Hcmute nghiên cứu thiết kế cơ khí robot giám sát dưới đường cống thoát nước

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH CƠNG TRÌNH NGHIÊN CỨU KHOA HỌC CẤP TRƯỜNG NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ CƠ KHÍ ROBOT GIÁMSÁT DUỚI ÐUỜNG CỐNG THỐT NUỚC S K C 0 9 MÃ SỐ: SV2012-46 S KC 0 Tp Hồ Chí Minh, 11/2012 Luan van BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP HCM MỤC LỤC Mở đầu Chương 1: Tổng quan I.1 Giới thiệu đề tài I.2 Lịch sử vần đề nghiên ĐỀcứu TÀI NCKH SINH VIÊN I.3 Ý nghĩa đề tài I.4 Mục tiêu CỨU đề tài NGHIÊN THIẾT KẾ CƠ KHÍ ROBOT GIÁM I.5 Đối tượng – phạm vi nghiên cứu SÁT DƯỚI ĐƯỜNG CỐNG THOÁT NƯỚC I.6 Phương pháp nghiên cứu Chương 2: Cơ sở lý luận II.1 Điều kiện môi trường làm việc II.2 Đề xuất phương án thiết kế MÃ SỐ: SV2012-46 Chương 3: Tính tốn thiết kế III.1 Tính tốn chọn động III.2 Tính tốn truyền xích THUỘC NHĨM NGÀNH: KỸ THUẬT III.3 Tính tốn chọn trục GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN: TS ĐỖ THÀNH TRUNG III.4 Thiết kế thân xe bánh xe NGƯỜI CHỦ TRÌ: VŨ NGỌC TUYỂN Chương 4: Kết nghiên cứu thực nghiệm NGƯỜI THAM GIA: NGUYỄN NGỌC AN IV.1 Kết nghiên cứu LÊ QUANG ĐẠO IV.2 Kết thực nghiệm ĐƠN VỊ: KHOA ĐÀO TẠO CHẤT LƯỢNG CAO Chương 5: Kết luận đề nghị Tài liệu tham khảo TP HỒ CHÍ MINH – 11/2012 Luan van MỤC LỤC Lời mở đầu Chương 1: Tổng quan I.1 I.2 I.3 I.4 I.5 I.6 Giới thiệu đề tài Tổng quan tình hình nghiên cứu nước Ý nghĩa đề tài Mục tiêu đề tài Đối tượng – phạm vi nghiên cứu Phương pháp nghiên cứu 10 Chương 2: Cơ sở lý luận 11 II.1 Điều kiện môi trường làm việc 11 II.2 Đề xuất phương án thiết kế 11 Chương 3: Tính toán thiết kế 12 III.1 Tính tốn chọn động 12 III.2 Tính tốn truyền xích 14 III.3 Tính tốn chọn trục 21 III.4 Thiết kế thân xe 23 Chương 4: Kết nghiên cứu thực nghiệm 25 IV.1 Kết nghiên cứu 25 IV.2 Kết thực nghiệm 25 Chương 5: Kết luận đề nghị 27 V.1 Kết luận 27 V.2 Đề nghị 27 Lời cảm ơn 28 Tài liệu tham khảo 28 Luan van LỜI MỞ ĐẦU Cùng với phát triển nhanh chóng khoa học kỹ thuật, khái niệm Robot từ xuất lần năm 1920 kịch Karel Čapek trở nên quen thuộc đời sống người Trong thời kỳ phát triển ban đầu, phần lớn robot dùng để thay cho người công việc nặng nhọc công nghiệp Tuy nhiên, robot ngày cịn ứng dụng nhiều cơng việc nguy hiểm độc hại khác lọai robot cứu hộ, chữa cháy, quân sự, giám sát đường cống … Một ứng dụng trở nên dần phổ biến phát triển lọai robot nói robot giám sát đường cống (sewer inspection robot) Hiện tình hình ngập lụt vào mùa mưa TP Hồ Chí Minh nói riêng số thị lớn Việt Nam nói chung đặt tóan lớn cho nhà quản lý thị Thực trạng tình hình đọan cống ngầm tình trạng câu hỏi mà nhà quản lý cần phải