Khóa luận tốt nghiệp thiết kế và sửa chữa bàn nâng Ô tô dựa trên thiết bị hiện có

Trong bài luận văn này, nhóm tập trung nghiên cứu phương pháp tính toán thiết kế các chi tiết trong hệ thống hệ thống cơ khí, thủy lực và hệ thống điện điều khiển bàn nâng cắt kéo với tả

BỘ CÔNG THƯƠNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

KHOA CÔNG NGHỆ ĐỘNG LỰC -o0o -

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP

THIẾT KẾ VÀ SỬA CHỮA BÀN NÂNG Ô TÔ

DỰA TRÊN THIẾT BỊ HIỆN CÓ

TP.HCM, tháng 05/2023

NGUYỄN VIẾT THUẬN MMSSV:19492601

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

THIẾT KẾ VÀ SỬA CHỮA BÀN NÂNG Ô TÔ

DỰA TRÊN THIẾT BỊ HIỆN CÓ

LÊ CÔNG MINH NGUYỄN CHÍ ĐẠI NGUYỄN VIẾT THUẬN TRẦN NHẤT SINH

LỜI CẢM ƠN

Đầu tiên em xin chân thành gửi lời cảm ơn đến Trường Đại học Công Nghiệp Thành Phố Hồ Chí Minh đặc biệt là Khoa Công nghệ Động lực đã tạo điều kiện thuận lợi để chúng em có được môi trường rèn luyện, học tập tiếp thu kiến thức tốt nhất Xin cảm ơn quý thầy cô đã tận tình giảng dạy, quan tâm giúp đỡ chúng

em suốt quá trình 4 năm học tập tại nhà trường Những kiến thức, kinh nghiệm quý báu của quý thầy cô truyền đạt cho chúng em sẽ là hành trang quan trọng để chúng em phát triển hơn trong tương lai

Đặc biệt, nhóm chúng em xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến thầy Hồ Thanh Thơ là giảng viên trực tiếp hướng dẫn đề tài Trong suốt quá trình thực hiện nghiên cứu đồ án Thầy đã luôn theo dõi, hướng dẫn tận tình để chúng em hoàn thiện đồ

án đúng tiến độ Xin chân thành cảm ơn Thầy!

Bài luận văn này là đề tài nghiên cứu khoa học riêng của nhóm và là kết quả của quá trình tìm hiểu, nghiên cứu thực hiện khóa luận tốt nghiệp Do kiến thức còn hạn chế, bài báo cáo không tránh khỏi những thiếu sót nên nhóm chúng em rất mong nhận được sự đóng góp nhận xét thiết thực của quý thầy cô để giúp bài báo cáo được hoàn thiện tốt nhất

Nhóm chúng em xin chân thành cảm ơn!

LỜI CAM KẾT

Tôi, Lê Bảo Toàn đại diện nhóm đồ án xin cam đoan những nội dung trong đề tài khóa luận tốt nghiệp "THIẾT KẾ VÀ SỬA CHỮA BÀN NÂNG DỰA TRÊN THIẾT BỊ HIỆN CÓ" là sản phẩm của nhóm chúng em và chưa trình bày ở bất kỳ nơi nào khác cho bất kỳ cấp bậc học

