NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ, MÔ PHỎNG MÔ HÌNH BÃI ĐỖ XE TỰ ĐỘNG DẠNG THANG DI CHUYỂN - HỒ SỸ QUÂN - CƠ ĐIỆN TỬ - ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI

Xác định tốc độ vòng quay của trục động cơ Chọn U_hộpgiảmtốc=4÷40 →U_BR=30 U_xích=1 Tỷ số truyền toàn bộ hệ thống dẫn động U_t=U_BR.U_x=30.1=30 Trong đó U_(BR ) tỷ số truyền bộ truyền bánh răng U_x:tỷ số truyền bộ truyền xích Số vòng quay trục máy công tác: n_lv=(60000.v)/(z.t)=60000.0,05/12.12,7=19,7 (vòng/phút) v là vận tốc xích tải m/s z là số răng đĩa xích t là bước xích, mm Từ U_t,n_lv có thể tính được số vòng quay sơ bộ của động cơ n_sb=n_lv.U_t=19,7.30=591 (vòng/phút) Từ bảng trên ta chọn được động cơ SC21-3714 với n¬sb = 4000 ( vòng/phút) và Pđc = 1,937 (W) và hộp giảm tốc IG10model6của hãng CITIZENMICRO. Quy cách chọn động cơ Động cơ được chọn phải có công suất Pđc và số vòng quay nđc thỏa mãn {█(P_đc≥P_ct@n_đc≈n_sb )┤ và có momen máy thỏa mãn T_mm/T≤T_k/T_dn Tính động học hệ dẫn động cơ khí Xác định tỷ số truyền của hệ dẫn động U_t=n_đc/n_lv nđc : số vòng quay của động cơ đã chọn nlv : số vòng quay của trục công tác Phân phối tỷ số truyền của hệ dẫn động u_t=u_n.u_h un : tỉ số truyền của bộ truyền ngoài uh : tỉ số truyền của hộp giảm tốc u_n=u_x=1 u_h=u_BR Xác định công suất, momen, số vòng quay trên các trục Do tính toán trên để áp dụng vào cho mô hình. Vì vậy, để thuận tiện cho việc tính toán, thiết kế, chế tạo ta chọn động cơ gắn liền cùng hộp giảm tốc. Khi đó, ta chỉ quan tâm tới thông số: tốc độ vòng quay và momen xoắn của trục ra hộp giảm tốc. Tính toán bộ truyền xích Chọn loại xích Vì tải trọng nhỏ, vận tốc thấp nên ta sử dụng xích ống. Xác định các thông số của bộ truyền ux = 1 do chỉ sử dụng 1 đĩa xích số răng đĩa xích nhỏ z = 10 Điều kiện đảm bảo chỉ tiêu về độ bền mòn của bộ truyền xích P_t=k.k_z.k_n≤[P] Pt, P, [P] lần lượt là công suất tính toán, công suất cần truyền, công suất cho phép Tra bảng 5.6 và 5.7/ T81,82 tập 1 ta được kz hệ số răng, kz = 25/z_1 kn hệ số vòng quay, kn = n_01/n_1 k=k_0.k_a.k_đc.k_bt.k_đ.k_c k0 hệ số kể đến ảnh hưởng của vị trí bộ truyền, k0 = 1 ka hệ số kể đến khoảng cách trục và chiều dài xích, ka = 0,8 kđc hệ số kể đến nahr hưởng của việc điều chỉnh lực căng xích, kđc = 1 kbt hệ số kể đến ảnh hưởng của bôi trơn, kbt = 1,8 kđ hệ số tải trọng động, kể đến tính chất của tải trọng, kđ = 1,5 kc hệ số kể đến chế độ làm việc của bộ truyền, kc = 1,45 k=1.0,8.1.1,8.1,5.1,45=3,132 P_t=25/z_1 ×n_01/n_1 ×k=25/10×50/60×3,132=6,525 W [P]=0,35 KW Chọn bộ truyền xích 1 dãy có bước xích p =12,7 thỏa mãn điều kiện mòn. Tính kiểm nghiệm xích Kiểm nghiệm về quá tải theo hệ số an toàn S=Q/(k_đ.F_t+F_0+F_v )≥[S] Q tải trọng phá hủy, tra bảng Q = 26kN kđ hệ số tải trọng động, kđ = 1,7 Ft lực vòng, F_t=1000.P/v=2/0.05=40N Fv lực căng do lực li tâm sinh ra, Fv = 0 F0 lực căng do trong lượng nhánh xích bị động sinh ra, F0 = 0 Tra bảng 5.10 ta được [S]=7 S=Q/(k_đ.F_t+F_0+F_v )=26000/(1,7.40+0+0)=382≥[S] Như vậy, bộ truyền xích đảm bảo đủ bền. Đường kính đĩa xích d=p/sin(π/z) =12,7/sin(π/12) Kiểm nghiệm độ bền tiếp xúc của đĩa xích theo công thức σ_H=0,47√(k_r (F_t.K_đ+F_vđ )E/(Ak_đ))≤[σ_H ] kr hệ số kể đến ảnh hưởng của số răng đĩa xích, phụ thuộc Z Z = 10 nên kr = 0,6 Fvđ lực va đập trên m dây xích, Fvđ = 13.10^(-7) n_1 p^3 m kđ hệ số phân bố không đều tải trọng Kđ hệ số tải trọng động A diện tích chiếu của bản lề, tra bảng 5.12 ta được A = 39,6 mm2 E = 2E1E2/(E1+E2) môđun đàn hồi với E1 và E2 lần lượt là môđun đàn hồi của vật liệu con lăn và răng đĩa. E = 2,1.105 MPa. Tra bảng 5.11 trang 86 ta được: [σ_H ]=600 MPa σ_H=0,47√(0,6.(40.1+0,16).〖2,1.10〗^5/39,6.1)=168≤[σ_H ] Như vậy, dùng thép 45 tôi cải thiện đạt độ cứng HB = 210 sẽ đạt được ứng suất tiếp xúc cho phép [σ_H ]=600 MPa đảm bảo được độ bền tiếp xúc cho răng đĩa xích.

Trang 1

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: TS.NGUYỄN THÙY DƯƠNG

Page 1

LỜI CẢM ƠN

Mới ngày nào…

Còn xa lạ bước vào giảng đường lớn Còn tí tởn dạo quanh khắp sân trường Ôi yêu thương Bách Khoa đẹp biết mấy Rạo rực lòng bao ước mơ đầy vơi Thời gian trôi…

Từ đại cương đến chuyên ngành kỹ thuật Bao thăng trầm thấm mặn đắng mồ hôi Bách Khoa tôi phai nhoà trong áp lực Gắng gượng mình cố vững bước vượt qua Rồi một ngày…

Thu chiều tà lá đưa về ký ức

Lòng thổn thức thấy một nét đượm buồn Bách Khoa ơi tình yêu tôi quên lãng Đời vội vàng, bên nhau còn mấy thu…

Cảm ơn Bách Khoa! 4 năm có lẽ sẽ chẳng đáng gì so với cuộc đời, nhưng đã là tất cả của tuổi thanh xuân Không muốn biết Bách Khoa đã cho ta những gì, lấy đi bao nhiêu, chỉ biết rằng tuổi trẻ ta có Bách Khoa và chắc chắn sẽ không bao giờ quên điều đó

Ai đó từng nói: “Muốn đi nhanh hãy đi một mình, muốn đi xa hãy đi cùng nhau” Đúng vậy, tốt nghiệp, ra trường là thành công, nhưng có lẽ một mình thì không thể làm được điều đó Em xin chân thành cảm ơn sự giúp đỡ tận tình, sự yêu thương đến từ các thầy cô bộ môn Máy và ma sát học, đặc biệt là cô TS.NguyễnThùy Dương Em chúc các thầy, cô luôn mạnh khoẻ, nhiệt huyết để dạy bảo, giúp đỡ các thế hệ sinh viên tiếp theo nên người

Cảm ơn bố mẹ- hậu phương vững chắc của con

Cảm ơn người con gái ấy, cả thanh xuân của tớ luôn có cậu làm mục tiêu để tớ phấn đầu, vượt qua mọi khó khăn

Cuối cùng là lời cảm ơn đến các bạn lớp CN Cơ điện tử 01,02 K60 cũng như toàn thể anh em Cơ điện tử K60 Cảm ơn vì đã cùng nhau đi qua những năm tháng Bách Khoa, cùng nhau chia sẽ niềm vui, nỗi buồn Ai rồi cũng có những lựa chọn, một lối đi riêng Hy vọng sau này những cảm xúc ấy sẽ đến với chúng ta một lần nữa

