Ауыр жүк тасымалдау үшін электрлік жазық арбаны таңдау факторлары

Сіздің ауыр жұмыс режиміндегі қолданысыңызға жүк көтергіштікті және конструкциялық беріктікті сәйкестендіру

Жүк көлемін раманың қаттылығына, ось конфигурациясына және динамикалық жүк таратылуына салыстыру

Электрлік жазық автомобильді таңдаған кезде, алдымен оның қандай салмақты көтеруі керек екенін қараңыз. Жоспарланғаннан ауыр болатын қосымша жағдайларды ескеруді ұмытпаңыз. Көптеген мамандар жұмыс істеу кезінде не болса да, қосымша 25 пайыздық қуат қорын қалдыруға ұсынады. Каркас та мықты болуы керек. Егер жүктеме кезінде ол иілсе, барлығы дұрыс орналаспайды, басқару жүйесі болжанбай қалады және нәтижесінде бүкіл құрылғы тез тозады. Өте берік каркастарды салмағы артық болмайтындай етіп жасау үшін жоғары беріктікті болат қорытпалары ең жақсы нұсқа болып табылады. Бұл материалдар жеткілікті беріктік қамтамасыз етеді және жалпы салмақты азайтады, бұл күнделікті ауыр жүктерді тасымалдаған кезде маңызды айырмашылық туғызады.

Осьтердің орналасуы көлік құралының жер бетіне қанша салмақ түсіретінін анықтайды. Көлік құралдарында бір орнына екі ось болған кезде, олар жер бетіне түсетін қысымды шамамен 40% азайтады. Бұл жағдай әсіресе зақымдануға ұшырай алатын жұмсақ едендер немесе жұмсақ жер беттерінде қозғалған кезде өте маңызды. Алайда, жүктеменің таралуы тұрақты түрде өзгеріп отырады. Көлік құралы жылдамдығын көтергенде, баяулағанда немесе бұрыштарға кіргенде салмақ ығысады да, кадрдың белгілі бір бөліктеріне қосымша кернеу түседі. Инженерлер бұл кернеулердің қай жерде ең күшті әсер ететінін анықтау үшін компьютерлік модельдерді қолданады, сондықтан олар кадрдың пішінін, дәнекерлеу орындарын және қосымша нығайту қажеттілігі бар аймақтарды реттей алады. Мысалы, көлік құралының салмағы негізінен бір бұрышына түсетін жағдайды қарастырайық. Сол жерде әдеттегіден үш есе көп кернеу пайда болуы мүмкін, бұл уақыт өте келе қосылу нүктелері мен бекіту орындарында тозу және зақымдану проблемаларына әкелуі мүмкін. Ауыр техникамен жұмыс істейтін әрбір адам жалпы салмақтың тепе-теңдік нүктесі (жүк пен өзі көлік құралының салмағын қоса алғанда) осьтердің арақашықтығы мен алдыңғы және артқы дөңгелектердің арасындағы қашықтық негізінде анықталған қауіпсіз аймақ ішінде қалатынын тексеруі керек.

24/7 өнеркәсіптік пайдалану үшін циклдық төзімділікке тексеру және шынайы жағдайлардағы кернеу сынағы

Тұрақты жұмыс істейтін өндірістік операцияларға тек қалыпты шаршағыштықты тексеру ғана жеткіліксіз. Жетекші өндірушілер өздерінің өнімдерін зертханада тіпті он жыл бойы үзіліссіз пайдаланылғандай сынақтан өткізеді. Бұл прототиптер айнымалы момент деңгейлері, тербелістер мен температураның өзгеруі сияқты әртүрлі факторларға ұшырап, бір миллионнан аса жүктеме циклынан өтеді. Шынайы әлемдегі сынақтар үшін жабдықты ең қолайсыз жағдайларда да сынақтан өткізеді. Мысалы, температураның минус 20 градус Цельсийден плюс 50 градусқа дейінгі ауқымы, суға түсу, тозаңды орта және өндірістік орындардағы жағдайларды модельдеуге арналған тегіс емес жерлерде жүру. Тіркесулер мен подшипниктер сияқты негізгі нүктелерге орнатылған арнайы сенсорлар кішігірім деформацияларды қабылдайды. Көбінесе ақаулар жүктемеге төзімділік нүктелерінде шамамен жарты миллион циклдан кейін басталады. Компаниялар ISO 12100 стандарты бойынша қауіп-қатер бағалауын және ASTM E466 стандарты бойынша шаршағыштықты сынақтан өткізуді қолданса, олардың жабдықтары 24 сағат/тәулік режимінде жұмыс істеген кезде сенімділігі шамамен 99,8% құрайды. Ұзақ мерзімді сынақтар кезінде жылулық камералар жетек жүйелеріндегі ақаулы аймақтарды уақытылы анықтап, істен шығуға дейін жақсырақ салқындату жүйелерін орнатуға мүмкіндік береді. Ponemon Institute-тың өткен жылғы зерттеуіне сәйкес тоқтату өте қымбатқа түсетінін (сағатына $740 000) ескере отырып, бұл жан-жақты сынақ кезеңдері өндірістік кестелерді және өндірістік кәсіпорындардың таза пайдасын қорғайды.

