đồ án thiết kế hệ thống cơ khí kho hàng tự động

Với công việ ứng dụng công nghệ cao trong việc c cất giữ hàng hóa, giờ đây chúng ta có thể quản lý hàng hóa của mình một cách khoa học, có hệ thống và có tính linh hoạt cao, từ đó nâng c

ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI TRƯỜNG CƠ KHÍ

LỜI NÓI ĐẦU

Ngày nay, thay vì cách lưu trữ hàng hóa thủ công tốn nhiều diện tích và nhân công lao động, nhiều công ty trên thế giới trang bị hệ ống kho hàng tự động cho văn phòng, thnhà xưởng của minh Với công việ ứng dụng công nghệ cao trong việc c cất giữ hàng hóa, giờ đây chúng ta có thể quản lý hàng hóa của mình một cách khoa học, có hệ thống và có tính linh hoạt cao, từ đó nâng cao hiệu quả hoạt động và giảm giá thành hoạt động

Cách mạng khoa học k thuỹ ật phát triển, đặc biệt là trong lĩnh vực điện tử, công nghệ thông tin đã thúc đẩy các ngành khác cùng phát triển Xu hướng phát triển trong lĩnh vực công nghiệp hiện nay trên thế gi i là tự động hóa, linh hoạt trong sản xuất theo ớhướng ứng dụng các loại xe tự động vào các hoạ ộng sản xuất và lưu kho Ở t đ Việt Nam hiện nay, việ ứng dụng tự động hóa vào trong sản xuất đã được c th c hiự ện nhưng còn rất hạn chế và mới mẻ Những kỹ sư phải có một kiến thức thiết kế, chế tạo các loại xe tự hành trong công nghiệp Từ những suy nghĩ này, em đã tìm hiểu và thực hiện đồ án:” Thiết kế hệ th ng dố ẫn động của kho hàng tự động”

Đồ án của em gồm 3 chương:

• Chương 1: Phân tích nguyên lý hoạ ộng và thông sốt đ kỹ thuật • Chương 2: Tính toán thiết kế hệ dẫn động cơ khí

• Chương 3: Xây dựng bản vẽ lắp và mô phỏng

Đây là đồ án đầu tiên mà em thực hiện nên không tránh khỏi những sai sót do thiếu kinh nghiệm thực tế Em rất mong nhận được sự ỉ bảo của các thầy cô để đồ án củch a được hoàn thiện hơn

Sau cùng em xin gửi l i cờ ảm ơn sâu sắc tới thầy Vũ Văn Quang đã tận tình, chu đáo hướng dẫn chỉ bảo và giúp đỡ, tạo điều kiện thuận lợi cho em hoàn thành đồ án

1.1.1 Tìm hiểu chung về hệ thống lưu trữ hàng hóa 6

1.1.2 H th ng c t lệ ố ấ ấy hàng hóa tự động ASRS (Automated Storage and Retrieval System) 7

1.1.3 Cấu trúc cơ bản của mộ ệ ốt h th ng kho t ự động 8

1.1.4 Nguyên lý hoạt động của hệ thống dẫn động cho kho hàng tự động 12

1.1.5 Quá trình xuất - nhập 14

1.1.6 Quá trình vận chuyển 14

1.1.7 Quá trình lưu giữ 15

1.2 Các bộ phận chuyển động chính của kho hàng tự động 15

1.2.1 H thệ ống Robot nâng tịnh ti n d c tr c Z 16ế ọ ụ1.2.2 Xe di chuy n dể ọc trục X 16

1.2.3 Hệ băng truyền con lăn di chuyển hàng dọc trục Y 17

CHƯƠNG 2: TÍNH TOÁN, THIẾT KẾ HỆ DẪN ĐỘNG CƠ KHÍ 18

2.1 Cơ cấu xe di chuyển 18

CHƯƠNG 3: XÂY DỰNG BẢN VẼ LẮP 50

TÀI LIỆU THAM KHẢO 51

MỤC LỤC ẢNH

Hình 1.1 Các thiết bị bốc dỡ cơ bản hiện nay 7

Hình 1.2 Các ngăn chứa hàng và cơ cấu lấy hàng của hệ thống ASRS 7

Hình 2.1 Sơ đồ động h c c m xe di chuyển 18ọ ụHình 2.2 Sơ đồ phân tích lực 18

Hình 2.15 Sơ đồ lực tác dụng lên trục bánh răng 42

Hình 2.16 Sơ đồ phân tích lực tác dụng lên trục bánh răng khi bỏ ngàm A 42

Hình 2.17 Sơ đồ phân tích lực tác dụng lên trục của bánh răng tại đỡ và ngàm 43ổHình 2.18 Biểu đồ nội lực 44

