(Đề tài NCKH) Nghiên cứu thiết kế Robot in 3D trong xây dựng sử dụng vật liệu mới

(Đề tài NCKH) Nghiên cứu thiết kế Robot in 3D trong xây dựng sử dụng vật liệu mới(Đề tài NCKH) Nghiên cứu thiết kế Robot in 3D trong xây dựng sử dụng vật liệu mới(Đề tài NCKH) Nghiên cứu thiết kế Robot in 3D trong xây dựng sử dụng vật liệu mới(Đề tài NCKH) Nghiên cứu thiết kế Robot in 3D trong xây dựng sử dụng vật liệu mới(Đề tài NCKH) Nghiên cứu thiết kế Robot in 3D trong xây dựng sử dụng vật liệu mới(Đề tài NCKH) Nghiên cứu thiết kế Robot in 3D trong xây dựng sử dụng vật liệu mới(Đề tài NCKH) Nghiên cứu thiết kế Robot in 3D trong xây dựng sử dụng vật liệu mới(Đề tài NCKH) Nghiên cứu thiết kế Robot in 3D trong xây dựng sử dụng vật liệu mới(Đề tài NCKH) Nghiên cứu thiết kế Robot in 3D trong xây dựng sử dụng vật liệu mới(Đề tài NCKH) Nghiên cứu thiết kế Robot in 3D trong xây dựng sử dụng vật liệu mới(Đề tài NCKH) Nghiên cứu thiết kế Robot in 3D trong xây dựng sử dụng vật liệu mới(Đề tài NCKH) Nghiên cứu thiết kế Robot in 3D trong xây dựng sử dụng vật liệu mới(Đề tài NCKH) Nghiên cứu thiết kế Robot in 3D trong xây dựng sử dụng vật liệu mới(Đề tài NCKH) Nghiên cứu thiết kế Robot in 3D trong xây dựng sử dụng vật liệu mới(Đề tài NCKH) Nghiên cứu thiết kế Robot in 3D trong xây dựng sử dụng vật liệu mới(Đề tài NCKH) Nghiên cứu thiết kế Robot in 3D trong xây dựng sử dụng vật liệu mới(Đề tài NCKH) Nghiên cứu thiết kế Robot in 3D trong xây dựng sử dụng vật liệu mới(Đề tài NCKH) Nghiên cứu thiết kế Robot in 3D trong xây dựng sử dụng vật liệu mới(Đề tài NCKH) Nghiên cứu thiết kế Robot in 3D trong xây dựng sử dụng vật liệu mới(Đề tài NCKH) Nghiên cứu thiết kế Robot in 3D trong xây dựng sử dụng vật liệu mới(Đề tài NCKH) Nghiên cứu thiết kế Robot in 3D trong xây dựng sử dụng vật liệu mới(Đề tài NCKH) Nghiên cứu thiết kế Robot in 3D trong xây dựng sử dụng vật liệu mới

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐH SƯ PHẠM KỸ THUẬT TPHCM BÁO CÁO TỔNG KẾT ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU KHOA HỌC CỦA SINH VIÊN NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ ROBOT IN 3D TRONG XÂY DỰNG SỬ DỤNG VẬT LIỆU MỚI SV2021-15 Thuộc nhóm ngành khoa học: Cơ điện tử Đỗ Phước Bảo Long SV thực hiện: Nam, Nữ: Nam Dân tộc: Kinh Lớp, khoa: 18146CL2B Năm thứ: /Số năm đào tạo: Ngành học: CNKT Cơ điện tử TP.HCM tháng 10 năm 2021 MỤC LỤC DANH SÁCH CÁC BẢNG THÔNG TIN KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU CỦA ĐỀ TÀI CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN 1.1 Tính cấp thiết đề tài 1.2 Tình hình nghiên cứu 1.2.1 Ngoài nước 1.2.2 Trong nước 1.3 Nhiệm vụ giới hạn đề tài 1.3.1 Nhiệm vụ đề tài 1.3.2 Giới hạn nghiên cứu đề tài 1.4 Phương pháp nghiên cứu 1.4.1 Phương pháp tham khảo tài liệu 1.4.2 Phương pháp thiết kế 1.4.3 Phương pháp nghiên cứu thực nghiệm 1.4.4 Phương pháp phân tích tổng hợp 1.5 Nội dung 1.6 Cơ sở lý thuyết 1.6.1 Phương pháp in 3D 1.6.2 Vật