Định mức tốc độ bánh xe và hệ số giảm tải theo chu kỳ làm việc cho AGV và băng tải: Những gì bằng chứng xác lập

Một mức tải trọng danh định chỉ có giá trị tại tốc độ và chế độ làm việc tham chiếu của nó

Con số tải trọng trong catalogue là một giá trị phòng thí nghiệm được lấy ở tốc độ tham chiếu thấp, chứ không phải là một tuyên bố về AGV hay băng tải của bạn. Hầu hết các mức tải trọng bánh xe chịu tải nặng được xác lập ở tốc độ đi bộ 2-3 mph²², và mức đánh giá động theo ICWM được viện dẫn ở 3 mph như là tham chiếu tiêu chuẩn ngành cho việc mua sắm¹. Các tiêu chuẩn châu Âu cũng chỉ về cùng một hướng: BS EN 12532 bao gồm bánh xe và bánh xe chịu tải công nghiệp cho các ứng dụng lên đến 1.1 m/s, khoảng 4 km/h¹³. Khả năng chịu tải động cũng thấp hơn đáng kể so với khả năng chịu tải tĩnh, vì vậy một con số tĩnh được nêu ở tiêu đề sẽ phóng đại mức tải mà bánh xe thực sự chịu khi nó lăn. Một nguồn cho rằng mức động bằng 60-75% mức tĩnh¹; một nguồn khác mô tả mức động vào khoảng một nửa mức tĩnh hoặc thấp hơn¹⁰. Tỷ lệ này không cố định, đó là lý do bạn phải đọc con số động thực tế thay vì suy ra nó. Một bánh xe được công bố cho thấy hai mức này khác xa nhau đến mức nào khi tốc độ thay đổi. Một bánh xe đường kính 5.91 in với mặt lốp polyurethane, thân nhôm và vòng bi cầu chính xác có mức tĩnh 2,204.62 lb, nhưng chỉ 1,102.31 lb động ở 2.49 mph và 881.85 lb động ở 3.73 mph¹². Cùng một bánh xe, cùng một tải, nhưng cơ sở tốc độ khác nhau. Trước khi so sánh bất kỳ điều gì khác, hãy yêu cầu nhà cung cấp cho biết mức tải động tại tốc độ vận hành của bạn và cơ sở mà mức đó được đo¹³. Một mức tải trọng được nêu mà không kèm cơ sở tốc độ thì không phải là con số bạn có thể đặt cạnh ứng dụng của mình.

Cần giảm định mức tải bao nhiêu cho tốc độ vận hành thực tế của bạn

Trên tốc độ tham chiếu, mặt lốp sinh nhiệt do trễ và khả năng chịu tải động giảm. Với polyurethane tiêu chuẩn, một nguồn cho biết mức giảm khoảng 25% khả năng chịu tải động cho mỗi mph vượt quá 3 mph: một bánh xe định mức 1,000 lb ở 3 mph sẽ còn khoảng 750 lb ở 4 mph và khoảng 560 lb ở 5 mph¹. Cùng nguồn đó nêu rằng bảng định mức tiêu chuẩn không áp dụng khi vượt quá 5 mph, mà thay vào đó phải chỉ định vòng bi chính xác cấp tốc độ cao hoặc cấp AGV được định mức ở tốc độ tham chiếu cao hơn¹. Một nguồn thứ hai đặt cùng vấn đề đó cho kéo bằng động cơ: một bánh xe định mức 1,000 lb ở 3 mph không được định mức cho 1,000 lb ở 6 mph, vì ma sát vòng bi, nhiệt tích tụ ở mặt lốp và lực ly tâm tác động lên khớp xoay đều tăng theo tốc độ²². Hướng dẫn của nguồn này cho kéo bằng động cơ ở 5+ mph là giảm định mức tải 20-30% hoặc chuyển sang loại có khả năng chịu tải cao hơn²². Hãy coi đó là con số của một nhà cung cấp, không phải giá trị do tiêu chuẩn yêu cầu. Hai cách lập luận này khác nhau về hình thức. Mức giảm theo mỗi mph chỉ là ví dụ tính toán cho polyurethane tiêu chuẩn và không được chứng minh là áp dụng cho các vật liệu mặt lốp khác¹; dải 20-30% là hướng dẫn kéo của một nhà cung cấp duy nhất²². Cả hai đều không phải đường cong giảm định mức tải đã công bố, và không có nguồn nào trong bộ này cung cấp đường cong đó. Điều bạn có thể làm là xác định dải tốc độ trước. Nếu nền tảng của bạn chạy liên tục ở 2-4 mph, như mô tả về các nền tảng AGV/AMR³, thì bạn đang ở hoặc chỉ vừa trên điểm tham chiếu và mức giảm định mức tải là nhỏ. Nếu bạn kéo ở 5+ mph, bảng tiêu chuẩn được nêu là không áp dụng và quyết định chuyển sang cấp vòng bi thay vì một tỷ lệ phần trăm.

