Resumo

No desenvolvimento de AGV e AMR, os engenheiros geralmente se concentram em componentes críticos, como motores de acionamento, redutores, sistemas de controle e tecnologias de navegação. No entanto, um fator mecânico importante é frequentemente subestimado - o projeto da suspensão do sistema de roda motriz.

Para AGVs de quatro{0}}rodas equipados com quatro rodas motrizes e funções de direção, a suspensão não é simplesmente um acessório opcional. Ele desempenha um papel fundamental na manutenção do carregamento equilibrado das rodas, reduzindo a resistência da direção, evitando corrente excessiva do motor e melhorando a confiabilidade-do sistema a longo prazo.

Este artigo apresenta um caso real de cliente dePlutools, analisando como a falta de suspensão causou carga irregular nas rodas, corrente de direção anormal e superaquecimento do motor em um-AGV de quatro rodas. Por meio-de testes no local e análises de engenharia, a causa real foi identificada, fornecendo informações valiosas para o projeto de chassis de AGV.

Histórico do projeto

Um cliente desenvolveu um AGV-para serviço pesado com tração nas quatro-rodas e estrutura de direção-nas quatro rodas.

O AGV foi equipado com quatro conjuntos deRodas motrizes verticais AGV Plutools PLT310. O veículo não incluía rodas auxiliares e o sistema de rodas motrizes foi projetado sem mecanismo de suspensão.

ORoda motriz AGV vertical PLT310apresenta uma estrutura compacta, alta capacidade de carga, desempenho de direção preciso e excelente confiabilidade. Ele foi projetado para aplicações pesadas-de AGVs, AMRs e robôs móveis industriais que exigem direção estável e posicionamento preciso.

Durante a fase inicial de comissionamento, o AGV funcionou perfeitamente na fábrica do cliente.

Como a área de comissionamento tinha um piso relativamente plano, o veículo demonstrou um bom desempenho de direção. Com base neste ambiente, o cliente acreditou que um sistema de suspensão era desnecessário.

Do ponto de vista da engenharia, no entanto, recomendamos manter o projeto da suspensão para melhorar a adaptabilidade às condições operacionais do mundo-real e manter a carga equilibrada das rodas.

Embora o AGV tenha tido um bom desempenho durante os testes de fábrica, ocorreram problemas inesperados após a implantação no local de aplicação final.

Problemas de direção apareceram no site do usuário final

Depois que o AGV foi instalado no local final do cliente, ocorreram vários problemas:

O AGV teve dificuldade em executar-rotação no local;

A corrente de direção frequentemente atingia a limitação de corrente de 80A do controlador;

Em certas áreas, o AGV não conseguiu completar a direção;

Os motores de direção ficaram extremamente quentes após operação contínua.

Com base nestes sintomas, o cliente inicialmente suspeitou que o sistema de direção não tinha torque suficiente.

Eles acreditavam que a solução exigiria:

Um motor de direção maior;

Uma caixa de velocidades com uma relação de redução mais elevada.

Essa suposição era compreensível porque a alta corrente e a falha na direção estão frequentemente associadas ao torque insuficiente do motor.

No entanto, depois de analisar as condições reais de operação, os engenheiros da Plutools acreditaram que a causa raiz poderia não estar relacionada à potência do motor.

Foram necessárias uma investigação detalhada-no local e uma análise de dados.

Investigação-no local e análise de causa raiz

Os engenheiros da Plutools visitaram o-site do usuário final e realizaram uma inspeção abrangente do chassi do AGV.

Os quatroRodas motrizes verticais AGV PLT310foram instalados em uma configuração padrão de quatro-cantos:

A roda nº 1 e a roda nº 4 formaram um par diagonal;

A roda nº 2 e a roda nº 3 formaram outro par diagonal.

Durante a inspeção, descobrimos que o nivelamento do piso no local da aplicação final era significativamente pior do que o ambiente de comissionamento do cliente.

Mais importante ainda, a deformação da Roda Nº1 e da Roda Nº4 foi visivelmente maior do que as outras duas rodas.

Isto indicou que as quatro rodas motrizes não estavam dividindo o peso do veículo de maneira uniforme.

Devido às condições irregulares do terreno, um par diagonal de rodas motrizes transportava carga vertical excessiva, enquanto o outro par diagonal transportava muito menos carga.

Para um AGV de quatro{0}}rodas sem suspensão, esse desequilíbrio pode aumentar significativamente a resistência da direção e criar carga anormal no motor.

Teste de corrente de direção e verificação de dados

Para verificar nossa análise, os engenheiros da Plutools realizaram um teste de monitoramento-em tempo real na corrente de direção de todas as quatro rodas motrizes verticais AGV PLT310.

Primeiro, o AGV foi testado na área onde ocorreu a falha na direção.

Durante o teste, um par diagonal de rodas motrizes atingiu rapidamente o limite de corrente de 80A do controlador, mas o AGV ainda não conseguiu completar a rotação.

Isto indicou que o sistema de direção estava enfrentando resistência mecânica excessiva, em vez de potência insuficiente do motor.

Depois disso, o AGV foi movido para uma área onde todas as quatro rodas motrizes pudessem girar suavemente. A corrente de direção de cada roda motriz foi medida novamente.

Os resultados do teste mostraram:

Roda No.1 e Roda No.4: corrente de direção aproximadamente 70–80A;

Roda No.2 e Roda No.3: corrente de direção aproximadamente 5–15A;

Corrente total de partida dos quatro motores de direção: aproximadamente 170–180A.

