Sähköisen tasakulmarautatievaunun valintatekijät raskaiden kuormien kuljetukseen

Kuormavaatimusten sovittaminen rungon jäykkyyteen, akselikonfiguraatioon ja dynaamiseen kuorman jakautumiseen raskaskuormaisessa käyttössä

Kuorman määrittäminen kehysten jäykkyyden, akselikonfiguraation ja dynaamisen kuorman jakautumisen perusteella

Valittaessa sähköistä tasokulkurekkaa aloita tarkistamalla, mikä kuorma se kykenee kantamaan. Älä unohda ottaa huomioon niitä odottamattomia tilanteita, joissa kuorma saattaa olla suurempi kuin suunniteltu. Useimmat asiantuntijat suosittelevat jättämään noin 25 prosenttia ylimääräistä kapasiteettia varmuuden vuoksi, jos jotain menee pieleen käytön aikana. Myös rungon on oltava vankka. Jos se alkaa taipua kuormitettaessa, kaikki muuttuu epätasapainoiseksi, ohjaus muuttuu ennakoimattomaksi ja lopulta koko laite kulumaa nopeammin. Erittäin lujuutta vaativien, mutta liian raskaiden rakenteiden välttämiseksi korkealujuus-teräseoksia käytetään parhaiten. Nämä materiaalit tarjoavat hyvää lujuutta samalla kun kokonaismassa pysyy alhaisena, mikä tekee kaiken eron raskaiden kuormien siirtämisessä päivä päivältä.

Akselien sijoittelutapa määrittää, kuinka paljon painoa siirtyy maanpinnalle. Kun ajoneuvolla on kaksi akselia sen sijaan, että siinä olisi vain yksi, paine jakautuu maanpinnalle noin 40 %:n verran tasaisemmin. Tämä on erityisen tärkeää ajeltaessa herkkiä lattioita tai pehmeitä maanpintoja, joissa muuten voisi esiintyä vahinkoja. Kuormituksen jakautuminen muuttuu kuitenkin jatkuvasti. Kun ajoneuvot kiihtyvät, hidastavat tai kääntyvät, paino siirtyy ja aiheuttaa lisäkuormitusta kehikon tietyille osille. Insinöörit käyttävät tietokonemalleja selvittääkseen, missä näissä kohdissa jännitykset ovat voimakkaimmillaan, jotta he voivat säätää esimerkiksi kehikon muotoa, hitsausten sijoittelua ja niitä alueita, jotka vaativat lisävahvistusta. Otetaan esimerkiksi tilanne, jossa suurin osa painosta kohdistuu ajoneuvon vain yhteen kulmaan. Tässä kohdassa jännitys voi olla jopa kolme kertaa tavallista suurempi, mikä aiheuttaa ajan myötä kulumisongelmia liitos- ja kiinnityskohdissa. Kaikkien, jotka työskentelevät raskaiden koneiden parissa, tulisi tarkistaa, pysyykö kokonaispainon tasapainopiste (mukaan lukien sekä kuorman että itse koneen paino) turvallisella alueella, jonka määrittelevät akselien välimatka ja etu- ja takapyörien välinen pituus.

Kuluminenkestävyyden validointi ja käytännön rasitustestaus 24/7-teolliseen käyttöön

Teolliset toiminnot, jotka käynnistetään jatkuvasti, vaativat paljon enemmän kuin vain tavallisia väsymystarkastuksia. Parhaat valmistajat testaavat tuotteitaan laboratoriossa niin kuin niitä olisi käytetty suorassa kymmenen vuoden ajan. Nämä prototyypit läpäisevät yli miljoona kuormituskiertoa samalla kun ne altistuvat erilaisille muuttujille, kuten vaihtuville vääntömomenttitasoille, värähyksille ja lämpötilan vaihteluille. Todellisen maailman testauksessa laitteet testataan myös äärimmäisissä olosuhteissa. Ajattele lämpötiloja miinus 20 asteesta Celsius-asteikolla aina 50 asteeseen, kosteutta, pölyisiä ympäristöjä ja jopa ajamista epätasaisella maastolla, joka simuloi tehdasrakennusten lattioilla tapahtuvaa käyttöä. Erityisiä antureita asetetaan tärkeisiin kohtiin, kuten hitsausliitoksiin ja laakerien paikkoihin, jotta voidaan havaita pienimmätkin muodonmuutokset. Useimmat viat alkavat ilmetä noin puolen miljoonan kuormituskierron jälkeen jännityskohdissa. Kun yritykset noudattavat standardeja, kuten riskinarviointia koskevaa ISO 12100 -standardia ja väsymystestaukseen liittyvää ASTM E466 -standardia, heidän laitteistonsa saavuttaa noin 99,8 %:n luotettavuuden 24/7-toiminnassa. Pitkien testien aikana käytetyt lämpökamerat havaitsevat varhain ongelmakohtia voimansiirtojärjestelmissä, mikä mahdollistaa tehokkaamman jäähdytyksen asentamisen ennen vikaantumisia. Ottaen huomioon, kuinka kalliiksi katkokset todella tulevat (Ponemon Institute -tutkimuksen mukaan 740 000 dollaria tunnissa viime vuodelta), nämä perusteelliset testausvaiheet suojaavat sekä tuotantoaikoja että tuotantolaitosten taloudellisia tuloksia kaikkialla maailmassa.