Ngày tháng năm

Sinh viên ký tên

MỤC LỤC

LỜI CẢM ƠN i

LỜI CAM KẾT ii

MỤC LỤC iii

DANH MỤC HÌNH ẢNH viii

TÓM TẮT xiii

ABSTRACT xiv

CHƯƠNG 1: MỞ ĐẦU 1

1.1 Tổng quan đề tài 1

1.1.1 Tiếp cận đề tài 1

1.1.2 Tình hình nghiên cứu trong nước 2

1.1.3 Tình hình nghiên cứu ngoài nước 2

1.2 Mục tiêu nghiên cứu 4

1.2.1 Mục tiêu tổng quát 4

1.2.2 Mục tiêu cụ thể 4

1.3 Phương pháp nghiên cứu 4

1.4 Nội dung và giới hạn đề tài 5

1.4.1 Nội dung nghiên cứu 5

1.4.2 Giới hạn đề tài 5

1.5 Ý nghĩa của đề tài 6

1.5.1 Ý nghĩa thực tiễn 6

1.5.2 Ý nghĩa khoa học 6

1.6 Tính mới của đề tài 6

1.7 Kế hoạch thực hiện 7

CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT 8

2.1 Giới thiệu bàn nâng cắt kéo 8

2.1.1 Cấu tạo 8

2.1.2 Nguyên lý hoạt động 19

2.2 Phương pháp thiết kế hệ thống cơ khí 19

2.2.1 Cơ cấu cắt kéo 19

2.2.2 Cánh tay cắt kéo 23

2.2.3 Bàn nâng 25

2.3.4 Tấm sàn 26

2.2.5 Chốt liên kết 27

2.3 Phương pháp thiết kế hệ thống thủy lực 29

2.3.1 Các định luật ứng dụng trong hệ thống thủy lực 29

2.3.2 Lực đẩy cần thiết của xylanh 31

2.3.3 Tính toán chọn các chi tiết thủy trong hệ thống thủy lực 38

2.4 Phương pháp thiết kế hệ thống điện 42

2.4.1 Tổng quan hệ thống điện 42

2.4.2 Tiêu chí thiết kế mạch điện 42

2.4.3 Các bước để thiết kế mạch điện 43

CHƯƠNG 3: THIẾT KẾ BÀN NÂNG CẮT KÉO 44

3.1 Hệ thống cơ khí 44

3.1.1 Tính toán thiết kế 44

3.1.2 Thiết kế phần cơ khí cầu nâng cắt kéo 3D 49

3.1.3 Mô phỏng kiểm nghiệm 50

3.1.4 Nhận xét 63

3.1.5 Bản vẽ thiết kế 2D 64

3.2 Hệ thống thủy lực 72

3.2.1 Tính toán thiết kế 72

3.2.2 Thiết kế mạch thủy lực 90

3.2.3 Hệ thống khí nén mở Lock cơ khí 90

3.2.3 Mô phỏng kiểm nghiệm 93

3.3 Hệ thống điện 96

3.3.1 Thiết kế sơ đồ mạch điện 96

3.3.3 Tính toán thiết kế 97

3.3.4 Mô phỏng và kiểm nghiệm các chế độ vận hành trên phần mềm Cade Simu 98

3.4 Cải tiến PLC 101

3.4.1 Mục đích cải tiến 101

3.4.2 Chế độ hoạt động của bàn nâng sau cải tiến 102

3.4.3 Tổng quan thiết bị 102

3.4.4 Phần mềm Tia Portal 104

3.4.5 Cấu tạo PLC 105

3.4.6 Chương trình ladder 112

3.4.7 Sơ đồ mạch điện cải tiến PLC 114

CHƯƠNG 4: SỬA CHỮA VÀ XÂY DỰNG QUY TRÌNH SỬA CHỮA 117

4.1 Tình trạng ban đầu 117

4.2 Quy trình bảo dưỡng, sửa chữa bàn nâng cắt kéo 120

4.2.1 Các hạng mục kiểm tra bảo dưỡng 120

4.3 Quy trình sửa chữa trên bàn nâng hiện có 123

4.3.1 Trang thiết bị của quy trình sửa chữa 123

4.3.2 Quy trình tháo và vệ sinh, sửa chữa 123

4.3.3 Quy trình lắp rắp 127

4.3.4 Đồng bộ hóa 2 bàn nâng 128

4.3.5 Hướng dẫn an toàn quan trọng 129

CHƯƠNG 5: KẾT LUẬN 131

5.1 Kết luận 131

5.2 Những thuận lợi và khó khăn khi thực hiện đề tài 131

5.2.1 Thuận lợi 131

5.2.2 Khó khăn 132

5.3 Kiến nghị 132

TÀI LIỆU THAM KHẢO 133

DANH MỤC BẢNG

Bảng1 1 Tiến độ thực hiện 7

Bảng 2 1 Giới thiệu cụ thể từng loại linh kiện 17

Bảng 2 2 Đặc tính vật liệu của thép không rỉ AISI 316 [ANSYS] 25

Bảng 2 3 Đặc tính vật liệu của thép Carbon AISI 1020 [ANSYS] 25

Bảng 2 4 Đặc tính vật liệu của thép ST50 [ANSYS] 28

Bảng 3 1 Thông số kỹ thuật ban đầu 44

Bảng 3 2 Điều kiện thử nghiệm bền cho cơ cấu cánh tay cắt kéo 51

Bảng 3 3 Vật liệu chế tạo cánh tay cắt kéo: thép AISI 316 51

Bảng 3 4 Vật liệu chế tạo chốt: thép ST50 51

Bảng 3 5 Vật liệu chế tạo xylanh: thép AISI 304 52

Bảng 3 6 Vật liệu chế tạo con trượt: Nhựa PA type 6 52

Bảng 3 7 Kết quả mô phỏng cơ cấu cắt kéo trường hợp 1 54

Bảng 3 8 Kết quả mô phỏng cơ cấu cắt kéo trường hợp 2 56

Bảng 3 9 Điều kiện thử nghiệm bền cho cơ cấu thanh răng 57

Bảng 3 10 Vật liệu chế tạo thanh răng: thép AISI 316 57

Bảng 3 11 Kết quả mô phỏng bệ 58

Bảng 3 12 Điều kiện thử nghiệm bền cho mặt bàn nâng 59

Bảng 3 13 Vật liệu chế tạo mặt bàn nâng: thép Carbon AISI 1020 59

Bảng 3 14 Kết quả mô phỏng mặt bàn nâng: 61

Bảng 3 15 Điều kiện thử nghiệm bền cho bệ 61

Bảng 3 16 Vật liệu chế tạo bệ: thép Carbon AISI 1020 61

Bảng 3 17 Kết quả mô phỏng bệ: 63

Bảng 3 18 Danh sách các chi tiết có trong mô hình 67

Bảng 3 19 Bảng thông số đầu vào tính toán hệ thống thủy lực 72

Bảng 3 20 Khảo sát giá trị của dh/dl theo biến a 74

Bảng 3 21 Bảng chọn đường kính theo tiêu chuẩn DIN ISO 3320 77

Bảng 3 22 Bảng tiêu chuẩn chọn bơm thủy lực [9] 77

Bảng 3 24 Tiêu chuẩn ISO 18752 chọn đường kính ống thủy lực 79

Bảng 3 25 Bảng chọn phốt Piston [17] 87

Bảng 3 26 Bảng chọn phốt cho cần piston [17] 88

Bảng 3 27 Bảng chọn cao su định vị [17] 89

Bảng 3 28 Bảng thông số thiết kế và kiểm nghiệm 93

Bảng 3 29 Kết quả mô phỏng xylanh 96

Bảng 3 30 Bảng thông số kỹ thuật PLC [16] 103

Bảng 3 31 Bảng thông số kỹ thuật cảm biến vật cản hồng ngoại 106

Bảng 3 32 Bản thông số kỹ thuật công tắc hành trình 107

Bảng 3 33 Bảng thông số kỹ thuật công tắc duy trì 107

Bảng 3 34 Bảng thông số kỹ thuật công tắc không duy trì 108

Bảng 3 35 Bảng thông số kỹ thuật khởi động từ 109

Bảng 3 36 Bảng thông số kỹ thuật đèn manual 109

Bảng 3 37 Bảng thông số kỹ thuật solenoid khí nén 110

Bảng 3 38 Bảng thông số kỹ thuật solenoid thủy lực 111

Bảng 3 39 Bảng chú thích mạch điện 116

Bảng 4 1 Quy trình sữa chữa dựa trên pan bệnh 121

DANH MỤC HÌNH ẢNH

Hình 2 1: Bàn nâng cắt kéo hai tầng 8

Hình 2 2: Cấu tạo của bàn nâng cắt kéo 9

Hình 2 3: Mạch thủy của lực bàn nâng cắt kéo [13] 10

Hình 2 4: Xylanh thủy lực 11

Hình 2 5: Van phân phối 2/2 [FluidSIM] 12

Hình 2 6: Van tiết lưu [FluidSIM] 12

Hình 2 7: Cấu tạo van an toàn [FluidSIM] 13

Hình 2 8: Cấu tạo van một chiều [7] 13

Hình 2 9: Cấu tạo bơm thủy lực bằng cơ cấu bánh răng [8] 14

Hình 2 10: Thùng dầu 15

Hình 2 11: Thùng điều khiển trung tâm 16

Hình 2 12: Bên trong bộ điều khiển 16

Hình 2 13: Sơ đồ tính toán các thông số hình học của cơ cấu cắt kéo khi ở vị trí thấp nhất 20