Nhiệm vụ gián đoạn hay liên tục: biên dư mà chu kỳ làm việc đòi hỏi

Định mức tiêu chuẩn giả định một bánh xe có thời gian nghỉ giữa các công việc. Các nền tảng AGV và AMR được mô tả là chạy 16-24 giờ mỗi ngày ở tốc độ duy trì 2-4 mph³, vượt ra ngoài giả định đó. Nhiệm vụ liên tục tích lũy nhiệt ở vòng bi, mài mòn mặt lăn và mỏi rãnh quay, nên cùng một tải trọng kéo dài được trong kho dụng cụ lại không kéo dài được trên dây chuyền sản xuất²². Các nguồn thống nhất về hướng nhưng khác nhau về con số. Một nguồn cho rằng nhiệm vụ liên tục (24/7 hoặc ba ca) cần cộng thêm 25-50% vào định mức yêu cầu, hoặc nâng lên một cỡ có sẵn trong kho². Một nguồn khác nêu rằng định mức giả định phục vụ gián đoạn nên được giảm bớt 25-33% cho sử dụng 24/7¹⁶. Nguồn thứ ba khuyên chỉ định bánh xe lớn hơn một cỡ so với mức tính toán tải trọng gợi ý cho vận hành 24/7²². Đó là ba cách khác nhau để mua cùng một biên dư, và không cách nào được trình bày như một yêu cầu tiêu chuẩn. Bước thực tế là xác định xem nhiệm vụ của bạn nằm ở phía nào của ranh giới gián đoạn/liên tục, rồi hỏi nhà cung cấp xem dữ liệu chu kỳ làm việc của chính họ hỗ trợ biên dư nào, thay vì chấp nhận một trong ba con số như đã ngã ngũ. Nếu nhiệm vụ của bạn thực sự liên tục thì biên dư không phải là tùy chọn, theo nghĩa định mức cơ sở chưa bao giờ được viết cho trường hợp đó. Nhưng độ lớn của biên dư là việc phải trao đổi với nhà cung cấp, không phải tra bảng.

Họ vòng bi: tốc độ và chế độ làm việc yêu cầu điều gì

Vòng bi kiểm soát mức độ bạn thực sự có thể sử dụng bao nhiêu trong tải trọng định mức khi chuyển động, và nó được mô tả là biến số tuổi thọ chứ không phải bánh xe². Một bánh xe định mức 1,200 lb tĩnh với lỗ trục trơn có thể chỉ chịu 600 lb động ở 3 mph, trong khi cùng cỡ bánh xe đó với vòng bi cầu chính xác kín có thể chạy toàn bộ 1,200 lb động². Các họ vòng bi được phân loại theo chế độ làm việc. Lỗ trục trơn dành cho sử dụng nhẹ, chậm, trong nhà, không liên tục^2,9. Vòng bi con lăn là loại chủ lực công nghiệp với khả năng chịu tải động tốt cho các tải nặng hơn được vận chuyển thường xuyên^2,9. Vòng bi cầu chính xác là yêu cầu cho chế độ kéo và AGV, và phiên bản chính xác kín không cần bảo trì và thân thiện với rửa trôi². Một nhà cung cấp báo cáo giới hạn mỗi bánh lên đến 1,200 lb lỗ trơn, lên đến 3,500 lb con lăn và lên đến 2,200 lb cầu chính xác kín¹⁶; hãy coi đó là số liệu của nhà cung cấp đó, không phải giới hạn ngành. Đối với một bệ nền chuyển động liên tục, câu hỏi về vòng bi không chỉ là tải trọng. Lỗ trục trơn trên sàn ướt được nêu là bó kẹt trong vài tháng, trong khi vòng bi chính xác kín chạy được nhiều năm². Nếu ứng dụng của bạn chạy một ca hoặc hơn mỗi ngày, họ vòng bi là thông số kỹ thuật đầu tiên cần cố định, và định mức tải trọng suy ra từ i. Hãy hỏi họ vòng bi nào được lắp và nó được định mức chịu tải bao nhiêu tại tốc độ của bạn¹⁶. Không có nguồn nào trong bộ này đưa ra tốc độ định mức của vòng bi hoặc phương pháp tuổi thọ L10, vì vậy không thể tính tuổi thọ vòng bi ở một tốc độ và tải trọng nhất định từ bằng chứng này.

