Thiết kế hệ thống nâng hạ tải trọng 3 2 tấn

Hiện nay, nước tađang mở rộng việc xây dựng và phát triển các khu công nghiệp, nhà máy, các cơ sởsản xuất…Từ đó các hệ thống máy móc ngày càng trở nên phổ biến và từng bước thaythế sức l

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT

Tên đề tài: “Thiết kế hệ thống nâng hạ tải trọng 3.2 tấn” Sinh viên thực

hiện: Ca Văn Cường

Hệ thống nâng hạ vật là một công nghệ được sử dụng để nâng hoặc hạ các vậttrọng lượng lớn hoặc khối lượng lớn một cách an toàn và hiệu quả Hệ thống nàythường được sử dụng trong nhiều lĩnh vực khác nhau như công nghiệp, xây dựng, vậntải, y tế và nhiều ngành nghề khác

Máy nâng là loại máy phổ biến nhất, dùng để phục vụ việc cơ giới hóa nângchuyển vật nặng trong phân xưởng và trong kho Trong máy nâng phần kết cấu kimloại chiếm 60 - 80% khối lượng toàn máy Vì vậy việc chọn vật liệu và phương pháptính để kết cấu kim loại đảm bảo đủ bền khi làm việc và đạt được chỉ tiêu kinh tế làđiều rất quan trọng Trong những năm gần đây vấn đề thiết kế tối ưu kết cấu thép máynâng có vai trò và ý nghĩa quan trọng, nhằm mục đích xác định kích thước hợp lý củakết cấu trên cơ sở đảm bảo đủ bền với trọng lượng nhỏ nhất, tương ứng với chi phí vậtliệu nhỏ nhất, không chỉ cho phép giảm giá thành sản phẩm mà còn ảnh hưởng tốt đếncác tính năng của kết cấu máy nâng Với yêu cầu như vậy, việc tính toán kết cấu và lựachọn theo lý thuyết tối ưu là hết sức cần thiết

Vậy nên nhóm tác giả gồm ba thành viên và được sự hướng dẫn tận tình của cácthầy cô giáo bộ môn dựa theo các kiến thức tích lũy khi học ở trường học Đã đưa việcthiết kế Hệ thống nâng hạ trên lý thuyết kết hợp thiết kế kiểm tra trên phần mềm môphỏng như Autodesk Fusion 360 Sử dụng phần mềm Autodesk Fusion 360 để thiết kế3D và mô phỏng Quá trình tính toán và thiết kế được trình bày ở trong bài báo cáothuyết minh này mong quý thầy cô xem qua và cho nhóm tác giả những ý kiến đónggóp để cho đề tài được hoàn thiện hơn nữa ạ

Cùng với sự phát triển của toàn cầu và xu huớng hội nhập kinh tế quốc tế, đấtnước ta đang dần đổi mới và buớc vào thời kì công nghiệp hoá, hiện đại hoá, vừa xâydựng cơ sở vật chất – kỹ thuật vừa phát triển nền kinh tế đất nuớc Hiện nay, nước tađang mở rộng việc xây dựng và phát triển các khu công nghiệp, nhà máy, các cơ sởsản xuất…Từ đó các hệ thống máy móc ngày càng trở nên phổ biến và từng bước thaythế sức lao động của con người… Do đó, ngành Cơ Điện Tử không thể thiếu và có vaitrò rất quan trọng trong quá trình xây dựng và phát triển đất nước.

Trong các chương trình giảng dạy bậc Đại học của các khối ngành kỹ thuật việcthiết kế đồ án tốt nghiệp là một nhiệm vụ quan trọng đối với tất cả mọi ngành nghề.Giúp cho sinh viên hiểu sâu, hiểu kỹ và tổng hợp được những kiến thức cơ bản củamôn học… Đối với ngành Cơ Điện Tử, đây là một công việc thiết thực, không nhữnggiúp cho sinh viên được hòa mình vào thực tế, tích lũy kinh nghiệm, được khẳng địnhnhững kiến thức đã học trên lý thuyết, mà còn hình thành tác phong và khả năng nghềnghiệp của một kỹ sư cơ khí thực thụ trong tương lai

Đồ án tốt nghiệp là một học phần nằm trong chương trình đào tạo kỹ sư Cơ

Điện Tử trường ĐHSPKT Đà Nẵng Đây là một học phần mới nằm trong các học

phần tự chọn trong trương trình đào tạo Mục đích của học phần là nhằm cho sinh viêntìm hiểu nghiên cứu về một số các loại dây chuyền, máy móc kết cấu máy nângchuyển cơ khí thông dụng trong thực tế Qua đó sinh viên được tìm hiểu thực tế, tiếnhành tình toán thiết kế các cụm chi tiết, bộ phận máy nhằm nâng cao hiểu biết cho sinhviên

Đề tài của nhóm em được giao là “ Thiết kế hệ thống nâng hạ tải trọng 3.2 tấn” Sau một quá trình tìm hiểu, nghiên cứu và thiết kế, đặc biệt nhờ có sự giúp đỡ và chỉ bảo tận tình thầy giáo Nguyễn Phú Sinh, cùng các thầy cô trong bộ môn Kỹ thuật

Cơ Điện Tử , đến nay nhóm chúng em đã hoàn thành đề tài đồ án của mình với mộtbản thuyết minh và các bản vẽ theo yêu cầu đề tài

Trong quá trình làm đồ án, các thành viên trong nhóm đã đoàn kết, cố gắng để

đồ án của nhóm hoàn thiện nhất, tuy nhiên, do hạn chế về thời gian và kinh nghiệm, đồ

án không thể tránh khỏi một số thiếu sót Kính mong thầy cô và các bạn đóng góp ýkiến để đề án của nhóm được hoàn thiện nhất

Em xin chân thành cám ơn!

CAM ĐOANChúng tôi xin cam đoan đồ án tốt nghiệp “Thiết kế hệ thống nâng hạ tải trọng 3.2 tấn” là công trình nghiên cứu của chúng em không sao chép của ai, do em tự nghiên cứu, đọc, dịch tài liệu, tổng hợp và thực hiện Những phần sử dụng tài liệu

tham khảo trong đồ án đã đuợc nêu rõ trong phần tài liệu tham khảo Các số liệu, kếtquả trình bày trong đồ án là hoàn toàn trung thực, nếu sai chúng tôi xin chịu hoàn toàntrách nhiệm và chịu mọi kỷ luật của Bộ môn, Khoa và Nhà trường đề ra

Sinh viên thực hiện

(Chữ ký, họ và tên sinh viên)

