Astratto
Nello sviluppo di AGV e AMR, gli ingegneri si concentrano solitamente su componenti critici come motori di azionamento, riduttori, sistemi di controllo e tecnologie di navigazione. Tuttavia, un importante fattore meccanico viene spesso sottovalutato: - il design delle sospensioni del sistema di ruote motrici.
Per gli AGV a quattro-ruote dotati di quattro ruote motrici e funzioni di sterzo, le sospensioni non sono semplicemente un accessorio opzionale. Svolge un ruolo fondamentale nel mantenere un carico bilanciato sulle ruote, ridurre la resistenza allo sterzo, prevenire un'eccessiva corrente del motore e migliorare l'affidabilità del sistema-a lungo termine.
Questo articolo presenta un caso reale di un clientePlutool, analizzando come la mancanza di sospensioni abbia causato un carico irregolare sulle ruote, una corrente di sterzata anomala e il surriscaldamento del motore su un AGV a quattro-ruote. Attraverso-test in loco e analisi tecniche, è stata identificata la causa effettiva, fornendo informazioni preziose per la progettazione del telaio AGV.
Contesto del progetto
Un cliente ha sviluppato un-AGV per carichi pesanti con quattro-ruote motrici e quattro-ruote sterzanti.
L'AGV era equipaggiato con quattro set diRuote motrici verticali AGV Plutools PLT310. Il veicolo non includeva ruote ausiliarie e il sistema di ruote motrici era progettato senza meccanismo di sospensione.
ILRuota motrice verticale AGV PLT310presenta una struttura compatta, elevata capacità di carico, prestazioni di sterzata precise ed eccellente affidabilità. È progettato per AGV-per impieghi gravosi, AMR e applicazioni di robot mobili industriali che richiedono una guida stabile e un posizionamento accurato.
Durante la fase di messa in servizio iniziale, l'AGV ha funzionato senza problemi presso lo stabilimento del cliente.
Poiché l'area di messa in servizio aveva un pavimento relativamente piatto, il veicolo ha dimostrato buone prestazioni di sterzata. In base a questo ambiente, il cliente ha ritenuto che un sistema di sospensione non fosse necessario.
Da un punto di vista ingegneristico, tuttavia, consigliamo di mantenere il design delle sospensioni per migliorare l'adattabilità alle condizioni operative del mondo reale-e mantenere un carico sulle ruote bilanciato.
Sebbene l'AGV abbia funzionato bene durante i test di fabbrica, si sono verificati problemi imprevisti dopo l'implementazione nel sito di applicazione finale.
Sono comparsi problemi allo sterzo nel sito dell'utente finale
Dopo l'installazione dell'AGV presso il sito finale del cliente, si sono verificati diversi problemi:
L'AGV ha avuto difficoltà a eseguire la rotazione sul-posto;
La corrente di governo raggiungeva spesso il limite di corrente di 80 A del controller;
In alcune aree l'AGV non è riuscito a completare la sterzata;
I motori dello sterzo sono diventati estremamente caldi dopo il funzionamento continuo.
Sulla base di questi sintomi, il cliente inizialmente sospettava che il sistema di sterzo non avesse una coppia sufficiente.
Credevano che la soluzione avrebbe richiesto:
Un motore dello sterzo più grande;
Un cambio con un rapporto di riduzione più elevato.
Questa ipotesi era comprensibile perché la corrente elevata e il mancato sterzo sono spesso associati a una coppia motore insufficiente.
Tuttavia, dopo aver analizzato le effettive condizioni operative, gli ingegneri di Plutools hanno ritenuto che la causa principale potrebbe non essere correlata alla potenza del motore.
Erano necessarie un'indagine-dettagliata sul posto e un'analisi dei dati.
Indagine sul-sito e analisi delle cause principali
Gli ingegneri di Plutools hanno visitato il-sito dell'utente finale e hanno condotto un'ispezione completa del telaio dell'AGV.
I quattroRuote motrici verticali AGV PLT310sono stati installati in una configurazione standard a quattro-angoli:
La Ruota N.1 e la Ruota N.4 formavano una coppia diagonale;
La Ruota N.2 e la Ruota N.3 formavano un'altra coppia diagonale.