Độ chính xác của trục xoay và rãnh bi ở tốc độ cao

Ở tốc độ AGV, trục xoay trở thành một bộ phận chính xác chứ không còn chỉ là một giá đỡ. Rãnh bi tiêu chuẩn được báo cáo là phát sinh độ rơ dọc trục trong vòng 6-12 tháng, gây ra hiện tượng shimmy có thể đo được ở tốc độ AGV³. Hiện tượng rung bánh xe (caster flutter) được nêu là làm tăng 10-40 mm sai lệch vị trí so với mục tiêu docking ±5-20 mm³. Khác biệt về thông số kỹ thuật là có thể đo được. Vòng bi trục xoay công nghiệp tiêu chuẩn được mô tả với độ cứng rãnh bi 55-58 HRC theo Rockwell, cấp bi 25-50, độ rơ dọc trục ban đầu 0.005-0.015 in, rãnh bi dập hoặc tạo hình, và mô-men xoay thay đổi ±30%³. Sản phẩm tương ứng loại chính xác dành cho AGV được mô tả với 60-62 HRC, cấp bi 10-16, độ rơ dọc trục từ 0.002 in trở xuống, rãnh bi rèn hoặc gia công, và mô-men xoay được kiểm soát trong ±10%³. Các tác động được nêu là tuổi thọ rãnh bi dài hơn 2-3 lần, giảm hiện tượng stick-slip, không có shimmy ban đầu ở tốc độ cao và phản hồi vào cua có thể dự đoán trước³. Nếu nền tảng của bạn phải docking đạt mục tiêu độ lặp lại, thì chỉ số độ rơ dọc trục chính là thứ cần ghi vào thông số kỹ thuật. Một nguồn khuyến nghị nên quy định độ rơ dọc trục ban đầu từ 0.002 in trở xuống ngay khi mua, vì sự trôi dung sai rãnh bi trong quá trình sử dụng được mô tả là nguyên nhân lớn nhất gây ra shimmy và các vấn đề căn chỉnh khi docking của AGV³. Một báo giá với rãnh bi tiêu chuẩn có thể trông đủ đáp ứng về tải trọng nhưng vẫn thất bại về căn chỉnh. Hãy kiểm tra loại rãnh bi và độ rơ dọc trục trước khi chấp nhận.

Lõi bánh xe và mặt lăn ở tốc độ duy trì

Nhiệt là cơ chế liên kết tốc độ và chế độ làm việc với sự suy giảm của bánh xe. Urethane tiêu chuẩn sinh nhiệt trễ tại tốc độ duy trì 2-4 mph và mất ổn định kích thước trong một ca làm việc³. Trong các chu trình AGV tần suất cao, lõi bánh bằng nhựa được nêu là giãn nở dưới tác động của nhiệt, khiến mặt lăn tách khỏi lõi và làm kẹt bộ truyền động. Lõi kim loại, thường là nhôm hoặc gang, được mô tả là lựa chọn đáng tin cậy cho các ứng dụng robot làm việc liên tục²¹. Đây là trường hợp một bánh xe vượt qua kiểm tra tải trọng vẫn có thể là sai linh kiện. Hư hỏng không phải do quá tải mà do tách lớp do nhiệt, và nó biểu hiện như một vấn đề của bộ truyền động chứ không phải của bánh xe. Nếu chế độ làm việc của bạn là liên tục, vật liệu lõi cần nằm trong thông số kỹ thuật cùng với vòng bi. Polyurethane được mô tả là vật liệu được xếp hạng cao nhất về độ chống mài mòn, độ ồn, bảo vệ sàn, hấp thụ sốc và lực cản lăn cho các ứng dụng AGV²¹. Đó là một tuyên bố về độ phù hợp của vật liệu chứ không phải xếp hạng tốc độ, và không có nguồn nào trong bộ nguồn này đưa ra giới hạn nhiệt độ bánh xe bằng số hoặc mô hình tích tụ nhiệt ở tốc độ. Hãy hỏi nhà cung cấp loại vật liệu lõi mà bánh xe của họ sử dụng và liệu họ có dữ liệu chu trình làm việc ở tốc độ của bạn hay không. Các nguồn tài liệu xác lập cơ chế nhưng không xác lập ngưỡng.

