Сравнительный анализ расчетных и экспериментальных исследований скорости движения паллеты по тормозному ролику магнитного типа

Введение. Повышение эффективности использования складского помещения при неизменном объеме является актуальной задачей, решение которой возможно посредством блочного или глубинного складского хранения. Одним из таких решений стало использование гравитационных стеллажей для паллет, которые позволяют сэкономить до 25% пути пройденного вилочными погрузчиками по сравнению с фронтальными стеллажами. Основным элементом безопасной эксплуатации гравитационных роликовых конвейеров, применяемых в стеллажах для паллет, является тормозной ролик. Наиболее перспективной конструкцией считается тормозной ролик магнитного (вихретокового) типа.

Цель работы – проведение сравнительного анализа результатов расчетных и экспериментальных исследований по определению скорости движения паллеты по тормозному магнитному ролику.

Материалы и методы. Областью исследования является тормозной ролик магнитного типа. Представлены конструкция и описание работы ролика, результаты расчетного и экспериментального исследований коэффициента магнитной вязкости.

Результаты. Получены расчетные и экспериментальные зависимости скорости движения паллеты по тормозному магнитному ролику. Установлено, что с увеличением скорости движения паллеты по тормозному магнитному ролику погрешность математической модели возрастает, и, прежде всего, после пересечения с прямой предельной скорости эффективности вихретокового тормоза.

Заключение. Проведен сравнительный анализ результатов расчетных и экспериментальных исследований по определению скорости движения паллеты по тормозному магнитному ролику. Установлено, что разработанная конструкция тормозного магнитного ролика в рабочем диапазоне масс паллет от 100 до 600 кг с магнитами в количестве до 16, расположенными с одной стороны диска, и от 100 до 1150 кг с магнитами в количестве до 8 пар, расположенными с обеих сторон диска, обеспечивает регулирование скорости в пределах, не превышающих допустимых скоростей движения паллеты на гравитационном роликовом конвейере. Верификация математической модели показала, что среднее значение погрешности математической модели во всем диапазоне масс паллет на скоростях, не превышающих допустимых скоростей движения паллеты на гравитационном роликовом конвейере и находящихся ниже предельной скорости эффективности вихретокового тормоза, составляет не более 8,2%.

1. Boslovyak P. V., Lagerev A. V. Optimization of the conveyor transport cost // IFAC-PapersOnLine. 2019; 52 (25): 397-402.

2. Derhami, S., Smith, JS., Gue, KR. Optimising space utilisation in block stacking warehouses // Int J Of Prod Res. 2017; 55( 21): 6436-6452.

3. Ghalehkhondabi, I., Masel, DT. Storage allocation in a warehouse based on the forklifts fleet availability // Journal of Algorithms & Computational Technology. 2018; 12( 2): 127-135.

4. Heragu, SS., Cai, X., Krishnamurthy, A., Malmborg, CJ. Analytical models for analysis of automated warehouse material handling systems // Int J Of Prod Res. 2011; 49( 22): 6833-6861.

5. Sulirova, I., Zavodska, L., Rakyta, M., Pelantova, V. State-of-the-art approaches to material transportation, handling and warehousing // 12th International scientific conference of young scientists on sustainable, modern and safe transport, Procedia Engineering. 2017; 192: 857-862.

6. Boysen, N., Boywitz, D., Weidinger, F. Deeplane storage of time-critical items: one-sided versus two-sided access // OR Spectrum. 2018; 40(4): 1141-1170.

7. Boywitz, D., Boysen, N. Robust storage assignment in stack- and queue-based storage systems // Computers & Operations Research. 2018; 100: 189-200.

8. Accorsi, R., Baruffaldi, G., Manzini, R. Design and manage deep lane storage system layout. An iterative decision-support model // Int J Adv Manuf Technol. 2017; 92(1-4): 57-67.

9. Eo, J., Sonico, J., Su, A., Wang, W., Zhou, C., Zhu, Y., Wu, S., Chokshi, T. Structured comparison of pallet racks and gravity flow racks // IIE Annual Conference and Expo. 2015: 1971-1980.