Hình 2 14: Cánh tay cắt kéo chồng chéo lên nhau khi hạ cầu 21

Hình 2 15: Hình dạng cầu nâng với tâm chốt lệch 21

Hình 2 16: Sơ đồ tính toán các thông số hình học của cơ cấu cắt kéo khi ở vị trí cao nhất 22

Hình 2 17: Cánh tay cắt kéo chịu tác dụng bởi lực tiếp tuyến và lực pháp tuyến 23

Hình 2 18: Tiết diện mặt cắt ngang của cánh tay cắt kéo 24

Hình 2 19: Kích thước của bàn nâng 26

Hình 2 20: Kích thước của tấm sàn 27

Hình 2 21: Chốt liên kết chịu ứng suất cắt trong khi vận hành 28

Hình 2 22: Kích thước cơ bản của chốt 28

Hình 2 23: Mô tả phương trình Bernoulli [15] 29

Hình 2 24: Dòng chảy liên tục [7] 31

Hình 2 25: Khối hình chữ nhật [3] 32

Hình 2 26: Sơ đồ tính toán lực đẩy cần thiết của xylanh [3] 34

Hình 2 27: Bàn nâng chạm được gầm xe 37

Hình 2 28: Các thành phần lực tác dụng lên xylanh kép [8] 38

Hình 3 1: Kích thước của cầu nâng khi ở vị trí thấp nhất 44

Hình 3 2: Hình dạng cầu nâng với tâm chốt lệch 45

Hình 3 3: Kích thước của cầu nâng khi ở vị trí nâng tối đa 46

Hình 3 4: Tiết diện mặt cắt ngang của cánh tay cắt kéo 47

Hình 3 5: Kích thước của bàn nâng 47

Hình 3 6: Kích thước của tấm sàn 48

Hình 3 7: Kích thước của chốt liên kết 49

Hình 3 8: Thiết kế 3D phần cơ khí của cầu nâng cắt kéo 50

Hình 3 9: Kết quả mô phỏng ứng suất cơ cấu cánh tay cắt kéo 53

Hình 3 10: Kết quả mô phỏng chuyển vị cơ cấu cánh tay cắt kéo 53

Hình 3 11: Kết quả mô phỏng hệ số an toàn cơ cấu cánh tay cắt kéo 54

Hình 3 12: Kết quả mô phỏng ứng suất cơ cấu cắt kéo 55

Hình 3 13: Kết quả mô phỏng chuyển vị cơ cấu cắt kéo 55

Hình 3 14: Kết quả mô phỏng hệ số an toàn cơ cấu cắt kéo 56

Hình 3 15: Kết quả mô phỏng ứng suất thanh răng 57

Hình 3 16: Kết quả mô phỏng chuyển vị thanh răng 58

Hình 3 17: Kết quả mô phỏng hệ số an toàn thanh răng 58

Hình 3 18: Kết quả mô phỏng ứng suất mặt bàn nâng 60

Hình 3 19: Kết quả mô phỏng chuyển vị mặt bàn nâng 60

Hình 3 20: Kết quả mô phỏng hệ số an toàn mặt bàn nâng 61

Hình 3 21: Kết quả mô phỏng ứng suất của bệ 62

Hình 3 22: Kết quả mô phỏng chuyển vị của bệ 62

Hình 3 23: Kết quả mô phỏng hệ số an toàn của bệ 63

Hình 3 24: Vị trí đặt xylanh 73

Hình 3 25: Sơ đồ 1 nhánh của hệ thống thủy lực 76

Hình 3 26 Bộ truyền động cơ điện [8] 78

Hình 3 27: Cấu tạo van tràn trực tiếp [FluidSIM] 81

Hình 3 28: Cấu tạo của van tràn VSDN-10A 82

Hình 3 29: Đồ thị quan hệ giữa áp suất và lưu lượng qua van VSDN-10A 82

Hình 3 30: Cấu tạo van một chiều VUCN-10A 83

Hình 3 31: Thông số kỹ thuật của van VUCN-10A 83

Hình 3 32: Đồ thị quan hệ giữa áp suất và lưu lượng qua van VUCN-10A 84

Hình 3 33: Cấu tạo của van ST-C-10 84

Hình 3 34: Thông số kỹ thuật của van ST-C-10 85

Hình 3 35: Đồ thị quan hệ giữa áp suất và lưu lượng qua van ST-C-10 85

Hình 3 36: Cấu tạo và kí hiệu của van KKDER1NA/HN9V 86

Hình 3 37: Thông số chọn phốt cho piston [17] 87

Hình 3 38: Phốt Xylanh kép K08-D (trái) và phốt xylanh đơn K01-PE (phải) [17] 88

Hình 3 39: Vị trí các phốt trên xylanh [17] 88

Hình 3 40: Thông số chọn cao su định vị (trái) và Cao su định vị F01 (phải) [17] 89