Tạm biệt Bách Khoa – mùa hè năm 2019

Hà Nội, ngày 6 tháng 9 năm 2019

Trang 2

CHƯƠNG I: TỔNG QUAN BÃI ĐỖ XE TỰ ĐỘNG 9

1.1 Khảo sát tính hình ô tô, xe máy tại các đô thị lớn ở việt nam trong những năm gần đây 9

1.1.1 Thực trạng 9

1.1.2 Phân tích tình hình thực tế và các quy định pháp luật về bãi đỗ xe ở Việt Nam 10 1.1.3 Kinh nghiệm sử dụng ở các nước 11

1.1.4 Phân tích đặc điểm của bãi đỗ xe tự lái và hệ thống đỗ xe tự động 12

1.1.5 Các vấn đề cần lưu ý khi xây dựng hệ thống đỗ xe tự động 13

1.1.6 Một số dự án bãi đỗ xe tự động đã xây dựng ở Việt Nam 14

1.2 Phân loại hệ thống đỗ xe tự động 17

1.2.1 Phân loại theo quy trình lưu chuyển 17

1.2.2 Phân loại theo hệ thống điều khiển 17

1.2.3 Phân loại theo kiến trúc 17

1.2.4 Phân loại theo quy mô sử dụng 17

1.3 Phân tích nguyên lý vận hành một số hệ thống thang máy thông dụng 17

1.3.1 Hệ thống thang máy – robot tầng di chuyển 17

1.3.2 Hệ thống thang thang máy - robot thang di chuyển 19

1.4 Lựa chọn hệ thống cho đề tài 27

CHƯƠNG II: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ MÔ HÌNH 28

Trang 3

Page 3

2.1 Mục tiêu thiết kế 28

2.2 Phương án thiết kế 28

2.2.1 Phân tích chuyển động 28

2.2.2 Lựa chọn phương án truyền động 30

2.3 Tính toán mô hình bãi đỗ xe tự động 32

2.3.1 Chuyển động cụm robot lấy xe 32

3.4 Thiết bị lựa chọn cho hệ thống 70

3.4.1 Bộ nguồn chuyển đổi dòng từ dòng AC sang DC 70

3.4.2 PLC S7-200 CPU 224 DC/DC/DC 71

3.4.4 Relay 24V 73

3.4.5 Cảm biến từ 74

3.3.6 Công tắc hành trình 75

3.4 Sơ đồ mạch động lực,điều khiển 76

3.5 Thiết kế sơ đồ thuật toán điều khiển 78

3.5.1 Sơ đồ thuật toán chương trình chính 78

3.5.2 Sơ đồ thuật toán chương trình gửi xe và lấy xe 80

Trang 4

Page 4

3.6.Thiết kế giao diện mô phỏng điều khiển 88

3.6.1.Phần mêm WinCC 88

3.6.2 Kết nối WinCC với PLC S7 – 200 89

3.6.3 Thiết kế giao diện giám sát và điều khiển WinCC 94

KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN 95

TÀI LIỆU THAM KHẢO 96

Trang 5

Page 5

DANH SÁCH CÁC HÌNH VẼ

Trang

Hình 1 1: Xe nhập khẩu 9

Hình 1 2: Tắc đường ở Việt Nam 10

Hình 1 3: Bãi gửi xe ở khu chợ ở Việt Nam 12

Hình 1 4: Bãi đỗ xe Trần Nhật Duật 15

Hình 1 5: Hệ thống đỗ xe tòa nhà M5 Nguyễn Chí Thanh 16

Hình 1 6: Thang máy – robot tầng di chuyển 18

Hình 1 7: Thang máy – robot thang di chuyển 19

Hình 1 8: Hệ thống cầu trục di chuyển ngang 20

Hình 2 4: Lực tác dụng thang máy xét theo phương chuyển động 42

Hình 2 5 Bản vẽ hình chiếu trục đo khung chứa xe 45

Trang 6

Hình 2 24 bản vẽ hình chiếu trục đo mô hình 59

Hình 3 1 Sơ đồ khối tín hiệu 61

Hình 3 2: Mô hình tổng quát của một PLC 64

Hình 3 16: Sơ đồ mạch điều khiển hệ thống 78

Hình 3 17: Sơ đồ thuật toán chương trình chính 79

Hình 3 18: Sơ đồ chương trình con lấy xe ô số 1,2 81

Hình 3 19: Sơ đồ chương trình con lấy xe ô số 3,4,5,6 82

Hình 3 20: Sơ đồ chương trình con lấy xe ô số 7,8,9,10 83

Hình 3 21: Sơ đồ chương trình con gửi xe số 1,2 84

Hình 3 22: Sơ đồ chương trình con gửi xe ô số 3,4,5,6 85

Trang 7

Page 7

Hình 3 23: Sơ đồ chương trình con gửi xe ô số 7,8,9,10 86

Hình 3 24: Chương trình Reset 87

Hình 3 25: Giao diện WinCC 7.2 88

Hình 3 26 Kết nối s7-200 với máy tính (bước1) 89

Hình 3 30 Kết nối s7-200 PC Acess (bước 1) 91

Hình 3 31 Kết nối s7-200 PC Acess (bước 2) 92

Hình 3 32 Kết nối WinCC với PC-Acess (bước 1) 92

Hình 3 35: Giao diện giám sát và điều khiển 94

DANH SÁCH CÁC BẢNG BIỂU Trang Bảng 2 1: Mục tiêu thiết kế 28

Bảng 2 2 Bảng chọn động cơ của hãng CITIZENMICRO 34

Bảng 2 3 Thông số xích con lăn 49

Bảng 3 1: Thông số và các đặc điểm kỹ thuật của series 22X 62

Bảng 3 2: Bảng giới thiệu các loại module mở rộng 63

Bảng 3 3: Ngăn xếp và tên bit 69

Bảng 3 4: Bảng địa chỉ đầu vào 76

Bảng 3 5: Bảng địa chỉ đầu ra 77

Trang 8

Page 8

LỜI MỞ ĐẦU

Vào năm 1907, Sài Gòn là nơi có chiếc ô tô đầu tiên lăn bánh tại Việt Nam, chiếc xe do người Pháp mang sang Tính đến nay, hơn một thế kỷ tính từ ngày ấy, số lượng xe hơi đã tăng một cách chóng mặt Ô tô trở thành phương tiện đi lại chủ yếu, gắn bó mật thiết với cuộc sống của người dân Tốc độ đô thị hóa nhanh dẫn đến tăng nhanh các phương tiện đi lại trong khi đó cơ sở hạ tầng không phát triển đồng bộ theo kịp dẫn đến thiếu hụt các bãi giữ xe phục vụ người dân

Với tình trạng quy hoạch thiếu hụt diện tích đất lớn để xây dựng các bãi đỗ xe tự lái truyền thống, do đó cần các bãi đỗ xe hiện đại có hiệu suất sử dụng không gian tối đa, an toàn phù hợp với quy hoạch của các thành phố lớn của

nước ta Đó là xây dựng một bãi đỗ xe tự động – thông minh theo dạng tầng cao

ốc nổi hoặc hầm ngầm Giải pháp bãi đỗ xe kiểu này mang lại rất nhiều lợi ích

có thể kể đến như:

- Tiết kiệm nhiên liệu, giảm lượng khí thải gây ô nhiễm môi trường, giảm

nguy cơ va chạm, hao mòn xe

- Tạo cho khách hàng cảm giác hiện đại – thông minh – tiện nghi - Tiết kiệm thời gian đỗ xe

Mô hình bãi đỗ xe tự động đã được rất nhiều nước trên thế giới sử dụng có thể kể đến như các nước châu Á có diện tích đất nhỏ như Nhật Bản, Hàn Quốc, các nước châu Âu như Đức, Hà Lan, Anh, Đông Nam Á như Singapore, Malaysia, Ở Việt Nam mô hình này còn rất ít, ngay cả những thành phố lớn như Hà Nội, thành phố Hồ Chí Minh mô hình này cũng chỉ đếm trên đầu ngón tay

Theo khảo sát thực tế cho thấy, có nhiều cao ốc có xây dựng tầng hầm để xe nhưng đa số đều không đáp ứng nổi nhu cầu của chính cao ốc đó Trong khi đó, một số cao ốc xây lên không đúng quy hoạch còn thiếu tầng để xe Lượng xe rất lớn đổ ra lòng đường rồi vỉa hè tìm chỗ đỗ tạm hoặc phải tìm chỗ đỗ xa, gây ra hiện tượng ùn tắc giao thông, lấn chiếm vỉa hè của người đi bộ