trả lời để đưa giải pháp phù hợp Để có sở liệu đọan cống ngầm việc sử dụng người gần không thể, đặc biệt đọan cống có đường kính 300-600mm mà đọan cống tương đối nhiều Vì lý nêu trên, nên nhóm định làm đề tài robot giám sát đường cống Phần lớn robot giám sát đường cống sử dụng nước không phù hợp với điều kiện cống Việt Nam, chi phí vận hành bảo trì tương đối cao, với quy mơ đồ án Truyền động thủy khí, nhóm tập trung thiết kế khí cho robot giám sát đường cống nhằm tạo thiết kế khí robot có khả di chuyển dễ dàng đường cống Việt Nam phù hợp để phát triển chức tự động cho robot Luan van CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN I.1/ Giới thiệu đề tài Hiện nay, tình hình thị hóa diễn nhanh, kênh rạch vùng trũng bị san lấp dành cho xây dựng thị, quy hoạch tiêu nước không theo kịp với tốc độ phát triển thành phố, vấn đề ngập úng toán xúc nan giải thành phố Thống kê Bộ Xây dựng cho thấy: Hệ thống nước thị Việt Nam bị xuống cấp nghiêm trọng, đáp ứng 60% nhu cầu nước Tình trạng úng ngập thường xuyên xảy thời gian dài, gây ô nhiễm môi trường, ảnh hưởng đến đời sống nhân dân Hầu hết hệ thống nước thị Việt Nam xây dựng từ nhiều năm trước, không tu, bảo dưỡng thường xuyên Bên cạnh đó, ý thức người dân việc đầu tư xây dựng hệ thống thoát nước xây dựng cơng trình chưa trọng, chí nhiều cơng trình xây dựng lấn chiếm đất cơng xây đè lên hệ thống thoát nước, gây hư hỏng Hình 1: Tình trạng ngập lụt vào mùa mưa Sài Gòn Với thực trạng trên, năm gần nhà quy họach quản lý có nhiều kế hoạch lắp đặt xây nhiều đoạn cống Tuy nhiên, năm vừa năm nay, loạt vụ hố tử thần xảy nhiều tuyến đường Sài Gịn nói riêng nhiều nơi nói chung Các kết điều tra cho thấy vụ hố tử thần có liên quan đến chất lượng thi cơng đường cống phía bên Vậy có tỷ lệ khơng nhỏ đường cống ngầm Luan van Việt Nam tình trạng cũ kỹ, xuống cấp chất lượng thi cơng khơng đảm bảo Hình 2: Một tai nạn hố tử thần gây I.2/ Tổng quan tình hình nghiên cứu ngồi nước: 1.2.1/ Tình hình nghiên cứu nước: Hiện nay, để sửa chữa bảo dưỡng đường ống nước ta chủ yếu dùng sức lao động người.Cũng có vài robot chuyên dụng chủ yếu để thăm dò nhập từ nước với giá đắt… a Robot khảo sát đường ống cơng ty TNHH thành viên nước thị TP HỒ CHÍ MINH Robot gần có mặt Việt Nam vào năm 2003 robot khảo sát đường ống công ty TNHH thành viên nước thị HỒ CHÍ MINH Luan van Hình 3: robot khảo sát cty cấp nước TP.Hồ Chí Minh Đây robot nhập từ hãng CUES Mỹ.Chất lượng sản phẩm 100%,bao gồm - xe chuyên dụng - robot giám sát dùng cho cống kích thước lớn kích thước nhỏ riêng biệt Robot lớn sử dụng động với tổng cơng suất 300W, truyền xích, bánh xe cao su khắc rãnh để di chuyển đường cống kích