KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP: NGHIÊN CỨU, THIẾT KẾ VÀ CHẾ TẠO PHẦN CƠ KHÍ CHO GIÀN PHƠI QUẦN ÁO THÔNG MINH

TRƢỜNG ĐẠI HỌC LÂM NGHIÊP VIỆT NAM KHOA CƠ ĐIỆN VÀ CƠNG TRÌNH BỘ MƠN KỸ THUẬT ĐIỆN VÀ TỰ ĐỘNG HÓA KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP NGHIÊN CỨU, THIẾT KẾ VÀ CHẾ TẠO PHẦN CƠ KHÍ CHO GIÀN PHƠI QUẦN ÁO THÔNG MINH NGÀNH CƠ ĐIỆN T NGÀNH Giảng viên hƣớng dẫn : ThS Đinh Hải nh ThS Ngu n Th nh Trung Sinh viên thực V Kiên Qu ết Mã sinh viên : 1551080777 Lớp : K60 - CĐT Khóa h c : 2015 - 2019 Hà Nội - năm LỜI NÓI ĐẦU Trong bối cảnh xã hội Việt Nam ngày nay, bùng nổ dân số đời sống ngƣời dân ngày tăng lên tạo nên thách thức sống Việc phát triển thiết bị thông minh, giúp cải thiện sống ngƣời vô cần thiết Dân số ngày tăng lên , tòa nhà chung cƣ xuất ngày nhiều, giúp cho ngƣời dân có thêm nơi cƣ trú Nhƣng từ mà kéo theo khơng vấn đề, đặc biệt sinh hoạt cá nhân Vì khơng gian sinh hoạt hộ chung cƣ nhiều, với gia đình Việt Nam gồm thành viên phải tận dụng khơng gian thật hiệu sinh hoạt cách tốt đƣợc Những hoạt động sinh hoạt cá nhân, đặc biệt việc phơi quần áo trở thành vấn đề khó khăn nhiều hộ gia đình Khơng gian sinh hoạt bị chiếm lớn cho việc phơi quần áo, tạo khung cảnh xấu cho khu đô thị Trƣớc vấn đề cấp thiết với tiềm lớn nhu cầu thị trƣờng, em chọn cho đề tài “Nghiên cứu, thiết kế chế tạo phần khí cho gi n phơi quần áo thơng minh ” Nội dung khóa luận bao gồm chƣơng: Chƣơng Cơ sở lý thuyết Chƣơng Thiết kế hệ thống khí Chƣơng Chế tạo lắp đặt thử nghiệm Trong q trình làm khóa luận trình độ hiểu biết em cịn có hạn thời gian thực ngắn nên nội dung khóa luận khơng tránh khỏi sai xót Vì em mong có đƣợc bảo hƣớng dẫn thầy cô bạn để đề tài khóa luận em đƣợc hồn thiện Em xin chân thành cảm ơn thầy cô trƣờng Đại học Lâm Nghiệp nói chung thầy khoa Cơ điện – Cơng trình nói riêng truyền dạy kinh nghiệm quý báu giúp đỡ em trình học tập Đặc biệt, em xin gửi lời cảm ơn chân thành đến giảng viên ThS Đinh Hải nh ThS Nguy n Thành Trung, quý Thầy Cơ tận tình hƣớng dẫn em hồn thành khóa luận tốt nghiệp Hà Nội, ngày 10 tháng năm 2019 Sinh viên thực đề tài V Kiên Qu ết MỤC LỤC LỜI NÓI ĐẦU C C ANH C H NH ẢNH ANH C C C ẢNG PHẦN 1: M C TIÊU, PHƢƠNG PH P, PHẠM VI NGHIÊN CỨU PHẦN 2: NỘI DUNG KHÓA LUẬN .2 Chƣơng 1: CƠ SỞ LÝ THUYẾT 1.1 Các loại giàn phơi .2 1.2 Kết cấu giàn phơi thông minh 1.3 Nguyên lý hoạt động giàn phơi thông minh Chƣơng 2: THIẾT KẾ HỆ THỐNG CƠ KHÍ 2.1 Yêu cầu thiết kế 2.2 Lập vẽ 