Do đó việc xây dựng bãi đỗ xe tự động nhiều tầng là một trong những việc

cấp bách nhất trong phát triển hạ tầng đô thị tại Việt Nam hiện nay

Tuy nhiên để xây dựng bãi đỗ xe tự động cần đội ngũ cán bộ kỹ thuật có chuyên môn cao và có khả năng học hỏi, thích ứng với công nghệ ngày càng hiện đại Với mong muốn học tập, nghiên cứu, áp dụng các kiến thức đã học trên

giảng đường vào thực tế nhóm em chọn đề tài: Nghiên cứu thiết kế, mô phỏng mô hình bãi đỗ xe tự động dạng thang di chuyển

Trang 9

Page 9

CHƯƠNG I: TỔNG QUAN BÃI ĐỖ XE TỰ ĐỘNG

1.1 Khảo sát tính hình ô tô, xe máy tại các đô thị lớn ở việt nam trong những năm gần đây

1.1.1 Thực trạng

Theo báo xedoisong.vn ra ngày 28/5/2018 ,theo như kết quả nghiên cứu của

Ủy ban An toàn Giao thông Quốc gia mới được công bố tại một hội thảo ở Hà Nội, nhu cầu về ôtô tại Việt Nam đang ngày càng tăng, nhất là các thành phố lớn, nơi tỷ lệ tăng trưởng ôtô đã vượt qua xe máy Tỷ lệ tăng trưởng của xe máy trên cả nước hiện là 7,3% và ôtô là 6,5% Trong khi đó, đối với các đô thị lớn,

mức tăng trưởng của xe máy là 10%, còn ôtô lên tới 15%

Hình 1 1: Xe nhập khẩu

Hầu hết lượng ôtô bán ra ở Việt Nam tập trung ở các đô thị loại 1 nhiều nhất là Hà Nội và TP.HCM là nơi tập trung đến 17% dân số cả nước và chiếm khoảng 45% tổng số xe đăng ký mới hàng năm Hiện tại, Việt Nam đang có 49 triệu xe máy và khoảng 3,2 triệu ôtô đang lưu hành Xét trên quy mô dân số 95 triệu người, tỷ lệ sở hữu xe máy là 516 xe/1.000 dân, ôtô là 33 xe/1.000 dân

Theo số liệu của công ty tư vấn chiến lược hàng đầu Châu Á Solidiance, công bố nghiên cứu về thị trường ôtô dưới 9 chỗ tại Việt Nam Theo đó, giai đoạn 2012-2016, Việt Nam là quốc gia có ngành ôtô tăng trưởng nhanh nhất khối ASEAN Tốc độ tăng trưởng hàng năm đạt 38%

Trang 10

Page 10

Hình 1 2: Tắc đường ở Việt Nam

Nếu tính riêng quãng 2015-2016, Việt Nam đạt tăng trưởng 36%, trong khi Indonesia chỉ tăng nhẹ 5%, Thái Lan giảm 4% và Malaysia giảm 13% Trong giai đoạn 2017-2020, thị trường ôtô con tại Việt Nam sẽ tăng trưởng 13% Tổng lượng ôtô bán ra dự kiến chạm mức 225.000 xe vào năm 2020

Như vậy, qua các liệu thống kê nhu cầu mua xe hơi của người Việt đang tăng mạnh trong những năm gần đây Tuy nhiên số lượng người sở hữu xe ô tô vẫn trung chủ yếu ở các thành phố lớn: Hà Nội, thành phố Hồ Chí Minh, Đà Nẵng v.v Điều này dẫn đến hậu quả tất yếu cơ sở hạ tầng giao thông sẽ không phát triển kịp Dễ thấy nhất là tình trạng thiếu bãi đỗ xe hơi ngày càng nghiêm trọng tập trung tại Hà Nội và Thành phố Hồ Chí Minh

Giải quyết tình trạng này là làm sao đỗ được nhiều xe nhất trên diện tích mặt bằng nhỏ nhất, hoặc xây dựng hệ thống đỗ xe ngầm Cùng với đó, phải đảm bảo an toàn, tiết kiệm năng lượng, tiết kiệm thời gian, giảm ách tắc so với cách đỗ xe truyền thống Trên thế giới đã có nhiều giải pháp cho vấn đề này và giải quyết rất hiệu quả

1.1.2 Phân tích tình hình thực tế và các quy định pháp luật về bãi đỗ xe ở Việt Nam

Qua khảo sát thực tế chúng em nhận thấy, cho đến thời điểm này, ngay cả các thành phố lớn tại Việt Nam mô hình bãi đỗ xe nhiều tầng tự động vẫn còn rất ít,

Trang 11

Page 11 mô hình nhỏ, chưa đáp ứng được nhu cầu của đông đảo người dân Tuy nhiên, trong tương lai không xa, Việt Nam sẽ có nhiều hệ thống đỗ xe nhiều tầng tự động do chính người Việt Nam chế tạo, thiết kế, thi công, làm chủ công nghệ, với quy mô lớn có khả năng lưu giữ nhiều ô tô đáp ứng được nhu cầu ngày càng tăng cao của người dân Bộ Xây dựng đã ban hành Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về quy hoạch xây dựng QCXDVN01: 2008/BXD, trong đó bảng 4.5 chương IV quy định:

Với khách sạn từ 3 sao trở lên: 4 phòng phải có 1 chỗ đỗ xe Với văn phòng cao cấp, trụ sở cơ quan đối ngoại: 100 2

m sàn sử dụng/ 1 chỗ đỗ xe

Siêu thị, cửa hàng lớn, trung tâm hội nghị, triển lãm, trưng bày: 100 2

m sàn sử dụng/ 1 chỗ đỗ xe

Chung cư cao cấp: 1 căn hộ/ 1,5 chỗ đỗ xe

Ngày 02/06/2008, Bộ xây dựng cũng đã ra thông tư số 14/2008/TT-BXD hướng dẫn về phân hạng nhà chung cư, trong đó quy định nhà chung cư hạng I phải có tối thiểu 1,5 chỗ để ô tô/ 1 căn hộ, nhà chung cư hạng II phải có tối thiểu 1 chỗ đỗ ô tô/ 1 căn hộ Với các quy định này, chủ đầu tư hiện phải tính toán rất kỹ lưỡng đỗ xe ô tô cho công trình Nếu sử dụng giải pháp bãi đỗ xe tự động, chủ đầu tư có thể tiết kiệm đáng kể diện tích xây dựng nhưng vẫn đảm bảo số xe theo quy định Trên cùng diện tích đất, số lượng ô tô đỗ được theo kiểu tự động có thể tăng từ gấp đôi đến gấp 20 lần so với số lượng ô tô đỗ được theo kiểu tự lái truyền thống

Theo những kết quả nghiên cứu của các nhà hoạch định giao thông đô thị và của Sở GTCC Hà Nội, hiện tại các bãi đỗ xe trong thành phố chỉ đáp ứng được khoảng 10% nhu cầu của xã hội, còn lại 90% thì phải đỗ ở xa hoặc nằm tản mạn ở những vỉa hè, lòng đường, các ngõ ngách không bị cấm đỗ Theo tính toán, Hà Nội bãi đỗ xe chỉ chiếm 0.48% diện tích đô thị, thành phố Hồ Chí Minh thậm chí chỉ có 0.1% Một con số quá ít thấp gần 26 lần so với quy định Chính vì vậy bãi đỗ xe ngầm dưới mặt đất là giải pháp tối ưu nhất vì không ảnh hưởng đến cảnh quan mặt đất và chỉ cần diện tích mặt bằng rất nhỏ để xe ra vào bãi đỗ còn diện tích lưu giữ là rất lớn Vì vậy, trong tương lai bãi đỗ xe tự động sẽ là giải pháp hàng đầu giải quyết những vấn đề đô thị, là một phần của thành phố thông minh

1.1.3 Kinh nghiệm sử dụng ở các nước

Bãi đỗ xe ô tô nhiều tầng theo kiểu dùng thang máy đưa lên tầng cao, sau đó lái xe tự lái ra chỗ đỗ xe trên mỗi tầng là kiểu đỗ xe nhiều tầng kết hợp hệ thống cơ khí đơn giản nhất, xuất hiện từ năm 1918 tại Mỹ, sau đó lan truyền sang châu Âu Ngay tại thành phố Hồ Chí Minh hiện nay vẫn còn dấu tích của thang nâng xe này tại bãi đỗ xe bên hông khách sạn Kim Đô Sau đó, đến năm 1964, hệ thống bán tự động ra đời tại châu Âu (Đức & Ý), với hệ thống này thang nâng

