LỜI CẢM ƠN Đầu tiên, em xin gửi lời cảm ơn chân thành đến tất cả các Thầy Cô của trường Đại học Bách Khoa – Đại học Quốc gia Thành phố Hồ Chí Minh đã giảng dạy và truyền đạt nhiều kiến thức, kỹ năng cần thiết cho em cũng như những sự hỗ trợ, giúp đỡ từ các Thầy Cô trong bốn năm qua. Kế đến, em xin chân thành gửi lời cảm ơn đến Thầy PGS.TS. Võ Tường Quân. Trong suốt quá trình học tập và nghiên cứu, Thầy đã hướng dẫn, trợ giúp và dạy cho em rất nhiều kiến thức cần thiết. Cuối cùng, cảm ơn tất cả bạn bè cùng kỳ thực tập tốt nghiệp này và các thành viên của Bio – Mech Lab đã đồng hành và hỗ trợ mình trong suốt thời gian học tập và thực hiện luận văn. Với thời gian 4 tháng thực hiện ngắn ngủi, em đã cố gắng và chăm chỉ để hoàn thành đề tài này nhưng không thể tránh khỏi những thiếu sót và hạn chế. Rất mong được nhận những lời góp ý từ Thầy, Cô, bạn bè để đề tài được hoàn thiện hơn. Xin chân thành cảm ơn tất cả Tp.HCM, ngày 18 tháng 04 năm 2021 Sinh viên thực hiện
ĐẠI HỌC QUỐC GIA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA KHOA CƠ KHÍ – BỘ MƠN CƠ ĐIỆN TỬ LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ VÀ ĐIỀU KHIỂN HỆ THỐNG VẬN CHUYỂN TRANG THIẾT BỊ CĨ NHIỀU TRẠM Họ tên: Hà Tiến Đơng Mã số sinh viên: 1614268 Giáo viên hướng dẫn: PGS.TS Võ Tường Quân TP.HCM, 2021 LỜI CẢM ƠN Đầu tiên, em xin gửi lời cảm ơn chân thành đến tất Thầy Cô trường Đại học Bách Khoa – Đại học Quốc gia Thành phố Hồ Chí Minh giảng dạy truyền đạt nhiều kiến thức, kỹ cần thiết cho em hỗ trợ, giúp đỡ từ Thầy Cô bốn năm qua Kế đến, em xin chân thành gửi lời cảm ơn đến Thầy PGS.TS Võ Tường Quân Trong suốt trình học tập nghiên cứu, Thầy hướng dẫn, trợ giúp dạy cho em nhiều kiến thức cần thiết Cuối cùng, cảm ơn tất bạn bè tập tốt nghiệp thành viên Bio – Mech Lab đồng hành hỗ trợ suốt thời gian học tập thực luận văn Với thời gian tháng thực ngắn ngủi, em cố gắng chăm để hồn thành đề tài khơng thể tránh khỏi thiếu sót hạn chế Rất mong nhận lời góp ý từ Thầy, Cơ, bạn bè để đề tài hoàn thiện Xin chân thành cảm ơn tất cả! Tp.HCM, ngày 18 tháng 04 năm 2021 Sinh viên thực Hà Tiến Đơng i TĨM TẮT LUẬN VĂN Cùng với phát triển ngành khoa học kĩ thuật việc ứng dụng công nghệ kỹ thuật vào công nghiệp ngày trở nên quan trọng phổ biến Việc nghiên cứu, phát triển mơ hình AGT, ETV nhằm mục đích thay quy trình vận hành thủ cơng phương pháp tự động hóa, góp phần nâng cao suất lao động, giảm chi phí đem lại hiểu to lớn sản xuất công nghiệp Ở Việt Nam, phần lớn việc vận chuyển hàng hóa phân xưởng chủ yếu công nhân thực hiện, việc di chuyển sức người có hạn bị tác động nhiều lý khách quan chủ quan Các mơ hình nước ngồi phát