2.3 Tính chọn cáp 10 2.3.1 Lựa chọn loại cáp 10 2.3.2 Tính tốn thơng số cáp 10 2.4 Lựa chọn khóa cáp 14 2.5 Tính chọn tang 15 2.6 Tính chọn động 16 2.6.1 Phân tích lựa chọn động điện 16 2.6.2 Chọn động điện 19 Chƣơng 3: CHẾ TẠO VÀ LẮP ĐẶT THỬ NGHIỆM 22 3.1 Gia cơng hệ thống khí cho giàn phơi thơng minh .22 3.1.1 Chế tạo khung sắt hộp 22 3.1.2 Gia công phơi 23 3.1.3 Gia công bánh xe 25 3.1.4 ỐP Aluminium 26 3.2 Lắp đặt thử nghiệm 29 3.2.1 Lắp đặt 29 3.3 Vận hành thử nghiệm 32 3.3.1 Thí nghiệm 33 3.3.2 Thực nghiệm 33 3.4 Kết vận hành thử nghiệm 33 KẾT LUẬN 35 TÀI LIỆU THAM KHẢO D NH ỤC HÌNH ẢNH Hình 1.1 Giàn phơi quay tay Hình 1.2 Giàn phơi bấm điện Hình 1.3 Giàn phơi điều khiển từ xa Hình 1.4 Giàn phơi truyền thống Hình 1.5 Kết cấu giàn phơi thơng minh Hình 1.6 Giàn phơi thông minh Hình 2.1 Bản vẽ chi tiết Hình 2.2 Bản vẽ kĩ thuật 10 Hình 2.3 Cáp bện bọc nhựa 14 Hình 2.4 bulong kẹp cáp 14 Hình 2.5 Puly 16 Hình 2.6 Mơ động giảm tốc 17 Hình 2.7 Cấu tạo động bƣớc 18 Hình 2.8 Động giảm tốc truyền động kéo cáp 20 Hình 2.9 Kích thƣớc động giảm tốc 21 Hình 3.1 Sắt hộp mạ kẽm 20x20 22 Hình 3.2 Khung sắt hộp 20x20 thiết kế Inventor 22 Hình 3.3 Kích thƣớc ray .23 Hình 3.4 Ray phơi 24 Hình 3.5 ánh lăn kèm móc phơi 24 Hình 3.6 Bản vẽ chi tiết móc phơi có sẵn bánh lăn 25 Hình 3.7 ánh xe đẩy 25 Hình 3.8 Tấm Aluminium 26 Hình 3.9 Tính thiết kế ốp alu Inventor 27 Hình 3.10 Ốp Alu hồn chỉnh 28 Hình 3.11 Sơ đồ quy trình lắp đặt giàn phơi thơng minh .31 Hình 3.12 Sản phẩm sử dụng thực tế 32 DANH MỤC BẢNG Bảng 2.1 Thông số kĩ thuật Bảng 2.2 Bảng hệ số kinh nghiệm lực kéo đứt nhỏ 12 Bảng 2.3 Nhóm chế độ làm việc cấu 13 Bảng 2.4 Hệ số ZP 13 Bảng 2.5 Bảng hệ số đƣờng kính puly 15 Bảng 2.6 Thông số hiệu suất 19 Bảng 2.7 Thông số động giảm tốc 20 Bảng 3.1 Thống kê chi tiết cấu thành giàn phơi thông minh 29 PHẦN 1: MỤC TIÊU, PHƢƠNG PHÁP, PHẠM VI NGHIÊN CỨU Mục tiêu đề tài: Thiết kế, chế tạo đƣợc 01 khung giàn phơi quần áo thơng minh Kích thƣớc: dài rộng cao 2m 0,5m 1,5m Tải trọng: 40kg Phƣơng pháp nghiên cứu: - Phân tích, tổng hợp lý thuyết - Nghiên cứu thực nghiệm - Mô thiết kế Đối tƣợng nghiên cứu: Các phận truyền động giàn phơi Phạm vi nghiên cứu: Hệ thống khí giàn phơi quần áo thơng minh PHẦN 2: NỘI DUNG KHÓA LUẬN Chƣơng 1: CƠ SỞ LÝ THUYẾT 1.1 Các loại gi n phơi Trên thị trƣờng có loại giàn phơi chủ yếu: giàn phơi tay quay, giàn phơi bấm điện, giàn phơi điều khiển từ xa giàn phơi truyền thống Chúng ta tìm hiểu loại giàn phơi này, tìm hiểu