Ca Văn Cường

TÓM TẮT i

LỜI NÓI ĐẦU ii

CAM ĐOAN iii

MỤC LỤC iv

DANH SÁCH CÁC HÌNH VẼ VÀ BẢNG vii

MỞ ĐẦU 1

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ THIẾT BỊ NÂNG CHUYỂN 3

1.1 Tổng quan về thiết bị nâng chuyển 3

1.1.1 Khái niệm 3

1.1.2 Phân loại 3

1.1.3 Đặc điểm làm việc của hệ truyền động điện thiết bị nâng chuyển 4

1.2 Giới thiệu về hệ thống nâng hạ 5

1.2.1 Khái niệm 5

1.2.2 Phân loại hệ thống nâng hạ 7

1.3 Nhiệm vụ và mục tiêu thiết kế 13

1.3.1 Nhiệm vụ thiết kế 13

1.3.2 Mục tiêu thiết kế 14

1.3.3 Phân tích và chọn phương án thiết kế 17

1.3.4 Các phương án thiết kế cụ thể 17

1.3.5 Thiết kế bộ truyền động cho cơ cấu 18

CHƯƠNG 2 TÍNH TOÁN CƠ CẤU ĐỘNG HỌC HỆ THỐNG NÂNG HẠ VÀ THIẾT KẾ MÔ HÌNH 3D 23

2.1 Cơ cấu nâng hạ 23

2.1.1 Sơ đồ dẫn động 23

2.1.2 Các số liệu ban đầu 23

2.1.3 Tính toán và lựa chọn dây cáp 24

2.1.4 Tính kích thước cơ bản của tang và ròng rọc 28

2.1.6 Tính chọn phanh và hộp giảm tốc 35

2.1.7 Các bộ phận khác của cơ cấu nâng 42

2.2 Thiết kế mô hình 3D 46

2.2.1 Mô tả thiết kế 46

2.2.2 Giới thiệu phần mềm thiết kế Fushion 360 47

2.2.3 Thiết kế mô hình 3D cho hệ thống 49

CHƯƠNG 3 PHÂN TÍCH MÔ PHỎNG, BIẾN DẠNG VÀ ỨNG SUẤT CỦA HỆ THỐNG 56

3.1 Mô hình vật liệu 56

3.2 Phân tích mô phỏng biến dạng, ứng suất thanh dầm 56

3.2.1 Phương pháp mô phỏng thanh dầm 56

3.2.2 Kết quả mô phỏng thanh dầm 56

3.2.3 Đánh giá kết quả mô phỏng thanh dầm 58

3.3 Phân tích mô phỏng biến dạng, ứng suất trụ nâng 59

3.3.1 Phương pháp mô phỏng trụ nâng 59

3.3.2 Kết quả mô phỏng trụ nâng 60

3.3.3 Đánh giá kết quả mô phỏng trụ nâng 63

3.4 Phân tích mô phỏng biến dạng, ứng suất tang cuốn 63

3.4.1 Phân tích lực tác dụng lên tang cuốn 63

3.4.2 Mô tả phương pháp mô phỏng tang cuốn 65

3.4.3 Kết quả mô phỏng tang cuốn 65

3.4.4 Đánh giá kết quả mô phỏng tang 67

CHƯƠNG 4 BỘ ĐIỀU KHIỂN HỆ THỐNG NÂNG HẠ 68

4.1 Ứng dụng điều khiển tự động vào thiết bị nâng chuyển 68

4.2 Giới thiệu bộ điều khiển KOLLMORGEN AKD 68

4.3 Mô tả hệ thống 69

4.3.1 Sơ đồ khối hệ thống điều khiển của hệ thống nâng 69

CHƯƠNG 5 LẮP ĐẶT THỰC NGHIỆM VÀ ĐÁNH GIÁ NHẬN XÉT 86

5.1 Lắp đặt thực nghiệm 86

5.2 Đánh giá nhận xét 97

CHƯƠNG 6 QUY TRÌNH AN TOÀN VẬN HÀNH HỆ THỐNG 98

6.1 An toàn trong sử dụng hệ thống nâng hạ 98

6.2 Nội quy an toàn sử dụng thiết bị nâng: 99

6.3 Quy trình sử dụng an toàn hệ thống nâng hạ 100

6.3.1 Kiểm tra trước khi hoạt động 100

6.3.2 Sử dụng an toàn hệ thống nâng hạ trong quá trình hoạt động 100

KẾT LUẬN 102

TÀI LIỆU THAM KHẢO 103

PHỤ LỤC 104

Hình 1.1 Một số hệ thống nâng hạ 6

Hình 1.2 Máy nâng hạ cơ khí 8

Hình 1.3 Máy nâng hạ điện 8

Hình 1.4 Máy nâng hạ phân loại theo mục đính sử dụng 10

Hình 1.5 Máy nâng hạ di động 11

Hình 1.6 Máy nâng hạ tĩnh 11

Hình 1.7 Máy nâng hạ thủy lực 12

Hình 1.8 Máy nâng hạ điện tử 12

Hình 1.9 Robot nâng hạ công nghiệp 13

Hình 1.10 Một số hình ảnh của Công ty UACV 16

Hình 1.11 Truyền momem xoắn lên trục tang qua khớp nối 18

Hình 1.12 Truyền momem xoắn lên trục tang qua bộ truyền bánh răng 19

Hình 1.13 Truyền momem xoắn lên trục tang qua bộ truyền đai 20

Hình 1.14 Truyền momem xoắn lên HGT qua bộ truyền xích 21

Hình 2.1 Sơ đồ dẫn động của hệ thống nâng hạ 23

Hình 2.2 Cấu tạo của dây cáp 25

Hình 2.3 Xích hàn 25

Hình 2.4 Xích tấm 26

Hình 2.5 Kích thước chiều dài tang 30

Hình 2.6 Động cơ KOLLMORGEN 3Ø PM SERVO MOTOR model AKM 65P-ACC 2GK00 33

Hình 2.7 Sơ đồ phanh đĩa điện từ 37

Hình 2.8 Phanh đĩa điện từ 37

Hình 2.9 Hộp giảm tốc Apex Dinamics Model AF-140 40

Hình 2.10 Thông số kích thước hộp giảm tốc Apex Dinamics Model AF-140 41

Hình 2.11 Hộp giảm tốc WPA size 135-I50 42

Hình 2.13 Xích đôi 60-2R 45

Hình 2.14 Bánh răng xích đôi 60-2R 46

Hình 2.15 Cơ cấu nâng hạ sử dụng trục vít me 47

Hình 2.16 Biểu tượng của phần mềm Fushion 360 48

Hình 2.17 Giao diện phần mềm Fushion khi khởi động 48

Hình 2.18 Trụ nâng lifting 49

Hình 2.19 Bệ nâng 50

Hình 2.20 Các thiết bị được gắn trên bệ đỡ 50

Hình 2.21 Ròng rọc dẫn hướng 51

Hình 2.22 Thanh dầm 51

Hình 2.23 Cụm trụ nâng hạ 52

Hình 2.24 Hệ thống nâng hạ 53

Hình 2 25 Hệ thống nhìn từ hướng khác 53

Hình 2.26 Bản vẽ 2D của cụm trụ nâng hạ 54

Hình 2.27 Bản vẽ 2D của hệ thống 55

Hình 3.1 Lực phân bố lên thanh dầm 56

Hình 3.2 Kết quả hệ số an toàn của thanh dầm 57

Hình 3.3 Ứng suất của thanh dầm 57

Hình 3.4 Chuyển vị của thanh dầm 58

Hình 3.5 Ràng buộc cố định trụ nâng 59

Hình 3.6 Lực tác dụng lên trụ nâng 59

Hình 3.7 Kết quả hệ số an toàn trụ nâng 60

Hình 3.8 Kết quả ứng suất trụ nâng 61

Hình 3.9 Kết quả độ dịch chuyển trụ nâng 62

Hình 3.10 Lực tác dụng lên tang cuốn khi làm việc 63

Hình 3.12 Mặt cắt ½ tang 64

Hình 3.13 Phân bố lực trên tang 65

Hình 3.14 Hệ số an toàn của tang 66

Hình 3.15 Hệ số an toàn của tang bằng vật liệu gang 66

Hình 3.16 Kết quả ứng suất tang bằng vật liệu thép 66

Hình 3.17 Kết quả ứng suất tang bằng vật liệu gang 66

Hình 3.18 Kết quả chuyển vị tang bằng vật liệu thép 67

Hình 3.19 Kết quả chuyển vị tang bằng vật liệu gang 67

Hình 4.1 Bộ điều khiển AKD 2G Servo 69

Hình 4.2 Sơ đồ khối mô tả hệ thống điều khiển 70

Hình 4.3 Vị trí Lower (vị trí Home) 71

Hình 4.4 Vị trí Middle (vị trí gắn sản phẩm) 71

Hình 4.5 Vị trí Upper (Vị trí cao nhất của hành trình di chuyển) 71

Hình 4.6 Vị trí chờ thanh dầm đưa vào 71

Hình 4.7 Thanh dầm ở vị trí Middle để gắn linh kiện 72

Hình 4.8 Các nút điều khiển hệ thống nâng hạ 72

Hình 4.9 Sơ đồ đi dây của hệ thống điều khiển 85

Hình 5.1 Lắp động cơ vào đế gá 86

Hình 5.2 Lắp hộp giảm tốc về bệ đỡ các linh kiện 86

Hình 5.3 Lắp cáp vào tang cuốn 87

