Устройство электротележки и их конструкция

Электротележки – это поводковая (сопровождаемая) или самоходная техника, которая значительно упрощает и оптимизирует перевозку грузов. Иногда она также выполняет специфические задания, например, используется для опрыскивания деревьев, посадки растений или прополки грядок. В отличие от неэлектрических ручных тележек, модели с электроприводом выполняют самую тяжелую работу вместо человека. Для этого у них есть электромоторы, аккумуляторы для их автономного питания, BLDC контроллеры и удобные элементы управления.

По конструкции электротележки бывают:

1. С разным количеством колес.
2. Складские, с плоской грузовой платформой или другим оснащением, бортовые, сетчатые, промышленные с операторской платформой или кабиной.
3. Различных размеров и грузоподъемности – складские до 300–500 кг и промышленные до 1–3 тонн.
4. С разными принципами управления. Самые небольшие и маневренные – поводковые модели, сопровождаемые оператором. Управляются они с помощью рычага газа или подобных элементов на рулевой рукояти. Но есть также электрические тележки с неподвижной операторской платформой и модели с кабиной и сиденьем. При управлении такой техникой оператор уже не идет рядом, а стоит на платформе или находится в кабине и едет вместе с тележкой. Такие модели крупнее, но зато производительнее, поэтому они востребованы на объектах с высоким грузопотоком и при перевозке грузов на значительные расстояния. Также в продаже есть роботизированные самоходные электротележки с дистанционным управлением.

Из каких деталей и узлов состоят электротележки?

Устройство электротележки зависит от ее типа и особенностей конструкции, но такая техника всегда включает механическую часть и систему электрокомпонентов. Механическая база обычно представлена прочной металлической рамой (колесной дугой с 2 ручками, ножками, планками поддержки кузова и планкой жесткости), кузовом-корытом или плоской грузовой платформой, колесной осью, осевыми кронштейнами и колесами. У моделей более сложной конструкции может быть кузов с бортами или без них, операторский мостик, кабина (открытая или с крышей), ходовая.

Электрическую часть в конструкции представляют:

1. Электромоторы – главные двигательные органы, работающие по принципу электромагнитного взаимодействия и преобразующие электроэнергию в механическое движение. Их устройство и характеристики бывают разными, что позволяет выбрать наиболее эффективное решение для каждой конкретной тележки. Наиболее распространены втулочные редукторные электромоторы (Geared Hub Motor), встраиваемые в колеса с широкими пневматическими шинами. В их основу положены вентильные синхронные BLDC-двигатели – трехфазные бесщеточные электродвигатели постоянного тока. Они имеют увеличенный крутящий момент, обеспечивают хорошую тягу и комфортную скорость передвижения. Обычно она составляет 5–7 км/ч при коэффициенте редукции 5:1. Мощность мотор-привода выбирают в зависимости от грузоподъемности тележки: чтобы перевозить 150–250 кг груза, используют редукторный электромотор на 250–600 Вт.
2. Контроллеры для управления BLDC моторами – они получают сигналы от датчиков положения и регулируют ток обмоток в электромоторах, в нужные моменты времени посылают импульсы напряжения на выборочные обмотки. В результате контроллеры обеспечивают плавный старт, равномерное вращение мотор-колес, плавное перемещение и остановку техники.
3. Аккумуляторная батарея – небольшая и относительно легкая, но при этом достаточно емкая и мощная, чтобы обеспечивать продолжительное время автономной работы и стабильное питание моторов. Это должна быть АКБ тягового типа, способная интенсивно работать в циклическом режиме, быстро заряжаться и предоставлять достаточное количество энергии для комфортной эксплуатации электротехники. По типу химии для электротележек подходят аккумуляторные батареи Li-ion, LiFePO4, GEL. Лучшими по соотношению характеристик по-прежнему остаются модели LiFePO4. Они энергоэффективны, способны питать даже мощные моторы без перегрева и просадок напряжения, морозоустойчивы, пожаробезопасны и имеют большой ресурс – свыше 2000 циклов заряд-разряд.
4. Элементы управления – кнопка включения, рычаг газа для управления скоростью, руль, джойстик, электроника и сенсоры для контроля рабочих параметров.
5. Дополнительные компоненты – например, кнопка заднего хода для расширения функционала тележки и дисплей-ваттметр для контроля остаточного заряда АКБ.

Комплекты для сборки электротележек

Электрическую тележку можно купить или собрать самостоятельно, в т. ч. на базе имеющейся ручной модели. Для этого в продаже есть наборы мотор-приводов и остальных компонентов для электрификации тележек. В состав таких комплектов входит все необходимое или основные узлы для установки электропривода. В стандартной полной комплектации это редукторные мотор-колеса, аккумуляторная батарея, адаптер для нее, BLDC контроллер, кнопка включения и ручка газа с датчиком Холла.

При выборе комплекта для электротележки стоит обратить внимание на такие параметры:

1. Совместимость с тележкой, которую вы намерены снабдить электроприводом. Соответствие размеров мотор-привода и колесной оси параметрам механической базы.
2. Мощность мотор-привода – от этого параметра зависит тяговитость и грузоподъемность тележки. Но чем мощнее электромотор, тем он крупнее, тяжелее и потребляет больше энергии, соответственно – требует установки более емкой и тяжелой АКБ. Для большинства сопровождаемых тележек оптимально подходят редукторные мотор-колеса на 300–800 Вт. В среднем они весят от 1,5 до 6 кг.
3. Размеры колес и тип шин – их выбирают в зависимости от условий эксплуатации инвентаря. Для использования в помещениях и езды по ровным твердым поверхностям подойдут даже 4-х или 6-дюймовые колеса с низким профилем. Если же предстоит эксплуатация электротележки на стройплощадке или в других уличных условиях, когда важна высокая проходимость, колеса должны быть крупнее, а шины – с высоким профилем и рельефным протектором. Более устойчивы к проколам покрышки из литой резины или пенополиуретана, а хорошо амортизируют – пневматические.
4. Характеристики BLDC контроллеров. По мощности и рабочему напряжению они должны соответствовать электромоторам. По типу сигнала предпочтительны синусные модели. По принципу обратной связи с электромотором точнее и надежнее сенсорные контроллеры, принимающие данные от датчиков Холла. Параметром, меняемым при нажатии на ручку газа, должен быть крутящий момент на валу.
5. Параметры АКБ – тип химии, емкость, рабочее напряжение, допустимая токоотдача, масса, размеры, заявленный циклический ресурс, способ монтажа. При суммарной мощности электромоторов до 1000 Вт оптимально подходят батареи Li-ion, а для более мощных электротележек – LiFePO4. Запас энергии должен быть таким, чтобы его хватало на несколько часов работы – например, на рабочую смену, в зависимости от предстоящих условий эксплуатации. Чтобы использовать технику еще активнее без простоев во время подзарядки батареи, можно купить запасную сменную АКБ. Напряжение питания должно соответствовать вольтажу моторов и чаще всего составляет 24 или 48 В.

Выводы

Электротележки бывают разных типов, размеров и функционала. Некоторые модели можно собрать самостоятельно, используя набор комплектующих с мотор-приводом подходящей мощности. Но чем сложнее конструкция и выше требования к функционалу тележки, тем выгоднее ее приобретение в готовом исполнении.

В интернет-магазине Shura-Master.ru вы можете купить и компоненты для электрификации ручной тележки, и готовые электротележки разных конфигураций, и специализированные сельскохозяйственные модели, и платформенные электрокары промышленного типа.

Ранее в нашем блоге вышла статья о том, как сделать BLDC-контроллер своими руками.