การออกแบบระบบกันสะเทือนล้อขับเคลื่อน AGV: แรงกระแทก-ดูดซับโครงสร้างลอยตัวสำหรับสภาพถนนที่ไม่เรียบ

ด้วยการเปลี่ยนแปลงและการยกระดับการผลิตและการพัฒนาอย่างรวดเร็วของโลจิสติกส์อัจฉริยะ การใช้งาน AGV (ยานพาหนะนำทางอัตโนมัติ) ได้ขยายตัวอย่างรวดเร็วจากคลังสินค้าแบบดั้งเดิมที่มีสภาพแวดล้อมที่มีการควบคุม ไปสู่สถานการณ์ที่ซับซ้อนมากขึ้น เช่น โรงปฏิบัติงานการผลิต อาคารท่าเรือ และพื้นที่ตรวจสอบกลางแจ้ง การขยายสถานการณ์การใช้งานและการเปลี่ยนแปลงบ่อยครั้งระหว่างสภาพแวดล้อม โดยเฉพาะอย่างยิ่งการทำงานภายในอาคาร-ไปเป็น-ภายนอกอาคาร ทำให้มีข้อกำหนดที่สูงขึ้นมากในการปรับตัวด้านสิ่งแวดล้อมของ AGV ในบรรดาปัจจัยเหล่านี้ ความสามารถในการปรับตัวของพื้นผิวถนนถือเป็นสิ่งสำคัญอย่างยิ่ง

เนื่องจากโครงสร้างทางกลหลักที่ช่วยให้ยานพาหนะเคลื่อนที่ได้อย่างราบรื่น แบริ่งรับน้ำหนักที่เชื่อถือได้ และอายุการใช้งานที่ยาวนานของชุดขับเคลื่อน การออกแบบที่สมเหตุสมผลและการเลือกโครงสร้างดูดซับแรงกระแทก-แบบลอยตัวจึงมีบทบาทชี้ขาด เพื่อให้เป็นไปตามโครงร่างแชสซีและข้อกำหนดในการรับน้ำหนักที่แตกต่างกัน โครงสร้างระบบกันสะเทือนแบบลอยหลายประเภทจึงได้รับการพัฒนา บทความนี้จะตรวจสอบโครงสร้างดูดซับแรงกระแทก AGV ทั่วไป-อย่างเป็นระบบ วิเคราะห์กลไกการทำงาน ข้อจำกัดในการออกแบบ และคุณลักษณะด้านประสิทธิภาพ และให้ข้อมูลอ้างอิงทางทฤษฎีและคำแนะนำในทางปฏิบัติสำหรับการออกแบบและเลือกระบบกันสะเทือน

1. หน้าที่หลักของแรงกระแทก-การดูดซับโครงสร้างลอยน้ำ

วัตถุประสงค์พื้นฐานของโครงสร้างลอยตัวที่ดูดซับแรงกระแทก-คือเพื่อให้แน่ใจว่าการทำงานของ AGV มีความเสถียรบนพื้นผิวถนนที่ไม่เรียบและซับซ้อน วัตถุประสงค์นี้บรรลุผลสำเร็จได้ด้วยกลไกที่เกี่ยวข้องอย่างใกล้ชิด 3 กลไก

(1) ตรวจสอบให้แน่ใจว่าระบบล้อสัมผัสพื้นประสานกัน

ในการกำหนดค่า AGV แบบหลายล้อ- หากล้อขับเคลื่อนได้รับการติดตั้งในตำแหน่งที่ยื่นออกมามากกว่าล้อเสริมเพื่อรับประกันการยึดเกาะ ล้อเสริมอาจสูญเสียการสัมผัสพื้น สิ่งนี้ส่งผลให้มีสมาธิในการบรรทุกมากเกินไปในชุดขับเคลื่อน ความจุน้ำหนักบรรทุกที่มีประสิทธิภาพลดลง และส่งผลต่อความเสถียรในการขับขี่อย่างมาก