Hình 5.4 Lắp xích vào động cơ và hộp giảm tốc 87

Hình 5.5 Dây cáp được dẫn qua ròng rọc dẫn hướng 88

Hình 5.6 Nhìn từ phía trước sau khi các chi tiết đc lắp lên 88

Hình 5.7 Tang cuốn được gắn vào bạc đạn 89

Hình 5.9 Bệ nâng có gắn bánh xe được lắp vào trụ nâng 90

Hình 5.10 Kết nối cáp vào móc câu của bệ nâng 91

Hình 5.11 Lắp trụ nâng hạ đối hướng đối diện 92

Hình 5.12 Thanh dầm được đưa vào trụ nâng hạ 93

Hình 5.13 Toàn cảnh hệ thống 93

Hình 5.14 Bánh xe có thể thay đổi kích thước 94

Hình 5.15 Cảm biến vị trí và công tắc hành trình 95

Hình 5.16 Sản phẩm được móc vào thanh Flight Bar 95

Hình 5.17 Sản phẩm được treo trên thanh Flight Bar 96

Hình 5.18 Hệ thống cẩu thanh dầm 96

Hình 5.19 Đánh giá kết quả thực nghiệm hệ thống nâng hạ tại công ty UACV 97

Bảng 1 Bảng so sánh dây cáp và xích 26

Bảng 2 Bảng tra hiệu suất ròng rọc dẫn hướng 27

Bảng 3 Hệ số án toàn bền của dây cáp n 28

Bảng 4 Hệ số tính đường kính tang e 29

Bảng 5 Hiệu suất các bộ phận của cơ cấu máy trục 32

Bảng 6 Hệ số an toàn phanh nên dùng 38

Bảng 7 Tính chất vật liệu steel 56

MỞ ĐẦU

Cùng với sự phát triển của toàn cầu và xu huớng hội nhập kinh tế quốc tế, đấtnước ta đang dần đổi mới và buớc vào thời kì công nghiệp hoá, hiện đại hoá, vừa xâydựng cơ sở vật chất – kỹ thuật vừa phát triển nền kinh tế đất nuớc Hiện nay, nước tađang mở rộng việc xây dựng và phát triển các khu công nghiệp, nhà máy, các cơ sởsản xuất.Từ đó các hệ thống máy móc ngày càng trở nên phổ biến và từng bước thaythế sức lao động của con người Trong đó hệ thống nâng hạ không là một hệ thốngkhông thể thiếu trong các nhà máy, nhà xưởng, các cơ sở sản xuất, kho bãi…

Các lí do chọn đề tài Thiết kế hệ thống nâng hạ tải trọng 3.2 tấn :

 Nhu cầu sử dụng : Trong các ngành công nghiệp như xây dựng, vận tải, sảnxuất và kho bãi, việc nâng hạ các vật liệu, thiết bị, và hàng hóa là một công việc thiếtyếu, việc dễ dàng nâng hạ các vật liệu, thiết bị, và hàng hóa giúp cho tăng hiệu quả sảnxuất, tăng năng suất công việc

 An toàn trong lao động sản xuất: Theo thống kê của bộ lao động thương binh

xã hội trong Năm 2022, cả nước xảy ra hơn 7.700vụ tai nạn lao động, trong đó làmgần 8000 người bị nạn Khi làm việc với các vật nặng và nguy hiểm, an toàn là mộtyếu tố quan trọng không thể bỏ qua Hệ thống nâng hạ đáng tin cậy và an toàn có thểgiảm thiểu nguy cơ tai nạn và bảo vệ nhân viên làm việc

 Tối ưu hóa hiệu suất: hệ thống nâng hạ có thể giúp tối ưu hóa hiệu suất và tiếtkiệm thời gian Bằng cách sử dụng công nghệ và phương pháp tiên tiến, hệ thống nâng

hạ có thể tăng cường khả năng vận chuyển và giảm thời gian nâng hạ, tăng năng suấtlao động

 Đổi mới công nghệ: Lĩnh vực nâng hạ không ngừng phát triển và đổi mới với

sự xuất hiện của các công nghệ mới như robot, máy tự động, và trí tuệ nhân tạo.Nghiên cứu về thiết kế hệ thống nâng hạ có thể mang lại những đóng góp quan trọngcho sự phát triển của ngành công nghiệp này

Đồ án Thiết kế Hệ thống nâng hạ tải trọng 3.2 tấn nhằm tìm hiểu và ứng dụngcác nguyên lý cơ bản để xây dựng một hệ thống nâng hạ đáng tin cậy và hiệu quả Đồ

án này tập trung vào việc nghiên cứu, tính toán, mô phỏng và phân tích các yếu tố cầnthiết từ khảo sát yêu cầu của khách hàng đến lựa chọn và tích hợp các thành phần cơkhí, điện và điều khiển

Mục đích chính của đề tài là tạo ra một hệ thống nâng hạ tải trọng 3.2 tấn đángtin cậy, an toàn và hiệu quả, đáp ứng được các yêu cầu cụ thể của khách hàng và manglại sự tiến bộ trong lĩnh vực nâng hạ.

Trong quá trình thực hiện đồ án, chúng em sẽ áp dụng các phương pháp thiết kế

kỹ thuật nhằm tối ưu hóa cấu trúc và chức năng của hệ thống Chúng em sẽ sử dụngcác phần mềm mô phỏng và mô hình hóa để đánh giá và kiểm tra hiệu suất của hệthống thiết kế

Ngoài ra, đồ án cũng sẽ đề cập đến các yếu tố quan trọng khác như tính an toàn,tiêu chuẩn kỹ thuật và quy định pháp lý liên quan đến hệ thống nâng hạ Chúng tôi sẽtiến hành một số thí nghiệm và kiểm tra để đảm bảo rằng hệ thống đáp ứng được cácyêu cầu này và tuân thủ các quy định cần thiết

Cuối cùng, đồ án này hy vọng sẽ mang lại cái nhìn tổng quan về quy trình thiết

kế và ứng dụng hệ thống nâng hạ Chúng em mong rằng thông qua nỗ lực và nghiêncứu của chúng em, đồ án sẽ cung cấp các giải pháp thiết kế chất lượng cao và hữu íchtrong lĩnh vực này, đóng góp vào sự phát triển và cải thiện hiệu suất của các hệ thốngnâng hạ trong tương lai

Nội dung của đồ án bao gồm 6 chương:

Chương 1: Tổng quan về thiết bị nâng chuyển

Chương 2: Tính toán cơ cấu động học của hệ thống nâng hạ và thiết kế mô hình 3DChương 3: Phân tích mô phỏng và đánh giá độ tin cậy của hệ thống

Chương 4: Bộ điều khiển hệ thống nâng hạ

Chương 5: Lắp đặt thực nghiệm và đánh giá nhận xét

Chương 6: Quy trình an toàn vận hành hệ thống

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ THIẾT BỊ NÂNG CHUYỂN

1.1 Tổng quan về thiết bị nâng chuyển

1.1.1 Khái niệm

Thiết bị nâng chuyển là các công cụ, máy móc hoặc phương tiện được sử dụng

để nâng, vận chuyển, di chuyển hoặc định vị các đối tượng nặng, lớn hoặc cồng kềnh.Các thiết bị này thường được sử dụng trong các ngành công nghiệp, xây dựng, giaothông vận tải và các lĩnh vực liên quan đến vận hành và quản lý vật liệu

Sự phát triển kinh tế của mỗi nước phụ thuộc rất nhiều vào mức độ cơ giới hoá

và tự động hoá các hệ thống trong quá trình sản xuất Trong quá trình sản xuất, thiết bịnâng chuyển đóng vai trò rất quan trọng Thiết bị nâng chuyển là cầu nối giữa cáchạng mục công trình sản xuất riêng biệt, giữa các phân xưởng trong một nhà máy, giữacác máy công tác trong một dây chuyền sản xuất

