Luận văn thạc sĩ Công nghệ chế tạo máy: Nghiên cứu thiết kế xe nâng bánh Mecanum

LUẬN VĂN THẠC SĨTóm TắtNgày nay , khoa học kỹ thuật ngày nay được nâng cao và phát triển vượt bậc.Tính cạnh tranh về mức độ linh hoạt và khả năng ứng dụng rộng rãi của các loại thiếtbị t

LUẬN VĂN THẠC SĨ

ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HCM

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

HỌ VÀ TÊN HỌC VIÊN

Vi Văn QuangNghiên Cứu Thiết Kế Xe Nâng Bánh Mecanum

Chuyên ngành : Công nghệ chế tạo máyMã số : 605204

LUẬN VÁN THẠC SĨ

LUẬN VĂN THẠC SĨ

CÔNG TRÌNH ĐƯỢC HOÀN THÀNH TẠITR ONG ĐẠI HOC BACH KHOA —DHQG -HCMCán bộ hướng dẫn khoa học : Pgs Ts Đặng Văn Nghìn

Cán bộ chấm nhận Xét Ï : - sEsE E121 EESESESE SE EeEgEvEeEserkrxes

Cán bộ chấm nhận Xét 2 : - - + E E912 E9E 989128 E5 E8 vs gkrxei

Luận văn thạc sĩ được bảo vệ tại Trường Đại học Bach Khoa, DHQG Tp HCM

Xác nhận của Chủ tịch Hội đồng đánh giá LV và Trưởng Khoa quản lý chuyênngành sau khi luận văn đã được sửa chữa (nếu có)

CHỦ TỊCH HỘI ĐÔNG TRƯỞNG KHOA

LUẬN VĂN THẠC SĨ

ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP.HCM CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM

TRƯƠNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA Độc lập - Tự do - Hạnh phúc

NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ

Họ tên học viên: Vũ Văn Quang MSHV:11304565Ngày, tháng, năm sinh: 12/07/1985 Nơi sinh: Hải Phòng

Chuyên ngành: Công nghệ chế tạo máy Mã số: 605204I TÊN ĐÈ TÀI: Nghiên Cứu Thiết Kế Xe Nâng Bánh Mecanum -Il NHIỆM VỤ VA NỘI DUNG:

Tổng quan và lịch sử phát triển về xe nâng và bánh MecanumTính toán lựa chọn thiết kế và chế tạo xe nâng dùng bánh Mecanum Tính toán lựa chọn các phan tử cơ khí trong xe va tính sức bền cho phan chạc nâng

V CÁN BỘ HƯỚNG DÂN: Pgs.Ts Đặng Văn Nghìn

Tp HCM, ngày thang năm 20

CÁN BO HƯỚNG DAN CHỦ NHIỆM BỘ MÔN ĐÀO TẠO

(Họ tên và chữ ký) (Họ tên và chữ ký)

Em xin gởi lời biết ơn sâu sắc đến thầy PGS.TS ĐẶNGVĂN NGHÌN đã tận tình hướng dẫn em rất nhiều trong quátrình thực tập tốt nghiệp và làm Luận văn Đồng thời em xinchân thành cảm ơn thay cô và các bạn trong và ngoài khoa đãgiúp em trong quá trình làm này Luận văn tốt nghiệp là sự tonghợp nhiều kiến thức mà em đã được học trong những năm họcvừa qua, sự chỉ dẫn và truyền đạt của thầy PGS.TS ĐẶNGVĂN NGHÌN không những là những kiến thức bồ ích giúp emhòan thành Luận văn, ma sẽ cũng giúp em rất nhiều trong công

việc thiệt kê sau nay.Mặc dù em đã có nhiều cô găng hoàn thiện luận văn băng tâtcả sự nhiệt tình và năng lực của mình, tuy nhiên do kiên thứccòn có hạn chê nên luận văn này không tránh khỏi những thiêu

sót, rất mong nhận được sự chỉ bảo của các Thây Cô

Em xin chân thành cam ơn.