liệu xây dựng dùng in 3D 13 CHƯƠNG 2: PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ VÀ BÀI TOÁN ĐỘNG HỌC 17 2.1 Các phương án thiết kế truyền động cho robot 17 2.2 Lựa chọn phương án truyền động tối ưu 20 2.3 Thiết kế mô 20 2.3.1 Vẽ thiết kế Robot phần mềm solidworks 20 2.3.2 Mô kết cấu robot 21 2.4 Động học Robot 25 2.4.1 Động học thuận Robot 25 2.4.2 Động học nghịch Robot 26 2.4.3 Quỹ đạo chuyển động Robot mô Matlab 26 2.4.4 Jacobi 27 2.5 Động lực học Robot 27 CHƯƠNG 3: TÍNH TỐN TRUYỀN ĐỘNG 30 3.1 Tính tốn thơng số truyền 30 3.1.1 Tính tốn cho khâu 30 3.1.2 Tính tốn cho khâu 34 3.1.3 Tính tốn chọn mâm xoay 38 3.1.4 Tính tốn chọn trục xoay 39 3.2 Thiết kế đầu cơng tác 41 CHƯƠNG 4: THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐIỆN ĐIỀU KHIỂN 46 4.1 Tổng quan thiết bị điện hệ thống 46 4.2 Mạch điều khiển 47 4.3 Cấu trúc điều khiển 49 4.4 Phương thức truyền thông 50 CHƯƠNG 5: QUY TRÌNH XỬ LÝ VÀ CẤU TRÚC PHẦN MỀM 54 5.1 Quy trình xử lý 54 5.1.1 Lập vẽ 3D 54 5.1.2 Xử lý file in 54 5.1.3 Tạo tín hiệu điều khiển 54 5.1.4 Xuất tín hiệu kiểm tra 55 5.2 Cấu trúc phần mềm 55 CHƯƠNG 6: KẾT QUẢ VÀ THỰC NGHIỆM 58 6.1 Robot in 3D vật liệu bê tông 58 6.2 Hệ thống điện điều khiển 59 6.3 Thử nghiệm vật liệu 59 CHƯƠNG KẾT LUẬN 62 7.1 Kết luận 62 7.2 Hướng phát triển 62 TÀI LIỆU THAM KHẢO 63 PHỤ LỤC 64 DANH SÁCH CÁC BẢNG Bảng 1.1 Kích thước ngơi nhà in 3D DuBai Bảng 1.2 Những đột phá dự án tòa nhà lớn giới xây dựng Robot in 3D bê tông Bảng 1.3 Thành phần hóa học xi măng Portland 14 Bảng 1.4 : Các thành phần khống xi măng lượng nhiệt phát sinh chúng trình thủy hóa 15 Bảng 1.5 So sánh đánh giá hiệu Sikament R4 sản xuất Bê tông 16 Bảng 2.1 Bảng đặc điểm phương án 20 Bảng 2.2 Khối lượng chi tiết, phận Robot 22 Bảng 3.1 Bảng thông số động Delta ECMA series 21310RS 34 Bảng 3.2 Thông số động cơ: 44 Bảng 3.3 Thơng số vít tải 45 Bảng 6.1 Thông số kỹ thuật 59 Bảng 6.2 Kết thử nghiệm tỷ lệ pha trộn vật liệu 60 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐH SƯ PHẠM KỸ THUẬT TPHCM THÔNG TIN KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU CỦA ĐỀ TÀI Thông tin chung: - Tên đề tài: Nghiên cứu, thiết kế, chế tạo Robot in 3D bê tông sử dụng vật liệu - Chủ nhiệm đề tài: Đỗ Phước Bảo Long Mã số SV: 18146158 - Lớp: 18146CL2B Khoa: Đào tạo chất lượng cao - Thành viên đề tài: Stt Họ tên MSSV Đỗ Hoàng Khanh 18146141 18146CL4A Đào tạo chất lượng cao Nguyễn Đoàn Đăng Khoa 18146149 18146CL2B Đào tạo chất lượng cao Lê Anh Kiệt 18146CL2B Đào tạo chất lượng cao 18146152 Lớp Khoa - Người hướng dẫn: Phan Thị Thu Thủy Mục tiêu đề tài: Hoàn thành robot với kết cấu hoàn chỉnh, hoạt động ổn định, có tính áp dụng vào thực tiễn cao Tính sáng tạo: Là ý tưởng hoàn toàn ngành xây dựng Việt Nam Rút ngắn thời gian xây dựng, thời gian hồn thiện cơng trình, giảm thiểu sức lao động người, tăng cường khả chịu tác động mơi trường ảnh hưởng tới cơng trình Kết nghiên cứu: Tìm hiểu nghiên cứu vật