Thiết bị nâng chuyển còn được sử dụng trong dân dụng với các thiết bị nâng vận chuyển phục vụ nhà ở, những nhà công cộng, các cửa hiệu lớn và các ga tàu điệnngầm thì cần có các loại thang máy, trong đó có thang điện cao tốc cho các nhà caotầng, xuồng chở người Trong các siêu thị thì người ta dùng rất nhiều các cầu thangcuốn, thang máy, băng tải vận chuyển hàng

-1.1.2 Phân loại

Theo tính chất làm việc thì thiết bị nâng chuyển được chia làm 2 loại chính:

- Máy vận chuyển liên tục: Ở các loại máy này vật phẩm được di chuyển thànhdòng ổn định và liên tục Có thể bốc rỡ ngay trong quá trình vận chuyển Máy vậnchuyển liên tục được phân thành 2 nhóm:

 Vận chuyển liên tục có bộ phận kéo, như băng tải, xích tải…

 Máy vận chuyển liên tục có bộ phận kéo, như hệ thống đường lăn, ống dẫn

- Máy vận chuyển theo chu kỳ: Đặc trưng của loại máy này hoạt động có tính chấtchu kỳ (luôn phiên giữa thời kỳ làm việc và thời gian nghỉ) của cơ cấu máy Phần chủyếu của máy vận chuyển theo chu kỳ là máy trục Máy trục được chia ra làm 3 nhómlớn

 Máy trục đơn giản như kích, tời, pa lăng

 Máy trục thông dụng như cầu trục, cần trục, cần cẩu

 Máy trục đặc chủng: Đó là loại máy dùng riêng theo yêu cầu nào đó nhưthang máy, trục bến cảng.

1.1.3 Đặc điểm làm việc của hệ truyền động điện thiết bị nâng chuyển.

Thiết bị nâng chuyển thường được lắp đặt trong nhà xưởng hoặc để ngoài trời.Môi trường làm việc của các thiết bị nâng chuyển rất nặng nề, đặc biệt là ngoài hảicảng, các nhà máy hoá chất, các xí nghiệp luyện kim

Các khí cụ, thiết bị điện trong hệ thống truyền động và trang bi điện của cácthiết bị chuyển phải làm việc hiệu quả trong mọi điều kiện khắc nghiệt của môi trường,nhằm nâng cao năng suất, an toàn trong vận hành và khai thác

Đối với hệ truyền động điện cho băng truyền và băng tải phải đảm bảo khởiđộng động cơ truyền động khi đầy tải Đặc biệt là vào mùa đông khi nhiệt độ môitrường giảm làm tăng mômen ma sát trong các ổ đỡ dẫn đến làm tăng đáng kể mômencản tĩnh

Trong các hệ truyền động các cơ cấu của thiết bị nâng chuyển yêu cầu quá trìnhtăng tốc và giảm tốc xảy ra phải êm, đặc biệt là đối với thang máy và thang chuyênchở khách Bởi vậy mômen động trong quá trình quá độ phải được hạn chế theo yêucầu của kĩ thuật an toàn

Năng suất của các thiết bị nâng chuyển quyết định bởi hai yếu tố: tải trọng củathiết bị và số chu kỳ bốc, xúc trong một giờ Số lượng hàng hoá bốc xúc trong mỗi mộtchu kỳ không giống nhau và nhỏ hơn trọng tải định mức, cho nên phụ tải đối với cơchỉ đạt (60 ÷ 70)% công suất định mức động cơ Do điều kiện làm việc của máy nâng,vận chuyển nặng nề, thường xuyên làm việc trong chế độ quá tải (đặc biệt là máy xúc)nên các máy nâng, vận chuyển được chế tạo có độ bền cơ khí cao, có khả năng chịuquá tải lớn

Tóm lại hệ thống truyền động điện của thiết bị nâng chuyển :

- Hiệu suất cao: Hệ thống truyền động điện trong thiết bị nâng chuyển thường cóhiệu suất cao Điều này đảm bảo mức tiêu thụ năng lượng được tối ưu hóa và giúpgiảm lượng năng lượng tiêu thụ và chi phí hoạt động

- Điều khiển chính xác: Hệ thống truyền động điện cho phép điều khiển chính xác

và linh hoạt trong quá trình vận hành Điều này cho phép người vận hành điều chỉnh

và kiểm soát chính xác các hoạt động nâng chuyển, đảm bảo an toàn và hiệu quả trongquá trình làm việc.

- Độ tin cậy cao: Hệ thống truyền động điện trong thiết bị nâng chuyển thườngđược thiết kế để đạt độ tin cậy cao Các thành phần như động cơ, bộ truyền động và hệthống điện được lựa chọn và kiểm tra kỹ lưỡng để đảm bảo khả năng hoạt động liêntục và ổn định trong môi trường làm việc khắc nghiệt

- Tính linh hoạt: Hệ thống truyền động điện cho phép linh hoạt trong việc điềuchỉnh và thay đổi công suất và tốc độ hoạt động Điều này giúp đáp ứng được các yêucầu và điều kiện làm việc khác nhau, cho phép thiết bị nâng chuyển hoạt động hiệuquả và linh hoạt trong quá trình vận hành

- Bảo trì dễ dàng: Hệ thống truyền động điện thường được thiết kế để dễ dàng bảotrì Các thành phần chính như động cơ và bộ truyền động có thể được kiểm tra, bảodưỡng và thay thế một cách thuận tiện khi cần thiết, giúp duy trì hoạt động liên tục củathiết bị nâng chuyển

1.2 Giới thiệu về hệ thống nâng hạ

1.2.1 Khái niệm

Hệ thống nâng hạ vật là một tập hợp các thiết bị và công nghệ được sử dụng đểnâng và hạ các vật trọng lượng lớn hoặc khối lượng lớn trong một môi trường côngnghiệp hoặc xây dựng Hệ thống này được thiết kế để đảm bảo an toàn, hiệu quả và tiếtkiệm thời gian trong quá trình nâng hạ

Hệ thống nâng hạ được dùng chủ yếu trong các phân xưởng, nhà kho để nâng

hạ các vật có tải trọng lớn

Dưới đây là một số loại hệ thống nâng hạ phổ biến trong công nghiệp:

- Xe nâng hàng: Được sử dụng rộng rãi trong kho vận và nhà máy để nâng và dichuyển các pallet hoặc hàng hóa Xe nâng hàng có một cặp càng hoặc một tấm nângtrước, cho phép nâng và hạ các vật trên mặt đất hoặc các kệ chứa hàng

- Cầu trục: Là hệ thống cẩu được treo trên đầu nhà xưởng hoặc hầm để nâng và dichuyển các vật trọng lượng lớn Cẩu trục có khả năng di chuyển theo các hướng xuyêntrục và ngang, và thường được sử dụng trong công trình xây dựng, nhà máy sản xuất

và cảng biển

- Cần cẩu: Là một hệ thống cần cẩu có khả năng nâng và hạ vật trên một trục đứng.Cần cẩu thường được sử dụng trong xưởng sản xuất để nâng và di chuyển các vậttrọng lượng lớn.