thước lớn Robot nhỏ sử dụng động với tổng công suất 100W, truyền xích, bánh xe cao su khắc rãnh để di chuyển đường cống kích thước nhỏ Thân Robot làm Inox chống rỉ sét, chống thấm nước, khối lượng 50kg cho Robot lớn 30kg cho Robot nhỏ b Robot khảo sát ̣thố ng thoát nước của Cty Cấp Thốt Nước Hải Phịng Vào năm 2003,Cty Cấp Thốt Nước Hải Phịng lần ứng dụng robot vào khảo sát đường ống thực dự án khảo sát ̣ thố ng thoát nước của Hải Phòng, thực hiê ̣n bằ ng vố n vay của Ngân Hàng Thế Giới (World Bank) Đơn vi ̣ trực tiế p thi công là công ty PER AARSLEFF (PAA) của Đan Ma ̣ch, công nghê ̣ đươ ̣c ứng du ̣ng là CCTV (Closed Circuit Television) Luan van Hình 4: robot có tên triton chuẩn bị khảo sát đường ống Hải Phòng Robot có tên Triton - thực chấ t là mô ̣t chiế c camera - đươ ̣c kế t nố i với ̣ thố ng ma ̣ng máy tiń h đă ̣t chiế c xe đă ̣c du ̣ng và đươ ̣c điề u khiể n bằ ng mô ̣t bàn điề u khiể n đă ̣t xe (nế u đường kiń h ố ng nhỏ 300mm thì sử du ̣ng Robot nhỏ có tên Sirius) Robot sử dụng động với tổng cơng suất 100W, truyền động truyền xích, bánh xe cao su đề di chuyển bên lịng cống Thân Robot làm Inox khơng rỉ, chống thấm nước, kích thước nhỏ gọn dành cho thăm dị đường cống 300mm, khối lượng gần 30kg c Robot kiểm tra đường ống thoát nước Cty Thoát nước Hà Nội 7/4/2005, Cty Thốt nước Hà Nội thức đưa rơ bốt kiểm tra đường ống nước vào sử dụng Thiết bị kỹ sư Việt Nam nghiên cứu, sáng chế Hình 5: Robot camera Hà Nội Luan van Robot gồm: - Tủ điều khiển - Màn hình theo dõi kết nối với máy tính xách tay - Chiều dài tối đa khảo sát liên tục 70m - Hệ thống camera gồm camera hồng ngoại quay đứng 180 độ,quay trịn 360 độ - Robot sử dụng động với tổng cơng suất 300W, truyền động truyền xích, bánh xe cao su khắc rãnh để di chuyển Thân Robot thiết kế đặc biệt chống thấm nước, vật liệu Inox chống rỉ sét, khối lượng gần 50kg - 1.2.1/ Tình hình nghiên cứu ngồi nước: Khái niệm robot vệ sinh đường cống ( sewer robot ) khơng cịn khái niệm giới a Robot KURT Vào năm 1995, đánh dấu bước phát triển robot KURT (KanalUntersuchungs-Roboter-Testplattform ) học viện AIS (Kirchner & Hertzberg, 1997) Hình Robot tự động KURT Luan van - KURT robot tự động bánh , kích thước 30×45×30cm - bánh bên kết nối đai truyền - bên diều khiển động DC - động điều khiển mạch điều khiển DDC riêng biệt Hình 7: Sơ đồ cấu tạo KURT b Robot thăm dò đường ống KARO Vào năm 1998, robot thăm dò đường ống KARO nghiên cứu thử nghiệm Đức Dự án tài trợ The German Ministry for Research and Education (BMBF) Hình Robot đa cảm biến đường cống, KARO Sự đổi KARO sử dụng dải nhiều cảm biến, cụ thể : microwave sensor and a 3D optical sensor, camera cảm biến siêu âm