Hình 3 41: Sơ đồ mạch thủy lực của cầu nâng 90

Hình 3 42: Sơ đồ hệ thống khí nén 91

Hình 3 43: Cấu tạo của van điều khiển khí nén thường đóng 3/2 loại điện từ 92

Hình 3 44: Cấu tạo xylanh khí nén tác dụng đơn 93

Hình 3 45: Kết quả mô phỏng ứng suất xylanh 94

Hình 3 46: Kết quả mô phỏng chuyển vị xylanh 95

Hình 3 47: Kết quả mô phỏng hệ số an toàn 96

Hình 3 48: Sơ đồ mạch điện 97

Hình 3 49: Sơ đồ mạch điện khi ấn “up” 99

Hình 3 50: Sơ đồ mạch điện khi ấn “down” 100

Hình 3 51: Sơ đồ mạch điện khi ấn "lock" 101

Hình 3 52: Giới thiệu PLC S7-1200 [16] 103

Hình 3 53: Cảm biến vật cản hồng ngoại 106

Hình 3 54: Công tắc hành trình 106

Hình 3 55: Công tắc duy trì 107

Hình 3 56: Công tắc không duy trì 108

Hình 3 57: Khởi động từ 109

Hình 3 58: Đèn manual 109

Hình 3 59: Solenoid khí nén 110

Hình 3 60: Solenoid thủy lực 111

Hình 3 61: Chương trình ladder được thiết lặp vào PLC 113

Hình 3 62: Sơ đồ đấu dây 114

Hình 3 63: Sơ đồ mạch điện thực tế 115

Hình 4 1: Bụi bẩn dày đặc và bị xì dầu thủy lực 117

Hình 4 2: Các gioăng làm kín đã mục nát. 118

Hình 4 3: Bàn nâng bên trái bị bắn dầu khi đang nâng lên. 118

Hình 4 4: Bàn nâng bên phải bị xì dầu 119

Hình 4 5: Solenoid khí nén bị gãy. 119

Hình 4 6: Ống khí nén bị bể. 120

Hình 4 7: Phích cắm và dây điện của hệ thống 124

Hình 4 8: Minh họa khi cẩu mặt bàn 125

Hình 4 9: Con đội kê đở mô hình 125

Hình 4 10: Mô hình đã tháo mặt bàn 126

Hình 4 11: Tháo rời cơ cấu “lock” ra khỏi xylanh 126

Hình 4 12: Trước khi thay gioăng và vòng điều hướng 127

Hình 4 13: Sau khi thay gioăng và vòng điều hướng 127

Hình 4 14: Đồng bộ hóa 2 bàn nâng [13] 128

Hình 4 15: Cảnh báo nguy hiểm [13] 130

IEC International Electrotechnical Commission

TÓM TẮT

Bàn nâng cắt kéo là một thiết bị chuyên dùng, hỗ trợ việc bảo dưỡng, sửa chữa

ô tô trở nên nhanh chóng và tiện lợi hơn Mục tiêu tổng thể của công trình nghiên cứu là thiết kế bàn nâng cắt kéo hai tầng dựa trên thiết bị có sẵn Trong bài luận văn này, nhóm tập trung nghiên cứu phương pháp tính toán thiết kế các chi tiết trong hệ thống hệ thống cơ khí, thủy lực và hệ thống điện điều khiển bàn nâng cắt kéo với tải trọng đặt lên bàn nâng tối đa là 3 tấn Phân tính ứng suất bền các cơ cấu trong bàn nâng cắt kéo bằng phần mềm SolidWorks Simulation với phương pháp Non-linear để mô phỏng sự phân bố lực và ứng suất bền trên mô hình 3D,

mô phỏng hoạt động mạch thủy lực bằng phần mềm Festo FluidSIM Hydraulic, thiết kế và mô phỏng mạch điện bằng phần mềm Cade Simu Từ kết quả phân tích sau khi tính toán và mô phỏng vận hành cho ta thấy mức độ an toàn khi hoạt động thực tế của bàn nâng cắt kéo, đồng thời giúp ta hiểu rõ hơn về đặc tính vật liệu, ứng suất phân bố trên mô hình để đưa ra những điều chỉnh các thông số đầu vào

và lựa chọn vật liệu thiết kế phù hợp để đảm bảo bền, an toàn khi vận hành thực

tế Kết quả thu được là các mô phỏng bền bằng phần mềm SolidWorks Simulation thông qua kết quả phân tích từ các hình ảnh bảng số liệu cho thấy hệ thống các cơ cấu chi tiết cơ khí thỏa bền, hệ thống thủy lực vận hành trên phần mềm Festo FluidSIM thể hiện mức độ hoạt động an toàn ổn định khi đặt tải tối đa là 3000 kg,

hệ thống điện điều khiển và cải tiến PLC điều khiển được bàn nâng ở các chế độ khác nhau như mong muốn

Từ khóa: Bàn nâng cắt kéo, lực nâng, hệ thống thủy lực, phương pháp linear, PLC, Cade Simu

non-ABSTRACT

The scissor lift is a specialized device that makes car maintenance and repair faster and more convenient The overall goal of the study was to design a double scissor lift based on existing equipment In this thesis, the team focuses on studying the method of calculating and designing the details in the mechanical, hydraulic and electrical systems controlling the scissor lift table with the maximum load placed on the scissor lift 3 tons Stress analysis of structures in scissor lift by SolidWorks Simulation software with Non-linear method to simulate force distribution and tensile stress on 3D model, simulate hydraulic circuit operation

by software Festo FluidSIM Hydraulic, design and simulate electrical circuits using Cade Simu software From the analysis results after calculating and simulating the operation, we can see the safety level when the actual operation of the scissor lift, and help us better understand the material properties, the stress distribution on the scissor lift model to make adjustments to input parameters and choose suitable design materials to ensure durability and safety in actual operation The results obtained are durable simulations using SolidWorks Simulation software through analysis results from data table images showing that the system

of mechanical details is satisfactory, the hydraulic system operates on the software Festo FluidSIM demonstrates a stable level of safe operation when a maximum load of 3000 kg is applied, electrical control system and improved PLC control the lifting in different modes as desired

Keywords: Scissor lift, lift force, hydraulic system, non-linear method, the programmable logic controller, Cade Simu

CHƯƠNG 1: MỞ ĐẦU 1.1 Tổng quan đề tài

1.1.1 Tiếp cận đề tài

Trong thời đại công nghệ 4.0, Việt Nam, một đất nước đang phát triển, đang hưởng lợi từ sự tiến bộ không ngừng của khoa học kỹ thuật Các phát minh công nghệ và thiết bị mới liên tục được ra đời nhằm đáp ứng nhu cầu ngày càng tăng cao của người tiêu dùng Việt Nam đang tận dụng và tiếp thu công nghệ và trang thiết bị nước ngoài, đồng thời tạo điều kiện phát triển trong nước nhằm phục vụ nhu cầu ngày càng cao của người dân và các doanh nghiệp trong lĩnh vực công nghiệp Sự phát triển này đồng thời cũng thúc đẩy sự sáng tạo và khám phá công nghệ mới để ứng dụng vào đời sống hàng ngày

Cùng với nó là sự phát triển mạnh mẽ về lĩnh vực giao thông vận tải và chính yếu tố này đã thúc đẩy nhu cầu nâng cao chất lượng đời sống rất được quan tâm như hiện nay, điển hình nhu cầu mua xe ô tô của các hộ gia đình Đi đôi với nó là

sự phổ biến của các trung tâm dịch vụ chăm sóc, bảo dưỡng và sửa chữa ô tô Bàn nâng ô tô là một phần không thể thiếu hay nói cách khác nó như một cánh tay phải của nhiều garage và đại lý ô tô, nó giúp việc nâng hạ một chiếc xe ô tô một cách

dễ dàng, nhanh chống và an toàn Không chỉ giới hạn ở đó, chúng còn được sử dụng để nâng phương tiện lên kho ở những nơi đường dốc không thuận tiện hoặc nếu có không gian hạn chế

