AGV Tahrik Sistemi Seçimi: Diferansiyel Tahrik, Yönlendirmeli Tahrik ve Mecanum Göbek Motorları Arasında Nasıl Seçim Yapılır?

AGV tahrik sistemi seçiminde doğru sıra, önce tahrik mekanizmasını —diferansiyel tahrik,direksiyonlu tahrik veya Mecanum tekerlek tahriki— belirlemek, ardından tekerlekleri seçmektir. Mekanizma; tekerlek sayısını, yük yönlerini, aks yükü dağılımını ve olası arıza modlarını belirler. Tahrik mekanizmasını tanımlamadan önce tekerlek spesifikasyonlarını karşılaştırmak, gerçek yük koşulları belirlenmeden tekerlek seçimi yapmak anlamına gelir.

Tekerlekler için gereksinimler dört yaygın parametrede özetlenebilir: tekerlek çapı tutarlılığı, sırt sürtünmesi ve aşınma özellikleri, tekerlek göbeği eşmerkezliliği ve arayüz doğruluğu ile rulman ve yük taşıma yapılandırması. Ancak bu parametrelerin önceliği, farklı tahrik mekanizmaları arasında önemli ölçüde değişir.

Göbek Motoru Seçilmeden Önce Tahrik Mekanizması Neden Belirlenmelidir?

Birçok AGV projesinde tekerlekler genellikle nispeten geç ele alınır. Önce navigasyon sistemi, planlama mantığı ve araç yapısı tanımlanır; tekerlekler ise satın alınacak nihai yürütme bileşeni olarak değerlendirilir.

Bu sırada temelde yanlış bir durum yoktur. Sorun, tekerlekler standart satın alma bileşenleri olarak ele alındığında ortaya çıkar — örneğin yalnızca yük kapasitesine göre çap seçmek, deneyime dayanarak sırt sertliği seçmek ve daha fazla sistem düzeyinde analiz yapmadan tekerlekleri takmak.

AGV çalışmaya başladıktan sonra yön sapması, konumlandırma hataları ve düzensiz sırt aşınması gibi sorunlar ortaya çıkabilir. Sorun giderme çalışmaları genellikle navigasyon veya kontrol algoritmalarına yönlendirilirken, gerçek kök neden tahrik mekanizması ile tekerlek arasındaki uyumsuzluk olabilir.

1. Aktarım Zinciri Bir: Tahrik Mekanizması Tekerlek Yüklemesinin Yönünü Belirler

Aynı poliüretan kaplamalı tekerlek, tahrik mekanizmasına bağlı olarak tamamen farklı kuvvetlere maruz kalabilir.

Diferansiyel tahrik sisteminde pasif bir tekerlek, araç gövdesini takip ederken yanal kuvvetlere maruz kalır. Dönüş sırasında tekerlek sırtı **e karşı yanal sürtünmeye maruz kalabilir.

Direksiyonlu tahrik sisteminde tahrik tekerleği yalnızca çekiş ve dikey yüklere değil, aynı zamanda direksiyon mekanizması üzerinden iletilen direksiyon tepki torkuna ve direksiyon sırasında oluşan yanal sürtünmeye de dayanmalıdır.

Mecanum tekerleğinde makaralar aynı anda radyal basınç ve eksenel kuvvet bileşenlerine maruz kalır. Bu nedenle yükleme koşulu daha karmaşıktır.

Kuvvet yönü değiştiği için gerekli sırt formülasyonu da değişir.

Çekişin birincil gereklilik olduğu uygulamalar genellikle kararlı bir sürtünme katsayısı ve iyi aşınma direnci gerektirir. Daha sert ve aşınmaya dayanıklı bir sırt formülasyonu bu koşullar için çoğu zaman daha uygundur.

Tekerleğin esas olarak sürüklendiği veya yanal sürtünmeye maruz kaldığı uygulamalarda sırtın **de iz bırakmayı ve ısı oluşumunu en aza indirmesi gerekir. Bu nedenle daha düşük yuvarlanma direncine sahip daha yumuşak bir formülasyon daha uygun olabilir.