liệu phù hợp với yêu cầu mong muốn sử dụng in 3D xây dựng Tính tốn quỹ đão di chuyển đầu cơng tác Đóng góp mặt giáo dục đào tạo, kinh tế - xã hội, an ninh, quốc phòng khả áp dụng đề tài: Nghiên cứu thành công, thử nghiệm chạy ổn định Làm phong phú thêm kho tàng ý tưởng kĩ thuật, tìm hiểu thơng số, thuộc tính từ làm tài liệu cho nghiên cứu liên quan Công bố khoa học SV từ kết nghiên cứu đề tài (ghi rõ tên tạp chí có) nhận xét, đánh giá sở áp dụng kết nghiên cứu (nếu có): Ngày 13 tháng 10 năm 2021 SV chịu trách nhiệm thực đề tài (kí, họ tên) Nhận xét người hướng dẫn đóng góp khoa học SV thực đề tài (phần người hướng dẫn ghi): Ngày 13 tháng 10 năm 2021 Người hướng dẫn (kí, họ tên) CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN 1.1 Tính cấp thiết đề tài Ngành xây dựng ln có vai trị to lớn trình phát triển quốc gia hay đế chế ngành thiếu giai đoạn phát triển lịch sử Ở thời kỳ đồ đá, xây dựng việc lựa chọn, xếp cải tạo hang động, hốc trở thành nơi ẩn náu, lưu trữ thực phẩm, tích trữ cải Đến thời cổ đại, với lao động đơi bàn tay khối óc, người thợ xây xây dựng kim tự tháp, kinh thành, trường đấu to lớn Cho đến ngày nay, xã hội ngày văn minh nhu cầu xây dựng người ngày phức tạp Tuy nhiên, cách xây nhà không thay đổi từ thời trung cổ Sự trì trệ xây dựng nhà không theo kịp nhu cầu tăng trưởng dân số Điều góp phần vào khủng hoảng nhà gia tăng Phương pháp xây nhà truyền thống khơng hiệu lãng phí Những vấn đề quan trọng thúc đẩy chi phí vượt qua điểm khả chi trả cho người bình thường Chi phí cao có nghĩa cung cấp nơi trú ẩn đầy đủ nước phát triển gần khơng thể Người thu nhập thấp mua nhà Sự người lao động với thu nhập thấp kể không ổn định, việc mua xây dựng nhà với giá vài chục nghìn điều khơng thể với họ Thực tế tỷ người khơng có chỗ nghĩa Đa số dân cư sinh sống giới có chỗ lý tưởng Tuy nhiên phân chia giàu nghèo nước giới cịn nhiều, nên phận khơng nhỏ người dân chưa có nơi thực tốt dành cho họ Hằng ngày, Hong Kong, trung tâm tài giàu có châu Á, th nhà vấn đề lớn mà người lao động phủ vướng mắc Dân số Hong Kong khoảng 7,3 triệu người, 200.000 người, bao gồm 35.500 trẻ 15 tuổi, sống "căn hộ chia nhỏ " Con số tăng 18% so với năm trước không bao gồm hàng nghìn người sống nơi lều tầng thượng, hộ phân chia lồng sắt "nhà quan tài" phòng nhỏ gỗ xếp chồng lên Hong Kong thường xuyên đứng đầu khảo sát giá bất động sản toàn cầu Giá nhà cao gấp 19 lần thu nhập trung bình người Chính mà việc mua nhà trở ngại lớn người có thu nhập thấp Họ khơng thể chi trả khoản chi phí đắt đỏ để sở hữu nhà cho riêng Xây nhà khơng hiệu lãng phí Để hồn thành nhà đòi hỏi tiêu tốn nhiều thời gian, nhân lực, kể chi phí nguyên vật liệu Chưa tính lúc thi cơng hao hụt vật liệu điều kiện thời tiết gây nên lãng phí tiền Chính cần giải pháp để giải thiếu hiệu việc xây nhà phương pháp thủ công Gần việc ứng dụng Robot, máy tự động vào việc phát triển ngành công nghiệp đẩy mạnh nước giới Nhu cầu sử dụng robot