Trang 12

Page 12 kết hợp di chuyển xe đến vị trí của tầng, nhưng vẫn cần người lái xe đưa xe vào hệ thống Loại hình này được ứng dụng tại Nhật Bản từ năm 1975 Kể từ năm 1982, hệ thống tự động hoàn toàn không cần người lái tiếp tục được phát minh tại châu Âu(Đức) Các công ty Nhật Bản nhanh chóng phát triển công nghệ này sau đó và được ứng dụng rộng rãi từ năm 1985 Hiện nay, Nhật Bản và Hàn Quốc là hai nước có số lượng hệ thống đỗ xe tự động nhiều nhất thế giới do mật độ dân số lớn mà diện tích đất nhỏ Khách du lịch có thể tìm thấy bãi đỗ xe tự động ở bất kỳ khu phố nào tại Tokyo và Seoul Hệ thống đỗ xe nhiều tầng tự động cũng trở nên rất phổ biến ở các nước phát triển có mật độ dân số thấp Mỹ, Brasil, Argentina, Canada, Anh, Ý, Hà Lan, Tây Ban Nha, Đức, Úc Tại các nước này đều có các công ty chuyên kinh doanh bãi đỗ xe nhiều loại, trong đó hệ thống đỗ xe tự động nhiều tầng được sử dụng rất phổ biến

1.1.4 Phân tích đặc điểm của bãi đỗ xe tự lái và hệ thống đỗ xe tự động

Bãi đỗ xe tự lái thông thường có rất nhiều nhược điểm như: Yêu cầu diện tích mặt bằng lớn

Người lái xe không có kinh nghiệm thường mất nhiều thời gian để cho xe vào vị trí đỗ xe, dễ dẫn đến ùn tắc cục bộ, và có khả năng va chạm gây hao mòn xe

Khó kiểm soát khí thải, tiếng ồn trong khu vực đỗ xe

Hình 1 3: Bãi gửi xe ở khu chợ ở Việt Nam

Trang 13

Page 13 - Cần nhiều người kiểm soát trong một hệ thống, dễ có khả năng xảy ra mất

cắp phụ tùng xe, nếu hệ thống không có lắp camera an ninh

- Đối với bãi xe có diện tích lớn, người sử dụng cần nhiều thời gian để tìm chỗ đỗ xe phù hợp và tìm xe của mình khi lấy xe

Hệ thống đỗ xe tự động có thể giải quyết được hầu hết các vấn đề trên Lợi ích có thể kể đến như:

- Tiết kiệm quỹ đất: Với quỹ đất hạn hẹp thì bãi đỗ xe tự động nhiều tầng là lựa chọn tối ưu cho các nhà đầu tư

- Giảm chi phí cho nhà đầu tư: Giảm chi phí mua mặt bằng, đồng nghĩa việc giảm thời gian xây dựng công trình

- Khả năng tùy chỉnh cao, có khả năng mở rộng hệ thống với chi phí thấp - An toàn, tiết kiệm năng lượng: Người lái xe không cần phải lái xe đi tìm

chỗ đỗ xe giúp giảm thiểu thời gian, chi phí xăng dầu, hệ thống đỗ xe tự động tự tính toán điểm đỗ xe, tiết kiệm thời gian và năng lượng Người lái xe cũng không cần có nhiều kinh nghiệm để cho xe vào vị trí đỗ, tránh va chạm, hỏng hóc

- Giảm thiểu ô nhiễm môi trường: Trong khí thải xe cơ giới có chứa nhiều khí

hải độc hại cho môi trường, hệ thống đỗ xe tự động dùng hoàn toàn bằng điện năng rất thân thiện với môi trường

- An ninh đảm bảo : hệ thống đỗ xe tự động làm việc hoàn toàn bằng máy móc, không có người tham gia vào khu vực lưu giữ xe nên khó xảy ra mất cắp phụ tùng xe

- Tiết kiệm chi phí nhân công: hệ thống đỗ xe tự động có thể làm việc hoàn toàn tự động mà không cần người điều hành bãi xe

- Bảo vệ sức khỏe cho lái xe và người điều hành bãi xe: Do các tầng hầm giữ xe có không gian kín, nếu hệ thống thông gió không đảm bảo dễ dẫn đến tích tụ lượng khí độc có trong hầm kín gây hại cho sức khỏe của con người Hệ thống đỗ xe tự động không có con người ở khu vực hầm đỗ nên không gây hại cho sức khỏe con người

1.1.5 Các vấn đề cần lưu ý khi xây dựng hệ thống đỗ xe tự động

Việc áp dụng hệ thống đỗ xe tự động cho các công trình không phải đơn giản là sử dụng loại nào cũng được, và có nhiều vấn đề cần phải xem xét

- Thời gian lấy xe tùy thuộc vào từng loại hệ thống, đối với hệ thống 100 xe thông thường thì thời gian lấy xe ước tính lâu nhất là 2 phút/ xe, nhanh nhất là 0,5 phút / xe, trung bình mất khoảng 1,5 phút / xe Đối với các công trình nhà ở, siêu thị, bãi đỗ xe công cộng thì thường người sử dụng ít khi gửi xe và lấy xe cùng một thời điểm nên thời gian lấy xe không thành vấn đề, thậm trí còn nhanh hơn nhiều so với bãi đỗ xe tự lái có số lượng xe tương đương Tuy nhiên với công trình văn phòng, trung tâm hội nghị thì việc mọi người ồ ạt lấy xe trong vài phút trước và sau giờ làm, chương

Trang 14

Page 14 trình sẽ dẫn đến ùn tắc cục bộ, người sử dụng phải đợi lấy xe rất lâu Do đó các công trình này cần có nhiều cửa vào, cửa ra khác nhau, bố trí nhiều hệ thống thang nâng để giảm thời gian gửi/lấy xe

- Đối với bãi đỗ xe tự lái thông thường việc mất điện không ảnh hưởng đến việc đỗ xe thì hệ thống đỗ xe tự động lại không thể hoạt động nếu mất điện Vì vậy, cần phải trang bị máy phát điện cho hệ thống

- An toàn cháy nổ: ngoài việc tuân thủ các tiêu chuẩn phòng cháy chữa cháy trong xây dựng chung cho nhà cao tầng và tầng hầm, cần thiết phải lắp đặt hệ thống báo cháy và chữa cháy tự động cho khu vực đỗ xe Bề mặt kết cấu cần được sơn chống cháy và định kỳ kiểm tra, sơn lại Hệ thống thông gió tối ưu để thoát khói, khí cháy

- Các hầm cũng cần trang bị bơm chống ngập nước ảnh hưởng tới thiết bị và xe lưu giữ

- Không giống như bãi đỗ xe tự lái truyền thống, việc bất kỳ phần tử nào của hệ thống xảy ra hỏng hóc cũng ảnh hưởng đến việc gửi/lấy xe nên việc bảo trì thường xuyên là cần thiết

1.1.6 Một số dự án bãi đỗ xe tự động đã xây dựng ở Việt Nam Bãi đỗ xe cao tầng Trần Nhật Duật

Với tổng diện tích lắp đặt giàn thép là 412m2 gồm có 7 block, 4 tầng, chiều cao công trình là 8,51m Bãi đỗ này có khoảng 91 chỗ đỗ ( cho xe dưới 7 chỗ) Tất cả các block đều được sử dụng khung thép hình, bên trên là mái vòm bằng tấm nhựa có dạng như hình song uốn lượn

Theo công nghệ của Nhật Bản tiên tiến nhất, hệ thống đỗ xe được lắp dựng và hoạt động theo nguyên lý xếp hình Bãi đỗ có cơ cấu dịch chuyển ngang, nâng hạ bằng cáp và tấm pallet chuyên dụng Toàn bộ hệ thống đều vận hành tự động nên an toàn cho người sử dụng cũng như cho phương tiện Hệ thống cảm biến tiện lợi có thể phát hiện những vật thể ở gần kể cả con người Hệ thống cảnh báo ngay lập tức phát chuông ngừng hoạt động khi xảy ra sự cố, hạn chế tối đa tình trạng xảy ra thương vong

Cách sử dụng của hệ thống cũng rất dễ dàng, không cần đến quá nhiều nhân lực như đối với các bãi đỗ xe thông thường Khi đưa xe vào bãi, người lái xe chỉ cần cho xe vào vị trí, hệ thống sẽ tự động tìm ra vị đỗ còn trống và đưa xe lên trong khoảng thời gian chỉ tầm 2 phút, đồng thời báo lại số phòng, số tầng vào bảng điều khiển Khi muốn lấy xe, người trông giữ sẽ sử dụng nút điều khiển tại khu vực trả xe, ấn số phòng, số tầng, hệ thống sẽ ngay lập tức trả đúng xe cũng trong khoảng thời gian ngắn như lúc đưa lên,giúp tiết kiệm thời gian một cách đáng kể trong việc giao xe, lấy xe hơn hẳn gửi xe truyền thống

Trang 15

Page 15 Sự ra đời của bãi đỗ xe này như một giải pháp cho tình trạng khan hiếm bãi đỗ xe tại Hà Nội với cơ chế hoạt động thông minh và đơn giản Đặc biệt tiết kiệm nhân lực lao động và an toàn hơn khi xảy ra tình trạng cháy nổ hệ thống ngay lập tức báo động, hạn chế tối đa xảy ra thương vong do bãi đỗ tự động ít người