KARO sử dụng đường ống biến dạng,trong ống dẫn lớn bị nứt… Luan van Xích lăn dãy 3,0 2,31 5,0 7,5 12 4,6 0,2 9,525 5,72 3,28 6,35 8,5 17 9,1 0,45 12,7 2,4 3,66 7,75 10,0 8,7 9,0 0,30 12,7 2,2 3,66 7,75 10,0 12 9,0 0,35 12,7 5,4 4,45 8,51 11,8 19 18,2 0,65 12,7 7,75 4,45 8,51 11,8 21 18,2 0,75 15,875 6,48 5,08 10,16 14,8 20 22,7 0,8 15,875 9,65 5,08 10,16 14,8 24 22,7 1,0 18,05 12,7 5,96 11,91 18,2 33 31,8 1,9 25,4 15,88 7,95 15,88 24,2 38 56,7 2,6 31,75 19,05 9,55 19,05 30,2 46 88,5 3,8 38,1 25,4 11,1 22,23 36,2 58 127,0 5,5 44,45 25,4 12,70 25,70 42,4 62 172,4 7,5 50,8 31,75 14,29 28,58 48,3 72 226,8 9,7 63,5 38,10 19,84 39,68 60,4 89 353,8 16,0 - Xích : có ưu điểm khả tải lớn, làm việc êm, chế tạo phức tạp giá thành đắt xích lăn, nên dùng xích vận tốc xích 10 đến 15 m/s Từ ưu nhược điểm trên, ta thấy xích ống-con lăn thích hợp sử dụng cho Robot III.2.2/ Xác định thông số xích truyền xích : a) Chọn số đĩa xích : - Số đĩa xích ít, đĩa bị động quay không đều, động va đập lớn xích bị mịn nhanh Vì thiết kế cần đảm bảo cho số nhỏ đĩa xích lớn zmin ( zmin = 17 - 19 xích lăn vận tốc trung bình, zmin = 13 - 15 vận tốc thấp ) Có thể dựa vào tỉ số truyền u để chọn z1 theo bảng 1.2 theo công thức z1 = 29 - 2u ≥ 19 nên quy tròn theo số lẻ Bảng 3.3 : Số z1 tỉ số truyền u Loại xích Xích lăn 1…2 2…3 3…4 4…5 5…6 31 … 27 27 … 25 25 … 23 23 … 21 21 … 17 17 … 15 Từ số đĩa xích nhỏ z1 tính số đĩa xích lớn z2 : z2 = uz1 ≤ zmax (3.10) 15 Luan van zmax xác định từ điều kiện hạn chế tốc độ tăng bước xích lề bị mịn sau thời gian làm việc : zmax = 120 xích lăn Do tỷ lệ truyền 1:1 nên số chọn z1 = z2 = 31 Xác định bước xích p : - Bước xích p xác định từ tiêu độ bền mòn lề Muốn áp suất p0 mặt tựa lề phải thỏa mãn điều kiện p0 = Ft /A ≤ [p0 ] (3.11) Ft - lực vịng ; A - diện tích mặt tựa lề ( diện tích chiếu ) - Xuất phát từ điều kiện (1.2) ta tiến hành thí nghiệm để xác định áp suất cho phép [p0 ] cơng suất cho phép [P] xác định xích theo [p0 ] theo [P] Bảng 3.4 trình bày giá trị cơng suất cho phép [P] xác định thực nghiệm ứng với bước xích tiêu chuẩn truyền xích có số đĩa nhỏ z01 = 25, số vịng quay đĩa nhỏ n01 = 50 ; 200 ; 400 ; 600 ; 800 ; 1000 ; 1200 1600 vg/ph, làm việc điều kiện : truyền nằm ngang, có khoảng cách trục a = (30 ~ 50)p, điều chỉnh lực căng xích, chịu tải trọng tĩnh, làm việc ca bôi trơn phương pháp nhỏ giọt - Khi thiết kế, vào công suất cần truyền P, điều kiện làm việc truyền cần thiết kế dựa vào công suất cho phép [P] xác định bước xích Bảng 3.4 Cơng suất cho phép [P] xích lăn Bước xích p, mm 12,7 12,7 12,7 15,875 15,875 19,05 25,4 31,75 38,1 Đường kính chốt d0 , mm Chiều dài ống B, mm 3,66 4,45 4,45 