triển có từ lâu cơng ty nước hỗ trợ cho hệ thống lớn Vì nhu cầu thiết thực nên luận văn tập trung nghiên cứu đưa hướng giải cho việc xây dựng hệ thống vận chuyển nhiều trạm ii Contents DANH MỤC BẢNG BIỂU .v DANH MỤC HÌNH VẼ v CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN 1.1 Quy trình vận chuyển hàng hóa nhà kho, cơng xưởng [1] 1.1.1 Giai đoạn nhận hàng 1.1.2 Giai đoạn di chuyển hàng đến nơi lưu trữ 1.1.3 Giai đoạn lưu trữ 1.1.4 Giai đoạn bốc hàng 1.1.5 Đóng gói 1.1.6 Chuyển hàng cho khách 1.2 Những phương pháp vận chuyển hàng hóa 1.2.1 Vận chuyển xe đẩy hàng .4 1.2.2 Sử dụng băng tải, băng chuyển 1.2.3 Sử dụng AGV 1.2.4 Sử dụng hệ thống ray dẫn Hình 1-Error! Use the Home tab to apply to the text that you want to appear here.-6: Hệ thống Telelift phục vụ lĩnh vực chăm sóc sức khỏe [2] 1.2.5 So sánh phương pháp .7 1.3 Lý chọn đề tài 1.4 Nhiệm vụ phạm vi luận văn .9 1.4.1 Nhiệm vụ luận văn 1.4.2 Phạm vi luận văn CHƯƠNG 2: LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN 11 2.1 Tiêu chí thiết kế 11 2.2 Lựa chọn ray đỡ điện 11 2.2.1 Yêu cầu kỹ thuật 11 iii 2.2.2 Lựa chọn ray đỡ điện 11 2.3 Lựa chọn hệ thống truyền tải điện tín hiệu điều khiển 12 2.3.1 Yêu cầu kỹ thuật 12 2.3.2 Lựa chọn vật liệu làm đường truyền [3] .12 2.3.3 Lựa chọ phương thức di chuyển xe dọc đường 13 2.4 Nguyên lý di chuyển 14 2.5 Lựa chọn cấu tạo bánh xe bị động 15 2.6 Lựa chọn động [3] 15 2.7 Lựa chọn phương án xác định vị trí 17 2.8 Lựa chọn phương án giao tiếp 18 2.9 Lựa chọn điều khiển .19 CHƯƠNG 3: TÍNH TỐN THIẾT KẾ CƠ KHÍ 21 3.1 Thiết kế phần khung ray .21 3.1.1 Lựa chọn ray đỡ: 21 3.1.2 Lựa chọn chân trụ: .21 3.1.3 Tính toán chọn bulong cho hệ chân trụ: .22 3.2 Thiết kế xe vận chuyển 27 3.2.1 Tính tốn khoảng cách trục 27 3.2.2 Thiết kế mặt đỡ bên xe .29 3.2.3 Thiết kế mặt đỡ ngang xe 31 3.2.4 Tính tốn lựa chọn lị xo .34 3.2.5 Tính tốn động 38 3.2.6 Thiết kế truyền 41 Vật liệu nhiệt luyện bánh 41 TÀI LIỆU THAM KHẢO .47 DANH MỤC BẢNG BIỂU iv Bảng 1-1: Bảng so sánh hệ thống vận chuyển ray phương pháp truyền thống Bảng 1-2: Bảng so sánh hệ thống vận chuyển ray vận chuyển AGV .8 Bảng 2-1: Lựa chọn vật liệu truyền dẫn 12 Bảng 2-2: Lựa chọn phương án thay đổi phương chuyển động xe 13 Bảng 2-3: Lựa chọn cấu tạo bánh bị động .14 Bảng 2-4: Lựa chọn động 16 Bảng 2-5: Lựa chọn phương án xác định vị trí 17 Bảng 2-6: Lựa chọn phương án giao tiếp 18 Bảng 2-7: Lựa chọn điều khiển 19 Bảng 3-1: Thơng số lị xo 31 Bảng 3-2: Các thông số đầu vào xe 34 DANH MỤC HÌNH VẼ Hình 1-0-1: Hàng hóa lưu trữ theo giá Hình 1-2: Vận chuyển hàng xe đẩy Hình 1-3: Vận chuyển hàng hóa băng chuyền Hình 1-0-4: MLR-Germany AGV Hình 