Sähköisten tasaisen pohjan omaavien kuljetusautojen liikkuvuusvaihtoehdot: rautatieohjattujen järjestelmien vastapainona toimivat ohjaamattomat kuljetusautot (AGV) ilman kiskoja

Kompromissit joustavuudessa, infrastruktuurikustannuksissa, tarkkuudessa ja laajennettavuudessa

Päätös siirtyä jäljittelemättömiin AGV-järjestelmiin perinteisten rautatiejärjestelmien sijaan perustuu siihen, mikä on tärkeintä päivittäisissä toiminnoissa. Tietysti liikkuvuus on tärkeää, mutta yhtä tärkeää on myös järjestelmän kyky sopeutua muutoksiin sekä tarkkaa työn tekeminen ilman, että pitkän aikavälin kustannukset karkaavat käsistä. Jäljittelemättömät AGV:t erottavat itsensä siitä, että ne voivat liikkua vapaasti käyttäen teknologioita, kuten LiDAR-skannaukseen, visuaaliseen tunnistamiseen ja edistyneisiin SLAM-navigointijärjestelmiin. Nämä ajoneuvot voivat säätää reittejään lähes välittömästi aina kun tehdasrakennetta muutetaan tai tuotantoprosesseja hienosäädellään. Tällainen nopea reagoitavuus toimii ihmeitä tehtaissa, jotka muuttavat muotoaan jatkuvasti, erityisesti niissä, joissa on kapeita tiloja ja joissa ratojen asentaminen olisi kohtalaisen vaikeaa. Haittapuoli kuitenkin on se, että kaiken tämän teknologian käyttöönotto vaatii huomattavasti enemmän alkuinvestointeja erilaisten antureiden, erikoistuneiden ohjelmistopakettien sekä koko tilan tarkkaa kartoitusta ennen käyttöönottoa.

Raiteilla ohjattujen järjestelmien asennus edellyttää suuria alkuinvestointeja kiinteisiin raiteisiin, mutta niiden tarjoama liikkeen tarkkuus on erinomainen. Nämä järjestelmät voivat pitää paikkansa noin kahden millimetrin tarkkuudella, vaikka ne kuljettaisivat raskaita kuormia pitkiä matkoja tai nousisivat ylämäkeen, mikä tekee niistä erityisen tärkeitä esimerkiksi tarkkuusosien kokoonpanoon, valukappaleiden siirtämiseen työasemien välillä tai automaattisten hitsausoperaatioiden suorittamiseen. Kun yritykset haluavat muuttaa näiden järjestelmien toimintaa, se kestää yleensä useita viikkoja ja keskeyttää säännöllisen tuotannon, kun työntekijät säätävät kaikkea uudelleen. Kapasiteetin lisääminen edellyttää koko uusien raiteiden osien asentamista sekä lisätehojakelujärjestelmien asennusta. Toisaalta AGV-kaluston laajentaminen ei aiheuta lähes lainkaan vastaavaa vaivaa. Useimmat laajennukset tapahtuvat hyvin nopeasti, usein vain muutamassa päivässä, koska ohjelmistopäivitykset ja yksinkertaiset akkujen vaihtoprosessit mahdollistavat jatkuvan toiminnan ilman merkittäviä katkoja.