Durante l'ispezione, abbiamo riscontrato che la planarità del pavimento nel sito di applicazione finale era significativamente peggiore rispetto all'ambiente di messa in servizio del cliente.
Ancora più importante, la deformazione della Ruota N.1 e della Ruota N.4 era notevolmente maggiore rispetto alle altre due ruote.
Ciò indicava che le quattro ruote motrici non condividevano equamente il peso del veicolo.
A causa delle condizioni del terreno irregolare, una coppia diagonale di ruote motrici trasportava un carico verticale eccessivo, mentre l'altra coppia diagonale trasportava un carico molto inferiore.
Per un AGV a quattro-ruote senza sospensioni, questo squilibrio può aumentare significativamente la resistenza allo sterzo e creare un carico anomalo del motore.
Test della corrente di governo e verifica dei dati
Per verificare la nostra analisi, gli ingegneri di Plutools hanno eseguito un test di monitoraggio in tempo reale-sulla corrente di sterzo di tutte e quattro le ruote motrici AGV verticali PLT310.
Innanzitutto, l’AGV è stato testato nell’area in cui si è verificato il guasto allo sterzo.
Durante il test, una coppia diagonale di ruote motrici ha raggiunto rapidamente il limite di corrente di 80 A del controller, ma l'AGV non è ancora riuscito a completare la rotazione.
Ciò indicava che il sistema di sterzo stava riscontrando un'eccessiva resistenza meccanica piuttosto che una potenza del motore insufficiente.
Successivamente, l’AGV è stato spostato in un’area in cui tutte e quattro le ruote motrici potevano ruotare senza intoppi. La corrente di sterzata di ciascuna ruota motrice è stata nuovamente misurata.
I risultati del test hanno mostrato:
Ruota n. 1 e ruota n. 4: corrente di governo circa 70–80 A;
Ruota n. 2 e ruota n. 3: circa 5–15 A di corrente di governo;
Corrente di avviamento totale dei quattro motori dello sterzo: circa 170–180 A.
Questi risultati hanno fornito prove evidenti.
Se la capacità del motore dello sterzo fosse insufficiente, tutti e quattro i motori dello sterzo avrebbero dovuto avvicinarsi contemporaneamente al limite di corrente.
Tuttavia, la situazione reale era completamente diversa:
Solo una coppia diagonale di ruote motrici funzionava sotto carico elevato, mentre l'altra coppia trasportava un carico notevolmente inferiore.
Pertanto, il problema non è stato causato da una coppia del motore dello sterzo o da una capacità del cambio insufficienti.
La vera causa eradistribuzione irregolare del carico sulle ruote causata dalla mancanza di compensazione della sospensione.
Perché la mancanza di sospensioni influisce sulle prestazioni dello sterzo dell'AGV?
Molti ingegneri presumono che un AGV a quattro-ruote possa distribuire naturalmente il peso del veicolo in modo uniforme su tutte e quattro le ruote.
In teoria, questo è vero in condizioni ideali.
Tuttavia, gli ambienti industriali reali raramente sono perfettamente piani.
Anche piccole differenze nell'altezza del pavimento possono creare un carico non uniforme quando il telaio dell'AGV attraversa aree diverse.
Per un AGV a quattro-ruote senza sospensioni, il telaio non può compensare efficacemente queste variazioni del terreno.
Di conseguenza, potrebbe verificarsi la seguente situazione:
Una coppia di ruote diagonali sostiene la maggior parte del peso del veicolo;
L'altra coppia diagonale ha una pressione di contatto ridotta;
Le ruote sovraccariche subiscono una maggiore deformazione del pneumatico;
La resistenza allo sterzo aumenta in modo significativo;
La corrente del motore dello sterzo aumenta rapidamente;
La temperatura del motore aumenta;
L'AGV potrebbe eventualmente non riuscire a completare la sterzata.
Pertanto, il vero problema non è che il motore non possa generare una coppia sufficiente.
Il vero problema è che un carico non uniforme sulle ruote crea un'eccessiva resistenza meccanica.