Электрлік жазық автомобильдің қозғалыс нұсқалары: ізсіз АЖК пен рельсті бағытталған жүйелер

Икемділік, инфрақұрылым құны, дәлдік және масштабтау қабілеті арасындағы компромисстік шешімдер

Трекпен жабдықталмаған АЖК-ларды (автоматтандырылған жерде жүретін көліктер) қолдануға немесе дәстүрлі рельстік жүйелерге тоқтау — бұл күнделікті жұмыс істеу кезінде ненің басты маңызы бар екендігіне байланысты шешім. Әрине, мобильділік маңызды, бірақ сонымен қатар жүйенің өзгерістерге қалай икемделуі де маңызды, сондай-ақ ұзақ мерзімді тұрғыдан қымбатқа түспейтін нақты жұмыстарды орындау қабілеті де маңызды. Трекпен жабдықталмаған АЖК-лардың ерекшелігі — LiDAR сканирлеу, көрінетін объектілерді тану жүйелері мен SLAM навигациясы сияқты технологиялар арқылы еркін қозғала алу қабілетінде. Бұл көліктер зауыттың жоспары өзгерген кезде немесе өндіріс процестерін түзету қажет болған кезде маршруттарын шамамен лездік түрде түзете алады. Мұндай жылдам реакция уақыт өте келе өзінің конфигурациясын өзгертіп отыратын зауыттарда, әсіресе рельстерді орнату өте қиын болатын тар кеңістіктерде жұмыс істейтін зауыттарда өте тиімді болады. Алайда, бұл технологияларды іске қосу үшін алғашқы қосымша шығындар туындайды: әртүрлі сенсорлар, арнайы бағдарламалық құралдар және жабдықталатын объект бойынша толық карталау жұмыстары қажет.

Рельсті бағытталған жүйелерді орнату — бұл қозғалмайтын рельстерге алдын ала көп қаржы салу деген сөз, бірақ олар өз қозғалыстарында таңғажайып тұрақтылық береді. Бұл жүйелер ауыр жүктерді ұзақ қашықтыққа көшіргенде немесе көтеріліс кезінде де шамамен 2 миллиметрлік дәлдікпен орындарын сақтай алады; сондықтан олар дәл детальдарды жинау, литейлерді станциялар арасында тасымалдау немесе автоматтандырылған дәнекерлеу операцияларын жүргізу сияқты процестер үшін өте маңызды. Компаниялардың бұл жүйелердің жұмыс істеу режимін өзгертуі әдетте бірнеше аптаға созылады және қызметкерлер барлығын реттеп шығу үшін өндірісті уақытша тоқтатуға тура келеді. Қуаттың көбеюі үшін жаңа рельс бөліктері мен қосымша электр қоректендіру құрылғыларын орнату қажет. Алайда АЖК (автоматтандырылған жерде жүретін көлік) паркін кеңейту көп күш-жігер қажет етпейді. Көбінесе кеңейту жұмыстары қолайлы болады және көбінесе бірнеше күн ішінде аяқталады — бұл бағдарламалық жабдықтың жаңартылуы мен қарапайым аккумуляторларды ауыстыру процестері арқылы өндірісті үзіліссіз жалғастыруға мүмкіндік береді.