1-0-5: Xe vận chuyển Telelift [2] Hình 1-0-6: Hệ thống Telelift phục vụ lĩnh vực chăm sóc sức khỏe [2] Hình 2-0-1: Nguyên lý di chuyển .13 Hình 3-0-1: Hệ thống chân đỡ 20 Hình 0-2 Hình dạng ray thẳng 23 Hình 0-3: Vị trí lắp dây đai dây điện 24 Hình 0-4: Vị trí lắp đặt gối đỡ 24 Hình 0-5: Hình dạng ray cong 25 Hình 3-0-6: Mơ hình tính tốn khoảng cách trục 26 v Hình 3-0-7: Quan hệ góc đánh lái khoảng cách trục 27 Hình 3-0-8: Mơ hình kiểm nghiệm va chạm mặt khung xe ray 28 Hình 3-0-9: Sơ đồ phân bố lực momen tập trung mặt đỡ bên .29 Hình 3-0-10: Tiết diện mặt cắt nguy hiểm 29 Hình 3-0-11: Mặt đỡ bên 30 Hình 3-0-12: Sơ đồ phân bố lực momen tập trung mặt đỡ ngang 31 Hình 3-0-13:Tiết diện mặt cắt nguy hiểm 31 Hình 3-0-14: Mặt đỡ ngang 32 Hình 3-0-15: Mơ hình phân tích lị xo 32 Hình 0-16 Bánh chủ động 35 Hình 0-17: Phần cố định trục bánh 36 Hình 3-0-18: Mơ hình tốn bánh xe 37 Hình 3-19: Đầu điện Kyec 60A mơ hình thiết kế 45 vi CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN Chương đưa phương pháp vận chuyển quy trình vận chuyển hàng hóa cơng nghiệp giới Việt Nam Kế tiếp so sánh phương pháp nhằm đưa hướng cho luận văn vấn đề cần giải 1.1 Quy trình vận chuyển hàng hóa nhà kho, công xưởng [1] 1.1.1 Giai đoạn nhận hàng Nhận hàng trình nhập kho khâu quan trọng Để thực quy trình nhận hàng, nhà kho phải có khả xác minh họ nhận sản phẩm, số lượng, tình trạng thời điểm Nếu không làm có ảnh hưởng đến tất hoạt động Việc nhận hàng liên quan đến việc chuyển giao trách nhiệm hàng hóa đến kho Điều đặt trách nhiệm nhà kho việc trì tình trạng hàng hóa chúng vận chuyển Nhận hàng cách cho phép bạn lọc hàng hóa bị hư hỏng tránh trách nhiệm chúng Để tối ưu hóa việc nhận hàng, giúp nhận hàng cách hiệu quả, xác tránh tích tụ bến nhận hàng Các giải pháp xe nâng điện băng tải cho phép việc bốc dỡ hàng hóa dọn dẹp khu cảng hàng nhanh hiệu Ngồi ra, áp dụng máy đo kích thước tự động để tự động hóa việc nắm bắt kích thước bưu kiện pallet để tăng tốc trình nhận hàng 1.1.2 Giai đoạn di chuyển hàng đến nơi lưu trữ Giai đoạn quy trình thứ hai kho quy trình di chuyển hàng từ bến nhận hàng đến vị trí lưu kho tối ưu Việc khơng đặt hàng hóa vị trí lý tưởng chúng làm giảm suất hoạt động nhà kho Khi hàng hóa cất cách có lợi ích: - Hàng hóa lưu trữ nhanh hiệu - Thời gian vận chuyển giảm thiểu - Đảm bảo an toàn hàng hóa nhân viên - Việc sử dụng khơng gian nhà kho tối đa hóa - Việc tìm kiếm, theo dõi truy xuất hàng hóa dễ dàng nhanh chóng Để tối ưu quy trình di chuyển hàng, nhằm đảm bảo hàng hóa di chuyển đến vị trí lưu trữ tối ưu nhất, nhanh chóng hiệu Việc sử dụng phần mềm quản lý không gian tự động định không gian