Bàn nâng có thể nâng hạ với tải trọng lên đến 3 tấn, được hoạt động tự nâng lên, hạ xuống rất dễ dàng bằng hệ thống thủy lực thông qua nút bấm điều khiển của bộ xử lý trung tâm Bàn nâng có thiết kế đặc biệt là khi ở chế độ không làm việc thì được xếp lại gọn gàng, ít chiếm không gian và còn một điều đặc biệt nữa

là có thể di chuyển bàn nâng đến địa điểm mong muốn mà chỉ cần vài thao tác tháo ráp đơn giản Nói về tính năng an toàn, bàn nâng có cơ cấu khóa liên tục trong suốt quá trình đi lên của bàn nâng nên rất an toàn mỗi khi gặp sự cố mất điện, hệ thống tuân thủ theo tiêu chuẩn Châu Âu về tính năng an toàn dựa theo các thông

số được tính toán về phần cơ khí Tiết kiệm được diện tích cho xưởng, sau khi cầu nâng được hạ xuống hoàn toàn sẽ trả lại mặt bằng như cũ cho xưởng Nhờ có sự

hỗ trợ của bàn nâng mà công việc được hoàn thành nhanh chóng, an toàn và tiện ích

1.1.2 Tình hình nghiên cứu trong nước

Ngày nay, với sự phát triển nhanh chóng của ngành công nghiệp ô tô, các garage, đại lý đã và đang có những sự chuẩn bị cần thiết để bắt kịp với tốc độ phát triển đó, thí dụ như việc tuyển dụng hoặc đào tạo kỹ thuật viên chất lượng và trang

bị các thiết bị, dụng cụ hiện đại để cung cấp cho người tiêu dùng chất lượng dịch

vụ tốt nhất có thể Cầu nâng cắt kéo đôi là một trong những thiết bị cần thiết khi thực hiện các công việc trên một chiếc ô tô, vì nó giúp kỹ thuật viên hoàn thành công việc một cách thuận tiện Ngoài ra, cầu nâng cũng làm tăng sự chuyên nghiệp của một xưởng dịch vụ, từ đó thu hút và chiếm được sự tin cậy của khách hàng Mặc dù, hiện nay có nhiều loại cầu nâng ô tô như: cầu nâng một trụ, cầu nâng hai trụ, cầu nâng bốn trụ… Nhưng cầu nâng cắt kéo đôi vẫn là lựa chọn được ưu tiên hơn vì với cách lắp đặt âm nền thì cầu nâng cắt kéo có thể được xếp gọn và bằng phẳng so với sàn, do đó, nó tiết kiệm được không gian hơn Mức độ phổ biến của cầu nâng cắt kéo đôi là như vậy, thế nhưng, trước đó hầu như không có nghiên cứu nào về cầu nâng cắt kéo Mãi cho đến năm 2020, [14] Anh-Tuan Dang, Dinh-Ngoc Nguyen và Dang-Hao Nguyen của Trường Đại học Thái Nguyên đã tiến hành nghiên cứu về cầu nâng cắt kéo đơn bằng cách sử dụng phương pháp số Mục đích của nghiên cứu này là tính toán các kích thước tối ưu của cầu nâng cắt kéo đơn và

vị trí đặt xylanh thủy lực Từ đó, cho ta thấy được mối quan hệ giữa lực được tạo

ra bởi xylanh và độ dịch chuyển của bàn nâng Bài nghiên cứu được trình bày rất súc tích, rõ ràng và chặt chẽ, nhưng điểm hạn chế của bài báo là không cung cấp một trường hợp tổng quát để có thể thực hiện trên cầu nâng cắt kéo nhiều tầng mà chỉ thực hiện được trên cầu nâng một tầng

1.1.3 Tình hình nghiên cứu ngoài nước

Bàn nâng ô tô loại cắt kéo là thiết bị chuyên dụng và được sử dụng phổ biến trong ngành công nghiệp ô tô, việc nghiên cứu và phát triển tối ưu bàn nâng là chủ

đề được nghiên cứu và phát triển nhiều quốc gia trên thế giới, trong đó một số công trình và bài báo nghiên cứu tiêu biểu liên quan đến bàn nâng cắt kéo ô tô

Sabde Abhijit Manoharrao và Jamgekar R.S [1] đã tiến hành phân tích và thiết

kế cầu nâng cắt kéo 1 tầng sử dụng bộ truyền động là xylanh thủy lực với phương pháp phần tử hữu hạn (FEA) Mô hình 3D sẽ được thiết kế trên phần mềm CATIA Sau đó, ba mô hình cầu nâng cắt kéo sử dụng ba loại vật liệu khác nhau (Mild Steel, SAE 1020 Steel, Inconel 600) sẽ tiến hành mô phỏng kiểm nghiệm bền trên phần mềm ANSYS Kết quả là, cầu nâng với vật liệu Inconel 600 là tối ưu hơn cả Trong bài báo “Design and Analysis of Scissor Lifting System by Using Finite Elements Method”, Cengiz Görkem Dengiz, Mahmut Can Şenel, Kemal Yıldızlı

và Erdem Koç [2] đã thực hiện phân tích và thiết kế thang nâng cắt kéo có thể nâng đến độ cao 2 mét với tải trọng tối đa là 500 kg Mô hình 3D và mô phỏng kiểm nghiệm bền sẽ được thực hiện trên phần mềm SolidWorks Kết quả là, hệ số an toàn thấp nhất của thang nâng cắt kéo có giá trị là 4,3

Bằng cách áp dụng định luật bảo toàn năng lượng, Amay Saxena [3] đã đưa

ra được một phương trình tính toán lực đẩy cần thiết của xylanh với bất kỳ vị trí đặt xylanh Qua đây, việc lựa chọn vị trí đặt xylanh thích hợp có thể giúp giảm lực đẩy cần thiết của xyalnh, từ đó, kích thước của xylanh sẽ được giảm