Hình 2.19 Lực tác dụng lên các ổ đỡ 46

Hình 2.20 Phanh từ mã SDZ1-08 45W 49Hình 3.1 Bản vẽ ắ l p h thống 50ệ

CHƯƠNG 1: PHÂN TÍCH NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG VÀ THÔNG SỐ

KỸ THUẬT 1.1 T ổng quan về kho hàng tự động

1.1.1 Tìm hiểu chung v h thề ệ ống lưu trữ hàng hóa

Trong thờ ỳ công nghiệp hóa, hiện đại hóa ngày nay sản xuất ngày càng phát triển, i khàng hóa làm ra càng nhiều đáp ứng nhu cầu sử dụng cho xã hội Từ đó đã nảy sinh cần có những kho hàng hiện đại đáp ứng yêu cầu sản xuất và khắc phục được những hạn chế của các kho hàng cũ

Hiện tại, trên thế giới có nhiều hệ ống lưu trữ hàng hóa, các hệ ống này rất đa th thdang, phong phú về thiết bị cũng như phương thức th c hiự ện Nhưng trong đó chủ yếu là sử dụng nhân công để bốc dỡ hàng hóa, các thiết bị bốc dỡ hàng hóa là các máy nâng sử dụng người lái để sắp xếp hàng hóa vào kho

Nhìn chung, các nhà kho hiện nay có các nhược điểm: - Sử dụng nhiều diện tích để ứa hàng hóa ch

- Không phân loại được các hàng hóa khác nhau (các hàng hóa thường để chung với nhau trong 1 kho)

- Không bảo vệ hàng hóa tốt khi nhiều số ợng (hàng chồng lên nhau) lư- Rất khó kiểm tra số ợng hàng hóa ra trong kho lư

Với sự ra đời của hệ ống sắp xếp hàng hóa tự động, chúng ta có thể quản lý hàng hóa thtốt cũng như nhanh chóng trong công việc lưu trữ và xuất hàng hóa ra khỏi kho, các hệ thống tự động đuợc sử dụng robot để vận chuyển hàng hóa ra vào kho, điều này đồng nghĩa với công việc đầu tư thiế ị hiện đại cho hệ ống kho tốn khá nhiều chi phí cho t b thviệc vận chuyển hàng hóa nhưng bù lại là hàng hóa đư c bảo quản tốt, thuận tiện cho ợviệc quản lý và kiểm soát, tiết ki m đưệ ợc nhân công,…Dưới đây là m t vài hình ộ ảnh về các thiết bị bốc dỡ cơ bản hiện nay:

7

Hình 1.1 Các thiết bị bốc dỡ cơ bản hiện nay

1.1.2 H ệ th ng c t lố ấ ấy hàng hóa tự động ASRS (Automated Storage and Retrieval

System)

Đây là một hệ ống lấy hàng tự động với công nghệ hiện đạth i, được sử dụng trong các kho hàng hoàn toàn tự động Hệ ống gồm 2 phần chính: phần mềm và phần cứng : th- ần mềPh m bao gồm phần mềm quản lý các robot lấy hàng và phần mềm quản lý hàng hóa

- ần cứng bao gồm các hệ ống kệ giá cố định, các robot lấy cất hàng, hệ ống Ph th thbăng tả ận chuyển hàng và các cử ự động xuấi v a t t nhập hàng hóa.

Hình 1.2 Các ngăn chứa hàng và cơ cấ ấy hàng củu la hệ thống ASRS

Giải pháp này đang được đánh giá là tối ưu cho các kho hàng vì những ưu điểm và mức đầu tư hợp lý mà giải pháp này mang lại như:

- Mậ ộ lưu trữ o: do giải pháp này tận dụng đượt đ ca c chiều cao và đường chạy của robot nhỏ, diện tích sử dụng ít hơn so với các giải pháp khác, so sánh trên cùng m t ộkhả năng lưu trữ

- Tốc độ xuất nhập hàng hóa cao.- Không cần hệ ống chiếu sáng.th

- Công nghệ chuyển làn cho phép chỉ cần một robot cho một nhà kho giúp tiết kiệm đáng kể chi phí đầu tư

- Không cần hệ ống chiếu sáng, do đó tiếth t ki m chi phí đệ ầu tư hệ ống chiếu sáng, thchi phí bảo trì, chi phí vận hành

- Không sử dụng lao động trong kho: tiết kiệm chi phí nhân công, quản lý, bảo mật và thiết bị hỗ ợ tr

- Quản lý hàng hóa chuyên nghiệp và hiệu quả nhờ các phần mềm quản lý kế ợp vớt h i công nghệ mã vạch giúp giảm chi phí quản lý.

