

Hệ thống AGV hiện đại thường sử dụng tích hợpBộ truyền động AGVkết hợp động cơ, hộp số, phanh vàBánh dẫn động AGVthành một mô-đun nhỏ gọn. Các bộ truyền động tích hợp này đơn giản hóa việc cài đặt và cải thiện độ tin cậy của hệ thống.

Bạn có thể khám phá các loại bộ truyền động AGV khác nhau tại đây:

Ví dụ về liên kết nội bộ

Bộ truyền động AGV

Bánh xe dẫn động AGV

Bánh xe truyền động vi sai cho AGV