ƣu nhƣợc điểm loại  Giàn phơi tay quay Hình 1.1 Gi n phơi tay quay - Cấu tạo: + ộ tời (hộp quay tay) + Thanh phơi + Buli + Dây cáp - Ƣu điểm: + Kết cấu đơn giản + Dễ chế tạo loại giàn phơi - Nhƣợc điểm: + Vận hành phức tạp, tốn thời gian công sức phải quay tang tay + Không thể nâng hạ đồng thời hai phơi mà nâng hạ hai phơi + Dễ bị dao động bị gió thổi phơi đƣợc giữ hai sợi dây cáp + Lắp đặt tốn thời gian + Không tự động bảo vệ quần áo trành đƣợc mƣa Đây sản phẩm đƣợc sử dụng rộng rãi thị trƣờng đáp ứng đƣợc u cầu ngƣời sử dụng đồng thời giá thành rẻ yếu tố ảnh hƣởng đến việc nhiều ngƣời sử dụng sản phẩm  Giàn phơi bấm điện Hình 1.2 Gi n phơi bấm điện - Cấu tạo: + Bộ tời điện + Thanh phơi + Dây cáp - Ƣu điểm: + Kết cấu tƣơng đối đơn giản + Vận hành dễ dàng, nhanh tróng nhờ sử dụng động điện Có thể nâng phơi lên, xuống dừng trừng + Có thể đồng thời nâng hạ hai phơi - Nhƣợc điểm: + Dễ giao động bị gió tác động phơi đƣợc giữ hai sợi cáp + Lắp đặt thời gian + Khơng có khả bảo vệ quần áo chống lại mƣa Kết cấu đơn giản, vận hành dễ dàng nên giàn phơi bấm điện tƣơng đối phổ biến thị trƣờng nhƣng không giàn phơi quay tay  Giàn phơi điều khiển từ xa Hình 1.3 Gi n phơi điều khiển từ xa - Cấu tạo: + Bộ điều khiển + Bộ tời + Thanh phơi + Cụm điã truyền - Ƣu điểm: + Có khả điều khiển từ xa + Dễ dàng việc vận hành + Kết cấu vững chắc, hạn chế giao động phơi bị gió tác động + Lắp đạt dễ dàng + Có hệ thống đèn để sử dụng vào ban đêm + Có hệ thống quạt để làm khơ quần áo cần thiết + Sử dụng nhiều phơi cỏ thể dùng để phơi quần áo phơi chăn - Nhƣợc điểm: + Chƣa có khả tự động bảo vệ quần áo trời mƣa + Sử dụng động điện khơng có encoder, nên tạo cữ cho phơi phải sử Chƣơng 3: CHẾ TẠO VÀ LẮP ĐẶT TH NGHIỆM 3.1 Gia cơng hệ thống khí cho gi n phơi thông minh 3.1.1 Chế tạo khung sắt hộp 3.1.1.1 Vật liệu sử dụng Đối với hệ thống giàn phơi thông minh, em sử dụng loại sắt hộp mạ kẽm 20x20 phổ biến thị trƣờng, sau dùng phƣơng pháp nhƣ hàn, cắt cố định thành khung Hình 3.1 Sắt hộp mạ kẽm 20x20 3.1.1.2 Chế tạo - Phƣơng pháp gia công : hàn cắt kim loại - Sử dụng : loại dày 0.8mm - Tổng trọng lƣợng khung : 9kg Hình 3.2 Khung sắt hộp 20x20 thiết kế Inventor  Xác định thứ tự nguyên công, cách gá đặt chi tiết, lập sơ đồ nguyên công + Nguyên công 1: Cắt sắt hộp mạ kẽm Sử dụng máy cắt bàn, cắt sắt hộp theo kích thƣớc: 1,5 m = 0,55 m = 13 22 + Nguyên công 2: Hàn khung Sử dụng máy hàn hồ quang điện, hàn khung theo vẽ 3.1.2 Gia công phơi 3.1.2.1 Ray trượt