TP Hỗ Chí Minh, tháng 06 năm 2013

Học viên thực hiệnVũ Văn Quang

WZ Z

LUẬN VĂN THẠC SĨ

Tóm TắtNgày nay , khoa học kỹ thuật ngày nay được nâng cao và phát triển vượt bậc.Tính cạnh tranh về mức độ linh hoạt và khả năng ứng dụng rộng rãi của các loại thiếtbị tự động hóa phục vụ cho con người ngày càng cao Trong bối cảnh nền công nghiệpcủa nước ta dang trong quá trình phát triển dé bat kịp với trình độ công nghệ của thé

giới thì các doanh nghiệp cũng như các cơ sở nghiên cứu cân có chiên lược hợp lý

Việc tính toán thiết kế một chiếc xe nâng làm việc hiểu quả trong một không gianlàm việc chật hẹp là một việc khá phức tạp và khó khăn Giải pháp cho vấn đề này làthiết kế cho chiếc xe nâng hàng một loại bánh xe có khả năng di chuyển trực tiếp sangmột bên Việc ứng dụng những chiếc xe nâng đa hướng linh hoạt dùng bánhMecanum đang trở nên cấp thiết cho các ứng dụng cần đến sự linh hoạt cao như an

ninh quân sự, lĩnh vực công nghiệp, lĩnh vực y tế cộng đồng, lĩnh vực sinh hoạt cũng

như lĩnh vực nghiên cứu khoa học Chúng cho phép chiếc xe nâng có thé vận hành,di chuyển theo nhiều hướng khác nhau mà không dùng các phương pháp rẽ bánh láitruyền thông của các xe ot6 hiện nay Điều nay sẽ giúp chiếc xe nâng có thé làm việchiệu quả hơn mở ra một hướng phát triển tốt hơn cho dòng cơ giới này

Dé tài “ Nghiên cứu thiét kế xe nâng bánh Mecanum “ nhằm mục đích nghiêncứu phát trién xe nâng tai trọng lớn sử dụng chiéc bánh Mecanum.

Phần chính của luận văn là nghiên cứu tính toán thiết kế phần xe nâng trong hệthống xe nâng dùng bánh Mecanum Luận văn tính toán các phần tử cơ khí trong xevà tính toán sức bền cho chạc nâng hàng , đảm bảo hiệu quả xe làm việc tốt nhất , tínhtoán các thiết bị trong hệ truyền động thủy lực và tính toán ôn định của xe nâng

LUẬN VĂN THẠC SĨ

ABSTRACT

Nowadays, science and technology has made remarkable progress The level ofcompetitive flexibility and broad applicability of the types of automation equipmentfor the human are developed In the context, our country's industry is in the process ofdevelopment to catch up the level of modern world technology, we require theresearch that needs a reasonable strategy.

The calculation and designing of a forklift through a limited narrow space are arather complex and difficult task Some solutions to these problems are thedevelopment of vehicles capability of moving directly to the side, which is known asthe name a Omni-directional vehicle The applications of Omni-directional vehiclesusing Mecanum wheels have been becoming imperatively for applications that requirehigh flexibilities such as military field , industry field, the field of public health ,services as well as the field of scientific research They allows the forklift to operate, moving in variety directions without using traditional methods to turn the wheel ofthe vehicle This thing will help improve vehicle can work more efficiently and openup a better development for this heavy vehicle

The thesis “Research and Design Forklift use Mecanum wheel" aims to developflexible forklift with heavy load capability use Mecanum wheel

The main part of the thesis is to study the design calculations loaders forkliftssystem using Mecanum wheels Thesis calculate the mechanical elements of thisvehicle and calculated strength for fork lift, ensure efficient cars work best, computingdevices in the hydraulic transmission system and stability calculation of forklifts

LUẬN VĂN THẠC SĨ

ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP.HCM CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM

TRƯƠNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA Độc lập - Tự do - Hạnh phúc

LỜI CAM ĐOAN CỦA TÁC GIÁ LUẬN VĂNHọ tên học viên: VŨ VĂN QUANG MSHV:113045Ngày tháng, năm sinh: 12/07/1985 Nơi sinh : Hai Phong

Chuyên ngành: Công nghệ chế tạo máy Mã số : 605204

TÊN ĐÈ TÀI: Nghiên Cứu Thiết Kế Xe Nâng Bánh Mecanum

GVHD : PGS.TS Đặng Văn Nghìn

Tôi xin cam đoan răng sô liệu và kêt quả nghiên cứu trong luận văn này là trungthực và không trùng lặp với các đê tài khác Tôi cũng xin cam đoan mọi sự giúp đỡcho việc thực hiện luận văn này đã được cảm ơn và các thông tin trích dan trong luậnvăn đã được chỉ rõ nguôn gôc