Kun valinnasta on kyse, tarkkuusvaatimukset vaikuttavat yleensä merkittävästi. Automaattiset ohjatut ajoneuvot (AGV) saavuttavat yleensä noin ±10 mm:n tarkkuuden silloin, kun kaikki toimii sujuvasti, mutta ne voivat menettää suuntaansa voimakkaiden värähtelyjen tai äkillisten suunnanmuutosten aikana. Toisaalta perinteiset rautatiejärjestelmät toimivat luotettavasti riippumatta siitä, kuinka suurta kuormaa ne kuljettavat tai kuinka nopeasti ne liikkuvat raiteillaan. Kuorman hyötykäytön näkökulmasta tilanne on kuitenkin aivan erilainen. AGV-järjestelmät saavuttavat noin 92–95 prosentin hyötykäytön, koska ne voivat säätää reittejään reaaliajassa nykyisten olosuhteiden mukaan. Rautatiejärjestelmät eivät tarjoa samaa joustavuutta, joten niiden reitityshyötykäyttö pysyy 85–88 prosentin välillä. Teollisuustutkimukset osoittavat, että yritykset, jotka käyttävät AGV-järjestelmiä, saavuttavat usein säästöjä noin 15–30 prosenttia ajan mittaan teollisuustiloissa, joissa tuotteet vaihtuvat usein ja toiminnot vaativat joustavuutta. Siitä huolimatta rautatiejärjestelmät ovat parhaita, kun kyseessä on suurimman mahdollisen läpimeno-opeuden saavuttaminen tilanteissa, joissa kaikki liikkuu tiukasti määritellyn reitin mukaan alusta loppuun.

Tämä strateginen tasapaino määrittää, palveleeko toiminnallinen joustavuus vai vahva tarkkuus paremmin raskaiden kuormien kuljetustarpeitasi.

Sähköisen voiman siirtojärjestelmän ja akselijärjestelmän optimointi vetovoiman, nousukyvyn ja luotettavuuden varmistamiseksi

Kaksimoottorinen vs. keskitetty voiman siirto: suorituskyvyn, turvavaratoimintojen ja huollon vaikutukset

Kaksimoottoriset järjestelmät verrattuna keskitettyyn käyttövoima-arkkitehtuuriin edustavat kahta erilaista lähestymistapaa sähköisten tasakulma-autojen rakentamiseen, joista kumpikin soveltuu paremmin tiettyihin tehtäviin. Kaksimoottorisissa järjestelmissä jokaisella akselilla on oma voimanlähde (joskus jopa yksittäisillä pyörillä), mikä mahdollistaa niin sanotun vääntömomenttivektoroinnin reaaliajassa. Tämä tarkoittaa parempaa tartuntaa ajeltaessa epätasaisella maastolla tai liukkailla alueilla. Lisäksi tässä on hyvä varatilaominaisuus: jos toinen moottori epäonnistuu, auto voi silti edetä eteenpäin, vaikkakin hitaammin. Tämä on erityisen tärkeää tilanteissa, joissa jumiutuminen voi olla vaarallista tai kallista, erityisesti syrjäisillä alueilla. Toisaalta näissä järjestelmissä on kuitenkin enemmän osia hallittavana. Enemmän komponentteja tarkoittaa enemmän lämpöä tuottavaa tehollisuutta, joten jäähdytys muodostuu suuremmaksi haasteeksi. Ja olethan myös huomannut, että kaikki nämä ylimääräiset osat tarkoittavat myös säännöllisempiä tarkastuksia ja korjauksia tulevaisuudessa.

Keskikäyttöjärjestelmässä on yleensä yksi tehokas moottori, joka on kytketty mekaaniseen differentiaalijärjestelmään. Nämä järjestelmät ovat yleensä edullisempia alussa, niitä on helpompi huoltaa, ja ne ovat osoittautuneet luotettaviksi sovelluksissa, jotka eivät muutu paljoa ajan myötä. On kuitenkin joitakin haittapuolia, jotka on syytä mainita. Traction control -toiminto ei ole yhtä tarkka kuin voisi olla, ja koska kaikki riippuu yhdestä moottorista ja differentiaalista, mikä tahansa vika johtaa täydelliseen liikkumiskyvyn menetykseen. Joissakin testeissä on havaittu, että kahden moottorin käyttö voi parantaa nousukykyä noin 15–25 prosenttia yli 10 asteen jyrkkyyskulmalla olevilla rinneillä, erityisesti kun se yhdistetään älykkääseen momentinhallintaa suorittavaan ohjelmistoon. Tämä suorituskyvyn parannus ei tietenkään ole ilmaista. Korkeilla kuormituksilla pitkäaikainen käyttö vaatii asianmukaiset nestemäiset jäähdytysjärjestelmät sekä huomiota lämpötilanhallintaan ylikuumenemisongelmien estämiseksi.