Hệ ống cơ khí hệ ống củth th a một nhà kho tự động là một robot hoạt động theo ba trục và di chuyển theo đường ray để mang hàng sắp xếp vào kho, và hệ ống băng chuyển thđể phân phố ản phẩm xuấi s t nhập

1.1.3 C ấu trúc cơ bản của một hệ thống kho tự động

Cấu trúc cơ bản của một nhà kho tự động bao gồm nhiều hành lang, dọc theo mỗi hành lang có m t hay nhiộ ều máy xếp, dỡ tự động Hai bên hành lang là các khoang chứa hàng Đầu mỗi hành lang là trạm xếp dỡ Các trạm xếp dỡ liên hệ với nhau theo hệ thống băng chuyền

Nhìn chung, một kho hàng tự động được cấu thành từ 3 phần: - Hệ ống vận chuyển.th

- Hệ ống xuấth t nhập - Hệ ống lưu giữ.th

Hệ ống băng tải được sử dụng như mộth t giải pháp tôí ưu cho kho tự động của các siêu thị, các công ty dược băng tả ở những môi trường này có nhiệi m vụ vận chuyển hàng hóa từ kho đến nơi giao hàng cho khách Đố ới nhà máy chỉ sản xuấi v t một sản phẩm thì hệ thống băng chuyển chỉ đơn t ần phân phối sản phẩm cho các robot mộhu t cách tối ưu Nhưng với nhữmg nhà máy sản xuất nhiều loạ ản phẩi s m cùng lúc, hệ thống băng chuyển còn thực hiện phân loạ ản phẩm vào khu vực thích hợp i s

Robot, xe tự động là thiế ị tấ ếu củt b t y a một h thệ ống kho tự động Chúng di chuyển trong diện tích của nhà kho theo 3 trục, làm nhiệm vụ đưa hàng từ cổng nhập đến những ô trống và lấy hàng từ ô chứa hàng ra cổng xuất

Robot lấy cất hàng tải trọng thấp được thiết k chuyên cho các hế ộp, thùng, khay hoặc là những hàng hóa có tải trọng thấp Robot này có tốc độ lấy hàng rất cao Robot lấy cất hàng tải trọng trung bình có tốc độ lấy cất khá nhanh, hiệu quả và chính xác đố ới v i lưu trữ dùng pallet Robot lấy cất hàng tải trọng cao được thiế ế riêng theo yêu cầu t klưu ữ tr cũng như môi trường làm việc đặc trưng của khách hàng

Hình 1.4 Robot vận chuyển hàng hóa vào các ngăn chứa

1.1.3.2 Hệ th ng xuố ất nh p ậ

Hệ ống xuấth t nhập của kho tự động có thể áp dụng nhiều phương thức khác nhau có thể kể đến như sử dụng nhân công, thẻ từ, tích kê, mã vạch, máy tính, camera Trong phạm vi đồ án này, em xin giới thiệu sơ qua về phương pháp xuất nhập bằng mã vạch

Hình 1.5 Mã vạch

Công nghệ mã vạch ứng dụng trong nhà kho tự động: Mỗi đơn vị hàng khi nhập vào kho sẽ được dán nhãn mã vạch tương ứng với 1 ô trong kho Mã vạch đó sẽ lưu và được máy tính xử lý, truyền qua PLC để đưa hàng đến đúng vị trí của nó Quá trình xuất hoàn toàn ngược lại

1.1.3.3 Hệ thống lưu giữ

Phần mềm quản lý được thiết kế để hỗ ợ ngườtr i quản lý kiểm soát mọi ho t đạ ộng liên quan đến kho Nhờ nắm vững thông tin hàng trong kho và số ợng, khả năng hàng lưhóa bị ại bỏ do quá hạn hoặc lưu trữ quá số ợng cần thiết sẽ được giảlo lư m t i ố đa * Tối ưu hóa việc lưu kho:

Các quá trình nhập và xuất hàng được kiểm soát liên tục nhờ phần mềm quản lý kho dựa trên các điều kiện tối ưu do ngườ ử dụng đặt ra Vì vậy, hàng hóa sẽ i s luôn được lưu trữ ở số ợng vừlư a đ làm gi m viủ ả ệc tồn đọng vốn

* Tự động hóa quá trình nhập / xuất hàng:

Thời gian công sức (kể cả giấy tờ quản lý) được giảm thiểu khi giao nhận hàng, vì thế người sử dụng sẽ không bao giờ cần phải tự đi tìm trong kho vị trí c t hàng thích hấ ợp hay món hàng đúng theo yêu cầu

* An toàn phòng chống cháy nổ cho nhà kho:

Trong không gian kho chứa phả ặi đ t h thệ ống báo động với những detector khói, và nhiệt Nếu có hỏa hoạn, thì hệ thống này sẽ kích hoạt cái còi (90 dB) trong hành lang chung

1.1.4 Nguyên lý hoạt động của h th ng dệ ố ẫn động cho kho hàng tự động

Một hệ thống dẫn động trong kho hàng tự động được thiế ế gồm có: mộ ệ băng tảt k t h i con lăn sử dụng bộ truyền xích giúp đưa hàng hóa vào từng ngăn của kho chứa Hệ băng tải này được đặt trên một xe chở Xe có thể di chuyển dọc theo đường ray ở trước các ngăn chứa hàng Cả xe chở và hệ băng tải con lăn nằm trên một robot có thể di chuyển lên xuống giữa các tầng của kho hàng

❖ Các thành phần của hệ thống:

1 Hộp gi m tả ốc (cơ cấu nâng)2 Hệ thống con lăn giữ xe nâng3 Hệ bánh răng thanh răng 4 Động cơ

5 Hộp gi m t c (xe di chuy n) ả ố ể6 Bộ truyền xích

7 Hệ con lăn di chuyển hàng 8 Bánh xe

9 Hệ thống hàng10 Ray dẫn vào kho11 Xe di chuy n ể12 Hàng hóa 13 Bộ truyền xích

14 Thanh răng và cột dẫn hướng ❖ Sơ đồđộng học của hệ thống dẫn động:

13

Hình 1.6 Sơ đồđộng hệ thống truyền động của kho hàng tựđộng

❖ Thông số kỹ thuật:

1 Thời gian phục vụ l: h= 18000 (h) 2 Đặc tính tải trọng: Va đập v a ừ• Cụm xe nâng:

3 Đường kính lăn bánh răng 3: d3 = 160 (mm) 4 Chiều cao xe nâng: h = 325 (mm)

5 Chiều dài xe nâng: L = 1300 (mm)

Quá trình từ khi nhận hàng vào kho, lưu trữ tới xuất hàng gồm rất nhiều nhiệm vụ và khâu, có thể chia làm 3 phần sau:

- Xuất Nhập – - Vận chuyển - Lưu giữ

1.1.5 Quá trình xuất - nh p ậ

• Nhiệm v ụ : Nhận hàng, trả hàng• Yêu cầu : Nhanh, chính xác, an toàn• Giải pháp :

Phương án được chọn làm mô hình là người gửi hàng sẽ nhận một vé gửi hàng do nhân viên điều khiển cấp khi nhận hàng

- Nhận hàng: Khi có người g i hàng, ngư i điử ờ ều khiển sẽ ra lệnh cho robot, xe chở và hệ băng truyền mang hàng đến một ngăn chứa còn trống, quá trình tay máy di chuyển hàng diễn ra tự động Sau khi hàng được cất vào ngăn, sẽ có một thẻ mã vạch của ngăn hàng được trao cho người g i hàng.ử

- ả hàng: Khi người gửTr i hàng đưa ra thẻ mã vạch, người điều khiển sẽ đưa ra vị trí ngăn hàng trên mã vạch, sau đó lệnh cho tay máy đến ngăn hàng đó và lấy hàng trả về cho khách Quá trình lấy hàng của tay máy diễn ra tự động

1.1.6 Quá trình vận chuy n ể• Nhiệm v : ụ

- Chuyển hàng từ khay nhận hàng vào các ngăn trống khi có lệnh nhận hàng.- Lấy hàng từ các ngăn có hàng được chọn khi có lệnh trả hàng

• Yêu cầu:

- Nhanh – chính xác - ổn định – an toàn – ắc chắn – dễ lắp đặch t, bảo dưỡng…• Giải pháp:

- Robot vận chuyể – băng tả – máy nâng hạ…n i

- Vận chuyển hàng từ khay nhập hàng vào các ngăn trống khi có lệnh nhận hàng: Robot hạ ống dướ hay nhận hàng -> Robot nhận hàng và nâng hàng lên dọc trụxu i k c Z đến vị trí tầng đã quy định -> xe chứa di chuyển dọc theo trục X và đến vị trí X trong lệnh -> xe dừng lạ ại cửi t a ngăn hàng và động cơ của hệ băng truyền quay nhằm đưa hàng vào trong ngăn -> xe chứa quay lại Robot và Robot hạ xuống vị trí nhận hàng.- Lấy hàng từ các khoang chứa hàng đư c chợ ọn khi có lệnh trả hàng:

15

Có tín hiệu lấy -> Robot bắ ầu nâng lên khỏ ị t đ i v trí nhận hàng và xác định tọa đ Z -> ộ đúng vị trí Z -> robot dừng lại và động cơ của xe chứa bắt đầu hoạ ộng, đưa xe chạy t đdọc theo đường ray (trục X) đến vị trí kho chứa đã quy định -> xe dừng lại và h thệ ống băng truyền hoạ ộng lấy hàng ra khỏi ngăn chứ -> xe chứt đ a a trở về Robot và Robot hạ xuống vị trí ban đầu để ả hàng.tr

1.1.7 Quá trình lưu giữ

• Nhiệm v : ụ

- Lưu giữ hàng khi hàng được gửi vào

- Báo tín hiệu điều khiển là còn trống hay đã có hàng • Yêu cầu:

- Chắc chắn - Tác động nhanh

- Dễ dàng bảo trì bảo dưỡng để sử dụng lâu dài… • Giải pháp:

- Sử dụng công tắc hai tiếp điểm trên hộp điều khiển cầm tay Khi muốn đưa hàng vào ngăn, người điều khiển sẽ bật công tắc ra lệnh cho xe đưa hàng vào ngăn tương ứng, đồng thời đèn LED trên hộp ứng vớ ị trí ngăn đó sẽ sáng, báo có hàng gửi v i vào ngăn - Khi muốn lấy hàng ra khỏi ngăn, người điều khiển tắt công tắc 2 tiếp điểm, đèn LED tối và xe sẽ di chuyển lấy hàng ra khỏi ngăn đó Khi trả hàng thì chủ hàng đã đưa vé cho nhân viên điều khiển tính số ền phải trả, khi thựti c hiện xong thì nhân viên sẽ đóng công t c đắ ể hệ ống thựth c hiện quá trình trả hàng

1.2 Các bộ ph n chuyậ ển động chính của kho hàng tự động

1.2.1 H ệ thống Robot nâng tịnh ti n dế ọc trục Z

Hệ ống Robot nâng gồth m giá nâng (chứa xe di chuyển và băng truyền) và hệ giá đỡ cố định có các thanh ray dẫn hướng Hệ thống truyền động của robot nâng đượ ắp động cơ, gắn vớ ộp giảm tốc, bộ c l i htruyền xích và hệ thanh răng bánh răng

Khi có tín hiệu điều khiển, động cơ được cấp điện sẽ quay và kéo theo toàn bộ giá nâng di chuyển tịnh tiến dọc tr c Z đụ ến vị trí yêu cầu nhờ bộ truyền thanh răng – bánh răng biến chuyển động quay thành chuyển động tịnh tiến Chiều chuyển động của giá nâng phụ thuộc vào chiều của điện áp đặt vào động cơ Việc

dừng và khống chế hành nh của giá nâng phụ trì thuộc vào các cảm biến và công tắc hành trình đặ ọc theo các ray dẫn hướng t d

1.2.2 Xe di chuy n d c trể ọ ục X

Hệ ống truyền động củth a xe được lắp động cơ, thông qua hộp giảm tốc và gắn vớ ộ truyền i bxích Hệ ống xích đượ ắp cố định trên xe và th c lvuông góc với các ray dẫn hướng

Khi nhận tín hiệu điều khiển, động cơ sẽ quay đĩa xích làm cho toàn bộ xe di chuyển tịnh tiến dọc trục X và đưa hàng tới các ngăn c a đã hứđịnh sẵn Chiều chuyển động của xe phụ thuộc

vào chiều của điện áp đặt vào động cơ Các cảm biến và công tắc hành trình được đặt tại các khoang chứa nhằm dừng chính xác xe tại các điểm này

Hình 1.7 Hệ thống nâng dọc trục Z

Hình 1.8 Xe di chuy n dể ọc tr c Xụ

Khi động cơ nhận tín hiệu quay khiến con lăn nố ới v i động cơ thông qua bộ truyền xích cũng quay Từ đó làm hệ con lăn quay cùng chiều với

động cơ và di chuyển hàng hóa vào trong ngăn chứa hoặc lấy hàng từ trong ngăn chứa ra Quá trình lấy hàng hay cất hàng phụ thuộc vào chiều quay của động cơ Khi hàng đã vào trong ngăn chứa, một cảm biến quang sẽ sang lên báo hiệu và xe chứ ẽ di a schuyển ra

Hình 1.9 Hệ con lăn di chuyển hàngdọc trục Y

CHƯƠNG 2: TÍNH TOÁN, THIẾT KẾ HỆ DẪN ĐỘNG CƠ KHÍ 2.1 Cơ cấu xe di chuyển

𝑡 = 0.1∗605 =56 (𝑚/𝑠2)