5,08 5,08 5,96 7,95 9,55 11,12 5,80 8,90 11,30 10,11 13,28 17,75 22,61 27,46 35,46 Công suất cho phép [P], kW, số vòng quay đĩa nhỏ n01 , vg/ph 50 200 400 600 800 1000 1200 1600 0,19 0,35 0,45 0,57 0,75 1,41 3,20 5,83 10,5 0,68 1,27 1,61 2,06 2,70 4,80 11,0 19,3 34,8 1,23 2,29 2,91 3,72 4,88 8,38 19,0 32,0 57,7 1,68 3,13 3,98 5,08 6,67 11,4 25,7 42,0 75,7 2,06 3,86 4,90 6,26 8,22 13,5 30,7 49,3 88,9 2,42 4,52 5,74 7,34 9,63 15,3 34,7 54,9 99,2 2,72 5,06 6,43 8,22 10,8 16,9 38,3 60,0 108 3,20 5,95 7,55 9,65 12,7 19,3 43,8 - 16 Luan van 44,45 50,8 12,72 14,29 37,19 45,21 14,7 22,9 43,7 68,1 70,6 110 88,3 138 101 157 - - - Điều kiện đảm bảo tiêu độ bền mòn truyền xích viết dạng Pt = P.k k z k n ≤ [P] (3.12) Trong : Pt , P, [P] cơng suất tính tốn, cơng suất cần truyền cơng suất cho phép, kW ; k z = z01 /z1 = 25/z1 - hệ số ; k n = n01 /n1 - hệ số vòng quay ; k = k k a k đc k bt k đ k c (3.13) k tính từ hệ số thành phần với k - hệ số kể đến ảnh hưởng vị trí truyền ; k a - hệ số kể đến khoảng cách trục chiều dài xích ; k đc - hệ số kể đến ảnh hưởng việc điều chỉnh lực căng xích ; k bt - hệ só kể đến ảnh hưởng bơi trơn ; k đ - hệ số tải trọng động, kể đến tính chất tải trọng ; k c - hệ số kể đến chế độ làm việc truyền - Khi tính k n cần ý chọn số vòng quay n01 gần với n1 , sau tính Pt , theo n01 chọn tìm [P], từ tìm bước xích p - Để hạn chế ảnh hưởng có hại va đập truyền, bước xích p tìm phải nhỏ pmax cho bảng 3.5 Bảng 3.5 Trị số bước xích lớn cho phép pmax Số vịng quay đĩa xích nhỏ n1 , vg/ph - xích lăn z1 ≥ 15 1250 1000 900 800 630 500 400 300 Bước xích lớn cho phép pmax , mm 12,7 15,875 19,05 25,4 31,75 38,1 44,45 50,8 17 Luan van - Trường hợp p > pmax cho bảng 1.4 muốn có bước xích nhỏ dùng xích nhiều dãy, bước xích chọn từ điều kiện Pd = Pt /k d = Pkk z k n /k d ≤ [P] (3.14) : k d - hệ số phân bố không tải trọng cho dãy, lấy k d = ; 1,7 ; 2,5 dãy ; ; Dựa vào (3.13)  k=1.875 Và (3.12)  Pt = 0.187 kW  Giá trị công suất cho phép [P] = 0.19 kW ứng với bước xích : p = 12.7 mm < pmax = 50.8 mm b) Khoảng cách trục số mắt xích : - Khoảng cách trục nhỏ giới hạn khe hở nhỏ cho phép đĩa xích (30 … 50) : amin = 0,5(da1 + da2 ) + (30 … 50) (3.15) - Mặt khác để tránh lực căng lớn trọng lượng thân xích gây nên, khoảng cách trục không nên lớn a ≤ amax = 80p - Khi thiết kế thường sơ chọn a = (30 … 50)p (3.16) hệ số nhỏ dùng u = 1…2 hệ số lớn dùng u = 6…7 Ở ta chọn a = 26p = 330.2 mm - Từ khoàng cách trục a chọn theo (3.16) xác định số mắt xích x : x = 2a/p + (z1 + z2 )/2 + (z2 − z1 )2p/(4𝜋 a)  (3.17) x = 79 - Quy tròn đến số nguyên (tốt số chẵn) tính lại khoảng cách trục a theo số mắt xích chẵn xc = 80: a = 