Gnanabharathi Ganesan [5] đã tiến hành phân tích và thiết kế thang nâng cắt kéo ứng dụng trong gia đình Trong bài nghiên cứu, tác giả đánh giá độ bền của thang nâng cắt kéo thông qua việc tính toán ứng suất làm việc của các chi tiết chính trong hệ thống, đó là cánh tay cắt kéo và bàn nâng Tiếp đó, mô hình 3D sẽ được xây dựng trên phần mềm SolidWorks Thêm vào đó, mô phỏng kiểm nghiệm bền toàn bộ hệ thống thang nâng sẽ được thực hiện trên phần mềm ANSYS Kết quả

là, thang nâng cắt kéo hoạt động an toàn ở độ cao 3 mét với tải trọng 300 kg Trong bài báo “Caculations for Structural Design of Hydraulic Scissor Lift With Load Capacity 3,5 Tons At TMC Industrial Public CO LTD THAILAND”, tác giả Alfio Foresta tập trung nghiên cứu phương pháp tính toán thiết kế hệ thống thủy lực cho bàn nâng cắt kéo một tầng nâng với tải tối đa 3,5 tấn, sử dụng 2 xylanh thủy lực cân bằng tải trọng nâng, tính toán đưa ra lựa chọn các phần tử trong hệ thống thủy lực tối ưu nhất Kết quả tính toán bàn nâng cắt kéo phù hợp để nâng vật có tải có tải trọng lên đến 3,5 tấn [9]

1.2 Mục tiêu nghiên cứu

- Sửa chữa phục hồi và cải tiến bàn nâng phục vụ công tác đào tạo

- Đưa thiết bị phục vụ cho việc sửa chữa ô tô

- Sửa chữa hoàn thiện mô hình và cải tiến hệ thống điện điều khiển trung tâm

1.3 Phương pháp nghiên cứu

- Tìm hiểu bàn nâng cắt kéo 2 tầng

- Tham khảo tài liệu về bàn nâng cắt kéo: hệ thống cơ khí, hệ thống thủy lực,

hệ thống điện

- Phân tích, tính toán, xử lí số liệu giả thuyết theo cơ sở lý thuyết của các hệ thống được sử dụng trên bàn nâng cắt kéo 2 tầng (hệ thống cơ khí, hệ thống thủy lực, hệ thống điện)

- Thiết kế mô hình bằng phần mềm Solidworks 2019, phần mềm Festo Fluidsim Pneumatic-Hydraulic 4.2 và phần mềm CADe SIMU 2019

- Thực nghiệm mô phỏng kiểm nghiệm bằng phần mềm Solidworks 2019, phần mềm Festo Fluidsim Pneumatic-Hydraulic 4.2 và phần mềm CADe SIMU

2020

1.4 Nội dung và giới hạn đề tài

1.4.1 Nội dung nghiên cứu

- Tổng quan thiết bị bàn nâng ô tô hiện có, nguyên lý vận hành và cấu tạo bàn nâng ô tô

- Sửa chữa hoàn thiện bàn nâng xe ô tô loại cắt kéo từ mô hình có sẵn Xây dựng quy trình kiểm tra, sửa chữa đúng kỹ thuật

- Tính toán thiết kế hệ thống thủy lực sử dụng cho hệ thống thủy lực có tải trọng tối đa 3000 kg ứng dụng được cho những cầu nâng cùng loại

- Tính toán thiết kế hệ thống cơ khí các chi tiết cơ cấu bàn nâng xe ô tô loại cắt kéo đáp ứng các ứng suất bền đảm bảo an toàn khi sử dụng

- Tính toán thiết kế hệ thống điện điều khiển bàn nâng xe ô tô, vẽ sơ đồ mạch điện, kiểm nghiệm an toàn và tiến hành đấu mạch điện thực tế

- Thiết kế vẽ bản vẽ chi tiết 2D và vẽ thiết kế 3D, mô phỏng bền, kiểm tra tính

an toàn khi hoạt động của bàn nâng xe ô tô loại cắt kéo

- Tiến hành sửa chữa và vận hành thiết bị bàn nâng thực tế

- Đánh giá hiệu suất hoạt động cầu nâng vận hành sau sửa chữa hoàn thiện, cải tiến thiết bị bàn nâng hiện có thiết thêm hệ thống điều khiển PLC (Programmable Logic Controller) vào bàn nâng xe ô tô tăng mức độ tin cậy an toàn khi sử dụng.

1.4.2 Giới hạn đề tài

- Đề tài nghiên cứu thực nghiệm trên mô hình thực tế có tải trọng tối đa 3000

kg

- Xây dựng quy trình kiểm tra sửa chữa chung cho bàn nâng ô tô cùng loại

- Thu thập các thông số đặc tính khi vận hành bàn nâng sau sửa chữa và cải tiến, từ đó đánh giá khả năng làm việc của bàn nâng ô tô

- Hệ thống thủy lực dẫn động cầu nâng, hệ thống khóa an toàn bằng khí nén được điều khiển bằng điện thông qua các nút nhấn điều khiển bằng tay

1.5 Ý nghĩa của đề tài

1.5.1 Ý nghĩa thực tiễn

- Cầu nâng là thiết bị cần thiết phục vụ công việc bảo dưỡng và sửa chữa ô tô của các garra hay trạm dịch vụ Đề tài nhằm mục đích đưa ra phương pháp thiết

kế và chế tạo cầu nâng cắt kéo

- Phục vụ công tác giảng dạy và học tập các bộ môn thực hành của sinh viên khoa ô tô

- Giúp cho việc bảo dưỡng và sửa chữa (thay dầu động cơ, kiểm tra hệ thống phanh, hệ thống lái, lốp, vệ sinh ngoại thất ) trở nên dễ dàng hơn, tăng năng suất làm việc

1.6 Tính mới của đề tài

- Cầu nâng cắt kéo 2 tầng dù bị giới hạn bởi hệ thống mạch điện cơ bản nhưng nghiên cứu này đã sử dụng PLC để thiết lập thêm nhiều chế độ mới cho hệ thống cầu nâng cắt kéo 2 tầng

- Nghiên cứu này được xây dựng bằng phương pháp lập trình PLC để điều khiển máy bơm thủy lực cùng các van nên dễ dàng thử nghiệm

1.7 Kế hoạch thực hiện

Bảng1 1 Tiến độ thực hiện

CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT 2.1 Giới thiệu bàn nâng cắt kéo

