Thiết kế hệ thống nâng hạ tải trọng 3 2 tấn

2023 ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT Ca Văn Cường THIẾT KẾ HỆ THỐNG NÂNG HẠ TẢI TRỌNG 3.2 TẤN KHOA CƠ KHÍ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC NGÀNH: CÔNG NGHỆ KỸ THUẬT CƠ ĐIỆN TỬ ĐỀ TÀI: THIẾT KẾ HỆ THỐNG NÂNG HẠ TẢI TRỌNG 3.2 TẤN Người hướng dẫn: TS Nguyễn Phú Sinh Sinh viên thực hiện: Ca Văn Cường Mã sinh viên: 1911504410204 Lớp: 222DATNCDTKS05 2021-2022 Đà Nẵng, tháng 6 năm 2023 ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT KHOA CƠ KHÍ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC NGÀNH: CÔNG NGHỆ KỸ THUẬT CƠ ĐIỆN TỬ ĐỀ TÀI: THIẾT KẾ HỆ THỐNG NÂNG HẠ TẢI TRỌNG 3.2 TẤN Người hướng dẫn: TS Nguyễn Phú Sinh Sinh viên thực hiện: Ca Văn Cường Mã sinh viên: 1911504410204 Lớp: 222DATNCDTKS05 Đà Nẵng, tháng 6 năm 2023 NHẬN XÉT CỦA NGƯỜI HƯỚNG DẪN NHẬN XÉT CỦA NGƯỜI PHẢN BIỆN TÓM TẮT 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 vật trọng lượng lớn hoặc khối lượng lớn một cách an toàn và hiệu quả Hệ thống này thường được sử dụng trong nhiều lĩnh vực khác nhau như công nghiệp, xây dựng, vận tải, y tế và nhiều ngành nghề khác Máy nâng là loại máy phổ biến nhất, dùng để phục vụ việc cơ giới hóa nâng chuyển vật nặng trong phân xưởng và trong kho Trong máy nâng phần kết cấu kim loại chiếm 60 - 80% khối lượng toàn máy Vì vậy việc chọn vật liệu và phương pháp tính để kết cấu kim loại đảm bảo đủ bền khi làm việc và đạt được chỉ tiêu kinh tế là điều rất quan trọng Trong những năm gần đây vấn đề thiết kế tối ưu kết cấu thép máy nâng có vai trò và ý nghĩa quan trọng, nhằm mục đích xác định kích thước hợp lý của kết cấu trên cơ sở đảm bảo đủ bền với trọng lượng nhỏ nhất, tương ứng với chi phí vật liệu nhỏ nhất, không chỉ cho phép giảm giá thành sản phẩm mà còn ảnh hưởng tốt đến các tính năng của kết cấu máy nâng Với yêu cầu như vậy, việc tính toán kết cấu và lựa chọn 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 các thầy cô giáo bộ môn dựa theo các kiến thức tích lũy khi học ở trường học Đã đưa việc thiết kế Hệ thống nâng hạ trên lý thuyết kết hợp thiết kế kiểm tra trên phần mềm mô phỏng như Autodesk Fusion 360 Sử dụng phần mềm Autodesk Fusion 360 để thiết kế 3D và mô phỏng Quá trình tính toán và thiết kế được trình bày ở trong bài báo cáo thuyết minh này mong quý thầy cô xem qua và cho nhóm tác giả những ý kiến đóng góp để cho đề tài được hoàn thiện hơn nữa ạ i LỜI NÓI ĐẦU Cùng với sự phát triển của toàn cầu và xu huớng hội nhập kinh tế quốc tế, đất nước ta đang dần đổi mới và buớc vào thời kì công nghiệp hoá, hiện đại hoá, vừa xây dựng cơ sở vật chất – kỹ thuật vừa phát triển nền kinh tế đất nuớc Hiện nay, nước ta đang mở rộng việc xây dựng và phát triển các khu công nghiệp, nhà máy, các cơ sở sản xuất…Từ đó các hệ thống máy móc ngày càng trở nên phổ biến và từng bước thay thế sức lao động của con người… Do đó, ngành Cơ Điện Tử không thể thiếu và có vai trò 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 việc thiết 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 của môn học… Đối với ngành Cơ Điện Tử, đây là một công việc thiết thực, không những giúp cho sinh viên được hòa mình vào thực tế, tích lũy kinh nghiệm, được khẳng định những kiến thức đã học trên lý thuyết, mà còn hình thành tác phong và khả năng nghề nghiệp 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 viên tìm hiểu nghiên cứu về một số các loại dây chuyền, máy móc kết cấu máy nâng chuyển cơ khí thông dụng trong thực tế Qua đó sinh viên được tìm hiểu thực tế, tiến hành tình toán thiết kế các cụm chi tiết, bộ phận máy nhằm nâng cao hiểu biết cho sinh viên 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 một bản 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 ý kiến để đề án của nhóm được hoàn thiện nhất Em xin chân thành cám ơn! ii Nhóm sinh viên thực hiện CAM ĐOAN Chúng 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, kết quả trình bày trong đồ án là hoàn toàn trung thực, nếu sai chúng tôi xin chịu hoàn toàn trách 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 iii MỤC LỤC 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 iv 2.1.5 Chọn động cơ điện .31 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 v 4.3.2 Sơ đồ đi dây của hệ thống điều khiển 73 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 vi