Esses resultados forneceram evidências fortes.

Se a capacidade do motor de direção fosse insuficiente, todos os quatro motores de direção deveriam ter atingido a limitação de corrente simultaneamente.

No entanto, a situação real era completamente diferente:

Apenas um par diagonal de rodas motrizes operava sob carga elevada, enquanto o outro par transportava significativamente menos carga.

Portanto, o problema não foi causado por torque insuficiente do motor de direção ou capacidade insuficiente da caixa de câmbio.

A verdadeira causa foidistribuição desigual da carga nas rodas causada pela falta de compensação da suspensão.

Por que a falta de suspensão afeta o desempenho da direção do AGV?

Muitos engenheiros presumem que um AGV de quatro{0}}rodas pode distribuir naturalmente o peso do veículo de maneira uniforme entre as quatro rodas.

Em teoria, isso é verdade em condições ideais.

No entanto, os ambientes industriais reais raramente são perfeitamente planos.

Mesmo pequenas diferenças na altura do piso podem criar carga irregular quando o chassi do AGV passa por áreas diferentes.

Para um AGV de quatro{0}}rodas sem suspensão, o chassi não consegue compensar efetivamente essas variações do solo.

Como resultado, pode ocorrer a seguinte situação:

Um par diagonal de rodas suporta a maior parte do peso do veículo;

O outro par diagonal reduziu a pressão de contato;

As rodas sobrecarregadas sofrem maior deformação dos pneus;

A resistência à direção aumenta significativamente;

A corrente do motor de direção aumenta rapidamente;

A temperatura do motor aumenta;

O AGV pode eventualmente não conseguir completar a direção.

Portanto, o problema real não é que o motor não consiga gerar torque suficiente.

O verdadeiro problema é que a resistência mecânica excessiva é criada pela carga irregular das rodas.

Análise de distribuição de carga

A relação entre a força de direção e a corrente do motor pode ser considerada aproximadamente proporcional.

Durante o teste de campo, quando o AGV mal conseguiu completar a direção, as correntes médias de direção dos dois grupos diagonais de rodas foram aproximadamente:

Grupo A: 10A;

Grupo B: 80A.

Com base na distribuição da corrente, a distribuição aproximada da carga pode ser calculada:

Grupo A:

Carga total × 10 / (10 + 80)

≈ 11% da carga total

Grupo B:

Carga total × 80 / (10 + 80)

≈ 89% da carga total

Isto significa que a relação de carga entre os dois grupos diagonais de rodas foi próxima de:

1 : 8

Em outras palavras, um par de rodas diagonais carregava quase oito vezes a carga do outro par.

Quando o AGV atingiu uma área mais irregular onde a direção falhou completamente, o desequilíbrio de carga tornou-se ainda mais grave.

Este cálculo confirmou ainda que a questão principal não era a capacidade de potência do sistema de roda motriz PLT310, mas a distribuição desigual da carga mecânica.

Solução: Adicionando Suspensão ao Sistema de Roda Motriz PLT310

Após identificar a causa raiz, a Plutools não substituiu os motores de direção nem modificou a configuração da caixa de câmbio.

Em vez disso, a solução centrou-se na melhoria da estrutura mecânica:

Um mecanismo de suspensão foi adicionado a todas as quatro rodas motrizes verticais AGV PLT310.

Com o sistema de suspensão instalado, cada roda motriz poderia compensar automaticamente pequenas irregularidades do piso e manter uma pressão de contato mais equilibrada.

Após a modificação:

O AGV recuperou um desempenho de rotação-suave no local;

A corrente de direção foi significativamente reduzida;

A temperatura do motor voltou à faixa normal;

O veículo operou de forma confiável no local-do usuário final.

Este caso demonstrou que melhorar o equilíbrio da carga mecânica pode ser mais eficaz do que simplesmente aumentar a potência do motor.

Resumo de Engenharia

Muitos projetos AGV apresentam bom desempenho durante os testes de fábrica, mas encontram problemas inesperados após a implantação.

A razão muitas vezes não é o desempenho insuficiente dos componentes, mas a diferença entre o ambiente de comissionamento e as condições operacionais reais.

Para AGVs de quatro{0}}rodas, o desempenho da direção depende não apenas do torque do motor e da seleção da caixa de câmbio, mas também do equilíbrio de carga das rodas.

Este caso mostra que mesmo pequenas irregularidades no piso podem causar forte concentração de carga em um AGV de quatro{0}}rodas sem suspensão, resultando em:

Maior resistência de direção;

Corrente excessiva do motor;

Maior temperatura do motor;

Confiabilidade reduzida do sistema;

Possível falha na direção.

Para projetos de chassis AGV de quatro{0}rodas, a Plutools recomenda:

Avaliar os requisitos de suspensão com base em condições reais de aplicação, não apenas em ambientes de comissionamento;

Considerando as piores-condições operacionais durante o projeto do chassi;

Realizar análise de distribuição de carga nas rodas antes de finalizar a estrutura mecânica;

Uso de soluções de rodas motrizes suspensas para AGVs{0}}de serviço pesado e aplicações de operação contínua.

A suspensão não é simplesmente um componente mecânico adicional.

É um elemento de design importante que garante operação estável, carregamento equilibrado e confiabilidade-de longo prazo dos sistemas de acionamento AGV.

Através da tecnologia profissional de rodas motrizes e experiência em engenharia,A Plutools continua a fornecer soluções confiáveis ​​de mobilidade AGV para aplicações globais inteligentes de fabricação e logística.