tối ưu cho loại hàng hóa phép trình xếp dỡ hợp lý tối đa hóa việc sử dụng khơng gian kho 1.1.3 Giai đoạn lưu trữ Lưu trữ giai đoạn mà hàng hóa đặt vào khơng gian lưu trữ thích hợp chúng Khi thực cách quy trình lưu trữ tối đa hóa khơng gian sẵn có nhà kho tăng hiệu lao động Việc tối ưu hóa quy trình lưu trữ thực KPI phù hợp theo dõi cách Việc có phần mềm tự động thực tính tốn việc sử dụng kho lưu trữ theo dõi KPI lưu trữ phù hợp cho phép công ty xác định mức độ hiệu khía cạnh quy trình lưu trữ Hình 1-0-1: Hàng hóa lưu trữ theo giá 1.1.4 Giai đoạn bốc hàng Bốc hàng giai đoạn thu thập sản phẩm kho để thực đơn đặt hàng khách hàng Vì quy trình tốn kho hàng, chiếm tới 55% tổng chi phí hoạt động, nên việc tối ưu hóa quy trình cho phép cơng ty giảm chi phí đáng kể tăng hiệu sử dụng kho hàng Việc hợp lý hóa quy trình nên tập trung vào việc đạt độ xác cao hơn, sai sót ảnh hưởng trực tiếp đến hài long khách hàng Để cải thiện việc bốc hàng, công nghệ thiết bị di động thiết bị điện tử cho phép nhân viên bán hàng xem danh sách sản phẩm để giao cho khách, truy cập hệ thống thời gian thực quản lý hàng hóa kho, từ chọn phương pháp lấy hàng phù hợp với loại sản phẩm sử dụng phần mềm để hướng dẫn nhân viên thực quy trình lấy hàng 1.1.5 Đóng gói Là quy trình nhà kho tổng hợp mặt hàng chọn đơn đặt hàng chuẩn bị chúng để vận chuyển cho khách Một nhiệm vụ đóng gói đảm bảo giảm thiểu thiệt hại kể từ mặt hàng rời khỏi nhà kho Ngoài ra, bao bì phải đủ nhẹ để khơng làm tăng trọng lượng hàng hóa giảm thiểu chi phí đóng gói đảm bảo an tồn cho hàng hóa bên Việc tối ưu quy trình đóng gói thực cách sử dụng phần mềm để hướng dẫn người thực nhiệm vụ Với điều kiện hệ thống đóng gói có tất liệu cần thiết, chẳng hạn kích thước trọng lượng, hệ thống tự xác định loại số lượng vật liệu đóng gói giữ cho mặt hàng an tồn chi phí đóng gói thấp 1.1.6 Chuyển hàng cho khách Việc vận chuyển hàng cho khách trình cuối việc xuất – nhập hàng hóa kho, nơi bắt đầu hành trình vận chuyển hàng hóa từ kho đến tay khách hàng Việc vận chuyển coi thành công đơn hàng xếp tải đúng, gửi đến khách hàng, phương thức vận chuyển giao cách an toàn Để đảm bảo việc chuyển hàng cho khách, cần thiết lập phần mềm gán mã khách hàng lên lơ hàng khách hàng đó, nhằm giảm thiểu việc giao lộn hàng đưa hướng dẫn dẫn rõ ràng cách xếp hàng an toàn hiệu lô, loại sản phẩm khách Khối lượng riêng hợp kim nhôm A5052 2,68 g/cm3 nhẹ nhiều lần so với khối lượng riêng thép CT3, C45, … ( 7,85 g/cm ) Do lựa chọn hợp kim nhôm A5052 làm đỡ vừa đủ đảm bảo yêu cầu bền vừa giảm tải trọng cho xe Hình 3-0-21: Mặt đỡ ngang 3.2.4 Tính tốn lựa chọn lị xo Hình 3-0-22: Mơ hình phân