Tác già luận văn

Vũ Văn Quang

CHƯƠNG 1 TONG QUAN VE DE TÀI NGHIÊN CỨU - 1

1.1 Giới thiệu tổng quan về xe nâng bánh Mecanum ccccceessesesesssesssesseseseesseeeees l1.2 Phân loại một số xe nâng hiện nayy + +22 + 2£ +E+E£EE+E£E£E£E+E£E£E£E£zzxccee 31.3 Mục tiéu, nội dung,phuong pháp và ý nghia khoa học của đề tài nehién cứu 29

1.3.1 Mục tiêu luận văn - Ăn ke 291.3.2 Noi dung thực hiện của luận vănn - << c5 < << S1 E11 15 <1 s2 29

CHƯƠNG 2 LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN THIET KÉ -5 c55- 5 302.1 Các phương án thiết kế thường sử dụng trong xe nâng - 2-55: 302.2 Lựa chọn phương án thiết KẾ - + ¿2£ 2 2 £E+E+E+E£E£EE£E£E+E£EzEE£E£EzEzezree 342.3 Lựa chọn sơ bộ các thông số va kích thước cơ bản của xe nâng 342.3.1 Két cau tong gi 342.3.2 M6 ta Ket CAU 0 342.3.3 Các thông số và kích thước CO DAN ccccccccscsscscescescescescesscsscsscsecsecsecsecssesees 36

CHUONG 3: TÍNH TOÁN KET CÂU THÉP THIẾT BI CÔNG TÁC 39

3.1 Giới thiệu thiết bị công tdC eecccceccccccscsessssescscsessesescsssesscsescssssssssesesesssssssseseess 393.2 Tính toán các khâu của thiết bị công tác - + +5 + ++++£+££££+E+E+£z£zxzxreee 40

3.2.1 Tính cho chạc hàng - - G513 S99933999930010 1 ke 403.2.2 Tính toán ban trurot - - << - G1101 Tre 44

LUẬN VĂN THẠC SĨ

3.2.3 Kết câu thép khunø nâng + +e + +2 E + s E8 E3 E SE ESEE SE 2E E+EEEEEE2EESzEEzeereeeseea 49

CHƯƠNG 4: TÍNH TOÁN CAC THIET BI TRONG HE THONG TRUYEN

DONG THUY LUỰC - - G5 52222521 151511 32311511311 11111111 111101151101 01 010 xe 524.1 Lua chon hệ thống truyền động thuy ỨC - - - << Ă c SA 1S 1S s£ss 524.2 Tính toán cơ câu 522 56

4.3 Tính toán cơ nghiêng khung - - - << c <5 < E61 333681809 85 1813 8 3 E53 11x ss 63

CHƯƠNG 5: TÍNH ÔN ĐỊNH CUA XE NÂNG - 5252 cccccccccrereee 68

5.1 Kiểm tra ôn định dọc của xe nâng - + c+tSe +33 E8 EE+EE£E+EEeESEEeESEEeEserserszes 68

5.1.1 Các trường hop tính toán - 5< c2 S311 13111 111 ky se 68

5.1.2 Kiểm tra ôn định doc ccccccccccccccscsscsescscsssscscscsssssscsescscsssscsessscsssssssesssssssseseass 695.2 Kiểm tra ôn định ngang của xe NANG ceccccccscsscssessescessessesseseessessesscsseseeseessesecseenss 75TÀI LIEU THAM KHẢO - 52 S2 SEESEE‡ESEEEEEEEEEEEE E111 11x crk 77PHU LUC 1 : TÍNH TOÁN SO BO NĂNG SUAT . 5- 7-55 S5 cccccccceePHU LUC 2 : TÍNH TOÁN CON LAN DAN HUONG BAN TRƯỢT

PHU LUC 3 : TINH TOÁN KET CẤU THÉP THIET BI CÔNG TÁC PHU LUC 4: TÍNH TOÁN CÁC THIET BI KHAC CUA HTTĐTL

CHUONG 1 TONG QUAN VE DE TÀI NGHIÊN CỨU

1.1 Giới thiệu tong quan về xe nâng bánh Mecanum

Xe nâng có bánh Mecanum có khả năng di chuyển khéo léo linh hoạt , có thể dichuyển bat kì góc độ nào trong không gian chiều 2D Hay nói cách khác , chúng có 3 bậctự do Nó khác với những xe có bánh truyền thống , nó có thé di chuyền sang bên | cách

trực tiêp mà không cân rẽ bánh , xe có thê quay tròn.