0,25p{xc - 0,5(z2 - z1 ) + √[xc − 0,5(z2 + z1 )]2 − 2[(z2 − z1 )/𝜋]2 } (3.18)  a = 332mm - Để xích khơng chịu lực căng lớn, khoảng cách trục a tính cần giảm bớt lượng Δa = (0,002 … 0,004)a 18 Luan van  chọn a = 330 mm Đường kính vịng chia đĩa xích xác định theo cơng thức : d1 = p/sin(π/z1 ) d2 = p/sin(π/z2 )  d1 = d2 = 109.4 mm } (3.19) 1 - Sau xác định số mắt xích khoảng cách trục, cần tiến hành kiểm nghiệm số lần va đập I lề xích giây : i = z1 n1/(15x) ≤ [i] (3.20) [i] - số lần va đập cho phép, 1ần/s, trị số cho bảng 1.5 Bảng 3.6 Số lần va đập cho phép [i] xích lăn Số lần va đập cho phép [i], 1ần/s, bước xích p, mm Loại xích Xích lăn 12,7 15,875 19,05 25,4 31,75 38,1 44,45 50,8 40 50 25 20 16 14 12 10  i = 0.315 (lần/s) < [i] = 40 (lần/s) - Bộ xích chọn có thơng số: bước xích 12,7mm, độ rộng xích (chiều dài ống) 8.9 mm - Khoảng cách trục hai bánh xích 330mm, số mắt xích x = 80 III.2.3/ Kiểm nghiệm xích độ bền : - Với truyền xích bị tải lớn mở máy hoạc thường xuyên chịu tải trọng va đập trình làm việc cần tiến hành kiểm nghiệm tải theo hệ số an toàn : S = Q/( k d Ft + F0 + Fv ) ≥ [s] (3.21) : Q - tải trọng phá hỏng, N, tra theo bảng 1.1 k d - hệ số tải trọng động ; k d = 1,2 ; 1,7 2,0 ứng với chế độ làm việc trung bình, nặng nặng, với tải trọng mở máy 150, 200 300% so với tải trọng danh nghĩa Ft - lực vòng, N ; Ft = 1000 P/v 19 Luan van Fv - lực căng lực li tâm sinh ra, N ; tính theo cơng thức Fv = qv , với q khối lượng mét xích, cho bảng 1.1 phụ thuộc loại xích bước xích F0 - lực căng trọng lượng nhánh xích bị động sinh ra, N, tính theo công thức F0 = 9,81k f qa (3.22) với a - khoảng cách trục, m ; k f - hệ số phụ thuộc độ võng f xích vị trí truyền Với giá trị thường dùng độ võng f = (0,01 … 0,02)a lấy k f = ; ; ứng với truyền nằm ngang, nghiêng góc 40° 40° so với phương nằm ngang truyền thẳng đứng ; [s] - hệ số an toàn cho phép, trị số cho bảng 1.6 Bảng 3.7 : Trị số hệ số an tồn [s] xích ống xích lăn Bước xích p, mm Vận tốc góc rad/s 5.23 10.46 31.4 52.3 78.5 104.6 12.7 15.875 19.05 25.4 31.75 38.1 7.1 7.3 7.9 8.5 9.3 10.0 7.2 7.4 8.2 8.9 10.0 19.8 7.2 7.5 8.4 9.4 10.7 11.7 7.3 7.6 8.9 10.2 12.0 13.3 7.4 7.8 9.4 11.8 13.0 15.0 7.5 8.0 9.8 12.5 14.0 - - Theo cơng thức ta có hệ số an tồn xích chọn 7.5 > [s], đạt yêu cầu kĩ thuật Xác định lực tác dụng lên trục : - Khác với truyền đai, truyền xích khơng u cầu có lực căng ban đầu Do lực căng nhánh chủ động F1 nhánh bị động F2 : F1 = Ft +F2 ; F2 = F0 +Fv (3.23) : Ft - lực vòng ; F0 - lực căng trọng lượng nhánh xích bị động sinh ra, tính theo công thức (3.22) ; Fv - lực căng lực li tâm sinh ra, tính theo cơng thức Fv = qv - Trong tính tốn thực tế bỏ qua F0 Fv lực tác dụng lên trục tính theo cơng thức : Fr = k x Ft = 6.107 k x P / zpn 20 Luan van (3.24) k x - hệ số kể đến trọng lượng xích ; k x = 1,15 truyền nằm ngang nghiêng góc nhỏ 40° ; k x = 1,05 truyền nghiêng góc 40° so với đường nằm ngang  Fr = 345 N III.3 Tính tốn thiết kế trục dẫn động: Chọn vật liệu chế tạo trục thép 45 có giới hạn bền 600MPa, [ ] ứng suất xoắn cho phép 12…20 MPa Xác định sơ đường kính trục : theo (10.9) TLTK d  T / (0, 2.[ ]) T: momen xoắn ( T = 16410 Nmm) Do ta có đường kính sơ : d = 16 mm III.3.1 Xác định khoảng cách gối đỡ điểm đặt lực : Các khoảng cách : L1 = 18,5 mm L2 = 33 mm L3 = 46 mm L4 = 64.5 mm L = 83 mm III.3.2 Xác định trị số lực ( chọn hệ trục tọa độ hình vẽ ) Với Mz=16.41 N.m, [σ]= 85 MPa, Fr=345N, Ft= 300N 21 Luan van III.3.3 Xác định đường kính chiều dài đoạn trục Với Mz=16.41 N.m, [σ]= 85 MPa, Fr=345N, Ft= 300N Theo thuyết bền 3: √σ2z + ∗ τ2max ≤ [σ]  √M2x +M2y +M2z d ≤ [σ] 0.1d3 ≥ 13.9 (mm) 22 Luan van Với Mx=4.13 N.m, My=2.442 N.m , Mz= 16.41 N.m vị trí ứng suất nguy hiểm z=18.5mm Xuất phát từ yêu cầu độ bền lắp ghép, công nghệ ta chọn đoạn trục sau : d1  17 mm , d  16mm , d3  15mm , d  14mm Hình 10 Trục dẫn động chủ động Tương tự ta tính cho trục bị động: d1  15mm , d  16mm , d3  15mm , d  14mm Hình 11 Trục dẫn động bị động III.4/ Thiết kế thân xe: Với thiết bị, chi tiết thân xe thiết kế sau: Hình12 Tổng thể thân xe 23 Luan van Để dễ dàng cho việc lắp ráp, thân xe lắp ráp từ thép ốc lục giác, động xếp dọc theo thân để tiết kiệm khơng gian giúp robot phù hợp với điều kiện làm việc không gian hẹp Hình13 Tấm đáy thân xe Hình14 Tấm vỏ thân xe Hình15 Tấm hơng thân xe Các bánh xe đồng thời xếp sát với lớp vỏ giúp Robot tránh tình trạng bị kẹt rác thải vào trục bánh xe 24 Luan van CHƯƠNG 4: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THỰC NGHIỆM IV.1/ Kết nghiên cứu: Thiết kế chế tạo thành công phần khí Robot, đạt yêu cầu, mục tiêu ban đầu đặt Robot có khả di chuyển tốt môi trường làm việc độc hại bên lòng cống nước thải, vượt qua đoạn cống có địa hình gồ ghề ngập nước, bùn đến 1/3 bánh xe Lớp vỏ sơn tĩnh điện chống rỉ sét, chống thấm nước mối nối, khớp nối khe hở trục để hoạt động điều kiện độ ẩm cao chất ăn mịn tồn bên đường cống Hình16 Hình chụp Thiết kế 3D Robot Trên hình ảnh tồn Robot với bao gồm phần khí Robot, hệ thống Camera phía IV.2/ Kết thực nghiệm: Mục đích thực nghiệm để xác định giới hạn làm việc robot.Thông qua làm rõ ưu nhược điểm tồn để khắc phục hồn thiện robot 25 Luan van Hình17 Thực nghiệm Đại học SPKT TP.HCM Sau nhiều lần thực nghiệm trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật TP Hồ Chí Minh khu cơng nghiệp