HanKe'nin Eamflex 93A sırt sistemi yüksek aşınma direncine yönelik tasarlanmıştır; Saxflex 75A sırt sistemi ise ** korumasına daha fazla önem verilerek tasarlanmıştır. Bu iki sırt yönü, yukarıda açıklanan farklı yükleme koşullarına karşılık gelir. Yanlış sırt özelliklerinin seçilmesi sorunu hemen ortaya çıkarmayabilir; bunun yerine ancak birkaç yüz saatlik çalışmadan sonra belirgin hâle gelebilir.

2. Aktarım Zinciri İki: Tahrik Mekanizması Aks Yükü Dağılımını ve Yük Transferini Belirler

Her bir tekerlek üzerindeki yükü tahmin etmek için eşit statik yük dağılımı kullanmak, seçim aşamasında yaygın bir basitleştirmedir.

Örneğin, toplam yüklü kütlesi 4,000 kg olan dört tekerlekli bir AGV varsayalım. Basit bir statik hesaplama, tekerlek başına 1,000 kg verir.

Ancak hızlanma, frenleme ve dönüş sırasında yük tekerlekler arasında aktarılır. Yaklaşık yük transferi miktarı aşağıdaki formülle tahmin edilebilir:

ΔF = m × a × h ÷ B

burada m kilogram cinsinden toplam araç kütlesi, a saniye kare başına metre cinsinden boylamasına veya yanal ivme, h metre cinsinden ağırlık merkezi yüksekliği ve B metre cinsinden iz genişliğidir.

Temsili bir parametre seti kullanıldığında:

m = 4,000 kg

a = 0.5 m/s²

h = 0.5 m

B = 0.8 m

Hesaplanan yük transferi şöyledir:

ΔF = 4,000 × 0.5 × 0.5 ÷ 0.8 = 1,250 N

Bu, iç tekerlekten dış tekerleğe aktarılan yaklaşık 127 kgf ek dikey yüke karşılık gelir.

Bu hesaplamanın önemi, dinamik koşullar altında tek bir tekerlek üzerindeki gerçek yükün statik eşit dağılım değerinden daha yüksek olabilmesidir. İlk seçimde yük payı çok azsa, dönüş, tırmanma veya acil frenleme sorunların ilk kez ortaya çıktığı koşullar hâline gelebilir.

Her tekerlekteki kesin yük artışı, tekerlek yapılandırmasına ve süspansiyon düzenine bağlıdır ve gerçek araç parametreleri kullanılarak hesaplanmalıdır. Ancak genel ilke açıktır: AGV ne kadar sık çok yönlü hareket ve direksiyon gerçekleştirirse, tekerlek seçiminde dinamik yük transferi o kadar önemli hâle gelir.

Tek direksiyon tekerleği yapılandırması tipik bir örnektir. Tek bir tahrik noktası hem tahrik hem de direksiyonu sağladığında, bu tekerleğin yük gereksinimi toplam araç ağırlığının tekerlek sayısına basitçe bölünmesiyle elde edilen değerden çok daha yüksek olabilir.

Flanş arayüzü de daha yüksek doğruluk gerektirir; çünkü direksiyon ünitesindeki açısal sapma veya salgı doğrudan araç duruş hatalarına aktarılabilir.

3. Aktarım Zinciri Üç: Tahrik Mekanizması Tekerlekle İlgili Ana Darboğazın Nerede Oluştuğunu Belirler

Ana aşınma ve hassasiyet sınırlamaları, üç tahrik mekanizmasının tümünde aynı yerde bulunmaz.

Diferansiyel tahrikte temel konu, sol ve sağ tahrik tekerleklerinin çap tutarlılığıdır. Diferansiyel kontrolörü, tekerlek çaplarının yaklaşık olarak eşit olduğunu varsayar. Gerçek bir çap farkı varsa, aynı dönme hızı komutu iki tarafta farklı doğrusal hızlar üreterek aracın yönünün sapmasına neden olur.