Bãi đỗ xe cao tầng Trần Nhật Duật cũng góp phần giảm thiểu tình trạng ùn tắc giao thông tại ” điểm nóng” như quận Hoàn Kiếm Bãi đỗ này cũng chính là cơ sở để phát triển thêm nhiều bãi đỗ xe thông minh khác tại Hà Nội

Hình 1 4: Bãi đỗ xe Trần Nhật Duật

Bãi đỗ xe ngầm thông minh tại tòa nhà M5 Nguyễn Chí Thanh

Là hệ thống đỗ xe hiện đại và tự động với 5 tầng hầm sâu 12m Tầng 1 có độ cao 3m dành cho loại ôtô có độ cao lớn như dòng SUV; tầng 2 đến tầng 5 có độ cao khoảng 2m, vừa đủ cho những chiếc Sedan

Trang 16

Page 16 Khi vào gửi, lái xe chỉ cần đưa xe vào cabin, nhận thẻ từ theo hướng dẫn của nhân viên, ngay sau đó các robot tự động làm việc, đưa phương tiện xuống tầng hầm và di chuyển sang phải/trái để vào các khoanh để xe còn trống Khi lấy xe, chủ xe quẹt thẻ, robot sẽ tự tìm xe theo mã số trên thẻ từ rồi đưa xe lên vị trí giao xe

Mỗi lần vận hành, robot có thể chuyển 5 xe ra/vào cùng lúc trong thời gian từ 30 giây đến 1 phút Tất cả các thao tác đều được tự động hóa nên cả bãi xe chỉ có hai nhân viên trực tại hai cổng ra/vào và quan sát hoạt động của bãi xe hoặc can thiệp khi có sự cố qua hệ thống camera

Hình 1 5: Hệ thống đỗ xe tòa nhà M5 Nguyễn Chí Thanh

Trang 17

Page 17

1.2 Phân loại hệ thống đỗ xe tự động 1.2.1 Phân loại theo quy trình lưu chuyển

1 Hệ thống thang máy – robot tầng di chuyển 2 Hệ thống thang máy – robot thang di chuyển 3 Hệ thống thang nâng – quay vòng ngang 4 Hệ thống thang cuốn – quay vòng đứng 5 Hệ thống thang nâng – quay vòng tròn 6 Hệ thống thang nâng – dịch chuyển ngang 7 Hệ thống thang treo – quay vòng đứng 8 Hệ thống nâng hạ – dich chuyển ngang 9 Hệ thống thang nâng đơn

1.2.2 Phân loại theo hệ thống điều khiển

1 Hệ thống điều khiển bán tự động

2 Hệ thống điều khiển logic khả lập trình(PLC) 3 Hệ thống điều khiển thông minh

1.2.3 Phân loại theo kiến trúc

1 Bãi đỗ lưu kho 2 Bãi đỗ ngầm 3 Bãi đỗ tháp trụ 4 Bãi đỗ mini

1.2.4 Phân loại theo quy mô sử dụng

1 Bãi đỗ xe công cộng 2 Bãi đỗ xe công sở 3 Bãi đỗ xe hộ gia đình 4 Bãi đỗ xe gara

1.3 Phân tích nguyên lý vận hành một số hệ thống thang máy thông dụng 1.3.1 Hệ thống thang máy – robot tầng di chuyển

Nguyên lí cấu tạo

Hệ thống gồm 1 lối đi ở giữa, hai bên gồm 1-2 dãy vị trí lưu đỗ

Thang máy : thang máy có nhiệm vụ nâng hạ robot đến đường ray của mỗi tầng, tại điểm xuất phát này Robot tự hành đến vị chí lấy xe ô tô Tại vị trí này, cánh tay robot di chuyển đến các các bánh xe oto thực hiện thao tác: kẹp, nâng,

Trang 18

Page 18 di chuyển.Pallet mang robot di chuyển từng tầng thực hiện nhiệm vụ cất xe.Ngược lại là quá trình cất xe

Để tăng số lượng lưu đỗ, 1 hệ thống có thể có nhiều robot

Đặc điểm:

• Hệ thống phù hợp với khu vực có diện tích lớn

• Kết hợp di chuyển thang nâng và bàn dịch chuyển tại khu vực vào ra ở mặt đất và khu vực để xe

• Hoạt động riêng biệt giữa các tầng để xe: Ngay cả trong trường hợp xảy ra sự

cố tại một bàn dịch chuyển hay trong thời gian kiểm tra định kỳ, những hệ thống khác vẫn hoạt động bình thường

Hình 1 6: Thang máy – robot tầng di chuyển

• Có thể tiết kiệm chiều cao của khu vực để xe bằng cách xây dựng kết cấu và bàn dịch chuyển bằng thép thay vì bê tong

• Sức chứa tối ưu: Mỗi bàn dịch chuyển không quá 30 xe

Trang 19

Đặc điểm :

• Khu vực đỗ xe phải được xây dựng theo đúng tiêu chuẩn của hệ thống

• Gồm nhiều tầng để xe với kết cấu bê tông hoặc thép

• Xe được đặt trực tiếp trên các sàn để xe mà không cần pallet

• Trên sàn thang nâng di chuyển có một cặp robot vận chuyển xe

• Thang nâng di chuyển có thể kết hợp các chuyển động để giảm thời gian vận chuyển xe

Hình 1 7: Thang máy – robot thang di chuyển

• Có thể kết hợp thiết bị vận chuyển với bàn xoay (Hệ thống TDR)

• Thích hợp với bãi đỗ xe ngầm

1.3.3 Hệ thống Pallet Nguyên lí cấu tạo

Cầu trục: cầu trục tự hành có nhiệm vụ nâng hạ và dịch chuyển bàn thao tác (pallet)

Trang 20

Page 20 Bàn thao tác có cơ cấu móc kéo chuyển pallet(khay chứa ô tô) thực hiện thao tác vào/ra vị trí lưu đỗ Cơ cấu chấp hành có thể sử dụng nhiều dạng khác nhau

Hình 1 8: Hệ thống cầu trục di chuyển ngang

Hệ thống xếp xe theo chiều ngang: Phù hợp với những khu vực đỗ xe hình chữ nhật có chiều rộng lớn hơn 17m

Hệ thống xếp xe dọc: Phù hợp với những khu vực hình chữ nhật có chiều rộng lớn hơn 7m

Hình 1 9: Hệ thống Pallet

Trang 21

• Mỗi xe được đặt trên một sàn pallet

• Mỗi tầng để xe có một bàn dịch chuyển với thiết bị vận chuyển sàn pallet làm nhiệm vụ vận chuyển xe tại tầng để xe đó

• Có thể lắp đặt hết hợp bàn xoay với thang nâng

1.3.4 Hệ thống thang nâng – quay vòng ngang Nguyên lí cấu tạo

Thang nâng trong hệ thống này có dạng thang máy: nâng, hạ pallet theo phương đứng

Cơ cấu vạn chuyển trên 1 tầng theo phương pháp đấy/ kéo trượt ngang các pallet theo một vòng chòn khép kín (pallet có thể dịch chuyển theo 2 phương nằm ngang trên 1 tầng)

Cơ cấu chấp hành xếp vào/lấy ra khá đơn giản theo nguyên tắc “ăn khớp” truyền lực giữa các pallet với nhau

Đặc điểm:

• Hệ thống có cơ cấu vận chuyển các sàn pallet theo từng tầng

• Phù hợp với những vị trí để xe hẹp và dài hoặc những bãi đỗ xe ngầm dưới các tòa nhà

• Khu vực vào ra là sàn pallet trên sàn thang nâng chính

• Có thể lắp đặt kết hợp bàn xoay trên thang nâng chính giúp xe không phải lùi trong quá trình vào ra

Trang 22

Page 22

Hình 1 10: Hệ thống thang nâng quay vòng ngang

1.3.5 Hệ thống thang nâng tĩnh Nguyên lí cấu tạo

Hệ thống thang nâng tĩnh là hệ thống dạng tháp hình chữ nhật gồm nhiều tầng để xe với chiều rộng tương đương 3 xe xếp song song nhau Mỗi tầng để được 2 xe, ở giữa là thang nâng có nhiệm vụ nâng hạ xe theo chiều dọc sau đó đưa xe sang ngang vào vị trí đỗ Hệ thống sử dụng công nghệ vận chuyển xe thông qua vận chuyển sàn pallet

Trang 23

• Mỗi xe được đặt trên một sàn pallet

• Thiết bị chính là một thang nâng vận chuyển xe giữa khu vực vào ra và các tầng để xe Trên sàn thang nâng có thiết bị vận chuyển sàn pallet