1 Chạc hàng 2 Bàn trượt3 Xilanh nghiêng khung 4 Xilanh nâng5 Khung nâng 6 Puly xích

7 Xích nâng 8 Cabin điều khiển9 Đối trong 10 Banh Mecanum

Hình 1:Xe nâng sử dụng bánh Mecanum

Xe nâng chính là xương sống lưng trong ngành công nghiệp Do nhu cầu côngnghiệp hóa hiện đại hóa tăng cao , sự cải tiến không ngừng và sự phát triển khoa học đã

cho ra đời loại xe nâng mới có tên khoa học là Omni-Mecanum Fork Lift

(Omni-Mecanum Vehicle) Xe nâng đã được sử dụng trong các ngành kinh tế quốc dân , ngànhxây dựng , kiến trúc,công nghiệp quốc phòng trong nhiều năm nay mục đích chính làvận chuyển hàng hóa , thiết bị v.v Và hiện nay nó cảng được hoàn thiện hơn với hệthong điều khiến và di chuyên đa hướng

1.2:Phân loại một số loại xe nâng hiện nay

Xe nâng hạ là một thiết bị dùng để di chuyển và nâng hàng hóa lên độ cao màmình mong muốn

Hiện trên thị trường có rất nhiều hãng xe sản xuất xe nâng: Caterpillar , Hyster ,

Komatsu , Mítsubishi,Nissan,Noblelift,FCM,Toyota

Xe nâng hạ được chia làm 3 loại chính dựa trên các nguyên tắc từ đơn giản đến phức tạp,từ nhẹ đến nặng từ thấp đến cao Ba loại chính bao gồm

Xe nâng hạ băng tay

Xe nâng hạ bang tay là xe nâng dùng thủ công để di chuyển hàng hóa bao gồm xenâng tay, xe day tay hoặc có thé vừa di chuyển hàng hóa vừa nâng hàng hóa lên cao baogôm các loại xe nâng tay cao Tải trọng nâng và chiều cao nâng cho loại xe nâng bằng taynay đều rơi vào loại nhẹ và đơn giản, từ 500 kg-1000kg cho loại vừa di chuyển vừa nânglên cao, hoặc 2500 kg cho loại chỉ di chuyển chứ không nâng lên cao

Hình [b:Xe nâng Ichimen

Xe nâng Ichimens là nhãn hiệu xe nâng thương hiệu Việt đầu tiên tại Việt Nam,sản phẩm của công ty TNHH SX & TM Máy Việt đã và đang khăng định được vị thế của

mình trên thi trường xe nang công nghiệp trong cả nước.

Các dòng xe nâng mang thương hiệu Ichimens luôn hướng tới sự 6n định trong vận hành,chắc chăn trong công việc và phù hợp với vóc dáng của người Việt Nam

Hiện nay, thị trường phân phối của công ty đã mở rộng ra khắp cả nước

Xe nâng ha bang điện

Xe nâng hạ bang điện là xe dùng ắc quy hoặc căm điện để thay cho sức người dé dichuyền hàng và nâng hàng Nó sử dung hai mô tơ, mô tơ di chuyển dành cho việc di

chuyên, và mô tơ nâng hạ dành cho việc nâng hạ Nêu chỉ su dung | mô tơ cho việc nâng

hạ hoặc chỉ cho việc di chuyển thì người ta gọi đó là xe nâng bán tự động, vì chỉ có một

nửa công năng dùng ac quy Nêu sử dụng cả 2 mô tơ cho cả việc di chuyên và việc nâng

hạ, thì người ta gọi là xe nâng tự động hoặc xe nâng điện Tải trọng nâng và chiều caonâng cho loại xe nâng bang điện cao hơn xe nâng tay một chút, có thé nâng tới 2500 kgvới chiều cao 6m Các loại xe này thường hay sử dụng với hệ thông giá kệ

Xe nâng hạ bằng động cơ

Hình 3:Xe nâng hạ bằng động cơ

STT Thông sô Kí hiệu Số liệu Đơn vị

1 | Sức nâng định mức Q 3200 kg

2 | Chiêu cao nâng lớn nhat Hmax 3300 mm3 | Tốc độ nâng có /không hàng Vn/Vno 450/490 mm/s4 | Tốc độ hạ có/không hàng Vh/Vho 420/400 mm/s

