Technologická zařízení potravinářských staveb Katedra mechaniky a strojnictví
Semestrální práce z předmětu Konstruování s podporou počítačů
Koncept agribota
Tomáš Hlava
[email protected]
2.5.2012
Obsah 1
Úvod ......................................................................................................................... 1
2
Popis ......................................................................................................................... 1
3
4
2.1
Rozměry ............................................................................................................ 2
2.2
Pohon ................................................................................................................ 4
2.3
Pohyb ................................................................................................................ 5
2.4
Konstrukce ........................................................................................................ 6
2.5
Univerzálnost .................................................................................................... 8
Výpočty .................................................................................................................. 12 3.1
Výpočet objemu korby -Mathcad ................................................................... 12
3.2
Výpočet potřebného výkonu -Mathcad ......................................................... 13
3.3
Výpočet potřebného výkonu pro stoupání do 40° kopce -Mathcad .............. 14
3.4
Výpočet kapacity baterií – přibližný -Mathcad ............................................... 14
3.5
Pevnostní analýza rámu podvozku - Inventor ................................................ 15
Zdroje informaci ..................................................................................................... 17
1
Úvod Cílem této práce bylo navrhnou automatický robotický stroj pro zemědělské účely,
zkr. agribot. Při návrhu konstrukce pohonu bylo myšleno na ekologický provoz agribota, a proto byl zvolen hybridní pohon, kdy je poháněn čtyřmi elektromotory motory a akumulátory. Dalším požadavkem na konstrukci byla schopnost variability příslušenství pro různé operace. Inspirací pro tento koncept byl zahradní traktůrek a čtyřkolka se sněžnými pásy, touto kombinací vznikl koncept agribota.
2
Popis Podvozková platforma je tvořena příhradovou konstrukcí z jeklových profilů.
Platformu tvoří čtyři pohonné jednotky – elektromotory každý o výkonu 25 kW a jsou napájeny z 12 baterií, případně dobíjeny elektrocentrálou, která je vyjímatelná. Výkon z elektromotoru je přenášen přes kardanovou hřídel na hnací kolo trojúhelníkových pásů. Pohyb po pásech umožňuje lépe zdolávat terén a větší plocha pásu zabraňuje zaboření v bahnitém terénu a na sněhu. Další výhodou je lepší rozložení váhy a s tím související menší stlačování půdy při přejezdech po poli. Po orientaci v prostoru využívá agribot systém kamer laserových senzorů a gps. V případě nárazu je zde masivní nárazník v přední části.
1
2.1 Rozměry Snahou bylo přiblížit se rozměry zahradním traktůrkům, díky nimž jsou skladní, pohyblivý a mohou být široce využíváni.
2
Obr.1 – Rozměry Agribota
3
2.2 Pohon Jak již bylo sděleno výše pohon je zajištěn čtyřmi elektromotory o výkonu 25 kW, ty jsou napájeny z baterií. V případě, že kapacita baterií poklesne pod kritickou mez, může být agribot vybaven elektrocentrálou, která slouží jednak k dobíjení baterií, ale jejím hlavním účelem je dodatečné napájení předního elektromotoru, který slouží k pohonu příslušenství. Vše je řízeno počítačovou jednotkou umístěnou v přídi agribota. Nabíjení baterií na parkovacím místě je řešeno bezkontaktním dobíjením v podlaze garáže.
2
1
3
Obr.2 - Podvozková platforma 1- Elektromotory 2- Baterie 3- Trojúhelníkové pásy 4
2.3 Pohyb Výkon elektromotorů je přes kardanové hřídele přenášen na hnací kolo pásu. Pasy jsou vyrobeny z pryže s výztuží. Pro lepší trakci jsou pásy profilované. Pro zatočení drobota se využívá rozdílných rychlostí jednotlivých pásů, jako např. u tanku, to mu umožňuje se otočit o 360° aniž by musel opustit svoji pozici.
2 1 3 4
5
Obr.3 – Trojúhelníkový pás 1- Hnací kolo pásu 2- Odpružení 3- Kardanová hříde 4- Zavěšení pásu 5- Pryžový pás
5
Obr.4 – Trojúhelníkový pás 2
2.4 Konstrukce Rám a plarforma podvozku je tvořen příhradovou konstrukcí z jeklů. Horní nástavba je modulovatelná podle potřeby využití.
Obr.5 – Příhradová konstrukce podvozku 6
Obr.6 – Konstrukce modulovatelné části
Obr.7 – Řez konstrukcí agribota
7
2.5 Univerzálnost Univerzálnosti využití přispívá, jak možnost výměny celé konstrukce, tak záměna jednotlivých částí. Např: Vysazením dveří korby a umístěním rozmetadla pevných chemických hnojiv se šnekovým podavačem je agribot schopen hnojit pole či rozmetat sůl na chodníky. Přední elektromotor s úchyty umožňuje připojit širokou škálu příslušenství od radlice na sníh, přes poháněnou frézu na sníh, až po žací lištu. Agribot byl navrženi pro postřik jednoduchým vyjmutím korby a usazením postřikovače na její místo. Na tažné zařízení lze připojit jakýkoliv přívěs. Pro pohon dodatečného příslušenství slouží elektromotor v přední čáasi a k jejich napájení slouží baterie pohonu nebo elektrocentrála.
1
2
3
Obr.8 – Pření pohled bez kapotáže 1- Elektromotor 2- Řídící jednotka 3- Nárazník 8
Obr.9 – Pření pohled v řezu s kapotáží
4
1 2 5
3
Obr.9 – Boční pohled bez kapotáže 1- Elektrocentrála 2- Korba 3- Řídící jednotka 4- Kaplička senzorů a kamer 5- Tažné zařízení 9
Obr.10 – Zadní řez korbou a pohled na elektromotory
Obr.11 – Pohled na agribota bez kapotáže 10
Obr.12 – Agribot
Obr.13 – podvozek s nárazníkem a pohonem
11
Obr.14 – Agribot
3
Výpočty 3.1 Výpočet objemu korby -Mathcad
12
3.2 Výpočet potřebného výkonu -Mathcad
13
3.3 Výpočet potřebného výkonu pro stoupání do 40° kopce -Mathcad
3.4 Výpočet kapacity baterií – přibližný -Mathcad Provoz t= 18 hodin denně, výkon P= 100 kW, účinnost ƞ= 50%.
14
3.5 Pevnostní analýza rámu podvozku - Inventor Povolen průhyb 0,5 mm Podle pevnostní analýzy provedené v programu Autodesk Inventor 2012 je max průhyb odpovídající 0,088 mm vyhovující.
Obr.15 – Maximální průhyb rámu podvozku 0,088 mm ve středu konstrukce
Obr.16 – Maximální ohybové napětí 15
Obr.17 – Síly namáhající rám
Obr.18 – Síly namáhající podélný nosník
16
4
Zdroje informaci www.diskuse.elektrika.cz www.ucebnice.krynicky.cz www.robotika.cz www.plarmy.org www.unibots.com www.wikipedie.com www.hybrid.cz
17
