Nghiên cứu thiết kế xe nâng bánh mecanum

LU I H C QU C GIA TP HCM I H C BÁCH KHOA H VÀ TÊN H C VIÊN Nghiên C u Thi t K Xe Nâng Bánh Mecanum Chuyên ngành : Công ngh ch t o máy Mã s : 605204 LU TP H CHÍ MINH, N i 2013 H LU C HOÀN THÀNH T I I H C BÁCH KHOA Cán b -HCM ng d n khoa h Cán b ch m nh n xét : Cán b ch m nh n xét : Lu cb ov t Thành ph n H ih lu m: Xác nh n c a Ch t ch H ngành sau lu CH T CH H ng Khoa qu n lý chuyên c s a ch a (n u có) NG ii H LU I H C QU C GIA TP.HCM I H C BÁCH KHOA C NG HÒA XÃ H I CH c l p - T - H nh phúc T NAM NHI M V LU MSHV:11304565 12/07/1985 H i Phòng Chuyên ngành: I TÀI: : 605204 Nghiên C u Thi t K Xe Nâng Bánh Mecanum II NHI M V VÀ N I DUNG: T ng quan l ch s phát tri n v xe nâng bánh Mecanum Tính tốn l a ch n thi t k ch t o xe nâng dùng bánh Mecanum Tính tốn l a ch n ph n t c b n cho ph n ch c nâng hàng Tính tốn thi t b h truy Tính tốn ng th y l c nh c a xe nâng III NGÀY GIAO NHI M V : 15-03-2013 IV NGÀY HOÀN THÀNH NHI M V : 21-06-2013 V CÁN B NG D N : CÁN B NG D N CH NHI M B (H tên ch ký) MÔN (H tên ch ký) (H tên ch ký) iii H O LU L IC c h t em xin chân thành c h c Bách khoa TP.H i c bi t nh ng th y khoa n tình d y b o cho em su t th i gian h c t p t i ng Em xin g i l i bi n th NG ng d n em r t nhi u trình th c t p t t nghi p làm Lu chân thành c ng th i em xin th y b n ngồi khoa giúp em trình làm Lu t nghi p s t ng h p nhi u ki n th c h c nh v a qua, s t c a th ch d n truy c NG ng nh ng ki n th c b ích giúp em hòan thành Lu giúp em r t nhi u công vi c thi t k sau M u c g ng hoàn thi n lu c s nhi c c a mình, nhiên ki n th c cịn có h n ch nên lu sót, r t mong nh ng t t i nh ng thi u c s ch b o c a Th y Cô Em xin chân thành c TP H Chí Minh, tháng 06 H c viên th c hi n iv H LU Ngày , khoa h c k thu t ngày Tính c nh tranh v m b t c nâng cao phát tri linh ho t kh ng hóa ph c v t b c ng d ng r ng rãi c a lo i thi t i ngày cao Trong b i c nh n n công nghi p c b tkpv gi i doanh nghi công ngh c a th nghiên c u c n có chi c h p lý Vi c tính toán thi t k m t chi c xe nâng làm vi c hi u qu m t không gian làm vi c ch t h p m t vi c ph c t Gi i pháp cho v thi t k cho chi c xe nâng hàng m t lo i bánh xe có kh m t bên Vi c n tr c ti p sang ng d ng nh ng chi ng linh ho t dùng bánh nên c p thi t cho ng d ng c ninh quân s c công nghi n s linh ho t cyt c c nghiên c u khoa h c sinh ho Chúng cho phép chi c xe nâng có th v n hành, di chuy n theo nhi bánh lái truy n th ng c a xe otô hi n hi u qu m u s giúp chi c xe nâng có th làm vi c ng phát tri n t i Nghiên c u thi t k xe nâng bánh Mecanum mm c u phát tri n xe nâng t i tr ng l n s d ng chi c bánh Mecanum Ph n c a lu u tính tốn thi t k ph n xe nâng h th ng xe nâng dùng bánh Mecanum Lu tính tốn s c b n cho ch toán thi t b h truy nt m b o hi u qu xe làm vi c t t nh t , tính ng th y l c tính tốn v nh c a xe nâng H LU ABSTRACT Nowadays, science and technology has made remarkable progress The level of competitive flexibility and broad applicability of the types of automation equipment for the human are developed In the context, our country's industry is in the process of development to catch up the level of modern world technology, we require the research that needs a reasonable strategy The calculation