Elektromos rásegítéssel rendelkező hajtásláncot fejlesztettek ipari komissiózó kocsihoz

A KLS-2000 Kft. és alvállalkozóként az Universitas-Győr Nonprofit Kft. a Széchenyi István Egyetem kutatóinak bevonásával olyan elektromos rásegítő hajtásláncot fejlesztett, amely a nagy tömegű ipari komissiózó kocsik kézi mozgatását támogatja. A fejlesztés során a villanymotor és a hajtás áttételének kiválasztása mellett megtervezték a hajtást, a motortartó konzolt, az akkumulátor elhelyezését és a vezérlőrendszer gépészeti kialakítását
is.
A fejlesztés célja az ipari raktározásban alkalmazott, korábban kézi erővel mozgatott komissiózó kocsik elektromos rásegítéssel történő ellátása volt. A megoldással a nagyobb terhelhetőség mellett a munkavállalók fizikai igénybevételének mérséklését és az anyagmozgatás hatékonyságának növelését célozták. A követelmények meghatározásakor figyelembe vették a terhelhetőséget, a szükséges vonóerőt, a vontathatóságot, valamint a vontatás során történő akkumulátortöltés lehetőségét is.
A műszaki fejlesztés a GINOP_PLUSZ-2.1.1-21-2022-00213 azonosítószámú projekt keretében valósult meg.

A KLS-2000 Kft. és alvállalkozóként az Universitas-Győr Nonprofit Kft. a Széchenyi István Egyetem kutatóinak bevonásával valósította meg a villamos hajtás- és irányítórendszer kialakítását. A vállalkozás a fejlesztéshez 199,76 millió forint vissza nem térítendő európai uniós támogatást nyert el, amely a projekt elszámolható összköltségének 62,94 százalékát jelentette.

48 voltos rendszerhez tervezett hajtás

A konstrukcióval szemben több meghatározó műszaki követelményt rögzítettek. A maximális terhelhetőséget 1500 kilogrammban, a legnagyobb vonóerőt 500 N-ban határozták meg. Az elektromos hajtás sebességtartományát 0–6 km/h között írták elő, az energiatároló rendszer feszültségét pedig maximum 48 V-ban határozták meg. Követelményként jelent meg az is, hogy a kézi mozgatás során a szükséges vonóerő 50 százalékát az elektromos hajtás állítsa elő.
A feszültségszint, a szükséges teljesítmény és a vonóerőigény alapján egy 48 V-os, 1 kW névleges teljesítményű villanymotort választottak. A rásegítő üzem 0–6 km/h közötti sebességtartományban működik, míg vontatás során a kocsi sebessége akár 25 km/h-t is elérhet. Az áttétel meghatározásánál ezért azt is figyelembe vették, hogy vontatás során a villanymotor generátorüzemben milyen feszültséget állít elő.
A műszaki optimum mellett a gyárthatóság is meghatározó volt. A szükséges vonóerő miatt 5M profilú szíjhajtást választottak. A számítások alapján a 14 fogú hajtó szíjtárcsa biztosította volna az optimális áttételt, azonban a motor kihajtótengelyének kialakítása miatt ezt a megoldást nem lehetett alkalmazni. A végleges konstrukcióban ezért 18 fogú hajtó és 72 fogú hajtott szíjtárcsát alkalmaztak, amely 4-es áttételt eredményezett.

A tervezés során nemcsak a hajtás működési paramétereit vették figyelembe, hanem a szerelhetőséget, a karbantarthatóságot és a gyárthatóságot is. A konstrukció kialakításánál költséghatékony és gyorsan alkalmazható gyártási technológiák használatára törekedtek.

Állítható motortartó könnyíti meg a karbantartást

A motortartó konzol kialakításakor különös figyelmet fordítottak a hajtáslánc szerelhetőségére. A villanymotor helyzetét a szíjhajtás 162 milliméteres tengelytávja, valamint a motor geometriai méretei határozzák meg. A motor rögzítését négy M6-os csavarral oldották meg. A motortartó konzolt úgy tervezték meg, hogy egy menetes orsó segítségével mozgatható legyen. Ez megkönnyíti a szíj feszességének beállítását, valamint szükség esetén a szíj cseréjét is.

Cserélhető akkumulátor és külön vezérlőmodul készült

A hajtáslánc energiaellátását 48 V-os, 20 Ah kapacitású akkumulátor biztosítja. Az akkumulátort úgy helyezték el, hogy szükség esetén egyszerűen eltávolítható legyen a számára kialakított tartóból, és külső áramforrásról is tölthető maradjon. A pontos pozicionálást egy 3D nyomtatott adapter segíti.
A rendszer működtetéséhez szükséges vezérlőmodulok, áramkörök és motorvezérlők külön dobozolást kaptak. A kialakítás során a hőelvezetést is figyelembe vették: a motorvezérlőt tartalmazó fiókot szellőzőnyílásokkal látták el, mivel nagy teljesítmény mellett jelentős
veszteséghő keletkezhet.

A hajtás a manőverezést is támogatja

A kézi irányításhoz a komissiózó kocsit olyan kezelőkarral látták el, amelyen forgó potenciométereket helyeztek el. Ezek segítségével a kezelő szabályozhatja, hogy az egyes hajtott kerekeken mekkora vonóerő jelenjen meg. Ez a megoldás a kocsi fordulását és manőverezhetőségét is támogatja. A rendszer előre és hátrafelé történő mozgatást egyaránt lehetővé tesz. A munkabiztonság érdekében a kocsi két oldalán vészleállító gombokat is elhelyeztek.
A kialakított elektromos hajtás csökkenti a nagy tömegű komissiózó kocsik mozgatásához szükséges emberi erőt, miközben a konstrukció nagyobb hasznos tömeg mozgatását is támogatja. A hajtáslánc elemeit az alvázhoz rögzítették, így a megoldás különböző felépítménnyel rendelkező kocsikhoz is illeszthető konstrukciót eredményezett.

A projekt eredményeként olyan elektromos rásegítő rendszer valósult meg, amely az energiahatékonyság és a munkabiztonság javítását célozta, miközben az ember és a gép együttműködésére épülő anyagmozgatási megoldást hozott létre. A fejlesztés olyan funkciókat is tartalmaz, amelyek illeszkednek az ipar 4.0 és a későbbi ipar 5.0 gyártástechnológiai irányaihoz.