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AGV直流無刷電機如何選型

日期:2020-04-17 11:05
AGV直流無刷電機選型對于AGV的研發來說至關重要,那如何能夠恰到好處的選擇電機的功率、電機的減速比、筆者分享以下經驗可供參考。
電機經減速機、傳動鏈條之后所提供的最大扭矩如果小于克服負載所產生的摩擦力:
在這種情況下電機將持續處于過載狀態,可能出現減速機滑絲或者電機燒壞的現象,這種情況可能不會立即出現,但時間久了類似的故障不可避免,尤其是減速機滑絲的過程它是個緩慢的過程,減速機一旦滑絲電機必將報廢。
電機經減速機、傳動鏈條之后所提供的最大扭矩如果遠遠大于克服負載所產生的摩擦力:
這種情況的下,電機屬于資源浪費,電機未能充分的利用且推高了不必要的成本支出,這種情況也是不可接受的。
電機選型分析:
所選的電機及減速機首先要能夠提供足夠的扭矩來克服AGV最大負載時所產生的摩擦力,其次電機的轉速經減速機后所能輸出的速度能夠達到研發人員對AGV最大速度的要求。
以下的參數是需要綜合來考慮的:
1、 電機功率
2、 電機減速比
3、 鏈條的傳動比
4、 驅動輪的直徑
5、 AGV要求的最大速度
舉例說明:
   客戶要求:單驅動(2個直流無刷電機)、單向移動、負載300KG、要求達到的最大速度為30m/min。
所選電機參數如下:
電機功率 100W   電機轉速   3000r/min   額定扭矩   0.33NM
啟動扭矩 0.4NM 減速機減速比   20B    
驅動輪直徑 0.065m 鏈條傳動比 1.6    
電機額定功率:電機穩定運行后的輸出功率。
電機轉速:電機全速運行時電機的轉速。
額定扭矩:電機啟動后穩定運行時所能提供的扭矩。
啟動扭矩:電機啟動瞬間所能提供的最大扭矩。
減速機減速比:減速機減速比,經過減速機后電機速度降低“減速比倍”,輸出扭矩增大“減速比倍”。
驅動輪直徑:驅動單元驅動輪的直徑。
鏈條傳動比:主鏈輪和從鏈輪的齒輪數比。
推算過程:
100W 電機額定扭矩 0.33NM,配20B的減速箱后輸出扭矩能到到 0.33(額定扭矩)×20(減速比)=6.6NM。經過主齒輪和從鏈輪減速比 1:1.6 后,輪子的輸出扭矩可以達到 6.6×1.6=10.56NM.
輪子的牽引力F=輪子的力矩/輪子的半徑。
所以輪子的牽引力=10.56/0.065=162.5N。
差速驅動有 2 個電機所有它能提供的牽引力是 162.5×2=324N。
400KG 的負載(車身加貨物)所需要的牽引力大概是 250N。
3000r/min 經過 20B 的減速比后速度是 150r/min。
電機鏈輪與電機軸同角速度(150r/min),輪子齒輪和輪子同角速度,電機鏈輪和輪子鏈輪減速比是 1:1.6,所以輪子的角速度是 150/1.6=93.75r/min
所以輪子的線速度應該是:2×3.14×0.065×93.75 = 38.315m/min
所以電機型號應選擇臺灣泰映 9B100PD-D,減速機型號應選擇臺灣泰映 9D20。
注意事項:
1、 很多國產電機的實際輸出功率大幅小于其所標明的額定功率,這個需要嚴格的測試,否則按照標明的額定功率算會有比較大的問題。例如某國產電機額定功率為200W,但經過我們的實際測算其輸出功率大概在120W左右。
2、 AGV的負載分直接負載和間接負載兩種,直接負載是指重物直接放置在AGV上,間接負載是指重物放在類似于料車的裝置上,由AGV牽引該料車。
很多人認為直接負載和間接負載對扭矩要求不一樣,前者要求的扭矩更大,這實際上是一個誤區,要實現AGV的平穩運行,兩者的要求均是克服負載所產生的滾動摩擦力,f=uFN ,在同一地面滾動摩擦因素u一定,正壓力FN  = mg,負載質量相同,正壓力FN 相同,所以滾動摩擦力f也相同。
但直接負載對AGV整個機構及AGV的車輪要求更高,當然也有可能因為AGV機構因素或者車輪因素導致滾動摩擦因素u增大的現象。
3、 負載所需牽引力的測算:
可采用4輪的料車,將已知質量的重物放在4輪料車上,用測力計拉動料車平穩運行,記錄其平穩運行時所需的牽引力。然后該牽引力可以通過電機扭矩、減速比、鏈條傳動比及輪子的半徑等數據算出。
4、 測算時需要考慮電機的效率,保守估計電機的效率在70%左右,效率因電機而異。
 

所屬類別: 技術

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