Technologická zařízení potravinářských staveb Katedra mechaniky a strojnictví Semestrální práce z předmětu Konstruování s podporou počítačů Koncept agribota Tomáš Hlava 2.5.2012 tomashlava@volny.cz
Obsah 1 Úvod... 1 2 Popis... 1 2.1 Rozměry... 2 2.2 Pohon... 4 2.3 Pohyb... 5 2.4 Konstrukce... 6 2.5 Univerzálnost... 8 3 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 4 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. 1 2 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. 2 1 3 Obr.8 Pření pohled bez kapotáže 1- Elektromotor 2- Řídící jednotka 3- Nárazník 8
Obr.9 Pření pohled v řezu s kapotáží 1 4 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