ngày nhiều trình sản xuất phức tạp với mục đích góp phần nâng cao suất dây chuyền công nghệ, giảm giá thành, nâng cao chất lượng, nâng cao khả cạnh tranh sản phẩm đồng thời cải thiện điều kiện lao động, nên robot cơng nghiệp cần có khả thích ứng tốt thông minh với cấu trúc đơn giản linh hoạt Chính lý trên, nên việc nghiên cứu phát triển Robot để phục vụ cho ngành xây dựng vấn đề cấp thiết đặt biệt Việt nam muốn công nghiệp hóa sản xuất lĩnh vực Nhận thấy phát triển mạnh mẽ in 3D lĩnh vực gia công chế tạo với đời robot ống trụ nên chúng em định nghiên cứu ứng dụng loại robot vào thực tế việc in 3D vữa bê tơng để tạo sản phẩm cuối nhà đáp ứng yêu cầu nhà xây dựng theo phương pháp truyền thống 1.2 Tình hình nghiên cứu 1.2.1 Ngồi nước Hiện nay, giới có nhiều cơng trình nghiên cứu ứng dụng Robot để tự động hóa xây dựng Các nghiên cứu sử dụng nhiều cấu trúc Robot khác Trong đó, Robot song song, Robot tọa độ trụ, Robot tạo độ cầu hay Robot có cấu ba trục tịnh tiến Robot áp dụng phổ biến vào ngành xây dựng Những nghiên cứu không giới hạn việc xây dựng nhà mà cịn mở rộng xây dựng tượng kích thước lớn, kết cấu trang trí Năm 2019, tịa nhà xây dựng phương pháp áp dụng công nghệ in 3D lớn giới Dubai hồn thành nhờ vào Robot in 3D vữa bê tơng cung cấp Apis Cor Hình 1.1: Tịa nhà xây dựng Robot in 3D bê tông Dubai công ty Apis Cor phát triển [1] Chiều cao 9,5 m Diện tích 640 m2 Bảng 1.1 Kích thước ngơi nhà in 3D DuBai Tường Được xây dựng phương pháp in 3D bê tông Vật liệu in 3D Hỗn hợp vật liệu pha trộn Gia cố cho tòa nhà Cốp pha in 3D cho cột đổ thủ công cốt thép bê tông nặng Mái nhà, cửa sổ, cách nhiệt Được thi công lắp đặt sau Bảng 1.2 Những đột phá dự án tòa nhà lớn giới xây dựng Robot in 3D bê tông 1.2.2 Trong nước Hiện tại, Việt Nam áp dụng số máy móc tự động vào cơng việc độc lập ứng dụng máy phun vữa để trát tường, máy móc hỗ trợ cho việc xây dựng Nhưng việc áp dụng Robot để xây dựng hoàn tồn ngơi nhà chưa 1.3 Nhiệm vụ giới hạn đề tài 1.3.1 Nhiệm vụ đề tài CHƯƠNG 6: KẾT QUẢ VÀ THỰC NGHIỆM Đối với đề tài nghiên cứu, điều quan trọng phần kết thực nghiệm Dựa kết thực nghiệm sản phẩm làm ra, lần vận hành thử để biết mặt làm được, mặt chưa làm thiếu sót để tìm hướng khắc phục Các sai sót thiết kế hay hệ thống hoạt động có ổn định hay khơng qua thực nghiệm kiểm tra nói lên điều Sau kết thực nghiệm robot mà nhóm thiết kế 6.1 Robot in 3D vật liệu bê tơng Robot sau lắp ráp hồn chỉnh có hình dạng đặc điểm sau: Hình 4.1: Robot in 3D vật liệu xi măng sau hoàn thành Khơng gian hoạt động hình trụ rỗng có bán kính 40cm, bán kính ngồi 1100cm hoạt động chiều cao tối đa 1100cm Sau q trình chế tạo, robot hồn thành có thơng số kỹ thuật sau: 58 Thơng số kỹ thuật STT Số bậc tự tịnh tiến, xoay Kích thước tổng thể 1750x1200x2200 mm Tải tối đa 50 Kg Chiều dài 2200 mm Phạm vi hoạt động Rộng 2200 mm Cao 1100 mm Tốc độ tối đa Điện áp cung cấp Công suất động 50mm/s 200-300V 50-60 Hz 1000 W Bảng Thông