خلاصة
في تطوير AGV وAMR، يركز المهندسون عادةً على المكونات المهمة مثل محركات القيادة، ومخفضات السرعة، وأنظمة التحكم، وتقنيات الملاحة. ومع ذلك، غالبًا ما يتم الاستهانة بأحد العوامل الميكانيكية المهمة - وهو تصميم التعليق لنظام عجلة القيادة.
بالنسبة للمركبات ذات العجلات الأربع-المجهزة بعجلات القيادة الأربع ووظائف التوجيه، فإن نظام التعليق ليس مجرد ملحق اختياري. فهو يلعب دورًا حاسمًا في الحفاظ على تحميل متوازن للعجلات، وتقليل مقاومة التوجيه، ومنع التيار الزائد للمحرك، وتحسين موثوقية النظام على المدى الطويل-.
تعرض هذه المقالة حالة عميل حقيقية منبلوتولس، وتحليل كيف تسبب عدم وجود نظام التعليق في التحميل غير المتساوي للعجلات، وتيار التوجيه غير الطبيعي، وارتفاع درجة حرارة المحرك على-عجلات AGV الأربعة. ومن خلال-الاختبار في الموقع والتحليل الهندسي، تم تحديد السبب الفعلي، مما يوفر رؤى قيمة لتصميم هيكل AGV.
خلفية المشروع
قام أحد العملاء بتطوير مركبة AGV-للخدمة الشاقة ذات نظام دفع رباعي-وهيكل توجيه رباعي-.
تم تجهيز AGV بأربع مجموعات منبلوتولز PLT310 عجلات القيادة العمودية AGV. ولم تشتمل السيارة على عجلات مساعدة، كما تم تصميم نظام عجلة القيادة بدون آلية التعليق.
العجلة القيادة العمودية AGV PLT310يتميز بهيكل مدمج، وقدرة تحميل عالية، وأداء توجيه دقيق، وموثوقية ممتازة. إنه مصمم للمركبات الثقيلة-، ومركبات AMR، وتطبيقات الروبوتات المتنقلة الصناعية التي تتطلب قيادة مستقرة وتحديد موقع دقيق.
أثناء مرحلة التشغيل الأولي، عملت AGV بسلاسة في مصنع العميل.
نظرًا لأن منطقة التشغيل كانت ذات أرضية مسطحة نسبيًا، فقد أظهرت السيارة أداءً جيدًا في التوجيه. وبناءً على هذه البيئة، يعتقد العميل أن نظام التعليق غير ضروري.
ومع ذلك، فمن الناحية الهندسية، نوصي بالحفاظ على تصميم التعليق لتحسين القدرة على التكيف مع ظروف التشغيل في العالم الحقيقي- والحفاظ على تحميل متوازن للعجلات.
على الرغم من أن أداء AGV كان جيدًا أثناء اختبار المصنع، فقد حدثت مشكلات غير متوقعة بعد النشر في موقع التطبيق النهائي.
ظهرت مشاكل التوجيه في موقع المستخدم النهائي
بعد تثبيت AGV في الموقع النهائي للعميل، حدثت عدة مشكلات:
واجه AGV صعوبة في أداء-التدوير في المكان؛
وصل تيار التوجيه في كثير من الأحيان إلى الحد الحالي لوحدة التحكم وهو 80 أمبير؛
في مناطق معينة، لم يتمكن AGV من إكمال التوجيه؛
أصبحت محركات التوجيه ساخنة للغاية بعد التشغيل المستمر.
وبناءً على هذه الأعراض، اشتبه العميل في البداية في أن نظام التوجيه يفتقر إلى عزم الدوران الكافي.
ورأوا أن الحل يتطلب:
محرك توجيه أكبر.
علبة تروس ذات نسبة تخفيض أعلى.
كان هذا الافتراض مفهومًا لأن التيار العالي والتوجيه الفاشل غالبًا ما يرتبطان بعدم كفاية عزم دوران المحرك.
ومع ذلك، بعد تحليل ظروف التشغيل الفعلية، اعتقد مهندسو بلوتولز أن السبب الجذري قد لا يكون مرتبطًا بقوة المحرك.
كان من الضروري إجراء تحقيق تفصيلي-في الموقع وتحليل البيانات.
في-تحقيق الموقع وتحليل السبب الجذري
قام مهندسو Plutools بزيارة موقع المستخدم النهائي- وأجروا فحصًا شاملاً لهيكل AGV.
الأربعةعجلات الدفع العمودية AGV PLT310تم تركيبها في تهيئة قياسية للزوايا الأربعة-:
العجلة رقم 1 والعجلة رقم 4 شكلتا زوجًا قطريًا واحدًا؛
شكلت العجلة رقم 2 والعجلة رقم 3 زوجًا قطريًا آخر.