Trảng Bàng – Tây Ninh Robot chứng tỏ có khả làm việc tương đối tốt, đạt nhiều tiêu chí như: chống thấm nước, cách điện, vượt qua vật cản nhỏ, bùn, nước thấp Qua đó, Robot thiết kế lại phận bánh xe cao với hình dạng mới, khả di chuyển ca hơn, kết hợp với mũi xe thiết kế lại dự kiến có khả qua đoạn có lượng bùn lớn 1/2 bánh xe Hình18 Thiết kế bánh xe Hình19 Thiết kế mũi xe 26 Luan van CHƯƠNG 5: KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ V.1/ Kết luận Sau trải qua nhiều lần thực nghiệm cải tiến robot, robot giám sát đường cống nhóm hồn thiện kết cấu khí, nguyên lý làm việc, hoạt động khả hoạt động Hiện Robot : - Di chuyển dễ dàng bên đường ống tự cân bằng, không bị ngã đổ, tốc độ di chuyển dễ dàng thay đổi, tiến lùi - Làm việc môi trường ngập nước , cách điện chống thấm tốt Tuy nhiên số hạn chế : - Robot chạy thẳng, khơng thể rẽ trái hay phải, khơng thể xử lý gặp hệ thống đường ống có giao - Bánh xe, mũi xe chưa chế tạo lại theo thiết kế nên khả di chuyển chưa cao V.2/ Đề nghị Cơng tác thăm dị chất lượng đường cống công tác cần thiết, cấp bách nay, chất lượng đường ống Việt Nam xuống cấp nhanh chóng khơng đáp ứng nhu cầu nước chung Sau phân tích ưu nhược điểm robot tại, nhóm nhận thấy việc ứng dụng robot vào thực tế đời sống hồn tồn tiếp tục đầu tư nghiên cứu áp dụng thêm công nghệ đại vào robot 27 Luan van Lời cảm ơn Nhóm xin chân thành cảm ơn TS Đỗ Thành Trung, TS Nguyễn Trường Thịnh, Th.S Tưởng Phước Thọ, TS Lê Hiếu Giang, anh Sang Công ty Cấp nước Đơ thị TP Hồ Chí Minh bạn bè ngành Cơ điện tử giúp đỡ, hướng dẫn nhóm thực tốt đề tài Tài liệu tham khảo [1] PGS.TS Lê Ngọc Hồng, Sức bền vật liệu, Nhà xuất Khoa học thuật [2] Nguyễn Hữu Lộc & nnk, Cơ sở Thiết kế máy Phần I, Trường Đại học Bách Khoa TP HCM [3] ThS.Nguyễn Quốc Hùng, Dung sai kỹ thuật đo, Trường ĐH Sư Phạm Kỹ Thuật TP.HCM [4] Nguyễn Trọng Hữu, Hướng dẫn sử dụng Solidworks 2008, Nhà Xuất Bản Giao Thông Vận Tải [5] PGS.TS Trịnh Chất, TS Lê Văn Uyển, Tính tốn thiết kế Hê dẫn động khí Tập I, Nhà xuất Giáo dục 28 Luan van S K L 0 Luan van ... sử vần đề nghiên Đ? ?cứu TÀI NCKH SINH VIÊN I.3 Ý nghĩa đề tài I.4 Mục tiêu CỨU đề tài NGHIÊN THIẾT KẾ CƠ KHÍ ROBOT GIÁM I.5 Đối tượng – phạm vi nghiên cứu SÁT DƯỚI ĐƯỜNG CỐNG THOÁT NƯỚC I.6 Phương... động thủy khí, nhóm tập trung thiết kế khí cho robot giám sát đường cống nhằm tạo thiết kế khí robot có khả di chuyển dễ dàng đường cống Việt Nam phù hợp để phát triển chức tự động cho robot Luan... lịng cống trở nên vô quan trọng I.4/ Mục tiêu đề tài: Từ nhu cầu thực tế công tác giám sát đường cống, mục tiêu đặt đề tài nghiên cứu chế tạo robot giám sát đường cống, nội dung đề tài thiết kế,