Ray trƣợt hệ thống giàn phơi sử dụng loại ray trƣợt nhơm có xẻ rãnh ùng để gá lên phần khung, có tác dụng đỡ trƣợt tạo đoạn hành trình cho móc phơi di chuyển tịnh tiến Ray trƣợt nhơm có tính bền định, tránh rỉ sét, loại vật liệu dễ tìm thấy thị trƣờng Loại ray : Ray U treo bánh xe trƣợt + Chất liệu: hợp kim nhôm + chiều dày: mm + Tải trọng: 150 kg/md + Sử dụng : m Hình 3.3 Kích thƣớc ray  Xác định thứ tự nguyên công, cách gá đặt chi tiết : + Nguyên công 1: Cắt phôi Sử dụng máy cắt nhơm, đo cắt xác 2m nhơm + Ngun cơng 2: Bắt vít Sử dụng khoan tay với đầu vít cạnh, bắt vít nhiều điểm điểm nhôm cố 23 định vào phần khung sắt hộp Hình 3.4 Ra phơi 3.1.2.2 Móc phơi bánh lăn ánh lăn ray phơi có tác dụng di chuyển dẫn động cho móc phơi, nhằm giảm lực ma sát, giúp cho móc phơi chuyển động êm hành trình Hình 3.5 Bánh lăn kèm móc phơi Trong q trình tìm hiểu vật liệu có sẵn thị thƣờng, em nhận thấy loại móc rèm có sẵn bánh lăn thích hợp để sản xuất giàn phơi, nên định chọn thử nghiệm, đem lại hiệu tốt, nhƣ mong muốn - Ƣu điểm: + Hoạt động trơn chu + Chạy hành trình, khơng lắc, khơng lệch + Có sẵn phần móc để móc vào mắc quần áo 24 + Chịu tải tốt + Dễ thay thế, sửa chữa qua thời gian sử dụng - Nhƣợc điểm: + Phần móc nhỏ Hình 3.6 Bản vẽ chi tiết móc phơi có sẵn bánh lăn 3.1.3 Gia công bánh xe Bánh xe phận cải thiện tính di động giúp giàn phơi di chuyển dễ dàng thuận tiện Với kết cấu đơn giản dễ dàng lắp đặt lại làm tăng ƣu điểm thiết kế cho sản phẩm Với giàn phơi thông minh này, em sử dụng bánh xe nhựa có ổ bi, hàn vít trực tiếp vào phần khung giàn phơi Hình 3.7 Bánh xe đẩy 25 - Các đặt tính bật : + Hình dáng đẹp + ễ lăn, lăn êm không để vết sàn + Chịu va đập, độ ẩm hóa chất + Sử dụng ổ đũa lăn bạc lót đƣợc tơi cứng giúp xoay nhẹ + Càng thân bánh xe mạ kẽm để chống rỉ sét ăn mịn, giúp bề mặt ln bóng đẹp + Ổ bi cùm xoay có vú tra mỡ giúp dễ bảo dƣỡng định kỳ + Tính làm việc tốt, đáp ứng đầy đủ yêu cầu chất lƣợng kỹ thuật 3.1.4 ỐP Aluminium Trong kết cấu giàn phơi, có phận hộp chứa, giúp che chắn quần áo quần áo thu trƣờng hợp trời mƣa hay trời tối Chính để đảm bảo yêu cầu thẩm mĩ, nhƣ đảm bảo quần áo đƣợc khơ phận đƣợc em thiết kế ốp alu lên khung sắt Hình 3.8 Tấm Aluminium - Đặc điểm chất liệu, cấu tạo màu sắc aluminium (alu) + Chất liệu: Tồn hợp kim nhơm Aluminium, có khả dẫn nhiệt tốt gấp lần so với chất liệu thép + Độ dày: Tấm nhôm hỗn hợp (aluminum composite panel) thƣờng dày mm (có loại 3-6 mm) đƣợc ghép lớp nhơm chống ăn