and designing of a forklift through a limited narrow space are a rather complex and difficult task Some solutions to these problems are the development of vehicles capability of moving directly to the side, which is known as the name a Omni-directional vehicle The applications of Omni-directional vehicles using Mecanum wheels have been becoming imperatively for applications that require high flexibilities such as military field , industry field, the field of public health , services as well as the field of scientific research They allows the forklift to operate , moving in variety directions without using traditional methods to turn the wheel of the vehicle This thing will help improve vehicle can work more efficiently and open up a better development for this heavy vehicle Research and Design Forklift use Mecanum wheel" aims to develop flexible forklift with heavy load capability use Mecanum wheel The main part of the thesis is to study the design calculations loaders forklifts system using Mecanum wheels Thesis calculate the mechanical elements of this vehicle and calculated strength for fork lift, ensure efficient cars work best, computing devices in the hydraulic transmission system and stability calculation of forklifts vi H LU I H C QU C GIA TP.HCM I H C BÁCH KHOA C NG HÒA XÃ H I CH c l p - T - H nh phúc L A TÁC GI LU 12/07/1985 : H i Phòng Chuyên ngành: TÀI: GVHD T NAM : 605204 Nghiên C u Thi t K Xe Nâng Bánh Mecanum : r ng s li u k t qu nghiên c u lu th c không trùng l p v i cho vi c th c hi n lu is cc n lu n c ch rõ ngu n g c Tác già lu vii H LU M CL C L u iv L ic v Tóm T t iv Abstract v M c l c vii NG QUAN V TÀI NGHIÊN C U 1.1 Gi i thi u t ng quan v xe nâng bánh Mecanum 1.2 Phân lo i m t s xe nâng hi n 1.3 M c tiêu, n 1.3.1 M c tiêu lu cc 29 1.3.2 N i dung th c hi n c a lu L A CH 2.1 2.3 L a ch 29 THI T K 30 tk 2.2 L a ch tài nghiên c u 29 ng s d ng xe nâng 30 t k 34 thông s n c a xe nâng 34 2.3.1 K t c u t ng th 34 2.3.2 Mô t k t c u 34 2.3.3 Các thông s n 36 TÍNH TỐN K T C U THÉP THI T B CÔNG TÁC 39 3.1 Gi i thi u thi t b công tác 39 3.2 Tính tốn khâu c a thi t b công tác 40 3.2.1 Tính cho ch c hàng 40 3.2.2 t 44 viii H LU 3.2.3 K t c u thép khung nâng 49 4: TÍNH TỐN CÁC THI T B TRONG H TH NG TRUY N NG TH Y L C 52 4.1 L a ch n h th ng truy 4.2 Tính ng th y l c 52 u nâng 56 63 5: TÍNH 5.1 Ki m tra 5.1.1 nh d c c a xe nâng 68 ng h p tính tốn 68 5.1.2 Ki m tra 5.2 Ki m tra NH C A XE NÂNG 68 nh d c 69 nh ngang c a xe nâng 75 TÀI LI U THAM KH O 77 PH L T PH L T PH L C : TÍNH TỐN K T C U THÉP THI T B CÔNG TÁC PH L C : TÍNH TỐN CÁC THI T B KHÁC C ix H NG QUAN V TÀI NGHIÊN C U 1.1 Gi i thi u t ng quan v xe nâng bánh Mecanum Xe nâng có bánh Mecanum có kh chuy n b n khéo léo linh ho t , có th di khơng gian chi u 2D Hay nói cách khác , chúng có b c t Nó khác v i nh ng xe có bánh truy n th ng , có th di chuy n sang bên cách tr c ti p mà không c n r bánh , xe có th quay trịn h4 h6 H h3 10 X A L2 L LU 64 OS = l1 - l2; max + l2 max o 580 485 10 o 580 630 20 o R200 H- khung nâng OS = 630 - 485 = 145 (mm) Sn = Y3 = 57,38 (kN) Y3 H = 60 = 120 LU 65 Dt 1,13 z P S xl P + Sxl [11,tr.63] xl Sxl = 57,4 (kN) n ) = 1,6 (kN/cm2) + ) P = PH + PC PH PH = 0,06 Pk = 