ด้วยการนำเสนออิสระที่ยืดหยุ่นผ่านสปริงกันสะเทือน โครงสร้างลอยที่ดูดซับ-ช่วยให้หน่วยขับเคลื่อนเคลื่อนที่ในแนวตั้งได้ ภายใต้น้ำหนักตัวเอง-ของ AGV ล้อขับเคลื่อนสามารถกดกลับไปให้มีความสูงเท่ากับล้อเสริมได้ ทำให้ล้อทุกล้อสัมผัสกับพื้นพร้อมกันได้ ช่วยให้มั่นใจได้ถึงการยึดเกาะที่เพียงพอสำหรับล้อขับเคลื่อนในขณะที่ล้อเสริมสามารถแบ่งส่วนของน้ำหนักได้ ส่งผลให้มีการกระจายน้ำหนักบรรทุกทั่วทั้งยานพาหนะอย่างเหมาะสมที่สุด

(2) การปรับตัวให้เข้ากับความผิดปกติและสิ่งกีดขวางของถนน

เมื่อใช้งานบนพื้นผิวถนนที่ไม่เรียบโดยไม่มีระบบดูดซับแรงกระแทก ล้อขับเคลื่อนอาจสูญเสียการยึดเกาะถนนหรือถูกยกอย่างแน่นหนาจากสิ่งกีดขวาง ส่งผลให้รถสั่นสะเทือน การเบี่ยงเบน หรือความไม่มั่นคง ด้วยระบบกันสะเทือนแบบลอยตัว สปริงช่วยให้ล้อขับเคลื่อนสามารถติดตามพื้นผิวถนนได้อย่างต่อเนื่อง

เมื่อเผชิญกับส่วนที่ยื่นออกมา สปริงอัดจะป้องกันไม่ให้ชุดขับเคลื่อนยกตัวรถทั้งคันได้อย่างมั่นคง เมื่อผ่านจุดกด แรงคืนสภาพของสปริงจะดันล้อขับเคลื่อนลงเพื่อรักษาการสัมผัสกับพื้น ช่วยให้มั่นใจได้ถึงการยึดเกาะถนนอย่างต่อเนื่องและพฤติกรรมการขับขี่ที่มั่นคงภายใต้สภาพถนนที่แตกต่างกัน

(3) การบัฟเฟอร์ส่งผลกระทบต่อโหลดและการปกป้องชุดขับเคลื่อน

ความผิดปกติและสิ่งกีดขวางบนถนนทำให้เกิดแรงกระแทกชั่วคราวซึ่งส่งตรงไปยังมอเตอร์ กระปุกเกียร์ แบริ่ง และส่วนประกอบสำคัญอื่นๆ เมื่อเวลาผ่านไป โหลดเหล่านี้จะเร่งการสึกหรอและความล้มเหลว

สปริงกันสะเทือนจะดูดซับและบัฟเฟอร์ส่งผลกระทบต่อพลังงานผ่านการเสียรูปแบบยืดหยุ่น เปลี่ยนแรงกระแทกอย่างกะทันหันให้เป็นพลังงานยืดหยุ่นที่ค่อยๆ ปล่อยออกมา ซึ่งช่วยลดภาระสูงสุดที่ส่งไปยังชุดขับเคลื่อนได้อย่างมาก ช่วยยืดอายุการใช้งานส่วนประกอบและลดค่าใช้จ่ายในการบำรุงรักษา

2. ข้อจำกัดในการออกแบบและการสร้างแบบจำลองทางคณิตศาสตร์ (รูปแบบข้อความธรรมดา-)