mịn, lớp nhôm dày 0,5 mm, với lõi polyethylene – loại nhựa chống cháy dày mm + Trọng lƣợng: sản phẩm có trọng lƣợng riêng 1/2 trọng lƣợng nhôm đồng chất bề dày mà độ cứng tƣơng đƣơng + àu sắc: Hệ thống sơn tạo hoa văn giả đá, gỗ phủ bề mặt nhơm có nhiều chất liệu sơn với khoảng 30 màu, vân thƣờng đƣợc bảo hành từ – năm (tùy nơi) 26 + Giá chất lƣợng: tùy vào độ dày sản phẩm, hoa văn, chất lƣợng nƣớc sơn - ột số đặc điểm bật alu + Nhẹ dễ lắp đặt, thi cơng nhƣ: uốn cong, uốn góc, cắt, xẻ rãnh… + Chống ăn mịn có khả thích ứng với thời tiết; chịu đƣợc tác động nhiệt độ từ -500C đến 800C + Alu có độ bền hóa học cao, kháng mịn, chống ơxy hóa, bền màu môi trƣờng nƣớc, dầu, axit đặc biệt không cong vênh + ề mặt lợp chống lại đƣợc ăn mịn mơi trƣờng, xâm thực nhiệt độ Hình 3.9 Tính thiết kế ốp alu Inventor 27  Xác định thứ tự nguyên công, cách gá lắp chi tiết : + Nguyên công 1: Cắt phôi Sử dụng alu với kích thƣớc tiêu chuẩn 2,44x1,2 (m), dùng máy cắt tay (hoặc dao trổ), đo chia cắt xác thành nhỏ với kích thƣớc 1,5x0,55 (m) + Ngun cơng 2: Bắt vít Sử dụng khoan điện, gá vít trực tiếp alu vào bề mặt khung sắt hộp Hình 3.10 Ốp Alu hồn chỉnh 28 3.2 Lắp đặt thử nghiệm 3.2.1 Lắp đặt Bảng 3.1 Thống kê chi tiết cấu thành gi n phơi thông minh TT Tên gọi Số lƣợng Khung giàn phơi 01 Khoang chứa 01 Ray phơi 01 Bánh xe 06 Động C giảm tốc 01 Hình ảnh 29 Ghi Cơng tắc hành trình 02 Cảm biến mƣa 01 Cảm biến ánh sáng 01 Cảm biến nhiệt độ, độ ẩm 01 10 Aptomat 01 11 Nguồn DC 12V 01 30 12 óc phơi 10 13 Tấm ốp Alu 02 14 Cáp kéo 02 15 Puly 02  Từ phân tích kết cấu, nguyên lý hoạt động sản phẩm với trợ giúp phần mềm mô Inventor, tơi xác lập quy trình cơng nghệ tiến hành lắp ráp phận nhƣ sau: Hình 3.11 Sơ đồ quy trình lắp đặt gi n phơi thơng minh 31 Trên sơ đồ quy trình lắp đặt: chữ số biểu tƣợng hình học phẳng (hình trịn) biểu thị chi tiết, phận lắp ráp tƣơng ứng với số thứ tự chúng bảng liệt kê Các đƣờng thẳng liên kết ghép nối Đƣờng mũi tên thứ tự cơng đoạn lắp đặt, điểm xuất phát quy trình chi tiết đƣợc chọn làm sở Đầu hƣớng mũi tên khâu cuối trình sản xuất khâu cuối sản phẩm đƣợc kiểm tra kĩ sẵn sàng hoạt động, đóng gói Ta thấy chi tiết đƣợc chọn làm sở 2(khung giàn phơi khoang chứa), khâu cuối 13(Ốp Alu) 3.3 Vận hành thử nghiệm Sau thực công đoạn chế tạo lắp ráp phận công tác giàn phơi thông minh, đồng thời kết nối với điều khiển ta thu đƣợc sản phẩm giàn phơi thông minh Em cho kiểm tra vận hành thử sản phẩm hình thức: + Thí nghiệm + Thực nghiệm