Xác nhận dải tốc độ và yêu cầu báo cáo thử nghiệm

• ✓Xác nhận ứng dụng của bạn thuộc dải tốc độ nào: đến 1,1 m/s (EN 12532) hay 1,1-4,4 m/s (DIN EN 12533)
• ✓Kiểm tra xem tiêu chuẩn được dẫn có loại trừ loại bánh xe của bạn hay không — DIN EN 12533 loại trừ bánh dẫn động và bánh lốp hơi
• ✓Hỏi xem cấp định mức dựa trên tiêu chuẩn nào, và giá trị đó là tĩnh hay động
• ✓Hỏi cấp định mức áp dụng ở tốc độ nào, và cấu hình bánh xe và vòng bi nào đã được thử nghiệm
• ✓Yêu cầu báo cáo thử nghiệm thực tế có dẫn số điều khoản của tiêu chuẩn, chứ không phải bản tuyên bố tuân thủ
• ✓Hỏi xem cấp định mức được cấp cho toàn bộ bánh xe đẩy hay chỉ cho bánh xe

Khi bánh xe tiêu chuẩn là linh kiện không phù hợp

Ba nhà xuất bản độc lập cùng đi đến quan điểm rằng bánh xe công nghiệp tiêu chuẩn không đáp ứng được cho vận hành AGV/AMR liên tục, với các dạng hư hỏng được nêu là độ rơ dọc trục của khớp xoay và hiện tượng shimmy, lực cản lăn không ổn định. Và suy giảm lõi và mặt lăn do nhiệt^3,21. Bánh xe công nghiệp tiêu chuẩn được mô tả là thiếu độ chính xác ở khớp xoay, thiếu sự ổn định của lực cản lăn và độ ổn định căn chỉnh khi docking, và ngay cả bánh xe cao cấp cho xe đẩy thủ công cũng được cho là thường thiếu dung sai rãnh lăn và vòng bi chính xác mà các nền tảng AGV yêu cầu³. Sự đồng thuận đó chỉ mang tính định tính. Không nguồn nào định lượng ngưỡng tốc độ hay ngưỡng chế độ làm việc mà tại đó bánh xe tiêu chuẩn trở nên không phù hợp, và cũng không nguồn nào cung cấp kết quả thử nghiệm so sánh bánh xe tiêu chuẩn với bánh xe cấp AGV trong cùng một chu trình làm việc^3,21. Vì vậy quyết định không phải là một ngưỡng mà bạn có thể tra cứu; đó là một bộ thông số kỹ thuật mà bạn hoặc đáp ứng được, hoặc không. Đối với vận hành AGV hoặc xe kéo có động cơ, hướng dẫn của một nguồn là chỉ định loại kingpinless và tăng lên một cỡ, với vòng bi chính xác kín ở cả bánh xe và khớp xoay². Bộ thông số cấp AGV được mô tả gồm vòng bi khớp xoay chính xác, rãnh lăn rèn hoặc gia công, mặt lăn polyurethane hoặc polyamide độ cứng cao, vòng bi kín IP67, và phân bổ tải bằng bánh đôi trên các xe nặng hơn³. Nếu ứng dụng của bạn cần tốc độ duy trì, vận hành liên tục và độ lặp lại khi docking, thì đây là một yêu cầu kỹ thuật chuyên dụng chứ không phải là việc chọn lựa từ catalogue. Các nguồn không cung cấp định mức bánh xe cho thiết bị có động cơ để so sánh với bánh xe thụ động, vì vậy việc từ bỏ bánh xe tiêu chuẩn là một quyết định về thông số kỹ thuật, không phải là một sự thay thế tương đương.

Nơi các nguồn không thống nhất về biên dự phòng

Các nguồn đưa ra những con số khác nhau cho cùng một quyết định về chế độ làm việc liên tục, vì vậy hãy xem biên dự phòng như một khoảng giá trị cần đối chiếu với dữ liệu chu kỳ làm việc của chính nhà cung cấp, chứ không phải một con số để áp dụng

Sources

1. 1 casterhq.com — Industry publication
2. 2 casterhq.com — Industry publication
3. 3 casterhq.com — Industry publication
4. 8 casterresource.com — Industry publication
5. 9 castercentral.com — Industry publication
6. 10 www.ytopcaster.com — Manufacturer technical documentation
7. 12 www.tente.com — Manufacturer technical documentation
8. 13 conveyorparts.eu — Industry publication
9. 14 www.shangxincaster.com — Manufacturer technical documentation
10. 16 www.skt1m.com — Unclassified source
11. 21 www.infordcaster.com — Manufacturer technical documentation
12. 22 heavydutycastor.com — Unclassified source
13. 27 www.infordcaster.com — Manufacturer technical documentation