số kỹ thuật 6.2 Hệ thống điện điều khiển 6.3 Thử nghiệm vật liệu Vật liệu góp phần quan trọng việc hình thành nên sản phẩm xây dựng Do vấn đề đặt sử dụng vật liệu dạng lỏng đùn từ đầu cơng tác nên nhóm nghĩ đến việc hoà trộn hỗn hợp xi măng cát để tạo hỗn hợp dạng sệt vào đầu đùn Sau pha hỗn hợp nhóm nhận sản phẩm tạo giữ hình dạng cố định sau đùn Qua tìm hiểu internet báo khoaa học nhóm định sử dụng bột thạch cao để giải vấn đề Tác dụng bột thạch cao hút hết phần nước dư thừa tạo liên kết với cát xi măng hình thành nên hỗn hợp giữ hình dạng sau đùn khỏi đầu in Xi măng, cát, bột thạch cao phụ gia siêu dẻo hoà trộn với theo tỷ lệ để đạt hỗn hợp đồng Sau tìm vật liệu nhóm tính tốn tỷ lệ hồ trộn để tìm tỷ lệ thích hợp kết đạt bảng 4.2 59 Hỗn hợp Xi măng Cát (kg) Bột thạch cao Nước (kg) (kg) (l) Phụ gia Đánh giá siêu dẻo (ml) C1 25 50 20 Lỗng, khơng thể định hình C2 50 50 40 20 0,13 Quá khô, đùn C3 50 25 20 20 Kết dính, khơng thể đùn C4 50 50 20 20 0,13 Có thể đùn định hình tốt sau in Bảng Kết thử nghiệm tỷ lệ pha trộn vật liệu Với hỗn hợp có nhiều bột thạch cao hỗn hợp có xu hướng bị khơ cứng tính chất bột thạch cao hút nước Còn hỗn hợp nhiều xi măng làm cho hỗn hợp có tính kết dính Ngược lại nhiều cát sản phẩm dễ bị rạng nứt sau đùn, phối trộn với tỷ lệ hợp lý sản phẩm đạt đạt độ cứng vững dễ định hình đùn sản phẩm 60 Hình 4.11: Đoạn tường thiết kế sau in Đoạn tường in gồm 14 lớp xếp chồng lên có bán kính ngồi 1100 mm bán kính 950 mm, chiều cao 280 mm, có đường viền bên giúp tăng độ cứng vững Thời gian in khoảng 30 phút 61 CHƯƠNG KẾT LUẬN 7.1 Kết luận Qua thời gian thực đồ án, nhóm nghiên cứu, tìm hiểu thực vấn đề sau: Nghiên cứu tham khảo mơ hình robot để tiến hành chọn cấu hình phù hợp Thiết kế, gia cơng khí phần trục, bệ gắn động robot đầu công tác Gia cơng trục Vít để đùn vật liệu Tính tốn chọn động cơ, truyền Tính tốn, mơ lựa chọn mâm xoay cho trục robot Xây dựng phương trình động học cho robot Tìm hiểu phương pháp in 3d ứng dụng vào vật liệu (bê tông) Đồ án “” đạt mục tiêu sau: Hồn thành thiết kế gia cơng phần khí cho robot Tìm vật liệu phù hợp cho việc in 3D nhà Tuy nhiên, thời gian thử nghiệm nhóm phát số khuyết điểm sau: Phần khí chạy cịn rung lắc nhẹ 7.2 Hướng phát triển Tiếp tục nghiên cứu để tìm vật liệu phù hợp cho việc in 3D Phát triển phần khí để nâng cao hiệu suất làm việc Tiếp tục nghiên cứu để tìm động học thuận tính tốn phương trình jacobi để điều khiển xác Phát triển phần mềm sử dụng để giao tiếp với robot Phát triển phần mềm sử dụng để giao tiếp với robot Phát triển thêm khả khác robot 62 TÀI LIỆU THAM KHẢO Tiếng việt [1] “Tính tốn hệ dẫn động khí - tập 1”, PGS TS Trịnh Chất – TS Lê Văn Uyển [2] “Tính tốn hệ dẫn động khí - tập 2”, PGS TS Trịnh Chất – TS Lê Văn Uyển Tiếng anh [1] New 3D house printer cranks out 1,000 square feet a day https://inhabitat.com/portable-apis-cor-3d-printer-crafts-a-multi-story-630-square-foothome-i-a-day/apis-cor-3d-printer-for-houses/ [2] 3D-printed houses come to a Texas village for the homeless https://newatlas.com/architecture/3d-printed-low-cost-housing-texas/ [3] “3D Printing of Concrete”, ISTE Ltd and John Wiley & Sons, Inc [4] “On the mechanical properties of concrete containing waste PET particles”, E Rahmani, M Dehestani, M.H.A Beygi, H Allahyari, I.M Nikbin [5] “A critical review of preparation design and workability measurement of concrete material for largescale 3D printing”, Guowei MA, Li WANG [6] “Effect of nano silica and coir fiber on compressive strength and abrasion resistance of Concrete”, Mayank Gupta, Maneek Kumar 63 PHỤ LỤC Lựa chọn phương án truyền động cho Robot Với phương án chuyển động Robot lựa chọn ta cần có động tạo chuyển động cho Robot bao gồm chuyển động tịnh tiến theo trục x, z ( khâu khâu 3) chuyển động quay quanh trục z ( khâu 1) A Lựa chọn hộp giảm tốc Với chuyển động tịnh tiến khâu việc cho phép truyền động trực tiếp từ động đến trục vít khơng có momen phù hợp cho việc chuyển động nên ta cần hộp giảm tốc phù hợp để làm tăng momen quay cho trục vít Bên cạnh việc sử dụng hộp giảm tốc làm tốc độ Robot giảm phần, đổi lại việc điều khiển dễ dàng tránh phần phản lực lớn tác động trực tiếp lên động từ đảm bảo tuổi thọ cho động Hộp giảm tốc sử dụng cho hai chuyển động loại bánh hành tinh với tỉ số truyền 1:15 Hộp giảm tốc chọn (Nidec shimpo gearbox vrsf ) Ưu điểm tạo moment lớn, đáp ứng nhu cầu tải trọng cao, hoạt động êm hiệu suất cao Hình 5.1: Hình ảnh hộp số MNRV050 Đối với việc tạo chuyển động cho trục xoay việc sử dụng động lắp trực tiếp để đảm bảo cho độ an toàn động nên ta cần tới hộp giảm tốc trục vít, bánh vít để khơng bị lực tác động ngược trở lại động hình 3.1 nguyên lý truyền trục vít 64 Hình 5.2: Ngun lý truyền trục vít Đối với truyền trục vít có ưu điểm tỉ số truyền lớnTạo moment lớn, đáp ứng nhu cầu tải trọng cao Hộp giảm tốc có trục đầu vào, trục đầu vng góc tạo cho người sử dụng dễ dàng tháo lắp động cơ, tiết kiệm tiết diện lắp ráp Hộp giảm tốc trục vít bánh vít cịn có cốt ấm cốt dương, phù hợp với đa số loại động thị trường có sẵn động khơng đồng phase hay (động servo hiệu suất không cao) Hộp giảm tốc NMRV hộp số dạng trục vít bánh vít lỗ cốt hộp giảm tốc vng góc với lỗ cốt vào, hộp số NMRV có cấu tạo Vỏ hợp kim nhơm, trục vít làm thép siêu bền, bánh vít làm Đồng chất lượng cao, lỗ cốt hộp giảm tốc vng góc với lỗ cốt vào Ưu điểm hộp giảm tốc NMRV có tính tự hãm cao, kích thước gọn, trọng lượng nhẹ, chân hộp số có lỗ bắt ốc để lắp nhiều vị trí, hướng khác Phụ kiện hộp số NMRV gồm có: Bích kết nối tay xách để lắp vào vị trí khác treo hộp số lên cao hình 3.7 65 Hình 5.3: Hình ảnh hộp số MNRV050 thị trường B Lựa chọn trục vít me - đai ốc dẫn hướng Với hai chuyển động tịnh tiến khâu với phạm vi hoạt động 1000mm cấu chuyển động lựa chọn vít me-đai ốc ma sát lăn Bộ truyền vitme – đai ốc thường dùng chuyển động chạy dao máy công cụ NC, CNC dùng máy cơng cụ máy mài, máy doa tốc độ loại máy khác Đơi cịn dùng máy tiện, máy tổ hợp, dùng truyền dẫn di động xà, trụ máy công cụ hạng nặng Ngồi cịn dùng truyền loại máy có chuyển động tịnh tiến máy bào giường, máy chuốt Các ưu điểm: Khắc phục độ rơ khớp ren, chịu lực kéo với kết cấu đảm bảo độ cứng vững chiều trục cao Tổn thất ma sát bé, hiệu suất truyền đạt tới 0,9 so với vít me đai ốc trượt 0,2 Gần độc lập hoàn toàn với lực ma sát (biến đổi theo tốc độ), ma sát tĩnh bé nên chuyển động êm Kết cấu truyền vít me - đai ốc bi hình bao gồm trục vít me, đai ốc, dịng bi chuyển động vít me - đai ốc ống hồi bi đảm bảo dịng bi tuần hồn liên tục Các dạng profil ren vitme đai ốc: Dạng chữ nhật, dạng hình thang, dạng nửa cung trịn dạng rãnh Dạng chữ nhật dạng prơfin ren hình thang có khả tải thấp, dùng máy có khả chịu tải trọng chiều trục bé độ cứng vững khơng cao Dạng nửa cung trịn sử dụng phổ biến nhất, bán kính rãnh r2 gần bán kính viên bi R1 giảm tối đa ứng suất tiếp xúc, chọn r2/r1=0,95÷0,97, giá trị r2/r1 làm tổn thất ma sát cách rõ rệt Tại góc tiếp xúc bé truyền có độ cứng vững bé khả 66 tải bé, lực hướng kính lớn Do tăng góc tiếp xúc khả đảo độ cứng vững truyền động tăng hạ thấp tổn thất ma sát khe hở đường kính Δd phải chọn để góc tiếp xúc đạt 45° Δd = 4.(r2 − r1 ).(1 − cos α ) Dạng rãnh cung nhọn có nhiều ưu điểm loại cung trịn, cịn cho phép truyền động không rơ chọn độ dôi đường kính viên bi Cịn dạng nửa trịn muốn khử độ rơ tạo độ dôi dùng thêm đai ốc thứ hai để điều chỉnh Hình 5.4: Bộ truyền vít me – đai ốc có rãnh hồi bi dạng ống Trên vít me đai ốc có rãnh viên bi lăn rãnh (hình 3.5) Các lăn quay chuyển động tịnh tiến vít đai ốc, để tồn lăn bề mặt ren vít đai ốc đầu đai ốc vít người ta nối rãnh thu hồi Với chuyển động lăn viên bi, lực ma sát giảm đáng kể phụ thuộc vào vận tốc hiệu suất truyền cao Với lực ma sát nhỏ cho phép ứng dụng ren nhiều mối để tăng tỉ số truyền mà không cần tăng vận tốc động dẫn đến giảm công suất cần thiết cho động Trong mối ghép khơng có khe hở nên truyền hoạt động gây tiếng ồn Tuổi thọ truyền loại cao hao mịn bi ren Động vít me gắn cố định, làm cho đai ốc di chuyển dọc trục vít me Tốc độ di chuyển phụ thuộc vào tốc độ động bước ren trục vít, vịng quay trục động làm đai ốc di chuyển đoạn bước ren trục vít Vì tốc độ di chuyển nhanh lại có độ xác di chuyển không cao Hạn chế lớn truyền vít me bi giá thành cao Ngồi ren nhiều mối có góc nâng ren lớn so với ren mối nên không ứng dụng vào trình hoạt động cần tự hãm Vì truyền vít me-đai ốc bi lựa chọn tối ưu cho truyền động tịnh tiện trục X Z để đưa đầu đùn di chuyển nhẹ nhàng ổn định Các thông số chọn lựa sơ cho vít me đai ốc sau: Chiều dài trục vít: Trục X: 1300mm; Trục Z: 1300mm 67 Dẫn hướng lựa chọn loại tích hợp dẫn hướng lên vít me-đai ốc ( đai ốc trượt đường ray cố định máng dẫn hướng Cụ thể hình bên Hình 5.5: Cấu tạo vít me-đai ốc có dẫn hướng Ưu điểm chuyển động mịn màng, độ xác cao, tốc độ cao Vận hành ổn định mang tải nặng, tiếng ồn thấp Phương án sử dụng tối ưu tích hợp sẵn với trục vít-đai ốc phù hợp với yêu cầu sử dụng ⇨ Kết cấu chung Robot: Khâu 3: Mang theo đầu đùn di chuyển qua lại qua truyền tích hợp trục vít me-đai ốc bi dẫn hướng Truyền động thông qua hộp số nối với động trục vít khớp nối mềm Khâu 2: Mang theo phần kết cấu trục X di chuyển lên xuống qua truyền vít međai ốc bi dẫn hướng Truyền động thông qua hộp số nối với động trục vít khớp nối mềm Khâu 1: Tạo chuyển động quay cho phần thân Robot truyền động qua hộp nối với động C Lựa chọn cáp thép, ròng rọc dẫn hướng cho đối trọng Lựa chọn cáp 68 Đặc điểm Dây cáp nối với khâu đối trọng phía sau với chiều dài là: 1.2m x =2.4m Chọn chiều dài dây 2.5m Chọn cáp thép inox chống rỉ, cáp mềm có hệ số an tồn 5.5 (do nâng vật) + Tính tốn tiết diện cáp Chúng ta có lực căng dây tối đa: F = m.10 = 1000 (N) Ftt = Flt x 5,5 (hệ số an toàn) (3.17) = 1000 x 5.5 = 5500 (N) = 5.5 (kN) Suy chọn dây có đường kính mm có lực kéo đứt nhỏ KN làm vật liệu thép chống rỉ gồm bó bó sợi lõi bố (6x7FC) Hình 5.6: Cáp khơng gỉ đường kính D = 4mm Chọn rịng rọc 69 Nhóm sử dụng bốn rịng rọc để dẫn hướng cho dây cáp, loại sử dụng thép chịu tải trọng cao hình bên dưới: Hình 5.7: Ròng rọc thép Dẫn hướng cho đối trọng Để cố định hướng đối trọng trình di chuyển lên xuống, nhóm sử dụng dẫn hướng LM hãng THK để dẫn hướng Như hình bên dưới: Hình 5.8: Dẫn hướng THK LM 70 D Các bảng tra cứu: Vật liệu  Vật liệu dạng hạt Vật liệu dạng bột Vật liệu dạng củ Vật liệu nặng có sắc cạnh Vật liệu nặng sắc cạnh Vật liệu nhẹ sắc cạnh Vật liệu nhẹ khơng sắc cạnh Bảng 5.1: Hệ số nạp đầy vật liệu 0,35  0,45 0,45  0,55 0,6  0,7 0,125 0,25 0,32 0,4  (độ) 10 15 20 25 30 35 40 45 C 0,9 0,8 0,7 0,65 0,6 0,56 0,52 0,48 0,44 Bảng 5.2: Gía trị hệ số C  Vật liệu Vật liệu nhẹ không cạnh sắc (bụi than, hạt ngũ cốc, bột mì, mùn cưa, ) Vật liệu nặng không cạnh sắc (than đá, muối, ) Vật liệu nặng có cạnh sắc (xi măng, cát, ) Bảng 5.3: Hệ số thực nghiệm Kt  1,2 1,5 2,5 3,2 4,0 Kt 60 45 30 Vật liệu vận chuyển Khơ, khơng mài mịn (ngũ cốc, hạt, mùn cưa, bụi than) Ẩm, khơng mài mịn (mạch nha ẩm, hạt bông, bột than, bột phấn) Nửa mài mịn (sơ đa, muối ăn, than cực) Mài mịn (đá dăm, cát, xi măng) Mài mịn mạnh dính (tro, đất khn, vơi sống, lưu huỳnh) Bảng 5.4: Gía trị  71 ... sử dụng 11 Hình 1.9: Máy in 3D kim loại sử dụng công nghệ EBM Xây nhà máy in 3D giống phương pháp in 3D sử dụng vật liệu nhựa Nhưng phương pháp sử dụng loại in 3D FDM để xây dựng nên nhà vật liệu. .. pháp in 3D vữa bê tông 27 Texas [2] 1.6.2 Vật liệu xây dựng dùng in 3D Vật liệu xây dựng vật liệu sử dụng cho mục đích xây dựng Nhiều chất diện tự nhiên, chẳng hạn đất sét, đá, cát, gỗ sử dụng. .. để xây dựng tịa nhà Ngồi vật liệu tự nhiên, nhiều sản phẩm nhân tạo sử dụng, số tổng hợp nhiều ví dụ xi măng vật liệu composite Trong thực tế xi măng sử dụng rộng rãi để làm vật liệu xây dựng