tích lị xo Theo hình, ta tính góc α là: 32 α =arcsin 60 =0,12 π 500 Chiều dài cạnh h là: h=sin α ×500=119,13 mm Chiều dài ΔL lớn lị xo là: ∆ L=√ 120 2−h2= √1202−119,13 2=14,42 mm Chọn vật liệu lò xo: thép nhiều cacbon, theo bảng 15.1 GTCSTKM, σ b=1500 MPa Ứng suất cho phép [ τ ]=0,3 σ b=0,3× 1500=450 MPa Ta có chuyển vị làm việc lò xo x=∆ L=14,42mm Chọn số lò xo c=D /d ¿ 8, hệ số Wahl xác định theo cơng thức: K ω= ( c−1 ) 0,615 4.8−1 0,615 + = + =1,184 c 4.8−4 ( c−4 ) Với gia tốc xe chọn 0,5m/ s2, theo định luật II Newton: F=( m+ M ) a=15.0,5=7,5 N Theo hình 7, ta tính lực F theo quan hệ hình học: F 2= 60 60 F= 7,5=0,9 N 500 500 Lực hướng tâm F c : F c= ( m+ M ) v 15 0,62 = =10,8 R 0,5 ⟹ Fmax =F 2+ F c + Fmin =0,9+ 10,8+5=16,7 N * F min=5 N ban đầu lị xo lắp đặt trạng thái nén Đường kính dây lị xo xác định theo công thức: d=1,6 √ K ω F max c 1,184.16,7.8 =1,6 =0,948 mm 450 [τ] √ Chọn d=1mm, d c có phù hợp Đường kính trung bình 33 D=8.1=8 mm Số vòng làm việc lò xo là: n= xGd 14,42.8 104 = =24,07 c3 ( F max−F ) 8.8 ( 16,7−5 ) Chọn n = 24 vòng Bước vòng lò xo chưa chịu tải : p=d+ λ max= ( 1,1 ÷1,2 ) λmax n c3 83 n F max= 24.16,7=20,52 mm Gd 104 ⟹ p=1+ 1,1.20,52 =1,94 mm 24 Chọn dạng đầu dây lò xo dạng Khi thơng số hình học lị xo xác định theo bảng 15.3 tài liệu [5] Bảng 3-1: Thông số lị xo Thơng số Dạng Số vịng đầu dây n e Số vịng tồn n0 n+2=24+2=26 Chiều cao ban đầu H pn+2 d=1,94.24+2.1=48,66 mm Chiều cao sít H s d n0=1.26=26 vịng Bảng 1: Thơng số lị xo Tỷ số H0 ≈ 6,08>3, cần phải lồng lị xo vào lõi đặt ống bọc D Kiểm tra lò xo theo hệ số an tồn: Giá trị trung bình cường độ tải trọng xác định theo công thức: F a= Fmax −F 16,7−5 = =5,85 N 2 F m= Fmax + Fmin 16,7+ = =10,85 N 2 Khi biên độ ứng suất ứng suất trung bình xác định theo cơng thức: 34 τ a= τ m= Fa Kw D Fm Kw D πd πd = = 8.5,85 1,184 =141,1 MPa π 13 8.10,85 1,184 =261,7 MPa π 13 Hệ số an toàn theo độ bền mỏi kiểm nghiệm theo công thức Goodman: 141,1 261,7 = + =0,54 s r 400 1400 Suy sr =1,853 Kiểm tra hệ số an toàn theo giới hạn chảy: sch = τ ch 900 = =2,234 τ max 141,1+261,7 3.2.5 Thiết kế bánh xe chủ động Hình 0-23 Bánh chủ động Bánh xe thiết kế hạ bậc để giúp xe bám đường đoạn cua, bán kính bánh xe chọn R=23 mm Để vừa có khoảng cách để bố trí đầu đọc RFID hạ trọng tâm xe hết mức để tăng độ ổn dịnh chạy cho xe Bánh chế tạo cách bọc cao su vào ổ bi, lựa chọn ổ bi tiêu chuẩn: d=15 mm , D=32mm Chọn dung sai lắp ghép vòng ổ bi trục gắn bánh mối ghép trung gian: n6 Mối ghép chọn bánh chịu tải trọng khơng lớn trình hoạt động, đảm bảo cố định ổ lăn ta bố trí thêm vịng phe để cố định, giữ cho ổ lăn không bị dịch chuyển hoạt động 35 Để bắt bánh vào bánh chủ động, ta sử dụng bốn vít cấy xiết chặt bánh vào bọc cao su Đối với trục bánh xe, để cố định trục ta phay hạ bậc đầu cố định miếng thép bắt vào mặt bên xe Hình 0-24: Phần cố định trục bánh Bánh bị động tương tự bánh chủ động lược bỏ phần bánh 3.2.5 Tính tốn động Để xe chuyển động, động có vai trị cung cấp momen cho bánh Quá trình chuyển động chịu ảnh hưởng đáng kể khối lượng xe ma sát bánh xe mặt đường Mơ hình tốn cho bánh thể hình 3.2 Hình 3-0-25: Mơ hình tốn bánh xe Momen bánh xe tính gần đúng: I= m R2 36 Cân momen quán tính quanh tâm bánh xe: τ −F ms R=Iγ ⟺ τ =Iγ+ F ms R Điều kiện để bánh xe lăn không trượt động quay: F ms ≤ μN ⇔ τ ≤ μNR+ Iγ ⇔ τ ≤ μ ( M + m ) gR + m R2 γ Thay vào phương trình momen ta được: τ = m R2 γ + ( M + m ) μgR Công suất bánh xe là: Pbx =τω Công suất cần thiết động là: Pđc = P bx ᶯ Trong đó: - M = 15kg khối lượng xe (có tính tải) - m = 0,05kg khối lượng bánh xe chủ động - µ = 0,7 hệ số ma sát - R = 23mm bán kính bánh xe chủ động - F ms lực ma sát - γ=a/R gia tốc góc - a=1m/s2 gia tốc dài mong muốn - g=9,81m/s2 gia tốc trọng trường - ω vận tốc góc - ɳ =0,97 hiệu suất truyền Bảng 3-2: Các thông số đầu vào xe Vận tốc lớn xe 0,3 (m/s) Gia tốc mong muốn 0,5 (m/ s2) 37 Bán kính bánh xe 23(mm) Khối lượng bánh xe 0,05 (kg) Khối lượng tải ước 15 (kg) lượng Hệ số ma sát 0,7 Hệ số an tồn 1,5 Bảng 2: Các thơng số đầu vào xe Từ đó, momen xoắn trục cơng tác gắn bánh răng: 0,5 τ = 0,05 (23.10−3)2 + ( 15+ 4.0,05 ) 0,7 9,81.23 10−3 −3 23.10 ¿ 2,4 Nm Số vịng quay trục cơng tác gắn bánh răng: n ct= 60 v 60.0,3 = =125 v / p πD π 46 10−3 Vì truyền đóng vai trị truyền động khơng hỗ trợ giảm tốc tăng momen xoắn, nên lựa chọn tỉ số truyền truyền bánh là: ur =1 Số vòng quay trục đầu hộp giảm tốc (sơ bộ): n1 =nct ur =125.1=125 v / p Chọn hệ số an toàn để chọn động theo tài liệu [6]: sf =1,5 Momen xoắn trục đầu hộp giảm tốc, với hệ số an toàn 1,5 T ' 1= τ s f 2,4.1,5 = =3,71 Nm ɳ u r 0,97.1 Sơ lựa chọn loại động ZD Motor theo tài liệu [7], động chọn có mã Z5D90-24GU gắn sẵn hộp giảm tốc 5GU18K - Tỉ số truyền hộp giảm tốc: uhgt =18 - Vận tốc sau hộp giảm tốc: n1 =155 v / p - Momen xoắn sau hộp giảm tốc: T 1=4,03 Nm Tính tốn lại hệ truyền động răng: 38 Vận tốc vịng trung bình trục cơng tác: n ct=155 v / p Vận tốc trung bình xe: v ct = n ct π D 155 π 46 10−3 = =0,373m/ s 60 60 Momen xoắn trục đầu vào truyền răng: T 1= τ 2,4 = =2,474 Nm u r ɳr 1.0,97 Momen xoắn trục đầu trục công tác: τ =2,4 Nm Công suất đầu vào truyền răng: P 1= T π n1 2,474 π 155 = =40,157 W 30 30 Công suất đầu vào trục công tác: Pct = τ π nct 2,4 π 155 = =38,956W 30 30 Công suất đầu vào