เพื่อให้บรรลุฟังก์ชันข้างต้นได้อย่างน่าเชื่อถือ -โครงสร้างลอยตัวที่ดูดซับแรงกระแทกจะต้องเป็นไปตามข้อจำกัดทางกลหลายชุด ตัวแปรการออกแบบแกนกลางคือการจับคู่ความแข็งของสปริง k ที่แม่นยำ ขึ้นอยู่กับเงื่อนไขการใช้งานทั่วไปสามประการ-พื้นที่ราบ การกด และส่วนที่ยื่นออกมา- ความสัมพันธ์ในการออกแบบหลักๆ ถูกสร้างขึ้นด้านล่างโดยใช้-การแสดงออกทางข้อความธรรมดา-ที่เป็นมิตรทางวิศวกรรม

คำจำกัดความของพารามิเตอร์ที่สำคัญ

k : ความแข็งของสปริงกันสะเทือนเดี่ยว
lambda : ความสูงยื่นออกมาของล้อขับเคลื่อนสัมพันธ์กับล้อเสริม
เดลต้า : พื้นผิวถนนไม่เรียบ (สันดอน=+ สันดอน=- เดลต้า)
เดลต้า : สปริงพรีโหลด
n : จำนวนสปริงต่อชุดขับเคลื่อน
G : น้ำหนัก AGV ทั้งหมดที่โหลดเต็ม
mu1 : สัมประสิทธิ์แรงเสียดทานระหว่างล้อขับเคลื่อนกับพื้น
mu2 : ค่าสัมประสิทธิ์ความต้านทานการหมุนของ AGV
Fmax1 , Fmax1_limit : พิกัดและโหลดสูงสุดของล้อขับเคลื่อน
Fmax2 , Fmax2_limit : พิกัดและโหลดสูงสุดของล้อเสริม

(1) สภาพพื้นเรียบ (กรณีพื้นฐาน)

นี่เป็นสภาพการทำงานที่พบบ่อยที่สุด ล้อทุกล้อจะต้องสัมผัสกับพื้น น้ำหนักบรรทุกต้องอยู่ภายในขีดจำกัดที่กำหนด และต้องหลีกเลี่ยงการลื่นไถลของล้อขับเคลื่อน

โหลดล้อปกติ:

FN1=(เดลต้า + แลมบ์ดา) * n * k

ข้อจำกัดในการรับน้ำหนักสำหรับล้อขับเคลื่อน:

เอฟเอ็น1<= Fmax1

โหลดล้อเสริม FN2 ต้องเป็นไปตาม:

เอฟเอ็น2<= Fmax2

(หมายเหตุ: FN2 ได้มาจากสมดุลแรงสถิตของระบบล้อตามฟังก์ชันของ FN1 และน้ำหนักยานพาหนะรวม G)

สภาพกันลื่น-:

FN1 * mu1 > G * mu2

(2) สภาพถนนที่ทรุดโทรม

ในการยุบตัวของถนน สปริงจะยืดออกมากขึ้น ช่วยลดภาระของล้อขับเคลื่อนและเพิ่มภาระของล้อเสริม เพื่อป้องกันการสูญเสียหน้าสัมผัสของล้อขับเคลื่อน จะต้องเป็นไปตามเงื่อนไขทางเรขาคณิตต่อไปนี้:

แลมบ์ดา > เดลต้า

โหลดล้อปกติ:

FN1_depressed=(เดลต้า + แลมบ์ดา - เดลต้า) * n * k

ข้อจำกัดในการโหลด (อนุญาตให้ใช้ขีดจำกัดระยะสั้น-):

FN1_หดหู่<= Fmax1_limit
FN2_หดหู่<= Fmax2_limit

สภาพกันลื่น-:

FN1_depressed * mu1 > G * mu2

(3) สภาพถนนที่ยื่นออกมา

เมื่อ AGV พบส่วนที่ยื่นออกมา สปริงจะถูกบีบอัดเพิ่มเติม และภาระของล้อขับเคลื่อนจะถึงค่าสูงสุด แรงสปริงจะต้องไม่ยกตัวรถทั้งหมดและทำให้ล้อเสริมขาดการสัมผัส

โหลดล้อปกติ:

FN1_bump=(เดลต้า + แลมบ์ดา + เดลต้า) * n * k

เหตุผลทั่วไป-ข้อจำกัดในการติดต่อ
(สำหรับการกำหนดค่า AGV สี่ล้อทั่วไป-):

2 * FN1_ชน < กรัม

ข้อจำกัดในการโหลด (อนุญาตให้จำกัดระยะสั้น-):

FN1_ชน<= Fmax1_limit

(4) การกำหนดช่วงความแข็งที่ครอบคลุม

ด้วยการรวมข้อจำกัดความไม่เท่าเทียมกันทั้งหมดจากสภาพถนนเรียบ หดหู่ และยื่นออกมา ทำให้สามารถหาช่วงความแข็งของสปริง k ที่เป็นไปได้

ภายในช่วงที่เป็นไปได้นี้ ควรเลือกค่าที่เหมาะสมของเดลต้าสปริงพรีโหลดและแลมบ์ดาที่ยื่นออกมาของล้อขับเคลื่อน

ในการปฏิบัติงานด้านวิศวกรรม มีการใช้แนวทางต่อไปนี้โดยทั่วไป:

แลมบ์ดา=(1.5 ถึง 2.0) * เดลต้า

ซึ่งให้ความปลอดภัยที่เพียงพอสำหรับความไม่สม่ำเสมอของพื้นผิวถนน

3. ประเภททั่วไปของ AGV Shock-โครงสร้างดูดซับแบบลอยตัว

(1) ประเภทสวิงแบบก้อง

ชุดขับเคลื่อนเชื่อมต่อกับแชสซีผ่านข้อต่อเดือยและสามารถสวิงได้ภายใต้สปริง-แรงบิดคืนสภาพที่สร้างขึ้น โครงสร้างนี้ให้การขยายทางกล ซึ่งช่วยให้มีแรงสปริงที่ค่อนข้างเล็กเพื่อสร้างแรงสัมผัสพื้นขนาดใหญ่ อย่างไรก็ตาม ความสัมพันธ์ระหว่างการเคลื่อนที่แบบลอยตัวและการบีบอัดสปริงนั้นไม่เป็นเชิงเส้น

แม้ว่าความสามารถในการปรับตัวจะแข็งแกร่ง แต่ก็มีความแตกต่างของโหลดแบบสองทิศทางอยู่ ในระหว่างการทำงานขึ้นเนิน โหลดของล้อขับเคลื่อนจะเพิ่มขึ้นอย่างมาก โดยต้องมีการตรวจสอบความแข็งแรงของโครงสร้างอย่างระมัดระวัง ประเภทนี้ใช้กันอย่างแพร่หลายใน-AGV งานหนักซึ่งมีพื้นที่ติดตั้งเพียงพอ

(2) ประเภทคอลัมน์นำทางแนวตั้ง

ชุดขับเคลื่อนจะลอยในแนวตั้งตามแนวแกนนำเชิงเส้นหรือปลอกนำ โดยมีสปริงอัดช่วยดูดซับแรงกระแทก โครงสร้างมีขนาดกะทัดรัด -คุ้มค่า และบำรุงรักษาง่าย

ข้อกำหนดการออกแบบที่สำคัญคือคอลัมน์นำทางต้องได้รับการจัดเรียงอย่างสมมาตรและอยู่ตรงกลางโดยสัมพันธ์กับจุดสัมผัสพื้นของล้อ- การวางแนวที่ไม่เหมาะสมอาจทำให้เกิดช่วงเวลาเพิ่มเติม ส่งผลให้เกิดการติดขัดหรือการสึกหรอที่ผิดปกติ ประเภทนี้เหมาะสำหรับรถ AGV ที่บรรทุกเบา- ถึงปานกลาง-ที่มีข้อจำกัดด้านความสูงที่เข้มงวด