Direksiyonlu tahrikte ana konular flanş arayüzü eşmerkezliliği ve direksiyonun neden olduğu sırt aşınmasıdır. Direksiyon ünitesi montaj yüzeyindeki salgı veya hizasızlık araç duruşu değişimine dönüşerek büyüyebilir; tekrarlanan yanal sürtünme ise sırt üzerinde düzensiz bir aşınma bandı oluşturabilir.

Mecanum tekerleklerinde ana darboğaz makara düzeneğinin kendisidir. Makaralar, kauçuk veya poliüretanla kaplanmış bağımsız bileşenlerdir. Hem yükü hem de kayma sürtünmesini taşırlar; bu nedenle aşınma oranları geleneksel tekerlek sırtlarına göre daha yüksek olabilir. Dört tekerlek üzerindeki makaralar arasındaki düzensiz aşınma, çok yönlü hareket sırasında yön ve yer değiştirme hataları olarak görülebilir.

Bu üç aktarım zinciri birlikte ele alındığında, seçim sırasının neden tersine çevrilmemesi gerektiği açıkça görülür.

Tekerlek yükleme yönünün, tekerlek sayısının ve dinamik yüklerin belirlenebilmesi için önce tahrik mekanizması tanımlanmalıdır. Ancak bundan sonra mühendisler hangi tekerlek parametrelerinin ek tasarım payı gerektirdiğini belirleyebilir.

Önce tekerlek seçmek, gerçek yükleme ortamı tamamen tanımlanmadan bir bileşeni optimize etmek anlamına gelir.

Üç AGV Tahrik Mekanizmasının Çok Boyutlu Karşılaştırması

Kinematik ve Yapısal Karşılaştırma

Tekerlek Gereksinimlerinin Karşılaştırması

Çalışma Koşulları ve Zemin Uyumluluğu

Arıza Modları ve Bakım Öncelikleri

Yedi Adımlı AGV Göbek Motoru Seçim Süreci

Aşağıdaki yedi adımlı süreç, yukarıda ele alınan mantığı uygulanabilir bir sıraya dönüştürür.

Bu yedi adım projenin farklı aşamalarında ele alınabilir, ancak sıra genel olarak tersine çevrilmemelidir. Her adımın çıktısı, bir sonraki adımın girdisi olur.

Adım 1: Gerekli Serbestlik Derecelerini Tanımlayın

Üç soruyu yanıtlayarak başlayın:

AGV'nin yanal hareket etmesi gerekiyor mu?

Yerinde dönmesi gerekiyor mu?

Dönüş yarıçapı için katı bir sınır var mı?

Hem yanal hareket hem de yerinde dönüş gerekmiyorsa, diferansiyel tahrik genellikle yeterlidir.

Bu yeteneklerden herhangi biri gerekiyorsa, direksiyonlu tahrik ve Mecanum tahrik karşılaştırmaya dâhil edilmelidir.

Adım 2: Zemin Koşullarını ve Güzergâh Özelliklerini Tanımlayın

Zemin türünü, düzlüğünü, derzleri ve eğimleri, temizlik gereksinimlerini, yağ ve suya maruziyeti, ayrıca her görev için tipik seyahat mesafesini ve dönüş sıklığını kaydedin.

Bu bilgiler hem tahrik mekanizmasının uygulanabilirliğini hem de gerekli sırt formülasyonunu etkiler.

Adım 3: Dinamik Yük Transferini İçerecek Şekilde Aks Yüklerini Hesaplayın

Aşağıdaki formülü kullanın:

ΔF = m × a × h ÷ B

dinamik çalışma sırasındaki yük transferini tahmin etmek için.

Seçim için tekerlek yükü gereksinimini elde etmek üzere hesaplanan dinamik artışı statik yük dağılımına ekleyin ve aynı zamanda çalışma hızını belirtin.

Yük kapasitesi her zaman çalışma hızıyla birlikte belirtilmelidir.