13 | Khoảng cach giữa 2 bánh trước b10 1060 mm14 | Khoảng cach giữa 2 bánh sau bil 965 mm15 | Kích thước chac hang: sxexl 50 x 150 mm

thống thủy lực để nâng hàng hóa Tải trọng của loại xe nâng bằng động cơ xuất phát cóthé từ 1 tan lên đến hàng chục tan Thông thường các loại xe nâng từ 5 tan trở xuốngdùng đại trà trong các nhà máy xí nghiệp, các loại xe có tải trọng từ 10 tấn trở lên dùng ở

các cảng biên phục vụ cho việc nâng hạ conteiner có trọng tải lớn.

Các bộ phận trong xe nâng sử dụng động cơ đốt trong

Thiet bị công tác của máy là bộ phận làm việc trực tiệp với hàng hoá Kêt cau cua nó như

Sau:

1 Chac nang2 Ban truot3 Khung động4 Khung tĩnh5 Xy lanh thuỷ lực nâng khung6 Xy lanh thuỷ lực nghiêng khung

Có thé thay đôi khoảng cách giữa hai chạc trên bàn trượt khi đó chạc trượt trên rãnh của

bàn truot

KET CÂU CÁC CHI TIẾT CUA THIẾT BỊ CÔNG TAC

Chạc hàng:

e Các thông số cơ bản của chạc( phụ thuộc vào sức nâng)L: chiều dài chạc

H: chiều cao chạch: khoảng cách từ gối đỡ trên đến gối đỡ dưới| |: khoảng cách từ trọng tâm mã hàng đến thành trước chạcb, S : kích thước tiết diện chạc

Bàn trượt

Bàn trượt dùng để treo chạc hang, bàn trượt có chuyển động tương đối so với khung

dé nâng chạc cùng với hang năm trên chạc.Bàn trượt được kéo bởi 2 xích nâng.

Trên khung bản trượ:t có lắp các con lăn, các con lăn này chuyển động trong lòng

khung động.

Hình! 1: Kết cau bàn trượt

Khung động, khung tinh và hệ thong xích nâng:

- _ Khung tĩnh phía ngoài và khung động phía trong

- Các khung động có chuyên động tinh tiễn tương đôi so với khung tĩnh khi nâng

hàng Khung tinh được liên kêt với khung của máy nâng băng khớp bản lê- Xích nâng: Gôm có 2 xích nâng | dau của xích được kẹp chặt vào bàn trượt, dau

kia của xích nâng được liên kêt với vỏ xi lanh thủy lực nâng hoặc gan với xà ngangdưới của khung nâng

Puly xích:

Puli xích: Gồm 2 puli xích dùng dé dẫn hướng cho chuyển động của 2 xích nâng,

puli xích này được lap trên | trục năm ngang

Con lăn khung động:Gom con lăn chính và con lăn phụ,con lăn phụ có thê lông vào con lăn chính hoặctách riêng

Hình 14: Con lăn khung độngXilanh thuỷ lực nghiêng khung

Xi lanh thủy lực nghiêng khung: Gồm có 2XLTL năm ở 2 bên của khung nâng.Đầu cần píton liên kết khung tĩnh, đuôi của XLTL liên kết với sàn máy băng các liênkết khớp bản lề Các XLTL nghiêng khung thực hiện thao tác nghiêng toàn bộ khungvề phía trước hoặc phía sau so với phương thăng đứng bang cách cần của piston tiễnhành đây khung nâng về phía trước hoặc kéo khung nâng về phía sau làm cho khungnâng xoay quanh khớp bản lề giữa khung nâng và sàn máy, XLTL nghiêng khung tácdụng hai chiều

- - Hình 15: Xilanh thuỷ lực nghiêng khung

Xi lanh thủy lực nâng khung:

Dùng dé nâng khung động chuyển động chuyển động theo phương thăng đứng

đồng thời bàn trượt có gan chạc cùng với hàng năm trên chạc đi lên Xi lanh thủylực nâng tác dụng 1 chiều nâng còn chiêu ha do trọng lượng bản thân của khunghoặc hàng tác động

Xe nâng kẹp giấy

Là loại xe nâng được gan thém thiét bi phụ trợ Clamp Attachment.Nó được sửdụng để xử lý thùng , thùng , hoặc cuộn giấy Đây là loại thiết bị đính kèm cũng có thécó chức năng xoay Chức năng xoay sẽ giúp điều khiến dé chèn một giấy theo chiều doc

lưu trữ vào lượng ngang của một máy

Xe được sử dụng để kẹp cuộn giấy tròn , nhanh chóng , tiện lợi và ứng dụng rộng trong

các nhà xưởng sản xuât bao bì , sản xuât giầy.