2.1.1.2 Tính toán công suất yêu cầu:

Hình 2.2.Sơ đồ phân tích lực

19 Công suất cần thiết trên trục động cơ: 𝑃𝑐𝑡 = Trong đó, 𝑃𝑐𝑡: Công suấ ần thiết trên trụt c c động cơ

𝑃𝑙𝑣: Công suất tính toán trên trục làm việc  : Hiệu suất truyền động

Lực quán tính c a xe đủ ẩy: 𝐹𝑞𝑡= 𝐺𝑑 ∗ 𝑎𝑥

Lực ma sát: 𝐹𝑚𝑠= 𝑁 ∗ 𝑓1= 𝐺𝑑∗ 𝑔 ∗ 𝑓1 ọn hệ số ch ma sát giữa bánh xe (vậ ệu là t linhựa PU) và thanh ray dẫn hướng (vật liêu thép) là 0.8

𝜂𝑡𝑣: Hiệu suất của bộ truyền trục vít- bánh vítCông suất cần thiết trên trục động cơ: 𝑃𝑐𝑡=𝑃𝑙𝑣

𝜂 = 0.0510.88= 0.062 𝑘𝑤) (Số vòng quay trên trục công tác:

𝑛𝑙𝑣=60000 ∗ 𝑉𝑥

𝜋 ∗ 𝑑8 = 60000 ∗ 5

3.14 130 60∗ ∗ = 12.25 ( 𝑛𝑔𝑣ò /𝑝ℎú𝑡) ≈ 12(𝑣ò𝑛𝑔/𝑝ℎú𝑡)Số vòng quay sơ bộ trên trục động cơ:

- Tỷ số truyền của bộ uyền xích tr 𝑢𝑥= (2 ÷ 5) - Tỷ số truyền của hộp giảm tốc 𝑢ℎ𝑔𝑡= (10 40÷ )

→Chọn 𝑢𝑥= 2 và 𝑢ℎ𝑔𝑡= 40

𝑛𝑠𝑏= 𝑛𝑙𝑣∗ 𝑢 = 𝑛𝑡𝑙𝑣∗ 𝑢 ∗ 𝑢𝑥ℎ𝑔𝑡= 12 ∗ 2 ∗ 40=960 (𝑣ò𝑛𝑔/𝑝ℎú𝑡) → Số vòng quay đồng bộ trên trục động cơ: 𝑛đ𝑏= 1500 (𝑣ò𝑛𝑔/𝑝ℎú𝑡)

2.1.2 Chọn động cơ:

Lựa chọn động cơ có thông số gần với yêu cầu và thỏa mãn: {𝑃đ𝑐≥ 𝑃𝑐𝑡

𝑛đ𝑐= 𝑛đ𝑏Động cơ cụm xe di chuyển

Thông số động cơ: - 𝑃đ𝑐= 0.25 𝑘𝑊

- 𝑛đ𝑐= 1500 (𝑣ò𝑛𝑔/𝑝ℎú𝑡) - Mã sản ph m: GL-71M-4 ẩ- Mã khung vỏ: 71M1-4 - Nhãn hiệu: Parma

2.1.3 Thiết kế bộ truyền xích

Thông số đầu vào:

• 𝑃𝑙𝑣= 𝑃đ𝑐∗ 𝜂 = 0.25∗ 0.88= 0.22 (𝑘𝑤 ) • 𝑛𝑙𝑣= 12 (𝑣ò𝑛𝑔/𝑝ℎú𝑡)

• 𝑢𝑥 = 2

• 𝑇𝑙𝑣 = 9.55∗ 106∗𝑃𝑙𝑣

𝑛𝑙𝑣= 9.55∗ 106∗0.2212= 175083.3 (𝑁𝑚𝑚) Chọn xích ống – con lăn:

Hình 2.3 Động cơ cụm xe di chuyển

21 • Tiếng n nhồ ỏ hơn xích ống (vì do là ma sát lăn).• Độ bền mòn cao, được dùng khá rộng rãi.Chọn số răng đĩa xích:

Số răng của đĩa xích nhỏ:

𝑍1=21 − 2 ∗ 𝑢𝑥 =17 (𝑍1> 𝑍𝑚𝑖𝑛= 16) Do đó số răng của đĩa xích lớn: 𝑍2= 𝑢𝑥 ∗ 𝑍1= 34 (𝑍2< 𝑍𝑚𝑎𝑥= 120) Xác định bước xích p:

• Điều kiện đảm b o chả ỉ tiêu về độ ền mòn củ b a b truyộ ền xích :𝑃𝑡= 𝑃𝑙𝑣∗ 𝑘 ∗ 𝑘𝑧∗ 𝑘𝑛≤ [𝑃]