أثناء الفحص، وجدنا أن تسطيح الأرضية في موقع التطبيق النهائي كان أسوأ بكثير من بيئة التشغيل الخاصة بالعميل.
والأهم من ذلك، أن تشوه العجلة رقم 1 والعجلة رقم 4 كان أكبر بشكل ملحوظ من العجلتين الأخريين.
يشير هذا إلى أن عجلات الدفع الأربع لم تكن تتقاسم وزن السيارة بالتساوي.
نظرًا لظروف الأرض غير المستوية، كان أحد الزوجين القطريين من عجلات القيادة يحمل حمولة رأسية زائدة، بينما كان الزوج القطري الآخر يحمل حمولة أقل بكثير.
بالنسبة للمركبات ذات العجلات الأربع-بدون تعليق، يمكن أن يؤدي عدم التوازن هذا إلى زيادة مقاومة التوجيه بشكل كبير وإنشاء تحميل غير طبيعي للمحرك.
اختبار التوجيه الحالي والتحقق من البيانات
للتحقق من تحليلنا، أجرى مهندسو Plutools اختبار مراقبة في الوقت الفعلي-على تيار التوجيه لجميع عجلات الدفع PLT310 Vertical AGV الأربعة.
أولاً، تم اختبار AGV في المنطقة التي حدث فيها فشل في التوجيه.
أثناء الاختبار، وصل زوج قطري واحد من عجلات القيادة بسرعة إلى الحد الحالي لوحدة التحكم وهو 80 أمبير، لكن AGV ما زال غير قادر على إكمال الدوران.
يشير هذا إلى أن نظام التوجيه كان يعاني من مقاومة ميكانيكية مفرطة بدلاً من عدم كفاية خرج المحرك.
بعد ذلك، تم نقل AGV إلى منطقة يمكن أن تدور فيها عجلات القيادة الأربعة بسلاسة. تم قياس تيار التوجيه لكل عجلة قيادة مرة أخرى.
وأظهرت نتائج الاختبار:
العجلة رقم 1 والعجلة رقم 4: تيار توجيه 70-80 أمبير تقريبًا؛
العجلة رقم 2 والعجلة رقم 3: تيار توجيه 5-15 أمبير تقريبًا؛
إجمالي تيار البدء لمحركات التوجيه الأربعة: حوالي 170-180 أمبير.
قدمت هذه النتائج أدلة قوية.
إذا كانت سعة محرك التوجيه غير كافية، فيجب أن تقترب جميع محركات التوجيه الأربعة من الحد الحالي في وقت واحد.
إلا أن الوضع الفعلي كان مختلفاً تماماً:
كان هناك زوج قطري واحد فقط من عجلات القيادة يعمل تحت حمولة عالية، بينما كان الزوج الآخر يحمل حمولة أقل بكثير.
لذلك، لم تكن المشكلة ناجمة عن عدم كفاية عزم دوران محرك التوجيه أو سعة علبة التروس.
وكان السبب الحقيقيالتوزيع غير المتكافئ لحمل العجلات بسبب عدم وجود تعويض التعليق.
لماذا يؤثر عدم وجود نظام التعليق على أداء توجيه AGV؟
يفترض العديد من المهندسين أن مركبة AGV ذات العجلات الأربع- يمكنها توزيع وزن السيارة بالتساوي بين العجلات الأربع بشكل طبيعي.
من الناحية النظرية، هذا صحيح في ظل الظروف المثالية.
ومع ذلك، نادرًا ما تكون البيئات الصناعية الحقيقية مسطحة تمامًا.
حتى الاختلافات الصغيرة في ارتفاع الأرضية يمكن أن تؤدي إلى تحميل غير متساوٍ عندما يمر هيكل AGV عبر مناطق مختلفة.
بالنسبة للمركبات ذات العجلات الأربع-غير المزودة بنظام تعليق، لا يمكن للهيكل أن يعوض بشكل فعال هذه الاختلافات الأرضية.
ونتيجة لذلك، قد تحدث الحالة التالية:
يحمل زوج قطري واحد من العجلات معظم وزن السيارة؛
الزوج القطري الآخر لديه ضغط اتصال أقل.
تتعرض العجلات المحملة بشكل زائد لتشوه أكبر في الإطارات؛
تزداد مقاومة التوجيه بشكل ملحوظ.
يرتفع تيار محرك التوجيه بسرعة.
ارتفاع درجة حرارة المحرك.
قد يفشل AGV في النهاية في إكمال التوجيه.
ولذلك، فإن المشكلة الفعلية ليست أن المحرك لا يستطيع توليد ما يكفي من عزم الدوران.
المشكلة الحقيقية هي أن المقاومة الميكانيكية المفرطة تنشأ عن التحميل غير المتساوي للعجلات.