Hình 16:Xe nâng kẹp giấy

Xe nâng sử dụng bánh Mecanum

Anxtrax

Hinh 17:Xe nang su dung banh Mecanum

Xe nâng sử dụng bánh Mecanum linh hoạt là một ứng dụng kết hợp giữa khả năngvận chuyển hàng hóa của xe nâng và sự di chuyển linh hoạt của phần hệ thống với sự gópmặt của bánh xe Omni Mecanum và 2 cần điều khiển J oystick , diéu nay tao nên sự linhđộng khi vận chuyền hàng hóa đó cũng chính là những ưu điểm vượt trội của xe.

Xe được sử dụng trong các kho bãi vận chuyển những hàng hóa có khối lượng vừavà nhỏ Có thé dé dàng chuyên động tịnh tiến và chuyển động quay

trong mỗi trường làm việc.

Trong xe nâng đời cũ dé điều khiến chuyển động người ta dùng 1 cần gạt dé điềukhiến chạc nâng hang và 1 vô lăng điều khiến chuyên động của xe còn trong hệ xe nâng

dùng bánh Mecanum có sự khác biệt

Xe sử dụng 2 cần Joystick riêng biệt để phục vụ chuyển động.Cần Joystick thứnhất dùng để điều khiển chuyển động phan bánh và hệ thống động cơ trong xe CanJoystick thứ 2 dùng để điều khiến phan chạc nâng hàng hóa thông qua hệ thống Xilanh

thủy lực.

Nụ „ 0 oN

jlo Sag a

CW Rotation

Forwards Left Left Diagonal Right Diagonal

Forward Forward About Mass

Center

Na | 6

In

all LẺLi i

Backwards

L

‘

Right Diagonal CCW Rotation

Reverse Reverse About Mass

Center

- Mecanum Wheel ii- Conventional Wheel

” (Stripes Show Direction ofRollers on The Wheels)

Hình 19 :Các phương chuyền động của bánh xeHình 19 thé hiện các phương chuyền động của xe và mô tả hướng các bánh xe trênmặt phăng khi xe chuyên động theo hướng đó

Hình 20 thể hiện các phương của các lực thành phần tác dụng lên xe khi xe di chuyển lênxuống ,sang trái sang phải và khi chuyển động quay

Whee! 3 1V a

7 PWN 1 2 | &

M | Motor | om | pe | Motor) | @1! Driver oar - ¬ Driver

— BRCOOER 1 TU TÊN

MC90EH ? tực MOORES 4

«4 Pa) wt | —%

Ortver ÐB—— —-—* mu+: xaeea | | ri setae

. fr “ev Meee!

Fig 6: System hardware architecture

Hình 21:Sơ đô hệ thong

Trong xe nâng chạc truyền thống người ta sử dung 1 động cơ như trong xe oto

còn xe nâng chạc dùng bánh Mecanum trong xe sử dụng 4 motor riêng biệt hoạt động độc

lập gap vô 4 bánh xe , tạo lên chuyển động phức hợp Khi xe chuyển động tịnh tiễn vềphía trước 4 motor hoạt động giống nhau , khiến xe chuyển động như 1 phương tiện 4bánh bình thường Trong quá trình xe chuyển động sang trái , sang phải và chuyển độngquay thì các Motor sẽ tham gia những chu trình khác nhau điều khién hướng chuyển động

của xe.

Dựa trên nguyên lý hoạt động của hệ thống bánh xe Mecanum vào năm 2005 ,Patent US 2005/0183896 được công bồ về xe nâng dùng bánh Mecanum và sau đó 3 nămPatent US 2008/0087484 tiếp tục công bố

US 2005018389

as United Statesa2) Patent Application Publication (10) pub No.: US 2005/0183896 A1

Inventors: Nicholas Fenelli, Trenton, NJ (US);Robert Mullowney, Hartboro, PA (US)Correspondence Address:

HALL, MYERS, VANDE SANDE &PEQUIGNOT, LLP

10220 RIVER ROAD, SUITE 200POTOMAC, MD 20854 (US)Assignee: Airtrax, Inc.Appl No.: 11/025,838Filed: Dec 30, 2004

Related U.S Application Data

Continuation-in-part of application No 10/647,122,filed on Aug 25, 2003.