Trong đó 𝑃𝑡 , 𝑃𝑙𝑣, [𝑃] lần lượt là công suất tính toán, công suấ ần truyền và công suất c t cho phép [kw]

• Chọn b ộ xích tiêu chuẩn có:

𝑍01= 25 𝑛01= 50 (𝑣ò𝑛𝑔/𝑝ℎú𝑡)Ta có:

- Hệ s ố răng: 𝑘𝑧=𝑍01

𝑍1 =2523= 1.08 - Hệ s ố vòng quay: 𝑘𝑛=𝑛01

+ 𝑘𝑎 là hệ số kể đến khoảng cách trục và chiều dài xích Theo bảng 5.6 trang 82 [1], chọn 𝑎 ≤25𝑝 → 𝑘𝑎= 1.25

+ 𝑘𝑑𝑐là hệ số kể đến ảnh hưởng của việc điều chỉnh lực căng xích Theo bảng 5.6 trang 82 [1], chọn 𝑘𝑑𝑐= 1 (vị trí trục được điều chỉnh bằng một trong các đĩa xích)+ 𝑘𝑏𝑡 là hệ số kể đến ảnh hưởng của bôi trơn Theo bảng 5.6 trang 82 [1], chọn 𝑘𝑏𝑡=1.3 (môi trường làm việc có bụi, chất lượng bôi trơn đạt yêu cầu)

+ 𝑘đlà hệ số tải trọng động, kể đến tính chất của tải trọng Theo bảng 5.6 trang 82 [1], chọn 𝑘đ= 1.3 (làm việc va đập vừa)

+ 𝑘𝑐là hệ số kể đến chế độ làm việc của bộ truyền Theo bảng 5.6 trang 82 [1], chọn 𝑘𝑐= 1 (làm việc 1 ca)

Do đó :

𝑘 = 𝑘0∗ 𝑘 ∗ 𝑘 ∗ 𝑘 ∗ 𝑘 ∗ 𝑘 = 1 ∗ 1.𝑎𝑑𝑐𝑏𝑡đ𝑐 25∗ 1 ∗ 1.3 ∗ 1.3 ∗ 1 = 2.11 Vậy công suất tính toán:

𝑃𝑡= 𝑃𝑙𝑣∗ 𝑘 ∗ 𝑘𝑧∗ 𝑘𝑛= 0.22∗ 2.11∗ 1.08∗ 4.2 = 2.106(𝑘𝑤 )Với {

𝑃𝑡= 2.106 (𝑘𝑊) ≤ [𝑃] 𝑛01= 50(𝑣ò𝑛𝑔/𝑝ℎú𝑡)

Dựa vào bảng 5.5 trang 81 [1], đồng thời theo bảng 5.8 trang 83 [1] 𝑝 < [𝑝𝑚𝑎𝑥] phải thỏa mãn nên ta chọn bộ truyền xích có bước xích 𝑝 =25 400 (𝑚𝑚) .

• Bộ truyền xích:

- Bước xích: 𝑝 = 12.7 (𝑚𝑚) - Đường kính chốt: 𝑑𝑐= 7.95 (𝑚𝑚)- Chiều dài ống: 𝐵 =22 61 (𝑚𝑚).- Công suất cho phép: [𝑃] = 3.2 (𝑘𝑤) • Xác định khoảng cách trục và s mắt xích: ốChọn sơ bộ khoảng cách trục: 𝑎 ≤ 25𝑝 Chọn 𝑎 =21𝑝 =21 12∗ 7 =266.7 ≈267 (𝑚𝑚)

23 • Số mắt xích:

𝑥 =2𝑎

𝑝 +𝑍1+ 𝑍2

(𝑍2− 𝑍1)2∗ 𝑝4𝜋2𝑎 𝑥 =2 ∗ 267

12.7+17 + 34

(34− 17)2∗ 12.74𝜋2∗ 267 = 67.98

Chọn 𝑥 = 68 (chọn là số chẵn) • Xác định lại khoảng cách trục:

𝑎∗=𝑝4∗ [𝑥 −

𝑍1+ 𝑍2

2 + √(𝑥 −𝑍1+ 𝑍2

17 + 34

2 + √(68 −17 + 34

Tra bảng 5.9 trang 85 [1], ta có loại xích ống con lăn 𝑝 = 12.7 (𝑚𝑚) thì số lần va đập cho phép của xích là:[𝑖] = 30 Số lần va đập của bản lề xích:

𝑖 =𝑍1∗ 𝑛𝑙𝑣15 ∗ 𝑥=

17 ∗ 12

15 68∗ = 0.2 < [𝑖]  Kiểm nghiệm độ ề b n:

𝑘đ∗ 𝐹𝑡+ 𝐹0+ 𝐹𝑣

≥ [𝑠]

Trong đó:

- Q: Tải trọng phá hỏng

Tra bảng 5.2 trang 78 [1], với 𝑝 = 12.7 (𝑚𝑚) thì 𝑄 = 56.7 (𝑘𝑁) = 56700 (𝑁) và 𝑞 = 1.0 (𝑘𝑔)

𝑘đ : Hệ số tải trọng động, 𝑘đ= 1.3 (chế độ làm việc va đập vừa) - 𝑣 : v n tậ ốc trung bình của xích:

𝑣 = 𝑛𝑙𝑣∗ 𝑝 ∗ 𝑍160000 =

12 12∗ 7 ∗17

60000 = 0.04 (𝑚/𝑠) - 𝐹𝑡 : Lực vòng, 𝐹𝑡=1000∗𝑃𝑙𝑣

𝑣 =1000∗0.220.04 = 5500(𝑁) - 𝐹𝑣 : L c ự căng do lực li tâm sinh ra,

𝐹𝑣= 𝑞 ∗ 𝑣2= 1 ∗ 0.1172= 0.014 (𝑁)

- 𝐹0 : Lực căng do trọng lượng nhánh xích bị động sinh ra: 𝐹0= 9.81∗ 𝑘𝑓∗ 𝑞 ∗ 𝑎 = 9.81∗ 4 ∗ 1 ∗497.2 ∗10−3= 19.5 (𝑁) Với 𝑘𝑓là hệ số phụ thuộc độ võng f của xích và vị trí bộ truyền

𝑘𝑓= 4, ứng vớ ộ truyền nghiêng một góc dưới b i 40° so với phương nằm ngang.- [𝑠] : H s ệ ố an toàn cho phép, tra bảng 5.10 trang 86 [1] v i ớ

𝑝 =12.7 (𝑚𝑚) và 𝑛𝑙𝑣= 12 (𝑣ò𝑛𝑔/𝑝ℎú𝑡) thì [𝑠]= 7

- Hệ s ố an toàn: 𝑠 = 1.3∗1882.5670092+19.5+0.014= 22 98 > [𝑠] = 7 → Bộ truyền xích đảm bảo đủ bền.

 Xác định các thông số của đĩa xích: • Đường kính vòng chia:

𝑑1= sin (𝑝𝜋𝑍1)

= sin (12.7𝜋

17)= 69 116 (𝑚𝑚)𝑑2=sin (𝑝𝜋

𝑍2)= 12.7sin (𝜋

34)= 137 642 (𝑚𝑚)

25 • Đường kính vòng đỉnh răng: {𝑑𝑎1= 𝑝 ∗ 0.5 + cot[ (

𝑍1)] = 12.7 ∗ 0.5 + cot ([ 𝜋 17)] = 75.559 (𝑚𝑚)𝑑𝑎2= 𝑝 ∗ 0.5 + cot[ (𝜋

𝑍2)]= 12.7 ∗ 0.5 + cot ([ 𝜋 34)] = 144 675 (𝑚𝑚)• Đường kính vòng chân răng:

{𝑑𝑓1= 𝑑1− 2𝑟 𝑑𝑓2= 𝑑2− 2𝑟 Với 𝑟 = 0.5025 𝑑𝑙+ 0.05 Tra bảng 5.2 trang 78 [1] 𝑑𝑙= 8.45 (𝑚𝑚)

→ 𝑟 = 0.5025 ∗ 8.45+ 0.05= 4.3 (𝑚𝑚)

→ {𝑑𝑓1= 69 116. − 2 ∗ 4.3 =60 521. (𝑚𝑚) 𝑑𝑓2= 137 642 − 2 ∗ 4.3 =129 047 (𝑚𝑚)  Kiểm tra về độ b n tiề ếp xúc của đĩa xích:

𝜎𝐻1= 0.47 ∗ √𝑘𝑟(𝐹𝑡𝐾đ+ 𝐹𝑣đ) E

𝐴𝑘𝑑≤ [σH] Trong đó:

- 𝑘𝑟: H sệ ố ảnh hưởng của số răng đĩa xích Tra b ng trang 87, v i ả ớ 𝑍1= 17 n i ộsuy → 𝑘𝑟= 0.41

𝐴 =180 (𝑚𝑚2)- 𝐸: Modun đàn hồi

𝐸 =2𝐸1𝐸2

𝐸1+ 𝐸2=2∗2.1∗105∗2.1∗105

2.1∗105+2.1∗105 = 2.1 ∗ 105 (𝑀𝑃𝑎) với 𝐸1, 𝐸2 lần lượt là môđun đàn hồ ủa vậ ệu con lăn và răng đĩa.i c t li