Örneğin, 4 km/h hızdaki izin verilen yükün belirtilmesi anlamlıdır; buna karşılık karşılık gelen hız koşulu olmayan bir yük değeri, karşılaştırma için tam bir temel sağlamaz.

Adım 4: Tekerlek Çapını ve Genişliğini Belirleyin

Tekerlek çapı engel aşma kabiliyetini, yuvarlanma direncini ve yük kapasitesini etkiler.

Tekerlek genişliği ** basıncını ve yanal kararlılığı etkiler.

Ağır yük uygulamalarında, tekerlek çapını veya genişliğini uygun şekilde artırmak, yalnızca sırt sertliğini artırmaktan daha etkili biçimde temas basıncını azaltabilir.

Adım 5: Sırt Sertliğini ve Formülasyon Yönünü Belirleyin

Çekişin öncelikli olduğu tekerlek konumları için, nispeten daha sert ve aşınmaya daha dayanıklı bir sırt formülasyonu genellikle uygundur.

Düşük yuvarlanma direnci ve ** korumasının daha önemli olduğu pasif tekerlekler için daha yumuşak ve daha düşük dirençli bir formülasyon tercih edilebilir.

Sık direksiyon sürtünmesine maruz kalan tekerlek konumları için sırt formülasyonu, aşınma direnci ile yanal aşınmaya karşı direnci dengelemelidir.

HanKe, AGV'nin tamamına tek bir özdeş sırt formülasyonu uygulamak yerine genellikle tek tek tekerlek konumlarına göre formülasyon önerileri sunar.

Adım 6: Tekerlek Göbeği Yapısını ve Rulman Yapılandırmasını Belirleyin

Tekerlek göbeği malzemesi, yüzey işlemi, flanş veya kama kanalı arayüzü, rulman tipi ve rulman boşluk sınıfı; tahrik mekanizması, redüktör ve genel araç yük spektrumu ile eşleştirilmelidir.

Rulman seçimi tekerlek göbeği yapısıyla birlikte değerlendirilmelidir. İkisinin bağımsız seçilmesi, montaj sırasında yeniden işleme yol açabilir.

Adım 7: Eşleştirme Kurallarını ve Kabul Kriterlerini Tanımlayın

Eş eksenli sol ve sağ tekerlekler arasındaki izin verilen çap farkını, aynı araç üzerindeki birden çok tekerlek arasındaki tutarlılık gereksinimlerini ve kabul testleri sırasında kontrol edilmesi gereken verileri belirtin.

Bu son adım, önceki altı adımdan elde edilen sonuçları ölçülebilir ve doğrulanabilir teknik gereksinimlere dönüştürür.

Sonuç

AGV tekerlek seçimi, tek başına tekerlek çapı, sırt sertliği veya nominal yük ile başlamamalıdır.

Doğru yaklaşım, önce tahrik mekanizmasını tanımlamak, ardından ortaya çıkan yük yönünü, tekerlek yapılandırmasını, dinamik yük dağılımını ve hassasiyet gereksinimlerini belirlemektir. Ancak bu koşullar belirlendikten sonra uygun göbek motoru, tekerlek çapı, sırt formülasyonu, tekerlek göbeği yapısı, rulman yapılandırması ve eşleştirme gereksinimleri seçilebilir.

Diferansiyel tahrik, direksiyonlu tahrik ve Mecanum tekerlek tahrikinin her biri farklı kinematik özelliklere, yük yollarına, hassasiyet darboğazlarına ve bakım gereksinimlerine sahiptir. Bir yapılandırmada iyi performans gösteren bir tekerlek, başka bir yapılandırma için uygun seçim olmayabilir.

Bu nedenle AGV ve AMR projelerinde tekerlek ve tahrik mekanizması, iki bağımsız bileşen yerine tek bir entegre hareket sistemi olarak ele alınmalıdır.

AGV uygulama gereksinimlerinizi görüşmek ve uygun bir AGV göbek motoru çözümü bulmak için HONPINE ile iletişime geçin.