AGV 구동 휠 서스펜션 설계:{0}}고르지 않은 도로 조건에 대한 충격 흡수 부양 구조

제조의 변화 및 업그레이드와 지능형 물류의 급속한 발전으로 인해 AGV(자동 유도 차량)의 적용은 통제된 환경을 갖춘 기존 창고에서 제조 작업장, 항만 터미널 및 실외 검사 구역과 같이 점점 더 복잡해지는 시나리오로 빠르게 확장되었습니다. 애플리케이션 시나리오의 확장과 환경 간 빈번한 전환, 특히 실내-에서-실외 작업으로 인해 AGV 환경 적응성에 대한 요구 사항이 훨씬 더 높아졌습니다. 이러한 요소 중에서 도로 표면 적응성은 특히 중요합니다.

부드러운 차량 움직임, 안정적인 하중 지지, 구동 장치의 긴 서비스 수명을 보장하는 핵심 기계 구조로서 합리적인 설계와 충격 흡수 플로팅 구조의-선택이 결정적인 역할을 합니다. 다양한 섀시 레이아웃과 하중 요구 사항을 충족하기 위해 다양한 유형의 플로팅 서스펜션 구조가 개발되었습니다. 이 기사에서는 일반적인 AGV 충격 흡수-플로팅 구조를 체계적으로 검토하고 작동 메커니즘, 설계 제약 조건 및 성능 특성을 분석하고 서스펜션 시스템 설계 및 선택에 대한 이론적 참고 자료와 실제 지침을 제공합니다.

1. 충격 흡수-부유구조의 핵심기능

충격을 흡수하는-부유 구조물의 기본 목적은 울퉁불퉁하고 복잡한 노면에서 AGV의 안정적인 작동을 보장하는 것입니다. 이 목표는 밀접하게 관련된 세 가지 메커니즘을 통해 달성됩니다.

(1) 휠 시스템의 조화로운 지면 접촉 보장

다중-휠 AGV 구성에서 구동 휠이 견인력을 보장하기 위해 보조 휠보다 더 돌출된 위치에 설치되면 보조 휠이 지면 접촉을 잃을 수 있습니다. 이로 인해 구동 장치에 과도한 부하 집중이 발생하여 유효 탑재량 용량이 감소하고 주행 안정성에 큰 영향을 미칩니다.

서스펜션 스프링을 통해 탄성 자유도를 부여함으로써 충격을 흡수하는-플로팅 구조를 통해 구동 장치가 수직으로 움직일 수 있습니다. AGV의 자중-으로 인해 구동 휠이 보조 휠과 동일한 높이로 다시 눌러져 모든 휠이 동시에 지면에 닿을 수 있습니다. 이는 구동 휠에 충분한 견인력을 보장하는 동시에 보조 휠이 하중의 일부를 공유할 수 있도록 하여 차량 전체에 하중 분배를 최적화합니다.

(2) 도로 불규칙성과 장애물에 대한 적응

충격 흡수 없이 울퉁불퉁한 노면에서 운행할 경우, 구동륜이 움푹 들어간 곳에서 견인력을 잃거나 장애물에 의해 딱딱하게 들려 차량 진동, 이탈, 불안정 등이 발생할 수 있습니다. 플로팅 서스펜션을 사용하면 스프링을 통해 구동 휠이 노면 프로파일을 지속적으로 따라갈 수 있습니다.

돌출부가 있는 경우 스프링 압축으로 인해 구동 장치가 차량 전체를 단단히 들어 올리는 것을 방지합니다. 함몰된 곳을 지나갈 때 스프링 복원력이 구동 휠을 아래쪽으로 밀어 지면 접촉을 유지합니다. 이는 다양한 도로 조건에서도 지속적인 견인력과 안정적인 주행 동작을 보장합니다.

(3) 충격하중 완충 및 구동부 보호

도로의 불규칙성과 장애물은 모터, 기어박스, 베어링 및 기타 중요한 구성 요소에 직접 전달되는 일시적인 충격 부하를 생성합니다. 시간이 지남에 따라 이러한 하중은 마모와 고장을 가속화합니다.

서스펜션 스프링은 탄성 변형을 통해 충격 에너지를 흡수하고 완충하여 갑작스러운 충격 하중을 점진적으로 방출되는 탄성 에너지로 변환합니다. 이는 드라이브 장치에 전달되는 최대 부하를 크게 줄여 구성 요소의 서비스 수명을 연장하고 유지 관리 비용을 절감합니다.

2. 설계 제약 조건 및 수학적 모델링(일반-텍스트 형식)

위의 기능을 안정적으로 달성하려면 충격을 흡수하는 부유 구조물-이 일련의 기계적 제약 조건을 충족해야 합니다. 핵심 설계 변수는 스프링 강성 k의 정확한 일치입니다. 세 가지 일반적인 작동 조건-평지, 함몰 및 돌출부-를 기반으로 엔지니어링에 적합한-일반-텍스트 표현을 사용하여 주요 설계 관계가 아래에 설정됩니다.