2.1.1 Cấu tạo

Bàn nâng cắt kéo 2 tầng là cầu nâng dạng kéo bốn xylanh (2 xylanh chính và

2 xylanh phụ), được thiết kế để lắp đặt trên bề mặt, dễ lắp đặt Áp dụng đến các phương tiện nhỏ và vừa có tải trọng dưới 3 tấn, chủ yếu phục vụ cho việc sửa chữa

và bảo dưỡng ô tô Có cấu tạo gồm có 3 phần: cơ cấu cơ khí, hệ thống thủy lực và

hệ thống điện ba hệ thống này có quan hệ mật thiết với nhau Cơ cấu cơ khí có công dụng như là bộ khung sườn chắc chắn để chịu tất cả các lực, moment trong quá trình nâng hạ của bàn nâng Hệ thống thủy lực tạo ra lực đẩy dẫn động nâng bàn nâng thông qua các cơ cấu cơ khí và cuối cùng hệ thống điện là bộ não điều khiển trung tâm thông qua thao tác đơn giản nhấn nút bằng tay

Hình 2 1: Bàn nâng cắt kéo hai tầng

2.1.1.1 Cơ cấu cơ khí

Hình 2 2: Cấu tạo của bàn nâng cắt kéo

2.1.1.2 Hệ thống thủy lực

Hệ thống thủy lực (Hydraulic Systems) được sử dụng trong nhiều ngành chế tạo máy hiện đại và trong công nghiệp lắp ráp Ngoài ra hệ thống thủy lực còn được ứng dụng trong các lĩnh vực hàng hải, khai thác mỏ, xe chuyên dụng…Trong

hệ thống thủy lực, chất lỏng có áp suất đóng vai trò trung gian truyền lực và chuyển động cho máy công nghệ [7]

Hệ thống thủy lực trong bàn nâng: truyền động biến đổi áp lực dầu thủy lực được tạo ra áp bơm thủy lực thông qua chuyển động quay của motor bơm để tạo

ra một lực cơ học đẩy piston để thực hiện quá trình đi lên và hạ xuống của bàn nâng

Hình 2 3: Mạch thủy của lực bàn nâng cắt kéo [13]

Xylanh thủy lực

Xylanh chính có tác dụng biến đổi áp năng dầu thành cơ năng, để piston di chuyển về phía trước dẫn động cơ cấu cơ khí làm cho bàn nâng nâng lên hoặc hạ xuống

Xylanh phụ có chức năng phụ nâng tải cùng với xylanh chính và duy trì sự cân bằng cho 2 bên bàn nâng thông qua các kết cấu liên kết cơ khí

Hình 2 4: Xylanh thủy lực

Van phân phối 2/2

Cơ cấu phân phối được dùng để đổi chiều dòng chảy ở các nút của đường ống

và phân phối dầu thủy lực vào các đường ống theo một quy luật nhất định Nhờ vậy ta có thể biết chiều chuyển động của bộ phận chấp hành hoặc điều khiển nó theo một quy luật nhất định

Trong hệ thống dầu thủy lực từ hai xylanh chính trước khi chảy về bình chứa phải đi qua van phân phối 2/2

Van phân phối sử dụng trong hệ thống là van phân phối điện từ thường đóng 2/2 Cấu tạo của van 2/2 có ba bộ phận chính: Thân van, con trượt và nam châm điện, để thay đổi đóng mở van bằng cách kích dòng điện điều khiển nam châm đóng mở van

Hình 2 5: Van phân phối 2/2 [FluidSIM]

Van tiết lưu

Van tiết lưu dùng trong hệ thống thủy lực có nhiệm vụ chính điều chỉnh lưu lượng dòng chảy qua van thông qua việc xoay núm vặn từ đó điều chỉnh vận tốc làm việc của các xylanh [8]

Hình 2 6: Van tiết lưu [FluidSIM]

Van an toàn

Van an toàn là loại van điều khiển áp suất Nó thường đóng khi hệ thống hoạt động trong áp suất cho phép Trong trường hợp áp suất tăng cao hơn mức tiêu chuẩn điều chỉnh của van an toàn sẽ mở ra dầu thủy lực chảy về bình chứa dầu duy trì áp suất ổn định Van an toàn thường được lắp đặt giữa bơm và van một chiều trên đường dầu chính bơm dầu vào xylanh Van được điều chỉnh bằng cách thay đổi độ nén của lò xo [8]

Hình 2 7: Cấu tạo van an toàn [FluidSIM]

Van một chiều

Van một chiều có tác dụng cho chất lỏng đi theo một chiều nhất định Van một chiều có ba bộ phận: vỏ van, nắp van, lò xo giữ nắp van Khi mở van một chiều phải cài một lực cản nhỏ nhất đề chất lỏng chảy qua dễ dàng và ít tổn thất năng lượng Vì vậy lò xo giữ phải thật nhỏ đủ để ép sát nắp, đế van và thắng lực ma sát giữa piston và vỏ van Nhờ áp lực chất lỏng ép chặt nắp van vào đế van để ngăn không cho chất lỏng chảy ngược lại

Hình 2 8: Cấu tạo van một chiều [7]

Bơm thủy lực

Bơm có nhiệm vụ biến cơ năng thành áp năng Trong các hệ thống thủy lực thường dùng bơm thể tích để thực hiện biến đổi năng lượng bằng cách thay đổi thể tích các buồng làm việc Khi thể tích buồng làm việc tăng thì bơm thực hiện việc hút, khi thể tích buồng làm việc giản thì bơm thực hiện việc nén và đẩy dầu [8] Bơm được sử dụng trong hệ thống trên là bơm bánh răng Là loại bơm được dùng rộng rãi nhất vì nó có kết cấu đơn giản dễ chế tạo Bơm bánh răng gồm có: Loại bánh răng ăn khớp ngoài hoặc ăn khớp trong có thể là răng thẳng, răng nghiêng hoặc răng chữ V Loại bánh răng ăn khớp ngoài được dùng rộng rãi hơn

vì dễ chế tạo, tuy nhiên loại ăn khớp trong kích thước nhỏ gọn hơn

Hình 2 9: Cấu tạo bơm thủy lực bằng cơ cấu bánh răng [8]

Thùng dầu

Là nơi cung cấp dầu cho cả hệ thống thủy lực, thùng dầu đảm bảo thoát nhiệt tốt để giải nhiệt dầu thủy lực và phân tách khí ra khỏi dầu trước khi trước khi cung cấp vào một chu trình mới

Hình 2 10: Thùng dầu

Dầu thủy lực

Dầu thủy lực là thành phần quan trọng trong hệ thống thủy lực ảnh hưởng trực tiếp đến toàn bộ hoạt động của hệ thống và tuổi thọ các bộ phận chi tiết thủy lực Năng lượng được truyền thông qua chất lỏng thủy lực truyền động đến các bộ phận

cơ cấu chấp hành [10]