Analisi della distribuzione del carico
Il rapporto tra forza di sterzata e corrente del motore può essere considerato approssimativamente proporzionale.
Durante la prova sul campo, quando l'AGV riusciva a malapena a completare la sterzata, le correnti di sterzatura medie dei due gruppi di ruote diagonali erano approssimativamente:
Gruppo A: 10A;
Gruppo B: 80A.
In base alla distribuzione della corrente è possibile calcolare la distribuzione approssimativa del carico:
Gruppo A:
Carico totale × 10/(10 + 80)
≈ 11% del carico totale
Gruppo B:
Carico totale × 80 / (10 + 80)
≈ 89% del carico totale
Ciò significa che il rapporto di carico tra i due gruppi di ruote diagonali era vicino a:
1 : 8
In altre parole, una coppia di ruote diagonali trasportava quasi otto volte il carico dell’altra coppia.
Quando l’AGV raggiungeva un’area più irregolare dove lo sterzo falliva completamente, lo squilibrio del carico diventava ancora più grave.
Questo calcolo ha ulteriormente confermato che il problema chiave non era la capacità di potenza del sistema di ruote motrici PLT310, ma la distribuzione non uniforme del carico meccanico.
Soluzione: aggiunta di sospensioni al sistema di ruote motrici PLT310
Dopo aver identificato la causa principale, Plutools non ha sostituito i motori dello sterzo né modificato la configurazione del cambio.
La soluzione si è invece concentrata sul miglioramento della struttura meccanica:
Un meccanismo di sospensione è stato aggiunto a tutte e quattro le ruote motrici verticali AGV PLT310.
Con il sistema di sospensione installato, ciascuna ruota motrice può compensare automaticamente le piccole irregolarità del pavimento e mantenere una pressione di contatto più equilibrata.
Dopo la modifica:
L'AGV ha riacquistato prestazioni fluide nella rotazione sul posto-;
La corrente di governo è stata significativamente ridotta;
La temperatura del motore è tornata nell'intervallo normale;
Il veicolo ha funzionato in modo affidabile presso il-sito dell'utente finale.
Questo caso ha dimostrato che il miglioramento del bilanciamento del carico meccanico può essere più efficace del semplice aumento della potenza del motore.
Riepilogo di ingegneria
Molti progetti AGV funzionano bene durante i test di fabbrica, ma riscontrano problemi imprevisti dopo l'implementazione.
Il motivo spesso non sono le prestazioni insufficienti dei componenti, ma la differenza tra l'ambiente di messa in servizio e le effettive condizioni operative.
Per gli AGV a quattro-ruote, le prestazioni di sterzata dipendono non solo dalla coppia del motore e dalla selezione del cambio, ma anche dal bilanciamento del carico sulle ruote.
Questo caso dimostra che anche piccole irregolarità del pavimento possono causare una grave concentrazione di carico in un AGV a quattro-ruote senza sospensioni, con conseguenti:
Maggiore resistenza allo sterzo;
Corrente motore eccessiva;
Temperatura del motore più elevata;
Affidabilità del sistema ridotta;
Possibile guasto allo sterzo.
Per la progettazione del telaio AGV a quattro-ruote, Plutools consiglia:
Valutazione dei requisiti di sospensione in base alle condizioni applicative reali, non solo agli ambienti di messa in servizio;
Considerando le peggiori-condizioni operative durante la progettazione del telaio;
Esecuzione dell'analisi della distribuzione del carico sulle ruote prima di finalizzare la struttura meccanica;
Utilizzo di soluzioni con ruote motrici sospese per AGV-per impieghi gravosi e applicazioni a funzionamento continuo.
La sospensione non è semplicemente un componente meccanico aggiuntivo.
Si tratta di un importante elemento di progettazione che garantisce un funzionamento stabile, un carico bilanciato e l'affidabilità-a lungo termine dei sistemi di trasmissione AGV.
Attraverso la tecnologia professionale delle ruote motrici e l'esperienza ingegneristica,Plutools continua a fornire soluzioni affidabili di mobilità AGV per applicazioni logistiche e di produzione intelligente globale.