Hình 3.12 Sản phẩm sử dụng thực tế 32 3.3.1 Thí nghiệm Bƣớc 1: Chuẩn bị quần áo ƣớt Để vận hành thí nghiệm ta chuẩn bị 10 quần áo ƣớt, tƣơng đƣơng với 10 móc phơi (trọng lƣợng khơng q 40kg) Ta chuẩn bị theo 10 móc (móc phơi quần áo bán sẵn thị trƣờng) ƣớc 2: Treo quần áo lên móc mà phơi Để quần áo đƣợc phơi căng, mắc quần áo vào móc treo lên phơi ƣớc 3: Khởi động sử dụng Để giàn phơi hoạt động, ta bật aptomat cấp nguồn điện cho giàn phơi Sau bật aptomat trình phơi bắt đầu đƣợc diễn + Ta sử dụng bình xịt tạo trƣờng hợp mƣa để kiểm tra tính cảm biến mƣa + Trƣờng hợp tối, ta dùng tay che lại cảm biến ánh sáng ƣớc 4: Kết thúc trình phơi thu quần áo 3.3.2 Thực nghiệm ƣớc 1: Chuẩn bị quần áo ƣớt Để vận hành thí nghiệm ta chuẩn bị 10 quần áo ƣớt, tƣơng đƣơng với 10 móc phơi (trọng lƣợng khơng q 40kg) Ta chuẩn bị theo 10 móc (móc phơi quần áo bán sẵn thị trƣờng) ƣớc 2: Treo quần áo lên móc mà phơi Để quần áo đƣợc phơi căng, mắc quần áo vào móc treo lên phơi ƣớc 3: Khởi động sử dụng Để giàn phơi hoạt động, ta bật aptomat cấp nguồn điện cho giàn phơi Sau bật aptomat trình phơi bắt đầu đƣợc diễn ƣớc 4: Kết thúc trình phơi thu quần áo 3.4 Kết vận hành thử nghiệm Kết thúc trình vận hành thử nghiệm giàn phơi thông minh ta thu đƣợc kêt tốt - Quần áo khô thơm tho, không sợ mƣa bất chợt, trời tối quần áo tự đƣợc thu - Hệ thống hoạt động êm ái, k bị rung lắc, móc phơi di chuyển mƣợt mà 33 - Các cảm biến hoạt động tốt, không báo lỗi - Thời gian lúc quần áo đƣợc thu tới nằm tất khoang chứa 20 giây, với yêu cầu thiết kế 34 KẾT LUẬN Đề tài: “Nghiên cứu, thiết kế chế tạo phần khí cho giàn phơi quần áo thơng minh” đạt đƣợc số kết tốt: + Xây dựng mơ hình 3D phần mềm Inventor + Tính tốn, lựa chọn, hồn thiện kết cấu khí giàn phơi thông minh + Chế tạo đƣợc 01 giàn phơi thông minh Qua trình thực nghiệm, sản phẩm cho thấy kết tốt, nhiên hạn chế nhƣ sau: + Chƣa sử dụng phần mềm phần tử hữu hạn để kiểm nghiệm chi tiết 35 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] www.gso.gov.vn – Trang web thức Tổng cục thống kê Việt Nam [2] TCVN 8855 – – 2011 [3] TCVN 5757 – 2009 ISO [4] TS Trịnh Đồng Tính, Bài giảng Máy nâng chuyển, Bộ môn Cơ sở Thiết kế máy Robot, Trƣờng Đại học Bách Khoa Hà Nội [5] Trịnh Chất ê Văn Uyển, Tính tốn thiết kế hệ dẫn động khí, Tập 1, Nhà xuất giáo dục Việt Nam [6] Trịnh Chất ê Văn Uyển, Tính tốn thiết kế hệ dẫn động khí, Tập 2, Nhà xuất giáo dục Việt Nam [7] Thái Thế Hùng, Sức bền vật liệu, Nhà xuất khoa học kỹ thuật