การแนะนำ

รถลากจูง AGV ถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลายในระบบการผลิตอัจฉริยะและระบบลอจิสติกส์คลังสินค้า ความท้าทายหลักอย่างหนึ่งในการออกแบบอยู่ที่ความสามารถในการยึดเกาะของระบบขับเคลื่อนตรงกับน้ำหนักบรรทุกรวมของยานพาหนะหรือไม่ และแรงบิดไม่เพียงพอเกิดขึ้นระหว่างการออกตัวและการเร่งความเร็วหรือไม่

ในการใช้งานจริงทางวิศวกรรม การออกแบบ AGV แบบปรับแต่งเองจำนวนมากยังคงต้องอาศัยวิธีการเลือกมอเตอร์เชิงประจักษ์เป็นอย่างมาก โดยใช้เพียงกำลังมอเตอร์หรือพิกัดแรงบิดเป็นข้อมูลอ้างอิง ซึ่งมักจะนำไปสู่ปัญหาต่อไปนี้:

มอเตอร์โอเวอร์โหลดระหว่างสตาร์ท

การลากจูงไม่เพียงพอทำให้การลากเกวียนล้มเหลว

การตอบสนองการเร่งความเร็วช้า

ผลกระทบที่มากเกินไปหรือความล้มเหลวของโครงสร้างบัฟเฟอร์

ดังนั้นจึงจำเป็นต้องสร้างแบบจำลองและการคำนวณแบบรวมสำหรับโหลดของไดรฟ์ ความต้านทานการเร่งความเร็ว และระบบบัฟเฟอร์สปริงตามหลักการกลศาสตร์แบบคลาสสิก

2. คำจำกัดความโหลดของระบบ AGV

รากฐานของการคำนวณกำลังลากจูง AGV คือมวลของระบบทั้งหมด:

M=m_AGV + m_load

ที่ไหน:

m_AGV: น้ำหนักตัว AGV-

m_load: รถเข็นลากจูงหรือน้ำหนักบรรทุก

M: มวลรวมของระบบ

แรงโน้มถ่วงรวมของยานพาหนะคือ:

W = M × g

โดยที่ g=9.8 m/s²

3. การวิเคราะห์ความต้านทานการขับขี่ (พื้นฐานการออกแบบหลัก)

ในระหว่างการเคลื่อนที่ในแนวนอนแนวตรง ความต้านทานหลักที่กระทำต่อ AGV ประกอบด้วยความต้านทานการหมุนและความต้านทานเฉื่อยความเร่ง

3.1 ความต้านทานการหมุน (ความต้านทานคงที่หลัก-)

ความต้านทานต่อการหมุนเกิดจากการเสียรูประหว่างล้อกับพื้นผิวสัมผัสพื้น:

Ff=ฉ × M × ก

โดยที่ f คือค่าสัมประสิทธิ์ความต้านทานการหมุน โดยทั่วไปจะอยู่ระหว่าง 0.03 ถึง 0.06

ควรสังเกตว่าภายใต้สภาวะการเลี้ยวหรือพื้นผิวที่ไม่เรียบ ความต้านทานนี้มักจะเพิ่มขึ้น 5%–10% ดังนั้น ระยะขอบการออกแบบที่เพียงพอจะต้องสงวนไว้ในการใช้งานทางวิศวกรรม เพื่อหลีกเลี่ยงไม่ให้มีกำลังไม่เพียงพอในระหว่างการเข้าโค้ง

3.2 แรงต้านอากาศ (เล็กน้อยที่ความเร็วต่ำ)

ในระบบ AGV ภายในอาคาร ความเร็วในการทำงานโดยทั่วไปจะต่ำ ดังนั้นแรงต้านของอากาศจึงมีอิทธิพลน้อยที่สุด:

Fw=0.5 × โร × Cd × A × v²

ในการคำนวณทางวิศวกรรมส่วนใหญ่ คำนี้มักจะถูกละเลย

3.3 ความต้านทานเฉื่อยของการเร่งความเร็ว (วิกฤตระหว่างการเริ่มต้น)

ในระหว่างการสตาร์ทหรือการเร่งความเร็ว AGV จะต้องเอาชนะความเฉื่อยของมวลระบบทั้งหมด:

ฟจ=ม × ก

หากพิจารณาความเฉื่อยในการหมุนของมอเตอร์ ตัวลด และส่วนประกอบที่กำลังหมุนอื่นๆ สมการสามารถขยายได้เป็น:

Fj=M × a + Σ(จิ × alpha_i / ri)

อย่างไรก็ตาม ในการออกแบบทางวิศวกรรมเชิงปฏิบัติ โดยทั่วไปจะนำแบบจำลองอย่างง่ายมาใช้:

ฟจ อยู่ที่ เอ็ม × ก

3.4 แรงผลักดันที่จำเป็นทั้งหมด

ดังนั้น แรงดึงทั้งหมดที่จำเป็นสำหรับการทำงานของ AGV คือ:

F_รวม=ม × ก + ฉ × ม × ก

สมการนี้ทำหน้าที่เป็นพื้นฐานหลักในการเลือกระบบขับเคลื่อน

4. ความสัมพันธ์ระหว่างแรงขับเคลื่อนล้อกับแรงบิด

ล้อขับเคลื่อนเป็นองค์ประกอบสำคัญที่รับผิดชอบในการแปลงแรงบิดของมอเตอร์เป็นแรงฉุดกราวด์

4.1 ความสัมพันธ์ทางกลขั้นพื้นฐาน

F = T / r

ที่ไหน:

F: แรงดึงภาคพื้นดิน

T: แรงบิดเอาท์พุตของล้อขับเคลื่อน

r: รัศมีล้อขับเคลื่อน

จะเห็นได้ว่ารัศมีล้อที่เล็กลงจะสร้างแรงฉุดมากขึ้นภายใต้สภาวะแรงบิดเดียวกัน ซึ่งเป็นทิศทางการปรับให้เหมาะสมที่สำคัญในการออกแบบ AGV น้ำหนักเบา

4.2 ระบบล้อขับเคลื่อนหลาย-

สำหรับระบบที่มีล้อขับเคลื่อน n:

T_total=n × T_ล้อ

เมื่อพิจารณาถึงประสิทธิภาพการส่งกำลังและการลดเกียร์:

T_wheel=(T_motor × i × eta) / n

ที่ไหน:

i: อัตราทดเกียร์

การทางพิเศษแห่งประเทศไทย: ประสิทธิภาพการส่งผ่าน (โดยทั่วไป 0.9–0.95)

5. การตรวจสอบการเร่งความเร็วและแรงบิดของมอเตอร์

การออกแบบ AGV ไม่เพียงแต่ควรกำหนดว่ายานพาหนะสามารถเคลื่อนที่ได้หรือไม่ แต่ยังต้องตรวจสอบด้วยว่าสามารถบรรลุประสิทธิภาพการเร่งความเร็วตามเป้าหมายได้หรือไม่

5.1 สูตรเร่งความเร็ว

การแทนที่แรงผลักดันให้เป็นกฎข้อที่สองของนิวตัน:

a=(F_total - f × M × g) / M

ขยายเพิ่มเติม:

a = (n × T / r - f × M × g) / M

สูตรนี้ใช้เพื่อประเมินความสามารถในการเร่งความเร็วที่แท้จริงของระบบ

5.2 ความต้องการแรงบิดเริ่มต้น

ระยะเริ่มต้นถือเป็นช่วงที่สำคัญที่สุดเนื่องจากระบบจะต้องเอาชนะแรงเสียดทานสถิตและความเฉื่อยไปพร้อมๆ กัน:

T_start=((M × a + f × M × g) × r) / n

5.3 แรงบิดขณะวิ่งคงที่-

ภายใต้การทำงานด้วยความเร็วคงที่- จะต้องเอาชนะเฉพาะแรงต้านการหมุนเท่านั้น:

T_steady=(f × M × g × r) / n

6. การวิเคราะห์ตัวอย่างทางวิศวกรรม (การคำนวณแก้ไข)

ยกตัวอย่างสภาพการทำงานทั่วไปของ AGV:

ม=100 กก

r = 0.015 m

f = 0.05

n = 2

การเร่งความเร็วเป้าหมาย:

a = 0.5 m/s²

6.1 ความต้านทานการหมุน

Ff=100 × 9.8 × 0.05=49 น

6.2 พลังขับเคลื่อนโดยรวม

F_รวม=ม × ก + ฉ × ม × ก

F_รวม=100 × 0.5 + 49=99 N

6.3 ความต้องการแรงบิดของล้อเดี่ยว

T=(F_รวม × r) / n

T = (99 × 0.015) / 2 = 0.7425 N·m

บทสรุปทางวิศวกรรม

ผลลัพธ์ข้างต้นแสดงให้เห็นว่า:

การออกแบบระบบไฟฟ้า AGV จะต้องเป็นไปตามเป้าหมายการเร่งความเร็วจริง

การเลือกมอเตอร์ไม่สามารถพึ่งพากำลังมอเตอร์หรือแรงบิดที่กำหนดเพียงอย่างเดียว

มิฉะนั้น สถานการณ์อาจเกิดขึ้นเมื่อการออกแบบดูเหมือนเป็นไปได้ตามทฤษฎี แต่ล้มเหลวภายใต้สภาวะการทำงานจริง

7. การออกแบบการเลือกสปริงบัฟเฟอร์

ในระหว่างการเชื่อมต่อหรือป้องกันการชน- การลากจูง AGV ต้องใช้ระบบสปริงเพื่อดูดซับพลังงานกระแทก

7.1 แบบจำลองพื้นฐาน (กฎของฮุค)

F = k × x

ที่ไหน:

k: ความฝืดของสปริง

x: การกระจัดของการบีบอัด

7.2 การออกแบบการกระจายโหลดสปริงแบบหลาย-

หากระบบใช้สปริง n_s:

โหลดสปริงเดี่ยว:

F_สปริง=(M × g) / n_s

การออกแบบความแข็งของสปริง:

k=F_สปริง / x

7.3 หลักการออกแบบ

หลักการสำคัญของการออกแบบระบบสปริงไม่ใช่ "ยิ่งแข็ง ยิ่งดี" แต่เป็น:

โหลดจะต้องกระจายอย่างเท่าเทียมกัน

ต้องรับประกันจังหวะการอัดที่เพียงพอ

ต้องหลีกเลี่ยงการส่งผลกระทบที่รุนแรงไปยังโครงสร้างของยานพาหนะ

8. สรุปการออกแบบหลัก

การออกแบบระบบไฟฟ้าแบบลากจูง AGV จะต้องเป็นไปตามหลักการด้านล่าง:

การออกแบบระบบขับเคลื่อนโดยพื้นฐานแล้วคือความสมดุลระหว่างแรงดึง ความต้านทาน และความเฉื่อย

รัศมีล้อ r แรงบิดของมอเตอร์ และอัตราส่วนการลดร่วมกันกำหนดประสิทธิภาพของระบบ

การเร่งความเร็วจะต้องรวมไว้เป็นเป้าหมายการออกแบบ ไม่ใช่แค่ผลการตรวจสอบเท่านั้น

กำลังไม่สามารถแทนที่การวิเคราะห์แรงบิดได้

ระบบบัฟเฟอร์ต้องได้รับการออกแบบเชิงโครงสร้างตามการกระจายโหลดทั้งหมด