(60) Provisional application No 60/197,391, filed on Apr.14, 2000 Provisional application No 60/506,723,filed on Sep 30, 2003 Provisional application No.60/633,704, filed on Dec 6, 2004 Provisional appli-cation No 60/633,703, filed on Dee 6, 2004.

Publication Classification

BOOK 26/00tee 180/65.3; 180/7.1(57) ABSTRACT

Omni-directional vehicles and wheels therefore includingmethods of constructing same In alternative embodiments,omni-direction wheel modules for imparting omni-direc-tional locomotional capabilitics to vehicles and objects In

further alternative embodiments, apparatus and methods for

transporting and loading and off-loading munitions utilizingspecialized, omni-directional capable vehicles for improvedelficiency and/or safely.

1.2.1 Vai trò và phạm vi ứng dụng cúa xe nâng bánh Mecanum

Lĩnh vực quân độiLoại bánh xe này nói chung được dùng trong các ứng dụng robot mà ở đó người ta

cần tính cơ động cao, điển hình như NASA đã dùng chúng cho các thí nghiệm, thámhiểm môi trường độc hại Hình là một dự án OmniBot được phát triển với đặc nhiệm choviệc thám hiểm môi trường độc hại Bên cạnh đó chúng được thử nghiệm cho các ứng

dụng tự đông hóa cho các loại xe cơ động linh hoạt.

Ở những môi trường độc hại, nơi mà rất nguy hiểm cho con người, ứng dụng diđộng này có thể hoàn thành việc kiểm tra bằng điều khiến từ xa, do thám bê mặt

Chiếc xe MarsCruiserOne là một thiết kế khá linh hoạt nhằm ứng dụng cho nhiệmvụ thám hiểm mặt trăng, sao hỏa cho tới các nhiệm vụ thám hiểm không gian trong tương

lại (Hình ).

Hình 3.2: Mau xe MarsCruiserOne của quân đội Mỹ

Lĩnh vực công nghiệp

Xe nâng công nghiệp Airtrax ATX-3000 (Hình ) được dùng cho các lĩnh vực ứng

dụng mà ở đó can tính linh hoạt cao hoặc những công việc vận chuyển ở những con

đường dài, những vi trí ra vào nhỏ, chật hẹp Sự tiện ích của ATX với tính năng di

chuyển đa hướng cho phép chúng có thé vận hành theo mọi hướng nhằm tạo nên một ýtưởng hoàn hảo cho các công tác ở những nơi chật hẹp về không gian mà ở đó việc di

chuyên, queo rat khó khăn và giới hạn của khả năng điêu khiên của xe.

Thiết kế đặc biệt này gồm bốn bánh xe Mecanum 400x200mm được truyền độngbăng bốn động cơ độc lập có khả năng di chuyển đa hướng Mỗi bánh xe được truyềnđộng băng một hộp số dẫn động độc lập Bánh xe này bao gom mot dum trục lớn, chịu tảitrọng cao với 12 con lăn cao su đặc biệt Bánh xe và các con lăn này tạo nên dịch chuyểnđa hướng cho xe tùy vào tốc độ và hướng quay của mỗi bánh xe được xác định băng tổnghợp lực trên mỗi bánh Mỗi con lăn được kết cấu gồm các 6 lăn không cần bôi trơn bảodưỡng định kì Do các con lăn nảy quay một cách tự do, sự chà sát với nền được tối thiếuhóa trong quá trình di chuyển vào rẽ hướng.

Trong các kho bãi,nhà xướng

Một trong những ứng dụng cơ bản của xe nâng là được sử dụng trong các kho

bãi,xưởng.Với kích thước vừa phải nhỏ gon xe có thé dé dàng di chuyén,xe sử dụng chạcnâng hàng phía trước tiễn gan lại hàng hóa và tiễn hành di chuyển hang hóa đến vị trí

mong muôn.

www shutterstock com 32509008

Hình 6 :Xe sử dụng trong nhà kho trong hệ thống siêu thiHàng hóa trong hệ thống siêu thị thường được chất thành dang hàng tang,hinhdáng chính là hàng khối thích hợp sử dụng những xe nâng cỡ nhỏ để di chuyển hàng hóa.Trong các bến cảng,bến tàu