trục động cơ: Pđc = P1 40,157 P 90 = =50,22 W < đm = =60 W ɳđc 0,8 s f 1,5 Do động chọn sử dụng 3.2.6 Thiết kế truyền Vật liệu nhiệt luyện bánh Chọn vật liệu thép C45 thường hóa Độ cứng bánh nhỏ H 1=250 HB Để truyền bánh có khả chạy mịn tốt độ rắn bánh dẫn H 1và bánh bị dẫn H phải theo quan hệ: H ≥ H + ( 10 ÷15 ) HB Do đó, độ cứng bánh lớn H 2=235 HB Số chu kỳ làm việc tương đương N HE, tính sau: 39 N HE=60 c n Lh=60.1 155.2 365 1.24 0,42=6,8.10 chu kì Để xác định K HL, ta phải xác định N HO: N HO=30 HB 2,4=30 2502,4 =1,7.10 chu kì Vì N HE > N HO nên lấy N HE=N HO để tính tốn K HL K HL= √ mH N HO =1 N HE Ứng suất tiếp xúc cho phép [ σ H ] bánh dẫn xác định theo công thức: [ σ H ]=σ OHlim 0,9 K HL sH Với bánh chế tạo từ thép C45 thường hóa ⟹ σ OHlim =2 HB +70=320 HB Hệ số an toàn s H =1,1 Từ đó, ta tính được: [ σ H ]=320 0,9.1 =261,818 MPa 1,1 Khoảng cách trục Theo tài liệu [5], ta có Ѱ ba=0,3 ÷ 0,5, chọn Ѱ ba=0,4 theo tiêu chuẩn Giá trị Ѱ bd là: Ѱ bd= Ѱ ba ( u+1 ) =0,4 Do theo tài liệu [5], ta chọn K Hβ=1 , K Fβ =1,01 Khoảng cách trục xác định theo công thức: √ a w =430 ( u+1 ) T K Hβ Ѱ ba [ σ H ] u √ =500 (1+1 ) 2,474.1 =38,572mm 0,4 261,8182 Theo tiêu chuẩn, ta chọn a w =50 mm Thông số ăn khớp truyền 40 Mơ-đun m=( 0,01 ÷ 0,02 ) aw =0,6 ÷ 1,2 mm Theo tiêu chuẩn, ta chọn m=1 mm Số bánh răng: Từ điều kiện: 20 ° ≥ β ≥ ° , ta có : cos ° ≥ m z ( u+1 ) ≥ cos 20 ° aw Suy ra : aw cos 8° 2a cos 20 ° ≥ z1 ≥ w m ( u+1 ) m ( u+1 ) 2.50 cos 8° 2.50 cos 20 ° ≥ z1 ≥ ( 1+1 ) ( 1+ ) ⟺ 49,5 ≥ z ≥ 46,98 Ta chọn z 1=48 răng, suy số bánh bị dẫn z 2=u z1=48 Xác định xác góc β : β=arccos m ( z + z 2) 1.48 =arccos =16 ° 26 ' aw 2.50 Xác định kích thước truyền Đường kính vịng chia : d 1=d 2= m z 1.48.96 = =46,08 cosβ 100 Đường kính vịng lăn : d w 1=d w2 =d 1=46,08 mm Đường kính vịng đỉnh : d a 1=d a 2=d +2 m=46,08+2=48,08 mm Đường kính vòng đáy : d f 1=d f 2=d 1−2 m=46,08−2=44,08 mm 41 Chiều rộng vành răng : b w =Ѱ ba aw =0,4.50=20 mm Chọn cấp xác truyền Vận tốc vành bánh răng: v n= π d n π 46,08 10−3 155 = =0,374 m/s 60 60 Theo bảng 6.3 tài liệu [5] ta chọn cấp xác Hệ số tải trọng động theo bảng 6.5 tài liệu [5], ta chọn: K HV =1,06 ; K FV =1,11 Tính tốn kiểm nghiệm giá trị ứng suất tiếp xúc: σ H= Z M Z H Z ε T 103 K Hβ K HV ( u+1 ) d w1 bw u √ Trong đó: - Z H – hệ số xét đến bề mặt hình dạng tiếp xúc, xác định theo công thức: ZH= √ cosβ 2.cos 16 ° 26 ' = =1,729 sin (2.20 °) sin ( 2.20° ) √ - Z M – hệ số tính vật liệu ZM= √[ E1 E π E ( 1−μ12 ) + E1 (1−μ 22 ) ] Với: E1 , E2 – mô đun đàn hồi vật liệu chế tạo bánh dẫn bánh bị dẫn Do cặp bánh thép nên E1=E 2=2,1 105 MPa μ1=μ 2=0,3 Z M =190 MPa1 /2 - Z ε – hệ số ảnh hưởng tổng chiều dài tiếp xúc Z ε= √ εa Trong ε a hệ số trùng khớp ngang tính gần theo cơng thức: 42 [ ( z1 + z1 )] cosβ [ ( 481 + 481 )] cos 16 ° 26 =1,679 ε a= 1,88−3,2 ε a= 1,88−3,2 ' Suy Z ε= √ =0,772 1,679 Vậy giá trị ứng suất tiếp xúc là: σ H= 190.1,729.0,772 2.2,474 10 1,06 (1+1) =126 MPa 46,08 20.1 √ ⟹ σ H < [ σ H ]=261,818 MPa Do điều kiện bền tiếp xúc thỏa Hệ số dạng Y F : Đối với bánh dẫn: 13,2 27,9 x − + 0,092 x z1 z1 Y F 1=3,47+ Đối với bánh bị dẫn: Y F 2=3,47+ 13,2 27,9 x − + 0,092 x z2 z2 Với x hệ số dịch chuyển Khi khơng dịch chuyển x = Suy ra: Y F 1=Y F 2=3,47+ 13,2 =3,745 48 Ứng suất uốn cho phép xác định theo công thức: [ σ F ' ]=σ Flim K FL Y R Y x Y δ K FC sF Trong đó: 43 - Hệ số xét đến ảnh hưởng quay hai chiều đến độ bền mỏi K FC =1 quay chiều, K FC =0,7 ÷ 0,8 quay chiều - Hệ số xét đến ảnh hưởng độ nhám Y R=1 phay mài - Hệ số kích thước: Y x =1,05−0,005 m=1,05−0,005.1=1,045 - Hệ số độ nhạy vật liệu bánh đến tập trung ứng suất Y δ =1,082−0,172 log ( m )=1,082−0,172 log 1=1,082 Suy : [ σ F ' ]= [ σ F ] Y R Y x Y δ K FC = 1,8.250 1.1,045 1,082.0,8 =232,6 MPa 1,75 [ σ F ' ] =[ σ F ] Y R Y x Y δ K FC = 1,8.235 1.1,045 1,082.0,8 =218,64 MPa 1,75 Đặc tính so sánh độ bền bánh (độ bền uốn): - [σ F1' ] YF1 - [σ F2' ] YF2 Bánh dẫn: = 232,6 =62,1 3,745 Bánh bị dẫn: = 218,64 =58,38 3,745 Ta kiểm tra độ bền uốn theo bánh bị dẫn có độ bền thấp hơn: Ứng suất uốn tính tốn theo cơng thức: T 103 Y F K Fβ K FV 2.2,474 10 3,745 1,01.1,11 σ F= = =22,54 MPa d1bw m 46,08.20 Vì σ F =22,54 MPa< [ σ F ' ]=218,64 MPa Do đó, độ bền uốn thỏa 3.2.7 Thiết kế chổi lấy điện Vì xe di chuyển khơng gian ba chiều, ray điện gắn cố định theo ray dẫn nên phải cần có chổi lấy điện hay cịn có tên gọi khác tay lấy điện để 44 cung cấp điện hoạt động cho xe Yêu cầu tay lấy điện phải tự lựa theo xe trình hoạt động Vì tay lấy điện phải từ lựa có phần ép xuống dể tăng khả tiếp xúc Hình 3-26: Đầu điện Kyec 60A mơ hình thiết kế Sử dụng tay lấy điện Kyec 60A với đầu tiếp xúc đồng Ở xe cần ba tay lấy điện bao gồm hai tay lấy điện 24VDC cung cấp cho thiết bị điện động xe tay lại để nối đất Ở tay lấy điện có sẵn lị xo đảm bảo đầu đồng ln tiếp xúc q trình di chuyển 45 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] https://articles.cyzerg.com/warehouse-processes-how-to-optimize-them [2] Telelift GmbH [3] [4] https://vn.misumi-ec.com [5] Nguyễn Hữu Lộc, Giáo trình sở thiết kế máy, Nhà xuất Đại học Quốc gia TP Hồ Chí Minh, 2016 [6] https://www.motioncontroltips.com/gearbox-service-factor-and-service-classexplained/ [7] https://www.tea.net.au/Portals/0/uploads/TEA-Speed-Adjustable-DC-Motors.pdf 46