- Máy kéo: Là một loại máy nâng hạ tự động được sử dụng để kéo các xe đẩy hoặc

xe chở hàng trong một kho vận hoặc nhà máy Máy kéo thường có khả năng kéo theonhiều tải trọng khác nhau và giúp tăng cường hiệu suất vận chuyển và tiết kiệm sức laođộng

- Xe cẩu tự hành: Là một loại máy nâng hạ di động, thường được sử dụng trong cáccông trình xây dựng hoặc các khu vực có nhu cầu di chuyển linh hoạt Xe cẩu tự hành

có khả năng tự di chuyển và nâng hạ vật trọng lượng lớn

- Robot nâng hạ (Robotic Lifters): Đây là các máy móc tự động có thể nâng và hạcác vật trọng lượng lớn trong quá trình sản xuất hoặc tự động hóa Robot nâng hạthường được lập trình để thực hiện các tác vụ nâng hạ cụ thể và giúp tăng cường hiệusuất và độ chính xác trong quá trình di chuyển và nâng hạ vật

Hình 1.1 Một số hệ thống nâng hạ

Đặc điểm của hệ thống nâng hạ:

Hệ thống nâng hạ là một tổ hợp các thiết bị, máy móc và công nghệ hoạt độngcùng nhau để thực hiện quá trình nâng, hạ và di chuyển các vật trọng lượng lớn hoặckhối lượng lớn

Dưới đây là một số đặc điểm chung của hệ thống hệ thống nâng hạ:

- Cấu trúc và thiết kế: Hệ thống nâng hạ vật được xây dựng với cấu trúc và thiết kếchắc chắn để chịu được tải trọng và các lực tác động trong quá trình nâng hạ Cácthành phần của hệ thống, chẳng hạn như khung chịu lực, cơ cấu nâng hạ và hệ thốngđiều khiển, được thiết kế để hoạt động một cách an toàn và hiệu quả

- Tải trọng và khả năng nâng hạ: Hệ thống nâng hạ vật có khả năng nâng và hạ cácvật trọng lượng lớn, từ vài kg đến hàng nghìn tấn, tùy thuộc vào yêu cầu và thiết kế cụthể Tải trọng tối đa mà hệ thống có thể xử lý được là một yếu tố quan trọng khi thiết

kế và sử dụng hệ thống nâng hạ

- Điều khiển và điều chỉnh: Hệ thống nâng hạ vật được trang bị hệ thống điều khiển

để người vận hành có thể điều chỉnh quá trình nâng hạ Hệ thống này có thể bao gồmcác bộ điều khiển cơ khí, điện tử hoặc thủy lực để điều khiển tốc độ, độ cao và vị trícủa vật được nâng hạ

- An toàn: An toàn là một yếu tố quan trọng trong hệ thống nâng hạ vật Hệ thốngđược trang bị các biện pháp an toàn như cảm biến, hệ thống giám sát, hệ thống báođộng và khóa an toàn để ngăn ngừa tai nạn và đảm bảo an toàn cho người vận hành vàmôi trường làm việc

- Độ chính xác và đáng tin cậy: Hệ thống nâng hạ vật cần hoạt động chính xác vàđáng tin cậy Điều này đảm bảo quá trình nâng hạ được thực hiện một cách chính xác

và đúng theo yêu cầu, đồng thời giảm thiểu nguy cơ gây hỏng hóc hoặc sự cố trongquá trình vận hành

- Tính linh hoạt và tùy chỉnh: Hệ thống nâng hạ vật có tính linh hoạt và có thể đượctùy chỉnh để phù hợp với các yêu cầu cụ thể của ứng dụng Các thành phần và thiết bịtrong hệ thống có thể được thay đổi hoặc điều chỉnh để đáp ứng các yêu cầu đặc biệtcủa nhiệm vụ nâng hạ

1.2.2 Phân loại hệ thống nâng hạ

Hệ thống nâng hạ được phân loại theo các trường hợp sau

a Theo cơ chế hoạt động:

- Máy nâng hạ cơ khí là một loại máy nâng hạ sử dụng cơ chế cơ khí để thực hiệnquá trình nâng hạ vật Đây là một phương pháp phổ biến trong công nghiệp và xâydựng

- Máy nâng hạ cơ khí hoạt động dựa trên nguyên lý cơ khí và sử dụng các thànhphần cơ khí như bơm thủy lực, cáp, puly, hệ thống bánh răng và bánh xe để nâng và hạvật

Hình 1.2 Máy nâng hạ cơ khí

- Máy nâng hạ điện được trang bị động cơ điện để tạo ra sức mạnh và lực nâng cầnthiết Động cơ điện thường làm việc dựa trên nguyên tắc chuyển đổi năng lượng điệnthành năng lượng cơ học.

- Máy nâng hạ điện thường được điều khiển bằng các bộ điều khiển điện tử hoặc hệthống điều khiển tự động để điều chỉnh tốc độ, độ cao và vị trí của vật được nâng hạ

- Máy nâng hạ điện sử dụng hệ thống truyền động như đai, puly, hệ thống bánh rănghoặc trục vít để chuyển động từ động cơ điện sang cơ cấu nâng hạ

- Máy nâng hạ điện có khả năng nâng và hạ các vật trọng lượng lớn, từ vài kg đếnhàng nghìn tấn, tùy thuộc vào yêu cầu và thiết kế cụ thể Tải trọng tối đa mà máy cóthể xử lý được là một yếu tố quan trọng khi lựa chọn và sử dụng máy nâng hạ điện

Hình 1.3 Máy nâng hạ điện

b Theo mục đích sử dụng:

- Xe nâng hàng là một loại máy móc được sử dụng để nâng và vận chuyển các vậtliệu và hàng hóa trong các kho hàng, nhà máy sản xuất, cảng biển và nhiều môi trườnglàm việc khác

- Xe nâng hàng có các loại cơ cấu nâng khác nhau, bao gồm càng nâng, càng kéo,càng xoay, hoặc hệ thống cần điều khiển bằng thủy lực Cơ cấu nâng này giúp nâng vàgiữ vững vật liệu và hàng hóa một cách an toàn và ổn định Có khả năng nâng và vậnchuyển các vật liệu và hàng hóa với tải trọng đa dạng, từ vài chục kilogram đến vàitấn Khả năng nâng và tải trọng của xe nâng hàng được xác định bởi thiết kế và côngsuất của xe

- Cẩu trục: Được treo trên đầu nhà xưởng hoặc hầm để nâng và di chuyển các vậttrọng lượng lớn

- Cẩu trục sử dụng cơ cấu nâng gồm cáp, xích, hoặc cáp thép để nâng và hạ các vậtnặng Cơ cấu nâng được điều khiển bằng động cơ hoặc thủy lực để tạo lực nâng vàđiều chỉnh chiều cao của vật nâng.

- Cẩu trục bao gồm một cấu trúc chính, bao gồm cột chính, xích hoặc cáp nâng, cầntrục và bánh xe di chuyển Cấu trúc này cho phép cẩu trục di chuyển theo chiều ngang

và nâng hạ vật nặng trong phạm vi làm việc của nó Có khả năng nâng và di chuyểncác vật nặng với tải trọng lớn, từ vài tấn đến hàng trăm tấn, tùy thuộc vào thiết kế vàcông suất của cẩu trục

- Cẩu trục có thể di chuyển dọc theo đường ray hoặc bánh xe để đáp ứng các yêucầu vận hành trong không gian hạn chế Nó có thể xoay xung quanh cột chính hoặcquay xung quanh trục chính để nâng hạ và di chuyển vật nâng đến vị trí cần thiết

- Cần cẩu: Sử dụng để nâng và di chuyển các vật trên một trục đứng

- Cần cẩu có khả năng nâng và di chuyển các vật nặng với tải trọng lớn, từ vài tấnđến hàng trăm tấn, tùy thuộc vào thiết kế và công suất của cần cẩu

- Cần cẩu có thể xoay xung quanh trục chính và di chuyển trên bánh xe hoặc dànchân để đáp ứng các yêu cầu vận hành trong không gian hạn chế Điều này cho phépcần cẩu nâng hạ và di chuyển vật nâng đến vị trí cần thiết

- Máy kéo được sử dụng để kéo và di chuyển các xe đẩy hoặc xe chở hàng trongmột kho vận hoặc nhà máy

- Máy kéo được thiết kế với công suất và tải trọng khác nhau, tùy thuộc vào mụcđích sử dụng Công suất của máy kéo thường được đo bằng động cơ mạnh mẽ và khảnăng kéo đẩy Tải trọng tối đa mà máy kéo có thể kéo được phụ thuộc vào công suất

và cấu trúc của máy

- Máy kéo thường có một khung chắc chắn và cơ cấu kéo chứa hệ thống động cơ,hộp số và các bộ phận khác Nó cũng có thể có một hay nhiều trục để tăng khả năng tảitrọng và ổn định