10. Wu S., Wu Ya., Wang Ya. A structured comparison study on storage racks system // Journal of Residuals Science & Technology. 2016; 13( 8).

11. Vujanac R., Miloradovic N., Vulovic S. Dynamic storage systems // ANNALS of Faculty Engineering Hunedoara - International Journal of Engineering. 2016; XIV: 79-82.

12. Носко А. Л., Сафронов Е. В. Методика расчета тормозного ролика центробежного типа применительно к гравитационным роликовым конвейерам для паллет // Механизация строительства. 2017. Том 78. № 6. С. 26–31.

13. Nosko, A.L., Tarasiuk, W., Sharifullin I.A., Safronov, E.V. Tribotechnical and Ecological Evaluation of Friction Pairs of Brake Devices in Lifting and Transport Machines // Journal of Friction and Wear. 2020; 41(4): 347 – 353.

14. Шарифуллин И.А., Носко А.Л., Сафронов Е.В. Математическая модель процесса движения паллеты по тормозному ролику магнитного типа // Вестник СибАДИ. 2020. Том 17. № 3. С. 364–373.

15. Озолин А.Ю., Скубов Д.Ю., Штукин Л.В. Способы торможения падающего лифта с помощью постоянных магнитов // Научно-технические ведомости Санкт-Петербургского государственного политехнического университета. 2008. № 6 (70). С. 82–86.

16. Лускань О.А. Определение скорости транспортирования штучных грузов на инерционном роликовом конвейере // Изв. ТулГУ. Подъемно-транспортные машины и оборудование. ТулГУ. 2003. №. 4. С. 84–89.

17. E. Simeu, D. Georges. Modeling and control of an eddy current brake // Control Engineering Practise. 1996. Vol.4. No.1. Pp. 19-26.

18. Озолин А.Ю., Скубов Д.Ю., Штукин Л.В. Исследование вихретокового дискового тормоза // На- учно-технические ведомости Санкт-Петербургского государственного политехнического университета. 2009. № 1 (74). С. 57–60.

19. Hollowell, Thomas Culver; Kahl, Justin Tyme; Stanczak, Matthew Don; Wang, Yizhou. Eddy Current Brake Design for Operation with Extreme Backdrivable Eddy Current Motor // Mechanical Engineering Undergraduates, 2010.

20. Andrew H. C. Gosline, Vincent Hayward. Eddy Current Brakes for Haptic Interfaces: Design, Identification, and Control // IEEE/ASME Transactions on Mechatronics. 2008. Vol.13. No.6. Pp. 669-677.

21. Sharifullin I., Nosko A., Safronov E., Kirillov D. Experimental study of eddy current braking applicable to gravity roller conveyor // Fundamental and Applied Problems of Engineering and Technology. 2020; 342 (4-1): 106-116.

22. Sharifullin I., Safronov E., Nosko A., Potapov V. Device for resource testing of brake rollers of gravity conveyors. // Fundamental and Applied Problems of Engineering and Technology. 2018. Vol. 330. No. 4-2. Pp. 161-167.

23. L. Ghomri, Z. Sari. Mathematical modeling of the average retrieval time for flow-rack automated storage and retrieval systems // J. Manuf. Syst. 2017. Vol. 44. Pp. 165-178.

24. Safronov E., Nosko A. A Method to Determine Allowable Speed for a Unit Load in a Pallet Flow Rack // Acta Mechanica et Automatica. 2019. Vol. 13. No. 2. Pp. 80-85.

25. Thompson M.T. Permanent magnet electrodynamic brakes design principles and scaling laws // Online Symposium for Electrical Engineers. 2009.

26. Quan Zhou, Xuexun Guo, Gangfeng Tan, Xiaomeng Shen, Yifan Ye, Zhaohua Wang. Parameter Analysis on Torque Stabilization for the Eddy Current Brake: A Developed Model, Simulation, and Sensitive Analysis // Mathematical Problems in Engineering. 2015. 10 p.