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蜂窝结构免充气六角轮结构设计

项目分类:通用机械零部件 发布时间:2021-11-08 ID:376530
  • 蜂窝结构免充气六角轮结构设计
  • 蜂窝结构免充气六角轮结构设计

  这款免充气六角轮的结构设计,核心瞄准的是传统充气轮胎在复杂工况下的痛点场景,比如厂区短途转运的无人搬运车、户外巡检的小型移动机器人、仓储物流的低速周转台车,还有特殊环境下的作业设备行走端——这些场景里,充气轮胎容易被尖锐金属碎屑、工地碎石扎破漏气,频繁补胎换胎会直接打断作业节奏,甚至在无人值守场景下造成设备趴窝的故障。从结构功能上看,这款轮体完全摒弃了传统轮胎的充气内腔设计,整个轮体采用一体化的蜂窝状六边形镂空承力结构,从轮辋安装位到轮面接触层,所有承力单元都是连续的六边形网格排布,这种结构的优势在于受力时可以通过六边形网格的均匀形变分散载荷,不会出现充气轮胎爆胎时的瞬间失压,哪怕局部网格被尖锐物破坏,剩余的结构依然能提供足够的支撑力,维持设备的行走能力,不会直接丧失移动功能。

  设计思路上,轮体的六角排布不是随意的几何堆砌,每一层六边形网格的壁厚、单元尺寸都做了梯度变化:靠近中心安装孔的位置网格壁厚更大、单元尺寸更小,这部分是轮体的安装基准,需要保证和轮轴、轮毂配合的刚性,避免安装后出现径向跳动;往轮面方向延伸的过程中,网格壁厚逐步减薄、单元尺寸适度放大,让轮体接触地面时能产生适度的弹性形变,模拟充气轮胎的缓冲效果,过滤行走过程中路面传来的小幅振动,既保护设备上搭载的精密元器件,也能提升行走过程的平顺性,减少轮体本身的冲击损耗。轮体外缘做了连续的平整接触环面,没有设置传统轮胎的复杂胎纹,这是匹配低速重载的平整硬化路面场景设计的,平整的接触面可以增大和地面的接触面积,降低单位面积的压强,减少轮面的磨损速度,同时避免胎纹缝隙卡入厂区地面的铁屑、杂物,造成行走时的颠簸或者轮面损伤。

  从安装边界来看,轮体中心的安装孔位做了等距排布的定位小孔,这些小孔是用来和配套轮毂的定位销配合的,安装时可以保证轮体和轮毂的同轴度,避免高速转动时出现动平衡问题;中心安装孔的内径尺寸适配常规的小型行走轮轴径,轮体的整体宽度控制在窄幅轮的尺寸区间,既可以单轮安装在小型巡检机器人的行走端,也可以双轮并排安装在周转台车的轮架上,适配不同的承载需求。轮体的轴向端面做了平整处理,安装时可以和轮毂的定位端面完全贴合,不需要额外加装调整垫片,就能保证轮体的安装垂直度,避免行走时出现偏磨。另外,整个轮体的镂空结构除了承力缓冲之外,还自带散热效果,长时间连续行走时,轮体和地面摩擦产生的热量可以通过镂空的网格快速散发,不会像实心橡胶轮那样因为热量累积出现轮面软化、磨损加剧的问题,哪怕是长时间连续作业的工况,也能维持稳定的结构性能。

  在实际选型适配的时候,这款轮体更适合行走速度不超过15km/h的低速场景,因为蜂窝结构的弹性形变量有固定范围,高速行走时过大的冲击载荷可能超出网格的形变极限,造成结构损坏;但在低速场景下,它的免维护特性优势非常明显,不需要定期检查胎压,不需要担心扎胎漏气,哪怕是在有金属碎屑、玻璃渣的车间地面,或者有碎石的户外简易路面,都能稳定工作,大幅降低行走机构的维护频次。结构设计上,所有的网格过渡位置都做了圆角处理,避免应力集中造成的结构断裂,哪怕是承受瞬时的冲击载荷,比如过路面小台阶、压过地面凸起物,应力也能通过圆角过渡分散到周围的网格单元上,不会在局部位置出现应力断裂的问题。轮体的内圈安装位做了加厚的实体环结构,这部分是整个轮体的刚性基准,和轮毂配合时不会因为夹紧力出现形变,保证安装的可靠性,长期使用也不会出现轮体和轮毂之间的相对转动,避免安装孔位磨损造成的轮体晃动。

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