Hình 1.4 Máy nâng hạ phân loại theo mục đính sử dụng

c Theo khả năng di chuyển

- Máy nâng hạ di động: Có khả năng tự di chuyển và nâng hạ vật trên diện rộng,bao gồm xe nâng hàng di động và xe cẩu tự hành

Hình 1.5 Máy nâng hạ di động

- Máy nâng hạ tĩnh: Thường được cố định tại một vị trí cụ thể và không có khả năng

tự di chuyển

Hình 1.6 Máy nâng hạ tĩnh

d Theo nguyên lý hoạt động:

- Máy nâng hạ thủy lực: Sử dụng hệ thống thủy lực để thực hiện quá trình nâng hạ

- Máy nâng hạ thủy lực sử dụng một hệ thống thủy lực bao gồm bơm thủy lực, xilanh và ống dẫn dầu Bằng cách tạo áp lực dầu trong hệ thống, nó tạo lực nâng để nângcác vật nặng lên cao

- Máy nâng hạ thủy lực có một khung chắc chắn và cơ cấu nâng hạ bao gồm các xilanh thủy lực và hệ thống bơm Nó có thể có thiết kế bàn nâng, cần nâng hoặc cần trụctùy thuộc vào ứng dụng cụ thể

Hình 1.7 Máy nâng hạ thủy lực

- Máy nâng hạ điện tử: Sử dụng các bộ điều khiển điện tử và cảm biến để điềukhiển và đo lường quá trình nâng hạ.

- Máy nâng hạ điện tử, hay còn gọi là máy nâng hạ điện tử tự động, là một loại máynâng hạ được điều khiển bằng hệ thống điện tử để thực hiện các thao tác nâng hạ mộtcách chính xác và hiệu quả

- Máy nâng hạ điện tử có hệ thống điều khiển tự động thông qua các cảm biến và bộ

vi xử lý Nó cho phép người vận hành điều khiển và kiểm soát các thao tác nâng hạmột cách chính xác và dễ dàng

- Máy nâng hạ điện tử có thể được cấu hình để thực hiện các chức năng tự động nhưnâng hạ theo một quy trình định sẵn, điều chỉnh tốc độ nâng hạ, và đảm bảo an toàntrong quá trình vận hành

Hình 1.8 Máy nâng hạ điện tử

- Robot nâng hạ là các máy móc tự động có khả năng nâng và hạ các vật trong quátrình sản xuất hoặc tự động hóa

- Robot nâng hạ có cấu trúc và thiết kế linh hoạt, cho phép chúng di chuyển và thựchiện các tác vụ nâng hạ trong không gian hạn chế và các môi trường khác nhau Chúng

có thể có các cánh tay hoặc cơ cấu xoay để đáp ứng các yêu cầu cụ thể

- Robot nâng hạ được trang bị hệ thống nâng hạ thông qua cơ cấu hoặc hệ thốngthủy lực hoặc điện tử Hệ thống này cho phép robot nâng, hạ và di chuyển các vật nặngvới độ chính xác và hiệu quả

- Robot nâng hạ được điều khiển thông qua hệ thống điều khiển và lập trình Ngườivận hành có thể lập trình các tác vụ nâng hạ cụ thể hoặc sử dụng các thuật toán tựđộng để điều khiển robot trong quá trình làm việc

- Robot nâng hạ có khả năng linh hoạt và thích ứng với các tác vụ nâng hạ khácnhau Chúng có thể nâng hạ các vật nặng có kích thước và hình dạng khác nhau vàthực hiện nhiều tác vụ trong một môi trường làm việc

Hình 1.9 Robot nâng hạ công nghiệp

1.3 Nhiệm vụ và mục tiêu thiết kế

1.3.1 Nhiệm vụ thiết kế

Thiết kế là một quá trình sáng tạo, trong đó người thiết kế phải tìm hiểu, đề cập

và giải quyết một loạt các yêu cầu khác nhau liên quan đến phương pháp tính toán, khảnăng làm việc, công nghệ chế tạo, quy trình lắp ráp, sử dụng và sửa chữa, theo nhiềuphương pháp khác nhau Nhiệm vụ chính của thiết kế là tìm ra và cụ thể hóa các giảipháp kỹ thuật, sau đó lựa chọn phương pháp tối ưu và phù hợp nhất với nhiệm vụ thiết

kế Kết quả của quá trình thiết kế là cung cấp thông tin về đối tượng thiết kế để tạo ramột sản phẩm cụ thể

Việc thiết kế phải đảm bảo khả năng thực hiện các giải pháp kỹ thuật, tức làphải có sự phù hợp giữa các đặc tính kỹ thuật của các đối tượng mới với các giải pháp

kỹ thuật hiện có và mức độ phát triển của khoa học kỹ thuật, cũng như thực tế sảnxuất Trong trường hợp này, phạm vi thiết kế được giới hạn trong việc thiết kế hệthống nâng hạ phục vụ việc di chuyển vật nặng với tải trọng 3.2 tấn, đảm bảo đáp ứngcác yêu cầu kỹ thuật và yêu cầu đặt ra

Trong đề tài này, việc thiết kế được giới hạn trong “Thiết kế hệ thống nâng hạ

phục vụ cho việc di chuyển vật nặng với tải trọng 3.2 tấn” sao cho đảm bảo được các

tính năng kỹ thuật và yêu cầu đặt ra

1.3.2 Mục tiêu thiết kế

1 Kết cấu chung

Mỗi loại máy nâng được cấu thành từ hai bộ phận cơ bản: kết cấu thép và bộphận cơ khí Ngoài hai bộ phận trên còn có phần trang bị điện, các bộ phận điều khiển,các cơ cấu bảo vệ an toàn… Phần kết cấu thép có hình dạng, kích thước ngoài khácnhau, phù hợp với không gian, tính chất công việc và đối tượng mà chúng phục vụcũng như điều kiện kinh tế kỹ thuật khác Kết cấu thép là xương sống là bộ phận chịutải của cả máy nâng mà trong quá trình làm việc trọng lượng các cơ cấu cơ khí, tảitrọng nâng chuyền đến Các cơ cấu cơ khí được lắp đặt trực tiếp trên bộ phận kết cấuthép và thực hiện chức năng nâng hạ, di chuyển hoặc quay máy nâng, thay đổi tầm với.Người ta phối hợp các chức năng của các cơ cấu trên để nâng hạ di chuyển vật trongkhông gian mà máy nâng có thể thao tác

Bộ phận cơ cấu cơ khí là tập hợp các bộ truyền dẫn động từ động cơ đến bộcông tác Các bộ phận này có thể là cơ khí, thuỷ lực, khí nén hoặc hỗn hợp của các loại

đó Đại đa số các máy nâng sử dụng truyền động cơ khí mà kết cấu của chúng là: động

cơ, hộp giảm tốc,bộ truyền động, các trục, khớp nối, ổ bi, các cặp bánh răng, cáp hoặcxích truyền động tang cuốn cáp, puli, phanh,… được xắp xếp theo một thứ tự và quyluật truyền động nhất định Tính toán các cơ cấu truyền động là tính toán chức năng

của máy (động học, động lực học như là số vòng, tốc độ, phương chiều chuyển động,lực tác đông…), sức bền các cơ cấu để từ đó định ra kích thước hình học, công suấtđộng cơ và các thông số khác nhằm làm cho máy nâng đặt được các yêu cầu kĩ thuậtphù hợp với yêu cầu thức tế đòi hỏi đặt ra.