(3) ประเภทลิงก์แบบกรรไกร-

การเคลื่อนที่แบบลอยตัวเกิดขึ้นได้ผ่านกลไกการเชื่อมต่อแบบกรรไกร และมักจะรวมเข้ากับโมดูลบังคับเลี้ยวแบบเฟืองท้ายเพื่อประหยัดพื้นที่ในการติดตั้ง อย่างไรก็ตาม เมื่อล้อขับเคลื่อนด้านซ้ายและขวาพบกับความสูงของถนนที่แตกต่างกัน โครงสร้างจะขาด-ความสามารถในการปรับตัวได้เอง และอาจทำให้แชสซียกในแนวทแยง

ประเภทนี้ส่วนใหญ่จะใช้ในโมดูลขับเคลื่อนพวงมาลัยแบบเฟืองท้ายแบบบูรณาการโดยเฉพาะ และมีความสามารถในการปรับตัวได้ค่อนข้างต่ำกับพื้นผิวถนนทั่วไปที่ไม่เรียบ

(4) ประเภทเพลาสวิง-

ล้อสองล้อถูกติดตั้งอย่างแน่นหนาบนเพลาเดียวซึ่งสามารถหมุนรอบบานพับตรงกลางได้ ความไม่สม่ำเสมอของถนนได้รับการแก้ไขโดยการแกว่งทั้งเพลา ส่งผลให้ล้อทั้งสองเป็นล้อขนาดใหญ่เสมือนล้อเดียวอย่างมีประสิทธิภาพ

ในระบบหลาย-ล้อ สามารถรวมเพลาสวิงหลายอันเข้าด้วยกันเพื่อลดระบบล้อให้มีการกำหนดค่าหน้าสัมผัสกราวด์สาม-จุดเทียบเท่า ซึ่งจะช่วยแก้ปัญหา-การกราวด์ร่วมโดยพื้นฐาน โครงสร้างนี้เรียบง่ายและทนทาน ทำให้เหมาะอย่างยิ่งสำหรับรถหลายล้อ- งานหนัก- และรถ AGV กลางแจ้ง

(5) สี่-ประเภทการเชื่อมโยง

ตามหลักการเชื่อมโยงรูปสี่เหลี่ยมด้านขนาน โครงสร้างการเชื่อมโยงทั้งสี่-ทำให้สามารถลอยตัวในแนวตั้งได้ในขณะที่ยังคงทิศทางของยูนิตขับเคลื่อนให้คงที่ เมื่อเปรียบเทียบกับประเภทสวิงแบบประกบ แรงยังคงเป็นแนวเดียวกัน ช่วยลดภาระแรงบิดระหว่างการเคลื่อนที่แบบลอยตัว

แม้ว่าโครงสร้างจะซับซ้อนกว่าและกินพื้นที่- แต่การออกแบบนี้ให้ความเสถียรที่เหนือกว่า และเหมาะอย่างยิ่งสำหรับ- AGV งานหนักที่มีข้อกำหนดด้านการดูแลล้อที่เข้มงวด เช่น รถยก- AGV ประเภทที่ใช้ล้อขับเคลื่อน AGV แนวตั้ง

4. คู่มือการเปรียบเทียบและการเลือกสำหรับการกระแทก-โครงสร้างการดูดซับแบบลอยตัว

การเปรียบเทียบประเภทโครงสร้างลอยตัวทั่วไป

สรุปคำแนะนำการคัดเลือก

รูปแบบไดรฟ์ที่แตกต่างกัน:
เมื่อวัตถุประสงค์หลักคือโครงสร้างที่กะทัดรัดและต้นทุนต่ำ ประเภทคอลัมน์นำทางแนวตั้งจึงเป็นตัวเลือกที่เหมาะสม หากจำเป็นต้องมีการรวมระบบบังคับเลี้ยวและพื้นที่ในการติดตั้งเพียงพอ อาจพิจารณาประเภทข้อต่อแบบกรรไกร- สำหรับการใช้งานที่มีข้อกำหนดสูงในด้านความสามารถในการปรับตัวและความแม่นยำในการเคลื่อนที่ของถนน แนะนำให้ใช้ประเภทการแกว่งแบบข้อต่อหรือประเภทการเชื่อมโยงสี่-