Xe nâng Container kiểu chạc là loại xe nâng tự hành,hoạt độn trong các cảng đểbốc , xếp hàng hóa container là loại hàng hóa rất phô biến hiện nay.Xe nâng có đặc điểmnồi bật là sức nâng rất lớn (38-45 tan),két cầu gon,dé vận hành và cường độ làm việc cao.Hiện nay có nhiều hãng sane xuất như Ferary,Fantuzy,Lindle

Hình 7:Xe nâng conteiner kiểu chac di chuyển hang contBên cạnh đó trong các bãi cảng xe nâng cũng được sử dụng như phương tiện phốthông để di chuyển những kiện hàng nặng.

Fs =F) hh

Hình 7.1:Xe nâng di chuyển kiện hàng khối

Lĩnh vực dịch vụ sinh hoạt

Robot phục vụ mua sam cũng được coi là 1 ứng dụng phan khung sử dụng bánh

Mecanum

LUẬN VĂN THẠC SĨ 27

Hình 7.7: Robot InBot phục vụ mua

sam

1-DoFTilting laser at.

range finder ~_ «~ Linear Z v\

Whael

“

GVHD: PGS TS ĐĂNG VĂN NGHÌN HVTH: VŨ VĂN QUANG

LUẬN VĂN THẠC SĨ 29

1.4 Mục tiêu, nội dung,phương pháp và ý nghĩa khoa học của đề tài nghiên cứu

1.4.1 Mục tiêu luận văn

Mục tiêu của luận văn này là:

-Tính toán lựa chọn các phan tử cơ khí trong thiết bị công tác và trong hệ thốngtruyền động thủy lực của xe nâng hạ sử dụng bánh Mecanum và tính toán sức bền cho

chúng Tính toán điêu kiện ôn định làm việc của xe 1.4.2 Nội dung thực hiện cua luận van

Nhằm dat được mục tiêu dé tài cần thực hiện những nội dụng như sau:Tổng quan về xe nâng hạ và ứng dụng của nó trong các ngành công nghiệpPhân tích lựa chọn kết cau đồng thời xác định các đặc tính, thông sỐ kỹ

thuật của xe.

Thiết kế sơ đồ nguyên lý và sơ dé động của xeTính toán các phan tử cơ khí

Tính toán kết câu thép cho phân chạc nâng hàng Phân tích nguyên lí sơ đồ , tính toán hệ thống truyền động thủy lực

GVHD: PGS TS ĐĂNG VĂN NGHÌN HVTH: VŨ VĂN QUANG

LUẬN VĂN THẠC SĨ 30

Chương 2 Lựa chọn phương án và tính toán sơ bộ.

2.1.Các phương án thiết kế thường sử dụng trong Xe nâng:Trong một xe nâng sử dụng động cơ dù hình dáng có khác nhau nhưng về cơ bản

các bộ phận được bô trí như sau :

3 Xilanh nghiêng khung 4 Xilanh nâng5_ Khung nâng 6 Puly xích

7 Xích nâng 8 Cabin điêu khiển9 Đối trong 10 Banh Mecanum

LUẬN VĂN THẠC SĨ 31

cấu hệ thống xilanh Chính vi vay có rất nhiều phương án đưa ra dé thiết kế xe nângchạc, tuy nhiên có thể quy chúng về 2 phương án cơ bản như sau:

* Phương ani:

Thiết kế xe nâng chạc vạn năng sử dụng kết cầu hệ 3 xilanh:

- | hệ xilanh nâng bàn trượt- | hệ xilanh nâng khung động- | hệ xilanh nghiêng khung

- uđiểm:+ Sử dụng thuận tiện khi thao tác lay hang+ Tính linh hoạt ngay cả trong không gian hạn chế.Do hành trình xilanh ngắn bởi mỗi bộ phận đều có hệ xilanh riêng biệt, khi nâng hàngxilanh nâng bàn trượt chưa đi hết hành trình thì khung động vẫn giữ nguyên ở trạngthái ban dau Vì vậy giảm đáng kế không gian công tác theo chiêu cao, rat phù hợp khixếp dé trong lòng container

- Nhược điểm :+ Xe nâng chạc hệ 3 xilanh có kết cầu phức tạp so với hệ 2 xilanh

+ Sức nâng không lớn

GVHD: PGS TS ĐĂNG VĂN NGHÌN HVTH: VŨ VĂN QUANG