تحليل توزيع الأحمال
يمكن اعتبار العلاقة بين قوة التوجيه وتيار المحرك متناسبة تقريبًا.
أثناء الاختبار الميداني، عندما كانت AGV بالكاد تتمكن من استكمال التوجيه، كان متوسط تيارات التوجيه لمجموعتي العجلات القطرية تقريبًا:
المجموعة أ: 10 أ؛
المجموعة ب: 80 أ.
بناءً على التوزيع الحالي، يمكن حساب توزيع الحمل التقريبي:
المجموعة أ:
الحمولة الكلية × 10 / (10 + 80)
≈ 11% من إجمالي الحمولة
المجموعة ب:
الحمولة الكلية × 80 / (10 + 80)
≈ 89% من الحمولة الإجمالية
وهذا يعني أن نسبة التحميل بين مجموعتي العجلات القطرية كانت قريبة من:
1 : 8
بمعنى آخر، كان زوج واحد من العجلات القطرية يحمل ما يقرب من ثمانية أضعاف حمولة الزوج الآخر.
عندما وصل AGV إلى منطقة غير مستوية حيث فشل التوجيه تمامًا، أصبح اختلال توازن الحمل أكثر خطورة.
وأكدت هذه الحسابات أيضًا أن المشكلة الأساسية لم تكن تتعلق بقدرة الطاقة لنظام عجلة القيادة PLT310، بل بالتوزيع غير المتساوي للحمل الميكانيكي.
الحل: إضافة نظام التعليق إلى نظام عجلة القيادة PLT310
بعد تحديد السبب الجذري، لم تقم شركة Plutools باستبدال محركات التوجيه أو تعديل تكوين علبة التروس.
وبدلاً من ذلك، ركز الحل على تحسين الهيكل الميكانيكي:
تمت إضافة آلية تعليق إلى جميع عجلات الدفع العمودية PLT310 Vertical AGV الأربعة.
مع تركيب نظام التعليق، يمكن لكل عجلة قيادة أن تعوض تلقائيًا عن المخالفات الصغيرة في الأرضية وتحافظ على ضغط اتصال أكثر توازناً.
بعد التعديل:
استعاد AGV أداءً سلسًا-في الدوران في المكان؛
تم تقليل تيار التوجيه بشكل كبير.
عادت درجة حرارة المحرك إلى المعدل الطبيعي؛
تعمل السيارة بشكل موثوق في موقع المستخدم النهائي-.
أظهرت هذه الحالة أن تحسين توازن الحمل الميكانيكي يمكن أن يكون أكثر فعالية من مجرد زيادة قوة المحرك.
ملخص الهندسة
تعمل العديد من مشاريع AGV بشكل جيد أثناء اختبار المصنع ولكنها تواجه مشكلات غير متوقعة بعد النشر.
والسبب في كثير من الأحيان ليس عدم كفاية أداء المكونات، ولكن الفرق بين بيئة التشغيل وظروف التشغيل الفعلية.
بالنسبة للمركبات ذات العجلات الأربع-، لا يعتمد أداء التوجيه على عزم دوران المحرك واختيار علبة التروس فحسب، بل يعتمد أيضًا على توازن حمل العجلات.
توضح هذه الحالة أنه حتى المخالفات البسيطة في الأرضية يمكن أن تسبب تركيزًا شديدًا للحمل في مركبة AGV ذات -عجلات رباعية بدون تعليق، مما يؤدي إلى:
زيادة مقاومة التوجيه.
التيار الحركي المفرط
ارتفاع درجة حرارة المحرك.
انخفاض موثوقية النظام؛
احتمال فشل التوجيه.
بالنسبة لتصميم هيكل AGV ذو الأربع عجلات، توصي Plutools بما يلي:
تقييم متطلبات التعليق بناءً على ظروف التطبيق الحقيقية، وليس فقط بيئات التشغيل؛
مع الأخذ في الاعتبار أسوأ-ظروف التشغيل أثناء تصميم الهيكل؛
إجراء تحليل توزيع حمل العجلات قبل الانتهاء من الهيكل الميكانيكي؛
استخدام حلول عجلة القيادة المعلقة للمركبات الثقيلة- وتطبيقات التشغيل المستمر.
التعليق ليس مجرد مكون ميكانيكي إضافي.
إنه عنصر تصميم مهم يضمن التشغيل المستقر والتحميل المتوازن والموثوقية-على المدى الطويل لأنظمة محركات AGV.
من خلال تكنولوجيا عجلة القيادة المهنية والخبرة الهندسية،تواصل Plutools تقديم حلول تنقل AGV موثوقة لتطبيقات التصنيع والخدمات اللوجستية الذكية العالمية.