รูปแบบการขับเคลื่อนพวงมาลัย:
โครงสร้างคอลัมน์นำทางแนวตั้งถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลายในการใช้งานที่โหลดเบา- ถึงปานกลาง- ในสถานการณ์ที่บรรทุกหนัก- ประเภทการสวิงแบบก้องถือเป็นวิธีแก้ปัญหาหลัก สำหรับรถยก-ประเภท AGV ที่จำเป็นต้องมีการจัดตำแหน่งล้อขับเคลื่อนในแนวตั้งที่เข้มงวด ประเภทการเชื่อมโยงสี่-มีข้อดีที่ชัดเจน

รูปแบบพิเศษ-ล้อหนัก-หลายล้อหรือกลางแจ้ง:
ประเภทเพลาสวิง-หรือเพลาสวิงหลายแบบรวมกันเป็นหนึ่งในโซลูชั่นที่มีประสิทธิภาพสูงสุดในการรับประกันการสัมผัสกับพื้นที่เชื่อถือได้บนภูมิประเทศที่ซับซ้อนและไม่เรียบ

5. บทสรุป

โครงสร้างลอยตัวที่ดูดซับแรงกระแทก-ก่อให้เกิดส่วนต่อประสานที่สำคัญระหว่าง AGV และพื้นดิน ประสิทธิภาพจะกำหนดความสามารถในการปฏิบัติงานและความน่าเชื่อถือของยานพาหนะโดยตรงในสภาพแวดล้อมที่ซับซ้อน แกนหลักของการออกแบบระบบกันสะเทือนอยู่ที่การจับคู่พารามิเตอร์สปริงให้เข้ากับสภาพการใช้งานเฉพาะอย่างแม่นยำ-รวมถึงรูปแบบถนน ระดับการบรรทุก และความเร็วของยานพาหนะ- ในขณะเดียวกันก็ตอบสนองข้อจำกัดหลายประการไปพร้อมๆ กัน เช่น -การสัมผัสพื้นล้อหลายล้อ ความสมดุลของน้ำหนักบรรทุก -ประสิทธิภาพการป้องกันการลื่นไถล และการบัฟเฟอร์แรงกระแทก

ปัจจุบัน โครงสร้างสวิงแบบก้องและแกนนำแนวตั้งมีอิทธิพลเหนือทั้ง-ระบบขับเคลื่อนและการบังคับเลี้ยว-ของไดรฟ์ AGV เนื่องมาจากข้อได้เปรียบของทั้งสองแบบ โครงสร้างส่วนเชื่อมโยงสี่-แสดงให้เห็นประสิทธิภาพที่โดดเด่นในการใช้งาน-งานหนัก-ระดับไฮเอนด์ ในขณะที่โครงสร้างเพลา-แบบแกว่งมอบโซลูชันที่มีเอกลักษณ์และมีประสิทธิภาพสำหรับ AGV กลางแจ้งแบบ-งานหนักหลายล้อ-

เมื่อมองไปข้างหน้า ในขณะที่สถานการณ์การใช้งาน AGV ยังคงขยายและเจาะลึกต่อไป เทคโนโลยีระบบกันสะเทือนแบบแอคทีฟและกึ่งแอคทีฟ- รวมถึงระบบกันสะเทือนแบบปรับตัวอัจฉริยะที่บูรณาการเข้ากับการรับรู้ถนน คาดว่าจะกลายเป็นทิศทางการพัฒนาที่สำคัญเพื่อตอบสนองความต้องการด้านสมรรถนะไดนามิกที่สูงขึ้นและสภาพแวดล้อมการทำงานที่รุนแรงมากขึ้น