Đối với tính toán sức bền nhằm tìm được kích thước của các cơ cấu đặt độ cứngvững và bền mòn Tính toán bền thường trải qua hai giai đoạn trước tiên là lựa chọn sơ

bộ sau đó là tính chính xác Lựa chọn sơ bộ là mục đích xác định nhanh những kíchthước chính theo phương pháp đơn giản và gần đúng Tính toán chi tiết hay tính chínhxác nhằm mục đích kiểm tra và điều chỉnh lại kích thước cơ cấu đã lựa chọn sơ bộ.Cách tính này thường dựa vào tính chất mỏi của vật liệu

Hư hỏng các cơ cấu máy nâng chủ yếu là do gẫy và mòn Việc tính bền chi tiết

là phải xác định chính xác kích thước để có khả năng cững vững chống lại các tảitrọng tác dụng lên chúng, bảo đảm tuổi thọ của chúng đồng thời bảp đảm tính kinh tếkhông quá lãng phí vật liệu Mòn của các chi tiết cơ cấu diễn ra từ từ và lâu dài Đểđảm bảo độ mòn cho phép cần quan tâm tới chất lượng vật liệu và phương pháp xử lý

bề mặt các vật liệu đó phù hợp điều kiện làm việc theo yêu cầu của từng chi tiết bộphận và đạt được tuổi thọ của cả máy đã xác định trước

2 Yêu cầu chung

Trong tính toán thiết kế “Hệ thống nâng hạ tải trọng 3.2 tấn” cần thoả mãn

các yêu cầu sau:

- Hình dạng, kích thước của các kết cấu phải phù hợp loại vật mang và không giannhà xưởng

- Các thông số kỹ thuật của hệ thống phải phù hợp với yêu cầu đặt ra của kháchhàng

- Phải đạt được tính kinh tế cao: nghĩa là thiết bị sau khi chế tạo và các chi phí vậnchuyển của thiết bị phải là tối ưu nhất

- Kích thước các chi tiết, kết cấu hệ thống nâng hạ phải nhỏ gọn mà vẫn đảm bảođược các tính năng của nó

- Thiết bị phải dễ chế tạo hoặc nằm trong giới hạn tiêu chuẩn và dễ lắp đặt trongphân xưởng

- Sử dụng đơn giản, làm việc phải có độ tin cậy cao, ít hỏng hóc và bị sự cố ở mỗichế độ nâng chuyển

- Phải đảm bảo cho việc bảo dưỡng và sửa chữa trang thiết bị được dễ dàng trongnhững trường hợp cần thiết

- Thiết bị phải đặt tuổi bền cần thiết

Các kết quả của quá trình nghiên cứu, tính toán, thiết kế, mô phỏng của hệthống nâng hạ sẽ được áp dụng xây dựng hệ thống nâng hạ thực tế tại Công ty TNHHUniversal Alloy Corporation Viet Nam (UACV)

Giới thiệu tổng quan về công ty UACV:

Công ty TNHH Universal Alloy Corporation Viet Nam (UACV) do Tập đoànUniversal Alloy Corporation (UAC) của Mỹ đầu tư với tổng số vốn là 170 triệu USDtại Khu công nghệ cao Đà Nẵng Nhà máy có diện tích 16,7ha, công suất thiết kế12.470 tấn hệ mét/năm

Nhà máy được vận hành theo quy trình khép kín, trang bị hệ thống máy móc,trang thiết bị, công nghệ hiện đại, áp dụng nghiêm ngặt các quy định của hệ thốngquản lý an toàn quốc tế Các sản phẩm được sản xuất tại Khu công nghệ cao (CNC) ĐàNẵng sẽ được xuất khẩu đi các thị trường Châu Âu, Malaysia và Bắc Mỹ để cung cấpđến các hãng hàng không lớn trên thế giới như Boeing, British Airwway…

Địa chỉ Công ty tại Lô A9 Đường số 4, Khu Công nghệ cao Đà Nẵng, Xã HoàLiên, Huyện Hoà Vang, Đà Nẵng

Hình 1.10 Một số hình ảnh của Công ty UACV

1.3.3 Phân tích và chọn phương án thiết kế

Để đáp ứng yêu cầu và mục đích của việc thiết kế mới “Hệ thống nâng hạ tải

trọng 3.2 tấn”, trước tiên ta phải phân tích chọn sơ đồ kết cấu hệ thống nâng hạ sao

cho phù hợp với mục đích và đặc điểm sản xuất của phân xưởng sau đó tiến hành chọnphương án thiết kế cho phù hợp, chính xác và đạt hiệu quả cao nhất

Các thông số kỹ thuật cơ bản của hệ thống

Đặc tính của hệ thống nâng hạ được biểu thị bằng các thông số cơ bản sau:

- Tải trọng nâng: Q = 3.2 (tấn) là đặc tính cơ bản của hệ thống nâng hạ, biểu thịbằng đơn vị N hay KN nhưng trong thực tế sử dụng để thuận tiện người ta sử dụng đơn

vị khối lượng là kg, tấn Tải trọng nâng gồm trọng lượng của vật nâng (hàng) cộng vớitrọng lượng của cơ cấu móc hàng

- Chiều cao nâng: H = 2 (m) là khoảng cách từ mặt sàn, bãi làm việc của hệ thốngnâng hạ đến vị trí cao nhất của dầm

- Tốc độ làm việc V (m/ph): Tốc độ làm việc được xác định theo điều kiện làm việc

và theo từng loại hệ thống nâng hạ trong đó gồm: Vận tốc nâng: Vn = 3 m/ph

- Ngoài ra còn các thông số khác như: công suất riêng hệ thống nâng hạ, khối lượngriêng máy nâng hạ

- Thiết kế theo quy phạm: Phương pháp này cho phép thiết kế nhanh chóng và đảmbảo độ bền, vì các quy phạm được xây dựng dựa trên kinh nghiệm và tính toán độ bền.Tuy nhiên, phương pháp này không thể áp dụng cho các trường hợp đặc biệt và khôngđảm bảo độ bền cho các chi tiết thiết kế

- Thiết kế theo số liệu thống kê: Phương pháp này bắt đầu bằng việc thống kê vàphân tích các chi tiết sản phẩm để lựa chọn những chi tiết hoạt động hiệu quả nhất và

gần nhất với thiết kế mục tiêu Dựa trên kết quả thống kê, chúng ta có thể tiến hànhthiết kế chi tiết cho sản phẩm.

- Thiết kế theo tính toán: Đây là phương pháp cho ta kết quả chính xác nhất và cótính kinh tế cao Tuy nhiên, nó có nhược điểm là khó khăn trong việc áp dụng phươngpháp tính toán và đi thiết lập các công thức tính toán

Mỗi phương án thiết kế đều có những đặc điểm và ưu nhược điểm riêng, do đókhi tính toán thiết kế, ta phải lựa chọn phương án nào cho phù hợp nhất theo yêu cầu

và mục đích của vấn đề cần giải quyết để đạt hiệu quả tối đa Với yêu cầu và mục đích

cụ thể trong tính toán thiết kế hệ thống máy nâng hạ ta chọn phương án thiết kế theo

tính toán vì đây là phương án cho ta kết quả chính xác nhất, tính kinh tế và hiệu quả

cao nhất

1.3.5 Thiết kế bộ truyền động cho cơ cấu

a Phương án thiết kế 1

 Đặc điểm cấu tạo

Là kiểu bộ truyền mà momen được truyền từ động cơ tới hộp giảm tốc và quakhớp nối momen được truyền đến trục tang

Hình 1.11 Truyền momem xoắn lên trục tang qua khớp nối

1 Động cơ điện 2 Hệ thống phanh và khớp nối

5.Tang cuốn

 Ưu nhược điểm

 Tỉ số truyền hộp giảm tốc phải lớn nên kích thước cồng kềnh

 Momen trên trục tang nhỏ

 Khó điều chỉnh tỉ số truyền

b Phương án thiết kế 2

 Đặc điểm cấu tạo

Là kiểu bộ truyền mà momen được truyền từ động cơ tới hộp giảm tốc và quakhớp nối tới bộ truyền bánh răng và qua bộ truyền bánh răng momen được truyền đếntrục tang

Hình 1.12 Truyền momem xoắn lên trục tang qua bộ truyền bánh răng

 Ưu và nhược điểm

- Ưu điểm:

6

 Hiệu suất cao

 Tuổi thọ cao, làm việc tin cậy

 Dễ dàng sửa chữa thay thế

 Đặc điểm cấu tạo

Là kiểu bộ truyền mà momen được truyền từ động cơ tới hộp giảm tốc và quakhớp nối tới bộ truyền đai và qua bộ truyền đai momen được truyền đến trục tang

Hình 1.13 Truyền momem xoắn lên trục tang qua bộ truyền đai

1 Động cơ điện 2 Hệ thống phanh và khớp nối

3 Hộp giảm tốc 4 Khớp nối

5 Bộ truyền đai 6 Tang cuốn

 Ưu nhược điểm :

- Ưu điểm:

 Đề phòng được quá tải cho hệ thống

 Kết cấu đơn giản

 Đặc điểm cấu tạo

Là kiểu bộ truyền mà momen được truyền từ động cơ tới khớp nối qua hộpgiảm tốc (1) và tới bộ truyền xích , qua bộ truyền xích momen được truyền đến hộpgiảm tốc (2) đến trục tang

Hình 1.14 Truyền momem xoắn lên HGT qua bộ truyền xích

 Ưu nhược điểm:

- Ưu điểm:

 Có thể truyền momen xoắn và chuyển động đến một số trục cách xa nhautương đối xa.

 So với bộ truyền đai, khả năng tải và hiệu suất của bộ truyền xích cao hơn, kếtcấu nhỏ gọn hơn

 Tỉ số truyền lớn và ổn định

 Momen lớn

 Momen trên trục tang lớn

 Tuổi thọ bộ truyền cao

- Nhược điểm:

 Kích thước lớn

 Làm việc gây tiếng ồn

 Kết cấu phức tạp, chi phí chế tạo và bảo dưỡng chăm sóc (bôi trơn, điều chỉnh

độ căng của xích ) cao hơn so với bộ truyền đai

+ Bản lề mòn tương đối nhanh, do bôi trơn bề mặt tiếp xúc khó khăn

→ Chọn phương án thiết kế 4 vì ta có thể dễ dàng thay đổi được tỉ số truyền,momen truyền lớn, tháo lắp, sửa chữa dễ dàng vì được chế tạo từng cụm riêng biệt

CHƯƠNG 2 TÍNH TOÁN CƠ CẤU ĐỘNG HỌC HỆ THỐNG NÂNG HẠ

VÀ THIẾT KẾ MÔ HÌNH 3D

2.1 Cơ cấu nâng hạ

2.1.1 Sơ đồ dẫn động

Hình 2.1 Sơ đồ dẫn động của hệ thống nâng hạ

1 Động cơ điện 2 Hệ thống phanh và khớp nối

3 Hộp giảm tốc 4 Bộ truyền xích

Khi động cơ được khởi động momen được truyền từ động cơ tới khớp nối quahộp giảm tốc (1) và tới bộ truyền xích và qua bộ truyền xích momen được truyền đếnhộp giảm tốc (2) rồi đến trục tang

Ưu điểm của hệ truyền động này là có thể dễ dàng thay đổi được tỉ số truyền,momen truyền lớn, có thể tháo lắp, sửa chữa dễ dàng vì được chế tạo từng cụm riêngbiệt

2.1.2 Các số liệu ban đầu

- Tải trọng nâng: Q = 3.2 T = 320000 (N)

- Tải trọng nâng của 1 trụ là Qa= Q/2= 32000/2= 16000 N

- Chiều cao nâng: H = 2 (m)

- Vận tốc nâng vật: Vn =3 (m/ph)

- Cáp thép bện được bện từ các sợi thép có giới hạn bền cao qua 2 thao tác bện

- Xích thường chỉ sử dụng 2 loại: xích hàn tinh mắt ngắn và xích tấm

 Cáp thép

Được chế tạo từ các sợi thép bằng phương pháp bện Các sợi thép được chế tạobằng phương pháp kéo nguội, có độ bền cao (1400-2000 N/mm2) Các sợi thép bệnthành tao cáp hoặc cáp bện đơn Tao cáp có thể có nhiều lớp sợi với đường kính sợi

có thể khác nhau

 Phân loại:

- Theo cấu tạo:

 Cáp bện đơn, nếu được bện trực tiếp từ các sợi thép

 Cáp bện kép: được hình thành từ những tao cáp (cáp bện đơn) bằng phươngpháp bện

 Cáp bện ba: được hình thành băng phương pháp bền từ những tao cáp (cápbện kép)

- Theo đặc điểm về tiếp xúc: Nếu các sợi thép trong cáp tiếp xúc nhau theo điểm,

ta có cáp tiếp xúc điểm Tương tự, ta có cáp tiếp xúc đường

Người ta còn phân biệt cáp bện xuôi khi chiều bện của các lớp sợi và tao cáp lànhư nhau, cáp bện chéo khi chiều bện của các thành phần nầy là ngược nhau So vớicáp bện chéo cáp bện xuôi mềm và do vậy có tuổi thọ cao hơn Tuy nhiên cáp dễ bịbung ra khi một đàu cáp tự do Trong một số trường hợp người ta dùng cáp chốngxoay có kết cấu bện hỗn hợp

Hình 2.2 Cấu tạo của dây cáp

- Xích hàn: sử dụng loại xích mắt ngắn: t ≈ 2,6d; B ≈ 3,5d Loại thô dùng cuốn vào

tang trơn, còn loại tinh ăn khớp với đĩa xích

Hình 2.3 Xích hàn

- Xích tấm: có cấu tạo gần như xích truyền động nhưng các má xích lắp trực tiếp

lên chốt, không qua bản lề

Hình 2.4 Xích tấm Bảng 1 Bảng so sánh dây cáp và xích

Độ bền lâu tương đối lớn Độ bền lâu tương đối lớn

Làm việc an toàn (phá hủy được báo

trước qua số sợi bị đứt, không đứt đột

Phạm vi sử dụng: Đa số các trường hợp Phạm vi sử dụng: Khi vận tốc thấp, yêu

cầu nhỏ gọn hoặc môi trường nhiệt độcao

Xích có ưu điểm là dễ uốn, có thể làm việc với tang và đĩa xích có đường kínhnhỏ nên bộ truyền có kết cấu gọn nhẹ, đơn giản Tuy nhiên, nó chỉ làm việc với vậntốc giới hạn không quá 1 m/s Nếu vận tốc quá vận tốc gới hạn thì các mắt xích bị mònnhanh làm 2 tăng khả năng đứt xích Vì vậy xích thường ít dược sử dụng hơn cáp

Dây cáp thép là loại dây được dùng trong ngành máy trục nhiều nhất vì nó cókhả năng làm việc với vận tốc cao mà không ồn, uốn được theo mọi phương, chịuđược tải trọng khác nhau, trọng lượng bản thân nhỏ và ít đứt đột ngột Cáp có nhiều

loại như: cáp bện đơn, cáp bện kép, cáp bện trái, cáp bện phải, bện hỗn hợp Trong đócáp bện kép là loại được dùng chủ yếu trong máy trục.

b) Tính toán thông số dây cáp

 Lực căng cáp lớn nhất sinh ra ở nhánh dây cuốn lên tang khi nâng vật công thức2-19 [1]

S max =Qa׿¿ CT 2-19 [1]

S max = 16000 ×(1−0.98) 1×(1−0.98 1)× 0.981=16326 N

Trong đó: Q a là tải trọng nâng của 1 trục

Q a = 1.6 tấn = 16000 (N)

 = 0.98 là hiệu suất của một ròng rọc dẫn hướng theo bảng 2-5 [1]

m = 1 là số nhánh cáp quấn lên tang

t là số ròng rọc đổi hướng

a là bội suất của ròng rọc dẫn hướng

Bảng 2 Bảng tra hiệu suất ròng rọc dẫn hướng

Loại ổ Điều kiện làm việc  2 3 4 5 6 7