Опциялар арасынан таңдау кезінде дәлдік сипаттамалары әдетте ірі рөл атқарады. Автоматтандырылған бағдарланған көліктер (АБК) жұмыс істеп тұрған кезде жалпы +/-10 мм дәлдікті қамтамасыз етеді, бірақ күшті тербелістер немесе бағыттың қатты өзгерістері кезінде олар бағдарларынан шығуы мүмкін. Алайда, дәстүрлі рельстік жүйелер қандай да бір жүктемені көтерсе немесе қаншалықты жылдам қозғалса да, сенімді жұмыс істей береді. Жүк көтергіштік тиімділігіне назар аударсақ, басқа бір тарих қалыптасады. АБК-тер қазіргі жағдайларға сәйкес маршруттарды уақытылы түзетуге қабілетті болғандықтан, жүктемені пайдалану деңгейі шамамен 92–95 пайызға жетеді. Ал рельстік жүйелер осындай икемділікті ұсынбайды, сондықтан олардың маршруттау тиімділігі 85–88 пайыз аралығында тұрып қалады. Сала зерттеулері көрсеткендей, жиі өзгеретін өнімдер мен икемді операциялар қажет ететін өндірістік объектілерде АБК-терді қолданатын компаниялар уақыт өте келе шамамен 15–30 пайызға үнемдейді. Дегенмен, барлығы бастапқы нүктеден соңғы нүктеге дейін қатаң бағдарлар бойынша жүретін жағдайларда өндірістің максималды көлемін қамтамасыз ету маңызды болған кезде ешбір жүйе рельстік жүйелерге тең келмейді.

Бұл стратегиялық тепе-теңдік сіздің ауыр жүкті тасымалдау талаптарыңызға операциялық икемділік пе әлде тұрақты дәлдік пе жақсы қызмет ететінін анықтайды.

Тарту, көтергіштік және сенімділік үшін электрлік қозғалтқыш және ось жүйесін оптимизациялау

Екі қозғалтқыштық жүйе мен орталық қозғалтқыш: өнімділік, резервтілік және жөндеу ерекшеліктері

Екі моторлы орнату және орталық қозғалтқыш архитектурасы — электрлік жазық автокөліктерді жасаудың екі өте әртүрлі тәсілін көрсетеді, олардың әрқайсысы белгілі бір тапсырмаларға жақсы қолайлы. Екі моторлы жүйеде әрбір ось өз қуат көзіне ие болады (кейде тіпті жеке дөңгелектер үшін де), бұл нақты уақытта «айналдырушы моментті векторлау» деп аталатын құбылысқа мүмкіндік береді. Бұл айналдырушы моменттің нақты уақытта басқарылуы арқылы тегіс емес жерлерде немесе сырғанақты аймақтарда жүрген кезде жақсы ұстап тұруға мүмкіндік береді. Сонымен қатар, бұл жүйеде пайдалы резервтік функция бар: егер бір мотор істен шықса, автокөлік әлсіздетілген қуатпен әлі де ілгері қарай қозғала алады. Бұл қатты қиындыққа ұшырау қауіпті немесе қымбатқа тұратын жағдайларда, әсіресе алыстағы аймақтарда өте маңызды. Алайда, кемшілігі — бұл жүйелерде басқаруға арналған компоненттер көп. Компоненттер көп болса, одан көп жылу бөлінеді, сондықтан салқындату мәселесі әлдеқайда маңызды болып табылады. Сондай-ақ, барлық қосымша бөлшектер келешекте жиірек тексеру мен жөндеулерді қажет етеді.

Орталық жетек жүйесі әдетте бір күшті мотордан және механикалық дифференциал орнатуынан тұрады. Бұл жүйелердің алғашқы құны төмен болады, қолдануы оңай, сондай-ақ уақыт өте келе өзгермейтін қолданыстар үшін жақсы сенімділік көрсеткен. Дегенмен, бірнеше кемшіліктері де бар. Тарту бақылауы қажетті дәлдікке ие емес, сонымен қатар барлығы осы жалғыз мотор мен дифференциалға тәуелді болғандықтан, кез келген ақаулық жылжу қабілетінің толығымен жоғалуына әкеледі. Кейбір сынақтар екі моторды қолдану 10 градусқа асатын көлбеуліктегі жазықтықтарда өсу қабілетін шамамен 15–25 пайызға арттыратынын көрсетеді, әсіресе бұл ақылды момент басқару бағдарламасымен қосылған кезде. Әрине, бұл өнімділік артысы тегін емес. Ұзақ уақыт бойы жоғары жүктемеде жұмыс істеу үшін сұйық суыту жүйесін дұрыс қолдану керек және қызуға ұшырамау үшін температураны бақылауға назар аудару қажет.

