Abstrait
Lors du développement des AGV et des AMR, les ingénieurs se concentrent généralement sur les composants critiques tels que les moteurs d'entraînement, les réducteurs, les systèmes de contrôle et les technologies de navigation. Cependant, un facteur mécanique important est souvent sous-estimé : la conception de la suspension du système de roues motrices.
Pour les AGV à quatre roues-équipés de quatre roues motrices et de fonctions de direction, la suspension n'est pas simplement un accessoire optionnel. Il joue un rôle essentiel dans le maintien d'une charge équilibrée sur les roues, la réduction de la résistance de direction, la prévention d'un courant moteur excessif et l'amélioration de la fiabilité du système à long terme.
Cet article présente un cas client réel dePlutools, analysant comment le manque de suspension provoquait une charge inégale sur les roues, un courant de direction anormal et une surchauffe du moteur sur un AGV à quatre roues. Grâce à des tests sur site et à des analyses techniques, la cause réelle a été identifiée, fournissant ainsi des informations précieuses pour la conception du châssis AGV.
Contexte du projet
Un client a développé un AGV robuste-avec une structure à quatre-roues motrices et à quatre-directionnelles.
L'AGV était équipé de quatre ensembles deRoues motrices verticales AGV Plutools PLT310. Le véhicule ne comprenait pas de roues auxiliaires et le système de roues motrices était conçu sans mécanisme de suspension.
LeRoue motrice verticale AGV PLT310présente une structure compacte, une capacité de charge élevée, des performances de direction précises et une excellente fiabilité. Il est conçu pour les applications lourdes-AGV, AMR et robots mobiles industriels qui nécessitent une conduite stable et un positionnement précis.
Lors de la phase initiale de mise en service, l'AGV a fonctionné sans problème dans l'usine du client.
Étant donné que la zone de mise en service avait un sol relativement plat, le véhicule a démontré de bonnes performances de direction. Compte tenu de cet environnement, le client a estimé qu’un système de suspension n’était pas nécessaire.
Toutefois, d'un point de vue technique, nous avons recommandé de conserver la conception de la suspension afin d'améliorer l'adaptabilité aux conditions d'utilisation réelles-et de maintenir une charge équilibrée sur les roues.
Bien que l'AGV se soit bien comporté lors des tests en usine, des problèmes inattendus sont survenus après le déploiement sur le site d'application final.
Des problèmes de pilotage sont apparus sur le site de l'utilisateur final
Après l'installation de l'AGV sur le site final du client, plusieurs problèmes sont survenus :
L'AGV a eu des difficultés à effectuer une rotation sur place ;
Le courant de direction atteignait fréquemment la limitation de courant de 80 A du contrôleur ;
Dans certaines zones, l'AGV n'a pas pu terminer le pilotage ;
Les moteurs de direction sont devenus extrêmement chauds après un fonctionnement continu.
Sur la base de ces symptômes, le client a d'abord soupçonné que le système de direction manquait de couple suffisant.
Ils pensaient que la solution nécessiterait :
Un moteur de direction plus gros ;
Une boîte de vitesses avec un rapport de réduction plus élevé.
Cette hypothèse était compréhensible car un courant élevé et une direction défaillante sont souvent associés à un couple moteur insuffisant.
Cependant, après avoir analysé les conditions de fonctionnement réelles, les ingénieurs de Plutools ont estimé que la cause profonde n'était peut-être pas liée à la puissance du moteur.
Une enquête détaillée-sur site et une analyse des données étaient nécessaires.
Enquête sur-site et analyse des causes profondes
Les ingénieurs de Plutools ont visité le site-de l'utilisateur final et effectué une inspection complète du châssis de l'AGV.
Les quatreRoues motrices AGV verticales PLT310ont été installés dans une configuration standard à quatre-angles :
La roue n°1 et la roue n°4 formaient une paire diagonale ;
La roue n°2 et la roue n°3 formaient une autre paire diagonale.
Lors de l'inspection, nous avons constaté que la planéité du sol sur le site d'application final était bien pire que celle de l'environnement de mise en service du client.
Plus important encore, la déformation de la roue n°1 et de la roue n°4 était sensiblement plus importante que celle des deux autres roues.
Cela indiquait que les quatre roues motrices ne partageaient pas le poids du véhicule de manière égale.
En raison des conditions inégales du sol, une paire de roues motrices diagonales supportait une charge verticale excessive, tandis que l'autre paire diagonale supportait une charge beaucoup moins importante.
Pour un AGV à quatre roues sans suspension, ce déséquilibre peut augmenter considérablement la résistance de la direction et créer une charge anormale du moteur.
Test de courant de pilotage et vérification des données
Pour vérifier notre analyse, les ingénieurs de Plutools ont effectué un test de surveillance-en temps réel du courant de direction des quatre roues motrices AGV verticales PLT310.
Tout d’abord, l’AGV a été testé dans la zone où une défaillance de la direction s’est produite.
Au cours du test, une paire de roues motrices diagonales a rapidement atteint la limite de courant de 80 A du contrôleur, mais l'AGV n'a toujours pas pu terminer la rotation.
Cela indiquait que le système de direction éprouvait une résistance mécanique excessive plutôt qu'une puissance moteur insuffisante.
Après cela, l'AGV a été déplacé vers une zone où les quatre roues motrices pouvaient tourner en douceur. Le courant de direction de chaque roue motrice a été à nouveau mesuré.
Les résultats des tests ont montré :
Roue n°1 et roue n°4 : environ 70 à 80 A de courant de direction ;
Roue n°2 et roue n°3 : environ 5 à 15 A de courant de direction ;
Courant de démarrage total des quatre moteurs de direction : environ 170-180 A.
Ces résultats ont fourni des preuves solides.
Si la capacité du moteur de direction était insuffisante, les quatre moteurs de direction auraient dû s'approcher simultanément de la limite de courant.
Cependant, la situation réelle était complètement différente :
Seule une paire de roues motrices diagonales fonctionnait sous une charge élevée, tandis que l'autre paire supportait une charge nettement inférieure.
Par conséquent, le problème n’était pas dû à un couple insuffisant du moteur de direction ou à une capacité de boîte de vitesses insuffisante.
La véritable cause étaitrépartition inégale de la charge sur les roues causée par le manque de compensation de suspension.
Pourquoi le manque de suspension affecte-t-il les performances de direction de l'AGV ?
De nombreux ingénieurs supposent qu'un AGV à quatre roues-peut naturellement répartir le poids du véhicule de manière égale entre les quatre roues.
En théorie, cela est vrai dans des conditions idéales.
Cependant, les environnements industriels réels sont rarement parfaitement plats.
Même de petites différences de hauteur de plancher peuvent créer une charge inégale lorsque le châssis AGV traverse différentes zones.
Pour un AGV à quatre roues sans suspension, le châssis ne peut pas compenser efficacement ces variations du sol.
En conséquence, la situation suivante peut se produire :
Une paire de roues diagonales supporte la majeure partie du poids du véhicule ;
L'autre paire diagonale a une pression de contact réduite ;
Les roues surchargées subissent une plus grande déformation des pneus ;
La résistance à la direction augmente considérablement ;
Le courant du moteur de direction augmente rapidement ;
La température du moteur augmente ;
L'AGV pourrait éventuellement ne pas réussir à diriger le véhicule.
Par conséquent, le véritable problème n’est pas que le moteur ne peut pas générer suffisamment de couple.
Le véritable problème est qu’une résistance mécanique excessive est créée par une charge inégale des roues.
Analyse de répartition de charge
La relation entre la force de direction et le courant du moteur peut être considérée comme approximativement proportionnelle.
Au cours de l'essai sur le terrain, alors que l'AGV pouvait à peine terminer la direction, les courants de direction moyens des deux groupes de roues diagonaux étaient d'environ :
Groupe A : 10A ;
Groupe B : 80A.
Sur la base de la répartition du courant, la répartition approximative de la charge peut être calculée :
Groupe A :
Charge totale × 10 / (10 + 80)
≈ 11% de la charge totale
Groupe B :
Charge totale × 80 / (10 + 80)
≈ 89% de la charge totale
Cela signifie que le rapport de charge entre les deux groupes de roues diagonales était proche de :
1 : 8
En d’autres termes, une paire de roues diagonales supportait près de huit fois la charge de l’autre paire.
Lorsque l’AGV a atteint une zone plus inégale où la direction a complètement échoué, le déséquilibre de charge est devenu encore plus grave.
Ce calcul a en outre confirmé que le problème clé n'était pas la capacité de puissance du système de roues motrices du PLT310, mais la répartition inégale de la charge mécanique.
Solution : ajout d'une suspension au système de roue motrice PLT310
Après avoir identifié la cause profonde, Plutools n'a pas remplacé les moteurs de direction ni modifié la configuration de la boîte de vitesses.
Au lieu de cela, la solution s'est concentrée sur l'amélioration de la structure mécanique :
Un mécanisme de suspension a été ajouté aux quatre roues motrices verticales AGV PLT310.
Une fois le système de suspension installé, chaque roue motrice pourrait compenser automatiquement les petites irrégularités du sol et maintenir une pression de contact plus équilibrée.
Après la modification :
L'AGV a retrouvé des performances de rotation sur place- fluides ;
Le courant de direction a été considérablement réduit ;
La température du moteur est revenue à une plage normale ;
Le véhicule a fonctionné de manière fiable sur le site-de l'utilisateur final.
Ce cas a démontré qu’améliorer l’équilibre des charges mécaniques peut être plus efficace que simplement augmenter la puissance du moteur.
Résumé technique
De nombreux projets AGV fonctionnent bien lors des tests en usine, mais rencontrent des problèmes inattendus après le déploiement.
La raison n'est souvent pas la performance insuffisante des composants, mais la différence entre l'environnement de mise en service et les conditions de fonctionnement réelles.
Pour les AGV à quatre roues, les performances de direction dépendent non seulement du couple moteur et de la sélection de la boîte de vitesses, mais également de l'équilibre de la charge sur les roues.
Ce cas montre que même des irrégularités mineures du sol peuvent provoquer une forte concentration de charge dans un AGV à quatre roues sans suspension, ce qui entraîne :
Résistance de direction accrue ;
Courant moteur excessif ;
Température du moteur plus élevée ;
Fiabilité réduite du système ;
Panne possible de direction.
Pour la conception de châssis AGV à quatre roues, Plutools recommande :
Évaluer les exigences de suspension en fonction des conditions d'application réelles, et pas seulement des environnements de mise en service ;
Prendre en compte les pires-conditions de fonctionnement lors de la conception du châssis ;
Effectuer une analyse de répartition des charges des roues avant de finaliser la structure mécanique ;
Utiliser des solutions de roues motrices suspendues pour les AGV lourds-et les applications à fonctionnement continu.
La suspension n’est pas simplement un composant mécanique supplémentaire.
Il s'agit d'un élément de conception important qui garantit un fonctionnement stable, une charge équilibrée et-la fiabilité à long terme des systèmes d'entraînement AGV.
Grâce à la technologie professionnelle des roues motrices et à l'expérience en ingénierie,Plutools continue de fournir des solutions de mobilité AGV fiables pour les applications mondiales de fabrication et de logistique intelligentes.