Dầu thủy lực có chức năng truyền năng lượng, làm mát và bôi trơn các bộ phận để giảm thiểu ma sát và mài mòn các bộ phận tăng tuổi thọ và độ bền các linh kiện trong hệ thống Dầu thủy lực dùng trong hệ thống thủy lực là dầu 10W40

2.1.1.3 Hệ thống điện

Hệ thống điện là bộ điều khiển trung tâm, hay nói một cách cụ thể hơn là tập hợp các linh kiện điện tử được đấu nối với nhau tạo thành một mạch điện hoàn chỉnh từ đó điều khiển cơ cấu chấp hành

Hình 2 11: Thùng điều khiển trung tâm

Hình 2 12: Bên trong bộ điều khiển

Bảng 2 1 Giới thiệu cụ thể từng loại linh kiện

5 Cầu chỉnh

lưu

Chuyển đổi dòng điện xoay chiều (AC) thành dòng điện một chiều (DC)

6 Khởi động từ

Đóng hoặc ngắt dòng điện khi có dòng điện chạy qua cuộn kích

áp suất cao đẩy piston

2.1.2 Nguyên lý hoạt động

Bàn nâng cắt kéo 2 tầng hoạt động gồm có 3 chế độ: “up”, “down”, “lock” Chế độ “up”: Khi nhấn nút “up” thì thông qua mạch điện điều khiển làm cho motor bơm hoạt động dẫn động bơm thủy lực tạo ra một áp suất dầu thủy lực cao đẩy tác dụng lên piston tạo ra lực để thực hiện quá trình đi lên của bàn nâng Chế độ “down”: Khi nhấn nút “down” thì thông qua mạch điều khiển làm cho motor bơm hoạt động nâng bàn lên 2 giây (nhờ quá trình đếm của relay timer) rồi ngưng, tiếp đó điều khiển mở cơ cấu “lock” (mở van khí nén) và mở van thủy lực

xả dầu về thùng do chính sức nặng của tải ép bàn nâng đi xuống

Chế độ “lock”: Khi nhấn nút “lock” thì mạch điện điều khiển mở van thủy lực cho bàn nâng đi xuống và ăn khớp vào cơ cấu “lock” để đảm bảo tính năng an toàn

2.2 Phương pháp thiết kế hệ thống cơ khí

Về cơ khí, cầu nâng cắt kéo có những chi tiết chính như sau: bàn nâng, cánh tay cắt kéo, tấm sàn và chốt liên kết Do đó, chúng ta sẽ tính toán các thông số cơ bản của các chi tiết ấy Đồng thời, phân tích điều kiện làm việc của từng chi tiết

để tiến hành chọn vật liệu Với phần mềm Solidworks, mô hình 3D của cầu nâng

và mô phỏng kiểm nghiệm bền sẽ được hoàn thiện Kết quả là thông qua hệ số an toàn, chúng ta có thể xác định được hệ thống cơ khí có đảm bảo an toàn khi vận hành với tải hay không

2.2.1 Cơ cấu cắt kéo

Để tính toán các thông số cơ bản của cơ cấu cắt kéo 2 tầng, chúng ta cần phải xét hai trường hợp: trường hợp cầu nâng ở vị trí thấp nhất và trường hợp cầu nâng

ở vị trí nâng tối đa

Trường hợp 1: Cầu nâng ở vị trí thấp nhất

Hình 2 13: Sơ đồ tính toán các thông số hình học của cơ cấu cắt kéo khi ở vị trí

thấp nhất

Gọi:

𝐻𝑚𝑖𝑛 là chiều cao ban đầu của cầu nâng

𝑛 là số tầng của cầu nâng cắt kéo (𝑛 = 2)

D là chiều dài của một cánh tay cắt kéo

𝑋𝜃𝑚𝑖𝑛 là khoảng cách giữa hai đầu cánh tay khi cầu nâng ở vị trí thấp nhất

𝜃𝑚𝑖𝑛 là góc hợp bởi cánh tay cắt kéo và đường nằm ngang khi cầu nâng ở vị trí thấp nhất

Hình 2 14: Cánh tay cắt kéo chồng chéo lên nhau khi hạ cầu

Để giải quyết vấn đề trên, ta sẽ thiết kế lệch tâm chốt liên kết cánh tay cắt kéo

Hình 2 15: Hình dạng cầu nâng với tâm chốt lệch

Gọi 𝐷′ là chiều dài cánh tay cắt kéo ban đầu (trường hợp các chốt đồng tâm) Vậy:

𝜃𝑚𝑖𝑛 = cos−1𝑋𝜃𝑚𝑖𝑛

Chiều dài thiết kế của cánh tay cắt kéo

𝐷 = 𝐻1𝑚𝑖𝑛

Trường hợp 2: Cầu nâng ở vị trí nâng tối đa

Hình 2 16: Sơ đồ tính toán các thông số hình học của cơ cấu cắt kéo khi ở vị trí

cao nhất

Gọi:

𝐻𝑚𝑎𝑥 là chiều cao tối đa của cầu nâng

𝑋𝜃𝑚𝑎𝑥 là khoảng cách giữa hai đầu cánh tay khi cầu nâng ở vị trí cao nhất

𝑋𝑡𝑟ượ𝑡 là khoảng dịch chuyển của con trượt

𝜃𝑚𝑎𝑥 là góc hợp bởi cánh tay cắt kéo và trục x khi cầu nâng ở vị trí cao nhất

𝐷′ là chiều dài cánh tay cắt kéo ban đầu (trường hợp các chốt đồng tâm) Vậy:

Chiều cao ban đầu của một tầng cắt kéo:

Hình 2 17: Cánh tay cắt kéo chịu tác dụng bởi lực tiếp tuyến và lực pháp tuyến

Trong đó:

L là trọng lượng của tải

𝐹𝑁 là lực pháp tuyến

𝑀𝑢 là moment uốn

𝑊𝑥 là moment chống uốn

A là diện tích mặt cắt ngang của cánh tay cắt kéo

Ta có thể thấy rằng chiều dài cánh tay cắt kéo và tiết diện mặt cắt ngang của cánh tay ảnh hưởng rất lớn đến độ an toàn của hệ thống cơ khí Nếu tiết diện mặt cắt ngang nhỏ sẽ làm tăng ứng suất pháp và ứng suất uốn Thêm vào đó, chiều dài cánh tay tăng lên sẽ làm tăng ứng suất uốn Vì vậy, vật liệu sử dụng để thiết kế