0,12.1,6 = 0,096 (kN/cm2) PC PC = 0,12 Pk = 0,12.1,6 = 0,192 (Kg/cm2) P = 0,096 + 0,192 = 0,288 dc Dt + = 0,55 + + = 0,96 c c Dt 1,13 57,4 1,6 0,288 0,55 0,96.0,98 9,23 (cm) t = 10 (cm) Dn/Dt n- 1,18 Dn 1,18.10 = 11,8(cm) n = 0,98 = 11,8 (cm) H LU 66 = (Dn - Dt)/2 = (11,8 - 10)/2 = 0,9 (cm) - Pxl Dt xl 1,312.10 2.0,9 7,3 (kN/cm2) - Pxl = P - P = 1,6 - 0.288 = 1,312 (kN/cm2) ch = 45 (kN/cm2) [ ]= 30 (kN/cm2) Sn= 57,38 (kN) lc dc - 34,5 5,75 25 nghiêng - = (vòng/phút) - dc = .R = 2.2 .0,58 = 7,28 (m/phút) Q1 u dc Dt2 1275 + Dt t Q1 7,28.100 1275 = 10 (cm) = 100 (mm) 57,1 (lít/phút) là: Qng = 2.Q1 = 57,1.2 = 114,2 (lít/phút) - ) H LU 68 XE NÂNG xe nâng - Xe nâng xe nâng K Mg Ml 1,1 [11,tr.69] + Mg + Ml 5.1.1 Cá xe nâng Xe nâng max , Xe nâng Hmax , = 20 Xe nâng xe nâng Xe nâng = 10012' H máy LU 69 - Xe nâng máy Lúc O O' Q O2 O'2 G2 h h2 O1 C G1 h1 hc AD a2 a'2 l BC ac a1 l' H- 5.1: Xe nâng a1= C = 1170 mm; a2 = 330 mm; ac = 140 mm; l =1005 mm; h = 4130 mm; h1 = 850 mm; h2 = 1200mm; hc = 400 mm; (kN) + G1 Gm xe nâng không hàng, Gm = 50,6 (kN) GK GT G = G m - GK - GT - G K T = 2,5 (kN) = 1,37 (kN) G = 1,58 (kN) G1 = 50,6 - 2,5 - 1,37 - 1,58 = 45,15 (kN) + G2 = GK + GT + G = 5,45 (kN) H LU 70 + O, O1, O2 xe nâng Mg k + a2 2C c O' C a2 ac 2 G a G a' Q l' Ml cos( h2 h2 a2 hc ac 330 140 arctg arctg O' C l ac h hc Mg Ml 822 (mm) 76,6 - 60) = 413 (mm) h hc l ac arctg 4130 400 1005 140 1005 140 77 4130 400 - 60) = 1387 (mm) 45,15 1170 5,45 413 1,14 1,1 32 1387 xe nâng - Xe nâng 1200 400 - ) k 1200 400 330 140 a2 c [11,tr.69] - ) hc acrtg 1,1 Hmax , = 20 H 3829 (mm) LU 71 O Q O2 G2 h O1 h2 C h G1 BC AD a2 a1 l H- 5.2:Xe nâng k + Mg Mg 16' 1,1 Ml : Mg = G1.(a1.cos - h1.tag ) - G2.(a2.cos - h2.tag ) Mg = 45,15.(1170.cos20 - 850.tag20 - 5,45.(330 cos20 - 1200.tag20 Mg = 49766,32 (kN.mm) + Mg : Ml = Q.(l.cos + h.tag ) = 32.(1005.cos20 (kN.mm) k 49766,32 37213,37 1,34 1,1 xe nâng - Xe nâng xe nâng H LU 72 a''2 O'' 223.01 O Q h'' G2 h O''2 O2 h2 h''2 C O1 G2 h1 hc a2 l '' ac AD l BC a1 H- 5.3: Xe nâng Q = 32.10 = 35,2 (kN) h = 4130 - 3000 = 1130 (mm) h2 = 1200 - 200 = 1000 (mm) Mg k Ml 1,1 + Mg Mg G1a G a"2 F.h" F1 h F2 h"2 F- F Q j g 35,2 1,5 5,28(kN) 10 F1 G1 j g 45,15 1,5 10 6,78(kN) F2 G2 j g 5,45 1,5 10 0,82(kN) F1- F2 - H LU 73 O" C l O"2 C a2 ac ac h hc h2 hc 2 h2 a2 arctg h hc l ac ac O"2 C cos h"2 hc O"2 C sin h" hc O"C sin 330 140 acrtg a "2 Mg 1005 140 hc ac arctg arctg 1130 400 1000 400 1000 400 330 140 1130 400 1005 140 400 1132 sin(40,2 630 (mm) 40,2 400 630 sin(72,4 1132 (mm) 72,4 140 630 cos(72,4 2 60 ) 267 (mm) ) 1017 (mm) ) 1217 (mm) 45,15.1170 5,45.267 5,28.1217 6,78.850 0,82.1017 = 38347,65 (kN.mm) + Ml Ml l" a c O"C cos 140 1132 cos 40,2 60 Ml = 32.923,5 = 29552 (kN.mm) k 38347,65 29552,2 1,3 1,1 xe nâng - Xe nâng = 10012' H 923,5 (mm) LU 74 a''2 O'' '' O2 O Q O2 G 2 h''2 h'' h C h2 O1 G1 h1 hc l a2 'l' ac a1 H- k Mg Ml 1,1 + Mg Mg G1 a1 cos Mg h1 sin G2 a"2 h"2 sin 45,15 1170 cos10 012' 850.tag10 012' 5,45 267 1017.tag10 012' 44777,6(kN.mm) + Ml Ml Q l".cos h".tag 32 923,5 cos 10 012' 1217.tag10 012' 36092,1 (kN.mm) k 44777,6 36092,1 1,24 1,1 xe nâng : xe nâng H LU 75 Xe nâng - xe nâng xe nâng xe nâng - xe nâng k Mg M1 1,1 - Xe nâng Plt h Glt CD AB b =106 H- xe nâng tâm hàng + h1 + h2 + rmin xe nâng + vdcv h lt P Q vdc g r 32 32 11,6 (kN) 10 2,48 H LU 76 G1 vdc g r m lt P t lt P G2 vdc g r 45,15 32 16,4 (kN) 10 2,48 5,45 32 10 2,48 (kN) Pg = pgió F xe nâng h Ml = Plt h Pltm h1 Pltt h2 = 11,6.750 + 16,4.850 + 2.900 = 24440 (kN.mm) Mg = (G1y + G2y + Qy) b/2 Qy = Q cos = 32 cos60 = 31,82 (kN) G1y = G1 cos = 45,15 cos60 = 45 (kN) G2y = Gc cos = 5,45 cos60 = 5,42 (kN) Mg = (31,82 + 45 + 5,42) 1060/2 = 43587,2 (kN.mm) Mg - Ml : 43587,2 24440 1,78 1,1 xe nâng H LU 77 TÀI LI U THAM KH O [1] Nkgatho Tlale-Mark de Villiers, 2008, Kinematics and Dynamics Modelling of a Mecanum Wheeled Mobile Platform, Council for Scientific and Industrial Research Pretoria, RSA [2] Benjamin Woods, 2006, Omni-Directional Wheelchair, Honours Thesis, Faculty of Engineering, Computing and Mathematics, The University of Western Australia, Australia.tr,86 [3] Ioan Doroftei, 2007, Omnidirectional Mobile Robot Design and Implementation University of Iasi, Romania [4] Benjamin Yearwood, 1999, Omnidirectional Transport Platform, Naval Air Warfare Center-Aircraft Div Lakehurst, USA [5] R.P.A van Haendel, 2005, Design of an Omnidirectional Universal Mobile Platform, DCT.117, Eindhoven University of Technology- National University of Singapore [6] Kyung-Seok Byun and Jae-Bok Song, 2003, Design and Construction of Continuous Alternate Wheels for an Omnidirectional Mobile Robot, Department of Mechanical Engineering, Korea University,5 Anam-dong Sungbuk-gu Seoul, 136-701, Korea (South) [7] Ian Mackenzie, 2006, Omnidirectional Drive Systems, FIRST Robotics Conference [8] Pakpoom Viboonchaicheep, Akira Shimada, Position Rectification Control for Mecanum Wheeled Omni-directional Vehicles, Member, IEEE, and Yuhki Kosaka [9] Ioan Doroftei, 2011, Practical Applications for Mobile Robots based on Mecanum Wheels - a Systematic Survey, Technical University of Iasi, Mechanical Engineering Faculty, Theory of Mechanisms and Robotics Department, B-dul D Mangeron, 61-63, 700050, Iasi, Romania H LU 78 [10] Andrew McCandless, 2001, Design and Construction of a Robot Vehicle Chassis, Faculty of Engineering, Computing and Mathematics, The University of Western Australia, Australia [11] - T p gi ng Xe nâng t hành - Th.s Bùi Th [12] - S c b n V t Li u - Nguy c- H i Phòng 2007 - NXB Xây D ng 2003 [13] - Chi ti t máy T p -Nguy n Tr ng Hi p - NXB Giáo D c 2006 [14] - Tính tốn thi t k h d - NXB Giáo D c 2009 [15] - Komatsu-BX50 109 COMPACT SERIES Komatsu Co.Ltd [16] - Bài gi ng KCT máy tr c v n chuy n - Th.s Ph [17] - Dung sai l p ghép - c - H i Phòng 2006 c T n - NXB Giáo D c 2008 H ... Hình 16 :Xe nâng k p gi y Xe nâng s d ng bánh Mecanum Hình 17 :Xe nâng s d ng bánh Mecanum 15 Xe nâng s d ng bánh Mecanum linh ho t m t ng d ng k t h p gi a kh v n chuy n hàng hóa c a xe nâng s... TÀI: : 605204 Nghiên C u Thi t K Xe Nâng Bánh Mecanum II NHI M V VÀ N I DUNG: T ng quan l ch s phát tri n v xe nâng bánh Mecanum Tính tốn l a ch n thi t k ch t o xe nâng dùng bánh Mecanum Tính... không làm vi c H m xe LU 33 Hình 1.1 :Xe nâng ch c dùng h xy lanh H t Hình 1.2 :Xe nâng s d ng h XL nghiêng+ XL nâng xe nâng ch c có hai xy lanh nâng hàng xe nâng có m t xy lanh nâng hàng d s d ch