주요 매개변수 정의

k : 단일 서스펜션 스프링의 강성
람다 : 보조바퀴에 대한 구동바퀴의 돌출높이
delta : 노면 요철(범프=+델타, 함몰=-델타)
델타: 스프링 예압
n : 드라이브 유닛당 스프링 수
G : 최대 부하 시 총 AGV 중량
mu1 : 구동륜과 지면 사이의 마찰계수
mu2 : AGV의 구름저항계수
Fmax1 , Fmax1_limit : 구동휠의 정격 및 극한 하중
Fmax2 , Fmax2_limit : 보조바퀴의 정격 및 극한 하중

(1) 평평한 지반 조건(기준 사례)

이는 가장 일반적인 작동 조건입니다. 모든 바퀴는 지면과 접촉을 유지해야 하고, 하중은 정격 한계 내에서 유지되어야 하며, 구동 바퀴 미끄러짐을 방지해야 합니다.

구동 휠 정상 부하:

FN1 =(델타 + 람다) * n * k

구동 휠의 하중 제약:

FN1<= Fmax1

보조 휠 하중 FN2는 다음을 충족해야 합니다.

FN2<= Fmax2

(참고: FN2는 FN1과 총 차량 중량 G의 함수로서 휠 시스템의 정적 힘 평형으로부터 얻어집니다.)

미끄럼 방지 상태:-

FN1 * mu1 > G * mu2

(2) 침하된 도로상태

도로가 함몰된 경우 스프링이 더욱 확장되어 구동 휠 부하가 감소하고 보조 휠 부하가 증가합니다. 구동 휠 접촉 손실을 방지하려면 다음 기하학적 조건을 충족해야 합니다.

람다 > 델타

구동 휠 정상 부하:

FN1_depressed=(델타 + 람다 - 델타) * n * k

부하 제약(단기-제한 허용):

FN1_우울함<= Fmax1_limit
FN2_우울함<= Fmax2_limit

미끄럼 방지 상태:-

FN1_우울함 * mu1 > G * mu2

(3) 돌출된 도로 상황

AGV가 돌출부를 만나면 스프링이 더욱 압축되고 구동 휠 하중이 최대값에 도달합니다. 스프링 힘으로 인해 차량 전체가 들려서 보조 바퀴의 접촉이 끊어져서는 안 됩니다.

구동 휠 정상 부하:

FN1_bump=(델타 + 람다 + 델타) * n * k

공통점-접촉 제약
(일반적인 4륜 AGV 구성의 경우-):

2 * FN1_bump < G

부하 제약(단기-기간 제한 허용):

FN1_범프<= Fmax1_limit

(4) 종합적인 강성 범위 결정

평평하고, 침하되고, 튀어나온 도로 조건의 모든 부등식 제약 조건을 결합하여 스프링 강성 k에 대한 실행 가능한 범위를 얻을 수 있습니다.

이 실현 가능한 범위 내에서 스프링 예압 델타 및 구동 휠 돌출 람다의 적절한 값을 선택해야 합니다.

엔지니어링 실무에서는 다음 지침이 일반적으로 채택됩니다.

람다=(1.5 ~ 2.0) * 델타

이는 노면 요철에 대해 충분한 안전 여유를 제공합니다.

3. 일반적인 유형의 AGV 충격-부유 구조물 흡수

(1) 굴절식 스윙 유형

구동 장치는 피봇 조인트를 통해 섀시에 연결되어 있으며 스프링-으로 생성된 복원 토크에 따라 흔들릴 수 있습니다. 이 구조는 기계적 증폭을 제공하여 상대적으로 작은 스프링 힘으로 큰 접지력을 생성할 수 있습니다. 그러나 부동 이동과 스프링 압축 사이의 관계는 비선형입니다.

적응성은 강력하지만 양방향 부하 차이가 존재합니다. 오르막 작업 중에는 구동륜 하중이 크게 증가하므로 세심한 구조 강도 검증이 필요합니다. 이 유형은 설치 공간이 충분한 대형-AGV에 널리 사용됩니다.

(2) 수직 안내 컬럼 유형

구동 장치는 충격 흡수 기능을 제공하는 압축 스프링을 사용하여 선형 가이드 컬럼 또는 가이드 슬리브를 따라 수직으로 떠 있습니다. 구조는 컴팩트하고 비용-효율적이며 유지 관리가 쉽습니다.

중요한 설계 요구 사항은 가이드 컬럼이 휠-지면 접점을 기준으로 대칭으로 배열되고 중앙에 위치해야 한다는 것입니다. 정렬이 잘못되면 추가 모멘트가 발생하여 걸림이나 비정상적인 마모가 발생할 수 있습니다. 이 유형은 엄격한 높이 제한이 있는 경{3}}~중{4}}부하 AGV에 적합합니다.