• Khu vực vào ra là sàn thang nâng, khi xe vào luôn luôn có một sàn pallet chờ sẵn

• Số tầng để xe: 20 – 30 tầng

1.3.6 Hệ thống Torpark Nguyên lí cấu tạo

Thang nâng ở hệ thống này thực hiện 2 chuyển động: nâng hạ theo phương đứng và quay quanh trục của nó

Thực hiện thao tác xếp vào/lấy ra nhờ cơ cấu cánh tay robot

Khi thang nâng nâng bàn robot kết hợp chuyển động quay vòng đến vị trí xác định thì robot bắt đầu làm việc

Hệ thống đỗ xe hình trụ cho phép vừa tận dụng không gian đỗ xe một cách tối ưu vừa có thể tạo cảnh quan đẹp cho khu vực nhờ thiết kế hiện đại và đẹp mắt Thiết bị chính của hệ thống là một thang nâng ở trung tâm có thể xoay 3600

Trang 24

• Trên sàn thang nâng có một cặp robot vận chuyển xe

• Khu vực vào ra có thể theo hướng bất kỳ

• Tốc độ xếp xe cao nhờ kết hợp chuyển động nâng hạ và chuyển động quay

• Cửa ra vào có thể ở hướng bất kỳ

• Kết cấu bằng thép hoặc bê tông (nên sử dụng kết cấu bê tông)

1.3.7 Hệ thống thang treo– quay vòng đứng Nguyên lí cấu tạo

Thang treo: Là 1 đôi bộ truyền xích tải, sàn đỗ xe được treo trên xích tải và di chuyển theo vòng tròn đứng

Các pallet chứa xe được treo trên 2 dải xích tải và di chuyển vòng tròng theo chuỗi xích Trên khung pallet có con lăn tựa dẫn hướng giữ thăng bằng pallet khi chuyển động Hệ thống sử dụng duy nhất 1 bộ truyền động

Trang 25

Hệ thống đỗ xe dạng xếp hình là loại giải pháp kỹ thuật trong đó xe được đặt trên các bàn nâng chuyển (pallet), các pallet này di chuyển nâng hạ theo trục thẳng đứng và di chuyển ngang để đưa các xe vào hoặc ra Hệ thống được lập trình để chọn cách thức di chuyển xe sao cho có thể lấy xe ra nhanh nhất

Đặc điểm:

• Dễ dàng lắp đặt, tháo dỡ, bảo trì và bảo dưỡng

• Chi phí cho toàn bộ hệ thống rẻ

Trang 26

Hệ thống đỗ xe nâng đơn có nguyên lý vận hành đơn giản nhất Xe được đỗ trên một pallet và được nâng lên một độ cao thích hợp để một chiếc xe khác có thể đỗ tại không gian phía dưới nhằm tăng gấp đôi số lượng vị trí để xe

Hệ thống thích hợp sử dụng cho các gia đình sinh sống tại các khu đô thị thường sở hữu từ 2 xe ô tô trở lên

Đặc điểm

• Chi phí thấp

• Có thể lắp đặt trong nhà hoặc ngoài trời

• Dễ dàng lắp đặt, tháo dỡ, bảo trì và bảo dưỡng

• Đa dạng về chủng loại

Trang 27

Page 27

Hình 1 15: Hệ thống nâng đơn

Hình 1 16: Một số kiểu nâng đơn

1.4 Lựa chọn hệ thống cho đề tài

Với các ưu nhược điểm nói trên, nhóm em xin chọn bãi đỗ xe tự động dạng thang di chuyển (Hệ thống thang máy-robot thang di chuyển ) làm đề tài nghiên cứu.Với ưu điểm hệ thống có thể sử dụng trong bãi đỗ xe công cộng quy mô lớn như ,có thể đặt trong nhà hoặc ngoài trời ,mặt đất hoặc dưới lòng đất Hệ thống hoạt động rất an toàn,đáng tin cậy,có thể tự động hoàn toàn ,tiết kiệm năng lượng và đạt hiệu quả cao

Trang 28

• Gửi xe

Để thực hiện việc gửi xe, Thang máy sẽ di chuyển đến vị trí xe vào Cánh tay robot thực hiện việc lấy xe ở vị trí gửi rồi di chuyển vào bàn nâng thang máy, Thang máy di chuyển đến vị trí lưu giữ xe đã chọn, Cánh tay robot đưa xe từ bàn nâng thang máy sang vị trí lưu giữ rồi di chuyển về thang máy.Thang máy về vị trí ban đầu.Kết thúc việc gửi xe

• Lấy xe

Để thực hiện việc lấy xe, Thang máy đưa robot đến vị trí lưu giữ xe, Cánh tay robot di chuyển vào lấy xe sang bàn nâng thang máy, Thang máy di chuyển đến vị trí trả xe, Robot đưa xe từ bàn nâng sang bị trí trả xe rồi di chuyển về thang máy.Thang máy về vị trí ban đầu Kết thúc việc lấy xe

• Chuyển động cho xe vào vị trí gửi xe và lấy xe ra khỏi vị trí trả xe do tài xế thực hiện

• Các truyển động của thang máy và robot do động cơ điện thông qua hệ thống truyền động thực hiện

Trang 29

Page 29

Hình 2 1: Sơ đồ động bãi đỗ xe tự động

1 – Động cơ, 2 – Tỷ số truyền cố định, 3 – Khớp nối đàn hồi, 4 – Trục vít, 5 – Ray trượt, 6 – Đĩa xích chủ động, 7 – Ổ lăn, 8 – Dây xích, 9 – Cánh tay robot, 10 – Cụm bàn nâng, 11 – Đĩa xích bị động

Trang 30

Hình 2 2: Thang máy thủy lực

Thang máy thủy lực có ưu điểm là lực nâng lớn, hoạt động êm ái nhưng tồn tại nhiều nhược điểm như hệ thống cồng kềnh, phức tạp, tốc độ chậm, chiều cao hạn chế

So với thang máy thủy lực thì hệ thống thang máy sử dụng động cơ điện có nhiều ưu điểm hơn như chiều cao hành trình lớn, tốc độ cao, hệ thống gọn nhẹ nên chi phí thấp, điều khiển dễ dàng, độ chính xác cao

- Động cơ (cơ cấu phát động):

Thang máy trong hệ thống có 2 nhiệm vụ: nâng hạ và dịch chuyển ngang trên đường ray Để thực hiện momen truyền động để thực hiện 2 công việc này ta sử dụng động cơ điện 3 pha Động cơ 3 pha có nhiều ưu điểm như là loại máy điện sử dụng phổ biến nhất hiện nay, giá

Trang 31

Page 31 thành rẻ, dễ bảo dưỡng, công suất mạnh mẽ với momen lớn là lựa chọn tối ưu nhất

- Bộ truyền động nâng hạ:

Trong thực tế, thang máy thường sử dụng cơ cấu puli kéo cáp (thang máy) và dùng bộ truyền thanh răng bánh răng (vận thăng) trong hành trình nâng hạ thang máy Với bài toán này có thể lựa chọn sử dụng một trong 2 loại thang máy phổ biến này

Hiện tại thang máy sử dụng cho hệ thống bãi đỗ xe dạng này sử dụng động cơ điện ba pha và cơ cấu dẫn động là bộ truyền xích để nâng thang,bởi vì số tầng trong hệ thống bãi đỗ xe không quá lớn

Trong mô hình nhóm chúng em chọn động cơ một chiều và bộ truyền xích sử dụng cho mô hình

Ý tưởng:

Cánh tay robot sẽ là khung thép có thể tịnh tiến từ bàn nâng thang máy sang vị trí lấy xe Kích thước vừa gầm của xe mô hình Có 2 chuyển động của cánh tay robot để thực hiện được việc lấy xe

Tịnh tiến: Có nhiều phương pháp để thực hiện chuyển động tịnh tiến này, trong đồ án này chúng em lựa chọn hệ thống cơ khí là bộ truyền xích với ưu điểm là kết cấu đơn giản,dễ lắp đặt,nhưng vẫn thể hiện được nguyên lý hoạt động của hệ thống

Nâng hạ xe: Chuyển động này sẽ lợi dụng luôn chuyển động nâng hạ của thang máy, hệ thống đảm bảo gọn nhẹ

b Cụm di chuyển thang máy

Hệ thống di chuyển thang máy dựa trên nguyên lý cầu trục di chuyển

Cầu trục là loại máy trục kiểu cầu có bánh xe lăn trên đường ray vận hành bằng động cơ điện

Cầu trục di chuyển trên đường ray nhờ bốn cụm bánh xe, hai chủ động và hai bị động.mỗi dầm biên được lắp một cụm bánh xe chủ động và một cụm bánh xe bị động

Kết cấu cụm bánh xe chủ động gồm:

Trang 32

Page 32 - Dầm biên

- Cụm truyền động bánh rang thẳng - Cụm bánh xe chủ động

- Động cơ dầm biên - Hộp giảm tốc - Phanh

Kết cấu cụm bánh xe bị động gồm: - Dầm đầu

Từ đó ta thực hiện các tính toán sau:

a Xác định công suất động cơ

Công suất trên trục động cơ được xác định theo công thức:

Trang 33

Page 33 𝑃𝑐𝑡 =𝑃𝑡

𝑃𝑐𝑡 : công suất cần thiết trên trục động cơ, 𝑘𝑊 𝑃𝑡 : công suất tính toán trên máy công tác, 𝑘𝑊 𝜂: hiệu suất truyền động

𝜂 = 𝜂1 𝜂2 𝜂3…

𝜂1, 𝜂2, 𝜂3: là hiệu suất của bộ truyền và các cặp ổ

𝜂1 = 0,96 ÷ 0,98 hiệu suất bộ truyền bánh răng trụ 𝜂1 = 0,97 𝜂2 = 0,95 ÷ 0,97 hiệu suất bộ truyền xích 𝜂2 = 0,96

𝜂3 = 0,98 ÷ 0,99 hiệu suất của cặp ổ trượt 𝜂3 = 0,99 Trong trường hợp tải trọng không đổi:

Công suất tính toán là công suất làm việc trên trục máy công tác 𝑃𝑡 = 𝑃𝑙𝑣

𝑃𝑙𝑣 = 𝐹 𝑣 Trong đó:

𝑃𝑙𝑣 : là công suất trên trục đĩa xích, 𝑘𝑊 𝐹 : là lực kéo xích tải, 𝑁

𝑣 :vận tốc xích tải, 𝑚/𝑠

𝑃𝑙𝑣 = 5.0,05

1000 = 0,00025 (𝑘𝑊) 𝑃𝑐𝑡 = 0,00025

0,972 0,96,0,99= 0,00028 (𝑘𝑊)

b Xác định số vòng quay của động cơ

Chọn 𝑈ℎộ𝑝 𝑔𝑖ả𝑚 𝑡ố𝑐 = 4 ÷ 40 → 𝑈𝐵𝑅 = 30 𝑈𝑥í𝑐ℎ = 1 Tỷ số truyền toàn bộ hệ thống dẫn động:

𝑈𝑡 = 𝑈𝐵𝑅 𝑈𝑥 = 30.1 = 30 Trong đó UBR ∶ tỷ số truyền bộ truyền bánh răng

Ux ∶ tỷ số truyền bộ truyền xích 𝑛𝑠𝑏 = 𝑛𝑙𝑣 𝑈𝑡 = 19,7.30 = 591 (𝑣ò𝑛𝑔

𝑝ℎú𝑡) Số vòng quay trục máy công tác

Trang 34

Page 34 𝑛𝑙𝑣 =60000 𝑣

𝑧 𝑡 =

12.12.7 = 19,7 (𝑣ò𝑛𝑔

𝑝ℎú𝑡) 𝑣: vận tốc xích tải 𝑚/𝑠

𝑧: số răng đĩa xích 𝑡: bước xích, 𝑚𝑚

Từ 𝑈𝑡, 𝑛𝑙𝑣 có thể tính được số vòng quay sơ bộ của động cơ

Từ bảng 2.6 ta chọn được động cơ SC21-3714 với nsb = 4000 ( 𝑣ò𝑛𝑔

𝑝ℎú𝑡) và Pđc = 1,937 (W) và hộp giảm tốc IG10model6 của hãng CITIZENMICRO

Bảng 2 2 Bảng chọn động cơ của hãng CITIZENMICRO

Trang 35

Page 35

d Tính toán động học hệ dẫn động cơ khí - Xác định tỷ số truyền của hệ dẫn động

𝑈𝑡 =𝑛đ𝑐𝑛𝑙𝑣𝑛đ𝑐 số vòng quay của động cơ đã chọn 𝑛𝑙𝑣 số vòng quay của trục công tác

- Phân phối tỷ số truyền của hệ dẫn động

𝑢𝑡 = 𝑢𝑛 𝑢ℎ𝑢𝑛 tỉ số truyền của bộ truyền ngoài 𝑢ℎ tỉ số truyền của hộp giảm tốc

𝑢𝑛 = 𝑢𝑥 = 1 𝑢ℎ = 𝑢𝐵𝑅

- Xác định công suất, momen, số vòng quay trên các trục

Do tính toán trên để áp dụng vào cho mô hình Vì vậy, để thuận tiện cho việc tính toán, thiết kế, chế tạo ta chọn động cơ gắn liền cùng hộp giảm tốc Khi đó, ta chỉ quan tâm tới thông số: tốc độ vòng quay và momen xoắn của trục ra hộp giảm tốc

e Tính toán bộ truyền xích - Chọn loại xích

Vì tải trọng nhỏ, vận tốc thấp nên ta sử dụng xích ống

- Xác định các thông số của xích và bộ truyền

𝑢𝑥 = 1 do chỉ sử dụng 1 đĩa xích số răng đĩa xích nhỏ 𝑧 = 10

Điều kiện đảm bảo chỉ tiêu về độ bền mòn của bộ truyền xích 𝑃𝑡 = 𝑘 𝑘𝑧 𝑘𝑛 ≤ [𝑃]

𝑃𝑡, 𝑃, [𝑃] lần lượt là công suất tính toán, công suất cần truyền, công suất cho phép

Tra bảng 5.6 và 5.7/T81,82 tập 1 ta được 𝑘𝑧 hệ số răng, 𝑘𝑧 = 25

𝑘𝑛 hệ số vòng quay, 𝑘𝑛 = 𝑛01

𝑘 = 𝑘0 𝑘𝑎 𝑘đ𝑐 𝑘𝑏𝑡 𝑘đ 𝑘𝑐

k0 hệ số kể đến ảnh hưởng của vị trí bộ truyền, k0 = 1

ka hệ số kể đến khoảng cách trục và chiều dài xích, ka = 0,8

Trang 36

Page 36 kđc hệ số kể đến nahr hưởng của việc điều chỉnh lực căng xích, kđc = 1 kbt hệ số kể đến ảnh hưởng của bôi trơn, kbt = 1,8

kđ hệ số tải trọng động, kể đến tính chất của tải trọng, kđ = 1,5 kc hệ số kể đến chế độ làm việc của bộ truyền, kc = 1,45

𝑘 = 1.0,8.1.1,8.1,5.1,45 =3,132 𝑃𝑡 =25

𝑧1 ×𝑛01

𝑛1 × 𝑘 =2510×

60× 3,132 = 6,525 𝑊 [𝑃] =0,35 KW

Chọn bộ truyền xích 1 dãy có bước xích p = 6,35 thỏa mãn điều kiện mòn

- Tính kiểm kiệm độ bền

Kiểm nghiệm về quá tải theo hệ số an toàn

𝑘đ 𝐹𝑡+ 𝐹0 + 𝐹𝑣 ≥ [𝑆] Q tải trọng phá hủy, tra bảng Q = 26kN

kđ hệ số tải trọng động, kđ = 1,7 Ft lực vòng, 𝐹𝑡 =𝑃

𝑣 =0.25

0,05= 5 𝑁

Fv lực căng do lực li tâm sinh ra, Fv = 0

F0 lực căng do trong lượng nhánh xích bị động sinh ra, F0 = 0 Tra bảng 5.10 ta được [𝑆]=7

𝑘đ 𝐹𝑡+ 𝐹0+ 𝐹𝑣 =

1,7.5 + 0 + 0= 3058 ≥ [𝑆] Như vậy, bộ truyền xích đảm bảo đủ bền

- Đường kính đĩa xích

𝑠𝑖𝑛 (𝜋𝑧) =

12,7𝑠𝑖𝑛 (12)𝜋

Kiểm nghiệm độ bền tiếp xúc của đĩa xích theo công thức 𝜎𝐻 = 0,47√𝑘𝑟(𝐹𝑡 𝐾đ + 𝐹𝑣đ)𝐸/(𝐴𝑘đ) ≤ [𝜎𝐻] kr hệ số kể đến ảnh hưởng của số răng đĩa xích, phụ thuộc Z Z = 10 nên kr = 0,6

Trang 37

Page 37 Fvđ lực va đập trên m dãy xích, Fvđ = 13.10−7𝑛1𝑝3𝑚 = 13.10-7.60.12,73.1 = 0,16

kđ hệ số phân bố không đều tải trọng Kđ hệ số tải trọng động Kđ = 1

A diện tích chiếu của bản lề, tra bảng 5.12 ta được A = 39,6 mm2

E = 2E1E2/(E1+E2) môđun đàn hồi với E1 và E2 lần lượt là môđun đàn hồi của vật liệu con lăn và răng đĩa E = 2,1.105 MPa