Raskaslastuisen sähköakselin valinta: momenttiyksikkö, rekuperatiivinen jarrutus ja lämpöhallinta

Sähköakselin (E-akselin) valinnan on priorisoitava kolmea keskenään riippuvaa insinööriteknistä tavoitetta:

• Vääntömomenttiyksikkötilavuutta kohti : Tiukkarakenteiset, suuritehoiset akselit, jotka tuottavat 12 kN·m tonnia kohden, mahdollistavat kuormien, jotka ylittävät 80 tonnia, ilman laakerien tai vaihteistojen ylikuormitusta.
• Jälleenmuodostusjarru : Järjestelmät, jotka talteen tekevät 20 % liike-energiasta jarrutuksen aikana, pidentävät akkujen kantamaa ja merkittävästi vähentäen kitkajarrujen kulumista – mikä lyhentää huoltovälejä jopa 40 %:lla pysähtyminen–käynnistys -sovelluksissa.
• Lämpökestävyys : Nestejäähdytetyt statorit, lämpötilaa seurattavat vaihteistot ja integroidut lämmönpoistopolut varmistavat kestävän suorituskyvyn. Parhaat E-akselit säilyttävät yli 93 %:n hyötysuhteen 40 °C:n ympäristölämpötilassa – estäen lämpöteknisen suorituskyvyn rajoittumisen jatkuvassa käytössä.

Akkujärjestelmän suunnittelu maksimaaliseen käytettävyyteen ja kuorman hyötykuorman tehokkuuteen sähköisissä tasakulma-autoissa

LFP- ja NMC-kemiat: turvallisuus, käyttöikä ja alhaisen lämpötilan toiminta jatkuvassa käytössä

Käytetyn akun kemiallisen koostumuksen tyyppi vaikuttaa merkittävästi akkujen luotettavuuteen, turvallisuuteen ja sopeutumiskykyyn erilaisiin ympäristöihin ajan myötä. Litium-rautafosfaatti eli LFP lyhennettynä erottautuu erityisesti korkean kuormituksen kestämisessä. Tasainen jännitekäyrä yhdessä vahvojen kemiallisten sidosten kanssa tarkoittaa, että akku ei pääse helposti lämpöongelmiin, mikä selittää, miksi monet teollisuudenalat valitsevat tämän vaihtoehdon esimerkiksi palavaa ainetta lähestyttäessä tai erittäin kuumissa olosuhteissa toimiessaan. Toinen suuri etu LFP-akulle on sen vaikuttava käyttöikä: kyseessä on yli 6 000 täyttä latauskiertoa ennen kuin akun alkuperäisestä kapasiteetista on menetetty yli 20 %. Tämä vastaa noin kymmenen vuoden jatkuvaa päivittäistä käyttöä ilman merkittävää suorituskyvyn heikkenemistä. Pitkäaikaisia sijoituksia harkitseville yrityksille nämä ominaisuudet tekevät LFP:stä houkuttelevan vaihtoehdon, vaikka alustavat kustannukset voisivatkin olla huomattavat.

Nikkelimangaanikobolttiparit (NMC) tarjoavat noin 15–20 prosenttia suuremman erityisenergian kuin litium-rautafosfaattiparit (LFP), mikä tarkoittaa kevyempiä akkupakkoja ja enemmän tilaa varsinaiselle lastille tai laitteille. Nämä NMC-kennot toimivat edelleen kohtalaisen hyvin jopa miinus 20 asteen lämpötiloissa, mikä antaa niille etulyöntiaseman LFP-akkujen verrattuna kylmissä varastotiloissa tai talvella suoritettavissa kenttätoiminnoissa. Haittapuoli on kuitenkin se, että NMC:n lämpötila-alue on kapeampi ja se reagoi voimakkaasti sekä liialliseen lataukseen että liialliseen purkaukseen, joten näihin akkupakoihin tarvitaan älykkäämpiä akkujen hallintajärjestelmiä, jotta toiminta pysyy tasaisena. Monissa raskasrasitteisissa teollisuustoiminnoissa, joissa turvallisuus ja pitkä käyttöikä ovat tärkeimmät tekijät, LFP-akut ovat edelleen parempi valinta huolimatta niiden heikommasta suorituskyvystä pakkasoloissa. Useimmat käyttäjät huomaavat, että yksinkertaisten lämmityselementtien asentaminen akkukotelon ympärille tai jäähdytysnestepiirin integroiminen tekee kaiken eron suorituskyvyn säilyttämisessä ankarien talvien aikana.