(3) 가위-링크 유형

플로팅 모션은 시저스 연결 메커니즘을 통해 실현되며 종종 설치 공간을 절약하기 위해 차동 조향 모듈과 통합됩니다. 그러나 왼쪽 및 오른쪽 구동 휠이 서로 다른 도로 높이에 직면할 경우 구조의 자체 적응성이 부족하고 섀시가 대각선으로 들릴 수 있습니다.

이 유형은 특정 통합 차동 조향 구동 모듈에 주로 사용되며 일반적으로 고르지 않은 노면에 대한 적응성이 상대적으로 낮습니다.

(4) 스윙-축 유형

두 개의 바퀴가 중앙 경첩을 중심으로 회전할 수 있는 단일 축에 견고하게 장착되어 있습니다. 전체 차축을 흔들어 도로의 고르지 못한 부분을 수용하여 두 바퀴를 하나의 가상 대형 바퀴로 효과적으로 처리합니다.

다중{0}}휠 시스템에서는 여러 스윙 액슬을 결합하여 휠 시스템을 동등한 3점 접지 접촉 구성으로 줄일 수 있으며, 이는 근본적으로 공동 접지 문제를 해결합니다.- 이 구조는 간단하고 견고하여 다중{4}}바퀴, 대형-및 실외 AGV에 매우 적합합니다.

(5) 4개-연동 유형

평행사변형 연결 원리를 바탕으로 4{0}}연결 구조를 통해 구동 장치의 방향을 일정하게 유지하면서 수직 부동이 가능합니다. 관절식 스윙 유형과 비교하여 힘은 동일 선상에 유지되므로 부동 동작 중 비틀림 하중이 제거됩니다.

구조적으로 더 복잡하고 공간을 많이 차지하지만{0}} 이 설계는 뛰어난 안정성을 제공하며 수직 AGV 구동 휠을 사용하는 지게차{2}}형 AGV와 같이 휠 자세 요구 사항이 엄격한 대형{1}}AGV에 매우 적합합니다.

4. 충격 흡수용 부유 구조물 비교 및 ​​선택 가이드-

일반적인 부유식 구조물 유형 비교

선택 권장 사항 요약

차동 드라이브 레이아웃:
컴팩트한 구조와 저렴한 비용이 주요 목표인 경우 수직 가이드 컬럼 유형이 적합한 선택입니다. 스티어링 통합이 필요하고 설치 공간이 허용되는 경우 가위형-링크 유형을 고려할 수 있습니다. 도로 적응성과 모션 정확도에 대한 요구 사항이 높은 애플리케이션의 경우 굴절식 스윙 유형 또는 4{3}}링키지 유형이 권장됩니다.

스티어링 드라이브 레이아웃:
수직 가이드 컬럼 구조는 경부하-에서 중간{1}}부하 애플리케이션에 널리 사용됩니다. 무거운-부하 시나리오에서는 굴절식 스윙 유형이 주류 솔루션입니다. 구동 휠의 엄격한 수직 정렬이 필요한 지게차-형 AGV의 경우 4개-링키지 유형이 분명한 이점을 제공합니다.

특수 다중{0}}휠 대형-작업 또는 실외 레이아웃:
스윙-액슬 유형 또는 여러 스윙 액슬의 조합은 복잡하고 고르지 않은 지형에서 안정적인 지면 접촉을 보장하는 가장 효과적인 솔루션 중 하나를 나타냅니다.

5. 결론

충격을 흡수하는-부유 구조물은 AGV와 지면 사이의 중요한 인터페이스를 형성합니다. 이들 성능은 복잡한 환경에서 차량의 작동 능력과 신뢰성을 직접적으로 결정합니다. 서스펜션 설계의 핵심은 스프링 매개변수를 도로 프로필, 하중 수준 및 차량 속도를 포함한-특정 작동 조건에 정확하게 일치시키는 동시에 다중-바퀴 지면 접촉, 하중 균형, 미끄럼 방지-성능 및 충격 완충과 같은 여러 제약 조건을 충족하는 데 있습니다.

현재 굴절식 스윙 및 수직 가이드 컬럼 구조는 각각의 장점으로 인해 차동-구동 및 조향-구동 AGV를 모두 지배하고 있습니다. 4개의-링키지 구조는 고성능-고성능-작업에서 뛰어난 성능을 보여주는 반면, 스윙-액슬 구조는 다륜 대형-실외 AGV에 독특하고 효과적인 솔루션을 제공합니다.

앞으로 AGV 적용 시나리오가 지속적으로 확장되고 심화됨에 따라 능동형 및 반능동형 서스펜션 기술과 도로 인식과 통합된 지능형 적응형 서스펜션 시스템이 더 높은 동적 성능 요구 사항과 더 극한의 작동 환경을 해결하기 위한 핵심 개발 방향이 될 것으로 예상됩니다.