Tra bảng 5.11 trang 86 ta được: [𝜎𝐻] = 600 𝑀𝑃𝑎 𝜎𝐻 = 0,47√0,6 (7,5.1 + 0,16).2,1.10

39,6.1 = 73.4 ≤ [𝜎𝐻]

Như vậy, dùng thép 45 tôi cải thiện đạt độ cứng HB = 210 sẽ đạt được ứng suất tiếp xúc cho phép [𝜎𝐻] = 600 𝑀𝑃𝑎 đảm bảo được độ bền tiếp xúc cho răng đĩa xích

2.3.2 Chuyển động nâng hạ xe

Giả sử mô hình cụm nâng hạ xe nặng 4,0 kg ≈ 40 N và vận tốc di chuyển nâng hạ xe là 0,05 m/s

a Xác định công suất động cơ

Công suất trên trục động cơ được xác định theo công thức:

𝑃𝑐𝑡 =𝑃𝑡𝜂

Pct công suất cần thiết trên trục động cơ (kW) Pt công suất tính toán trên máy công tác (kW) 𝜂: hiệu suất truyền động

𝜂 = 𝜂1 𝜂2 𝜂3… 𝜂1, 𝜂2, 𝜂3 là hiệu suất của bộ truyền và các cặp ổ

𝜂1 = 0,96 ÷ 0,98 hiệu suất bộ truyền bánh răng trụ 𝜂1 = 0,97 𝜂2 = 0,95 ÷ 0,97 hiệu suất bộ truyền xích 𝜂2 = 0,96

𝜂3 = 0,98 ÷ 0,99 hiệu suất của cặp ổ trượt 𝑛3 = 0,99 Trong trường hợp tải trọng không đổi:

Công suất tính toán là công suất làm việc trên trục máy công tác 𝑃𝑡 = 𝑃𝑙𝑣

𝑃𝑙𝑣 = 𝐹 𝑣

Trang 38

Page 38 Trong đó

Plv là công suất trên trục đĩa xích, kW F là lực kéo xích tải (N)

v là vận tốc xích tải, (m/s)

𝑃𝑙𝑣 =40.0,05

1000 = 0,002 𝑘𝑊 𝑃𝑐𝑡 = 0,002

0,994 0,97,0,96 = 0,0022 𝑊

b Xác định tốc độ vòng quay của trục động cơ

Chọn 𝑈ℎộ𝑝𝑔𝑖ả𝑚𝑡ố𝑐 = 4 ÷ 40 → 𝑈𝐵𝑅 = 30 𝑈𝑥í𝑐ℎ = 1

Tỷ số truyền toàn bộ hệ thống dẫn động

𝑈𝑡 = 𝑈𝐵𝑅 𝑈𝑥 = 30.1 = 30 Trong đó 𝑈𝐵𝑅 𝑡ỷ 𝑠ố 𝑡𝑟𝑢𝑦ề𝑛 𝑏ộ 𝑡𝑟𝑢𝑦ề𝑛 𝑏á𝑛ℎ 𝑟ă𝑛𝑔

𝑈𝑥: 𝑡ỷ 𝑠ố 𝑡𝑟𝑢𝑦ề𝑛 𝑏ộ 𝑡𝑟𝑢𝑦ề𝑛 𝑥í𝑐ℎ Số vòng quay trục máy công tác:

𝑛𝑙𝑣 =60000 𝑣𝑧 𝑡 =

12.12,7 = 19,7 (𝑣ò𝑛𝑔

𝑝ℎú𝑡) v là vận tốc xích tải m/s

z là số răng đĩa xích t là bước xích, mm

Từ 𝑈𝑡, 𝑛𝑙𝑣 có thể tính được số vòng quay sơ bộ của động cơ 𝑛𝑠𝑏 = 𝑛𝑙𝑣 𝑈𝑡 = 19,7.30 = 591 (𝑣ò𝑛𝑔

𝑝ℎú𝑡)

Từ bảng trên ta chọn được động cơ SC21-3714 với nsb = 4000 ( 𝑣ò𝑛𝑔

𝑝ℎú𝑡) và Pđc = 1,937 (W) và hộp giảm tốc IG10model6của hãng CITIZENMICRO

Trang 39

Page 39

d Tính động học hệ dẫn động cơ khí

- Xác định tỷ số truyền của hệ dẫn động

𝑈𝑡 =𝑛đ𝑐𝑛𝑙𝑣nđc : số vòng quay của động cơ đã chọn nlv : số vòng quay của trục công tác

- Phân phối tỷ số truyền của hệ dẫn động

𝑢𝑡 = 𝑢𝑛 𝑢ℎun : tỉ số truyền của bộ truyền ngoài uh : tỉ số truyền của hộp giảm tốc

𝑢𝑛 = 𝑢𝑥 = 1 𝑢ℎ = 𝑢𝐵𝑅

- Xác định công suất, momen, số vòng quay trên các trục

Do tính toán trên để áp dụng vào cho mô hình Vì vậy, để thuận tiện cho việc tính toán, thiết kế, chế tạo ta chọn động cơ gắn liền cùng hộp giảm tốc Khi đó, ta chỉ quan tâm tới thông số: tốc độ vòng quay và momen xoắn của trục ra hộp giảm tốc

e Tính toán bộ truyền xích - Chọn loại xích

Vì tải trọng nhỏ, vận tốc thấp nên ta sử dụng xích ống

- Xác định các thông số của bộ truyền

ux = 1 do chỉ sử dụng 1 đĩa xích số răng đĩa xích nhỏ z = 10

Điều kiện đảm bảo chỉ tiêu về độ bền mòn của bộ truyền xích 𝑃𝑡 = 𝑘 𝑘𝑧 𝑘𝑛 ≤ [𝑃]

Pt, P, [𝑃] lần lượt là công suất tính toán, công suất cần truyền, công suất cho phép

Tra bảng 5.6 và 5.7/ T81,82 tập 1 ta được kz hệ số răng, kz = 25

kn hệ số vòng quay, kn = n01

𝑘 = 𝑘0 𝑘𝑎 𝑘đ𝑐 𝑘𝑏𝑡 𝑘đ 𝑘𝑐

k0 hệ số kể đến ảnh hưởng của vị trí bộ truyền, k0 = 1

ka hệ số kể đến khoảng cách trục và chiều dài xích, ka = 0,8

kđc hệ số kể đến nahr hưởng của việc điều chỉnh lực căng xích, kđc = 1

Trang 40

Page 40 kbt hệ số kể đến ảnh hưởng của bôi trơn, kbt = 1,8

kđ hệ số tải trọng động, kể đến tính chất của tải trọng, kđ = 1,5 kc hệ số kể đến chế độ làm việc của bộ truyền, kc = 1,45

𝑘 = 1.0,8.1.1,8.1,5.1,45 =3,132 𝑃𝑡 =25

𝑧1 ×𝑛01

𝑛1 × 𝑘 =2510×

60× 3,132 = 6,525 𝑊 [𝑃] =0,35 KW

Chọn bộ truyền xích 1 dãy có bước xích p =12,7 thỏa mãn điều kiện mòn

- Tính kiểm nghiệm xích

Kiểm nghiệm về quá tải theo hệ số an toàn

𝑘đ 𝐹𝑡+ 𝐹0 + 𝐹𝑣 ≥ [𝑆] Q tải trọng phá hủy, tra bảng Q = 26kN

kđ hệ số tải trọng động, kđ = 1,7 Ft lực vòng, 𝐹𝑡 = 1000.𝑃

0.05 = 40𝑁 Fv lực căng do lực li tâm sinh ra, Fv = 0

F0 lực căng do trong lượng nhánh xích bị động sinh ra, F0 = 0 Tra bảng 5.10 ta được [𝑆]=7

𝑘đ 𝐹𝑡+ 𝐹0+ 𝐹𝑣 =

1,7.40 + 0 + 0= 382 ≥ [𝑆] Như vậy, bộ truyền xích đảm bảo đủ bền

- Đường kính đĩa xích

𝑠𝑖𝑛 (𝜋𝑧) =

12,7𝑠𝑖𝑛 (12)𝜋

Kiểm nghiệm độ bền tiếp xúc của đĩa xích theo công thức 𝜎𝐻 = 0,47√𝑘𝑟(𝐹𝑡 𝐾đ + 𝐹𝑣đ)𝐸/(𝐴𝑘đ) ≤ [𝜎𝐻] kr hệ số kể đến ảnh hưởng của số răng đĩa xích, phụ thuộc Z Z = 10 nên kr = 0,6

Fvđ lực va đập trên m dây xích, Fvđ = 13.10−7𝑛1𝑝3𝑚 kđ hệ số phân bố không đều tải trọng