Қатты жұмыс істейтін электрлік осьті таңдау: Момент тығыздығы, рекуперативті тежеу және жылулық басқару

Электрлық ось (E-ось) таңдауы үш өзара байланысты инженерлік нәтижелерді басымдықпен қамтамасыз етуі керек:

• Момент тығыздығы : Компактты, жоғары қуатты осьтер тоннасына ¥12 кН·м күш моментін береді және олардың пайдалы жүктемесі 80 тоннадан асады, бірақ подшипниктер мен тісті беріліс құрылғылары артық жүктемеге ұшырамайды.
• Қайта қысқау арқылы тормозу : Тежелген кезде кинетикалық энергияның ¥20%-ын қалпына келтіретін жүйелер аккумулятордың қашықтығын кеңейтеді. және бұл үйкелісті тежегіштердегі тозу процесін әлдеқайда азайтады — тоқтау-қозғалу режимінде жөндеу аралығын 40%-ға дейін қысқартады.
• Жылуға төзімділік : Сұйықпен салқындатылатын статорлар, температурасы бақыланатын тісті беріліс қораптары және интегралды жылу шашылу жолдары тұрақты жұмыс істеуді қамтамасыз етеді. Жоғарғы сапалы E-осьтер 40°C ауа температурасында >93% ПӘК-ке ие болады — бұл үздіксіз жұмыс циклдары кезінде жылулық тежелуден сақтануды қамтамасыз етеді.

Электрлік жазық вагондар үшін максималды жұмыс уақыты мен пайдалы жүктеменің тиімділігін қамтамасыз ететін аккумуляторлық жүйенің жобалануы

LFP пен NMC химиялық құрамдары: Қауіпсіздік, циклдық өмір және үздіксіз жұмыс істеу кезіндегі төмен температурада жұмыс істеу

Қолданылатын аккумулятордың химиялық құрамы аккумуляторлардың уақыт өте келе қаншалықты сенімді, қауіпсіз және әртүрлі ортаға бейімделетіндігіне үлкен әсер етеді. Литий-темір-фосфат (қысқартылған түрі – LFP) қысым астында салыстырмалы түрде салқындықты сақтау қабілетімен ерекшеленеді. Тегіс кернеу қисығы мен берік химиялық байланыстардың қосындысы оның жылулық қиындықтарға тез тап болуын болдырмайды; осы себепті көптеген салалар отқа қауіпті заттардың жанында жұмыс істеу немесе шынымен ыстық жағдайларда жұмыс істеу кезінде осы нұсқаны таңдайды. LFP-тің тағы бір үлкен артықшылығы – әсерлі қызмет ету мерзімі. Бастапқы сыйымдылығының 20%-дан астамын жоғалтпастан бұрын 6000-нан астам толық зарядтау циклын өткізуі мүмкін. Бұл күнделікті, тоқтамай жұмыс істеген кезде шамамен он жылдық қызмет етуге сәйкес келеді, сонымен қатар өнімнің өнімділігінде елеулі төмендеу болмайды. Ұзақ мерзімді инвестицияларға бағытталған кәсіпорындар үшін бұл сипаттамалар LFP-ті бастапқы шығындарды ескере отырып да тартымды таңдауға айналдырады.

Никель-марганец-кобальт (NMC) аккумуляторлары литий-темір-фосфатқа (LFP) қарағанда 15–20 пайызға жоғары меншікті энергия тығыздығын қамтиды, бұл олардың салмағы жеңіл болуын және нақты жүк немесе жабдық орналастыруға арналған көлемінің көбеюін білдіреді. Бұл NMC элементтері әлі де минус 20 градус Цельсий температурада да қанағаттанарлықтай жұмыс істейді, сондықтан олар суық сақтау қондырғыларында немесе қысқы алаңдағы жұмыстар кезінде LFP аккумуляторларына қарағанда артықшылыққа ие. Алайда, олардың кемшілігі неде? NMC элементтерінің температура шегі тарырақ, сонымен қатар олар қуатты артық зарядталғанда немесе тым көп разрядталғанда қатты тозған күйге келеді; сондықтан осындай аккумуляторлардың салыстырмалы түрде ақылды батарея басқару жүйелеріне қажеттілігі бар, олар жұмыстың тұрақтылығын қамтамасыз етеді. Көптеген ауыр өндірістік жұмыстарда қауіпсіздік пен ұзақ қызмет ету мерзімі ең маңызды болғандықтан, LFP аккумуляторлары қатты тоңдау шарттарында қиындықтарға ұшыраса да, олар әлі де тиімді таңдау болып табылады. Көптеген операторлар батарея қорабының айналасына қарапайым жылу бергіш элементтер орнату немесе салқындатқыш сұйықтың айналымын ұйымдастыру арқылы қатты қысқы жағдайларда өнімділікті сақтауда үлкен айырмашылық туғызатынын байқайды.

Жүк көтеру қабілетін сақтау және қауіпсіздік стандарттарын орындау үшін конструкциялық интеграция стратегиялары (ұяшықтан-қорапқа, ұяшықтан-шассиға)

Аккумуляторлардың автомобильдің құрылымына қалай орналасуы — қанша жүк тасымалдана алатынын, қандай қауіпсіздік функциялары мүмкін екенін және кейіннен қолданыста ұзақ уақыт бойы қолданыста болатын техникалық қызмет көрсету қаншалықты оңай болатынын анықтайды. Ұяшықтан-қорапқа (cell-to-pack) технологиясын қолданғанда өндірушілер көлемді модульдік корпустарды мүлдем өткізіп жібереді. Нәтижесінде энергия сақтау үшін кеңістікті пайдалану 10–15 пайызға жақсарып, бүкіл аккумуляторлық қорап салмағы да азаяды. Жүк көлемі сақталады, себебі автомобиль ішіндегі пайдаланылмаған кеңістік азаяды. Бұдан да әрі жетілдірілген шешім — ұяшықтан-шассиға (cell-to-chassis) дизайн, онда аккумуляторлар өзінше автомобильдің негізгі құрылымының бір бөлігін құрайды. Мұндай аккумуляторлық қораптар шасси рельстерінің ішіне орналасады, ал жоғарғы бетіне ғана бекітілмейді. Бұл жағдайда автомобильдің жерге қарағанда төмен орналасуы арқасында басқару сипаттамалары жақсарып кетеді. Кейбір сынақтар қолданылатын нақты жағдайға байланысты бұралу қаттылығында шамамен 25 пайызға жақсару көрсетеді. Ал ұзақ қашықтыққа ауыр жүк таситын автокөліктер үшін мұндай құрылымдық интеграция жалпы тұрақтылық пен өнімділік тұрғысынан нағыз тиімділік береді.

Екі әдіс де кемінде UN38.3 көлік қауіпсіздігі ережелерін сақтауы тиіс, ал өнеркәсіптік қолданыста әдетте одан да қатал шаралар қажет. Жоғары сапалы конструкцияларға мыналар жатады: элементтердің арасында отқа төзімді бөлгіштер, соққы кезінде бірден бірнеше элементтің істен шығуын болдырмау үшін қысымды теңестіретін пластиналар, сондай-ақ қосымша қорғаныс қабаты ретінде резервті жылулық қорғаныс жүйелері. Бұл талаптарды дұрыс орындау — бағалы кузов аумағын алады және тасымалданатын жүктің көлемін шектейтін ауыр сыртқы аккумулятор қораптарына қажеттілікті жояды. Дұрыс интеграцияланған конструкциялар кеңістікті үнемдейді және пайдалы жүктің көлемін азайтпайды, барлығы жалпы дизайнға тұтас бір бөлік ретінде енеді.

Сұрақтар мен жауаптар бөлімі

Электрлік жазық автокөліктер үшін ұсынылатын рама материалы қандай?

Ауыр жүктерді көтерген кезде беріктік пен салмақ арасындағы тепе-теңдік маңызды болғандықтан, жоғары беріктікте болат қорытпалары ұсынылады.

Трассасыз автоматтандырылған жеткізуші көліктер (AGV) рельсті бағдарланған жүйелермен салыстырғанда қалай?

Трейлсіз АЖК-тар көбірек икемділік пен динамикалық бағдарлау мүмкіндігін ұсынады, ал рельстік жүйелер нақты қозғалыс қамтамасыз етеді және ауыр жүктемелерді тасымалдау үшін белгілі бір бағыттарда қолдануға тиімді.

Жоғары температурада жұмыс істеуге қандай аккумулятор химиясы тиімдірек?

Литий-темір-фосфат (LFP) жылуға тұрақтырақ және ұзақ қызмет көрсету өмірін қамтамасыз етеді, сондықтан ол жоғары температурада жұмыс істейтін өнеркәсіптік қолданыстар үшін идеалды.

Электрлік жазық автокөліктерде екі қозғалтқышты орнатудың артықшылықтары қандай?

Екі қозғалтқышты орнату жақсырылу мен резервтілікті қамтамасыз етеді, сондықтан бір қозғалтқыш істен шыққан жағдайда да автокөлік қозғалысын жалғастыра алады.