Rakenteelliset integraatiotavat (solusta akkupakkaan, solusta alustaan) kuormankestävyyden säilyttämiseksi ja turvallisuusvaatimusten täyttämiseksi

Akkujen sijoittuminen ajoneuvon rakenteeseen vaikuttaa merkittävästi siihen, kuinka paljon tavaraa voidaan kuljettaa, mitkä turvallisuusominaisuudet ovat mahdollisia ja onko huolto tulevaisuudessa helppoa. Solusta pakettiin -tekniikan avulla valmistajat jättävät kokonaan pois ne tilavat moduulikoteloitukset. Tuloksena on noin 10–15 prosenttia parempi energiavarastoon käytettävän tilan hyötyminen samalla kun koko akkupaketti kevenee. Matkustamon ja lastitilan tilavuus säilyy ennallaan, koska ajoneuvon sisällä ei tuhlaudu niin paljon tilaa. Edistyneempi ratkaisu on solusta alustaan -rakenne, jossa akut muodostavat itse osan auton runkorakenteesta. Nämä akkupaketit sijoitetaan suoraan alustan kiskojen sisään eikä niitä vain ruuvata alustan päälle. Tämä alentaa ajoneuvon maasta korkeutta ja parantaa siten ajokäyttäytymistä. Joissakin testeissä vääntöjäykkyys on parantunut noin 25 prosenttia, riippuen tarkasta sovelluksesta. Pitkille matkoille raskaita kuormia kuljettaville kuorma-autoille tämäntyyppinen rakenteellinen integraatio tuottaa todellisia etuja kokonaistasapainon ja suorituskyvyn kannalta.

Molempien menetelmien on täytettävä vähintään UN38.3:n kuljetusturvallisuussäännökset, vaikka teollisuussovelluksissa vaaditaan yleensä vielä tiukempia toimenpiteitä. Korkealaatuisissa suunnitteluratkaisuissa käytetään esimerkiksi tulenvastaisia erottimia solujen välillä, painetta jakavia levyjä, jotka estävät useiden solujen samanaikaisen vaurioitumisen törmäyksissä, sekä varalämpösuojajärjestelmiä lisäsuojatasona. Oikein toteutettu ratkaisu tekee tarpeettomiksi ne raskaat ulkoiset akkukoteloit, jotka vievät arvokasta lastausalueen tilaa ja vähentävät kuljetettavissa olevan kuorman määrää. Hyvin integroidut rakenteet sulautuvat suoraan kokonaissuunnitteluun ilman tilan tuhlaamista tai hyötykuorman kantokyvyn heikentämistä.

UKK-osio

Mikä on suositeltava kehikon materiaali sähköisille tasakulmaisille autoille?

Suositeltavia ovat korkean vetolujuuden teräksiset seokset, koska niillä saavutetaan optimaalinen tasapaino lujuuden ja painon välillä – mikä on ratkaisevan tärkeää raskaiden kuormien kuljettamisessa.

Miten reittivapaat AGV:t vertautuvat rautatieohjattuihin järjestelmiin?

Jäljittelemättömät AGV:t tarjoavat suurempaa joustavuutta ja dynaamista reititystä, kun taas rautatieohjatut järjestelmät tarjoavat tarkan liikkeen ja ovat parempia tiettyihin reitteihin sekä raskaille kuormille.

Mikä akkukemiallinen koostumus soveltuu paremmin korkean lämpötilan toimintaan?

Litium-rautafosfaatti (LFP) on lämpötilan suhteen vakaimpaa ja tarjoaa pidemmän käyttöiän, mikä tekee siitä ideaalin valinnan korkean lämpötilan teolliseen käyttöön.

Mitä hyötyjä sähköisten tasakulkukuljetusautojen kaksimoottorisesta asennoksesta on?

Kaksimoottorinen asennos tarjoaa paremman tartunnan ja varmuuden, mikä varmistaa, että auto voi jatkaa liikkumistaan myös silloin, kun yksi moottori epäonnistuu.