Thiết kế, chế tạo nhà giữ xe đạp ngầm tự động

Trang vii MC LC: LÝ LCH KHOA HC i LI CAM ĐOAN iii CM T iv TÓM TT v ABSTRACT vi MC LC: vii DANH SÁCH HÌNH NH TRONG LUN VĔN xi DANH SÁCH KÝ HIU DÙNG TRONG LUN VĔN xiii Chưng 1: TNG QUAN 1 1.1 Đặt vấn đ 1 1.2 Một s phưng pháp cất giữ xe đp trên th giới và ở Vit Nam 2 1.2.1 Các h thng đỗ đu xe đp nh 2 1.2.1.1 Giá đỡ hình chữ U ngược 2 1.2.1.2 Bãi đỗ xe đạp dạng đứng 4 1.2.1.3 Hệ thống giá đỡ đậu xe đạp xếp thành dãy 6 1.2.2 Các thit b lưu trữ xe đp 7 1.2.2.1 Các tủ khóa xe đạp riêng lẻ 7 1.2.2.2 Thiết bị lưu trữ xe đạp tập trung 9 1.2.3 H thng lưu trữ xe đp ngầm tự động 11 1.2.3.1 Hệ thống nhà giữ xe đạp ngầm dạng tròn 11 1.2.3.2 Hệ thống bãi đỗ xe đạp ngầm tự động nằm ngang 13 1.3 Mc tiêu đ tài: 15 1.4 Phm vi nghiên cứu: 15 1.5 Hn ch của đ tài: 16 1.6 Phưng pháp nghiên cứu 16 Trang viii Chưng 2: TệNH TOÁN Lụ THUYT 17 2.1 Các phưng án thit k 17 2.1.1 Phưng án 1: NhƠ giữ xe đp ngầm dng tròn 17 2.1.2 Phưng án 2: NhƠ giữ xe đp ngầm hình hộp gm 1 dãy đ xe 18 2.1.3 Phưng án 3: NhƠ giữ xe đp ngầm dng hình hộp gm 2 dãy đ xe song song 19 2.2 Tính toán c cấu nâng h xe với kích thước xe đp thực theo phưng án đã chọn 20 2.2.1 Đặc tính kỹ thut của h thng nâng h: 21 2.2.2 Tính toán cabin 22 2.2.3 Tính toán đi trọng 26 2.2.4 Tính và chọn cáp thép 27 2.2.5 Tính pulley dn động và pulley dn hướng 29 2.2.5.1 Pulley dẫn động 29 2.2.5.2 Pulley dẫn hướng 31 2.2.6 Kim tra điu kin bám của cáp trên pulley: 31 2.2.6.1 Làm việc với tải danh nghĩa 31 2.2.6.2 Làm việc khi không có tải 34 2.2.7 Tính toán công suất động c nơng h 35 Chưng 3: S Đ GII THUT GIAO DIN ĐIU KHIN VÀ GIÁM SÁT H THNG 36 3.1 Quy ước ký hiu sử dng trong thi công mô mình mô phng 36 3.2 S đ khi nguyên lý hot động “Gửi Xe” vƠ “Lấy Xe” của mô hình 37 3.2.1 S đ khi nguyên lỦ “Gửi xe”: 37 3.2.1.1 Sơ đồ khối nguyên lý “Gửi Xe 1”: 37 3.2.1.2 Sơ đồ khối nguyên lý “Gửi Xe 2”: 38 3.2.1.3 Sơ đồ khối nguyên lý “Gửi xe 3”: 38 Trang ix 3.2.1.4 Sơ đồ khối nguyên lý “Gửi xe 4”: 39 3.2.1.5 Sơ đồ khối nguyên lý “Gửi xe 5”: 39 3.2.1.6 Sơ đồ khối nguyên lý “Gửi xe 6”: 40 3.2.1.7 Sơ đồ khối nguyên lý “Gửi xe 7”: 40 3.2.1.8 Sơ đồ khối nguyên lý “Gửi xe 8”: 41 3.2.2 S đ khi nguyên lý thực hin “Lấy Xe” của mô hình 41 3.2.2.1 Sơ đồ khối nguyên lý “Lấy Xe 1”: 42 3.2.2.2 Sơ đồ khối nguyên lý “Lấy Xe 2”: 42 3.2.2.3 Sơ đồ khối nguyên lý “Lấy Xe 3”: 43 3.2.2.4 Sơ đồ khối nguyên lý “Lấy Xe 4”: 43 3.2.2.5 Sơ đồ khối nguyên lý “Lấy Xe 5”: 44 3.2.2.6 Sơ đồ khối nguyên lý “Lấy xe 6”: 44 3.2.2.7 Sơ đồ khối nguyên lý “Lấy Xe 7”: 45 3.2.2.8 Sơ đồ khối nguyên lý “Lấy Xe 8”: 45 3.3 Ký hiu vƠ quy ước ngõ vƠo ra trong chưng trình PLC 46 3.1 Lưu đ gii thut chưng trình điu khin h thng sử dng PLC S7- 200 50 3.1.1 Lưu đ gii thut chưng trình chính 50 3.1.2 Lưu đ gii thut v v trí ban đầu 51 3.1.3 Lưu đ gii thut xác đnh ngăn trng gần nhất 52 3.1.4 Lưu đ gii thut chưng trình gửi xe 53 3.1.5 S đ gii thut chưng trình lấy xe 54 3.2 Giao din điu khin vƠ giám sát chưng trình bằng WinCC 55 3.2.1 Giao din điu khin và giám sát h thng 55 3.2.2 Giao din giám sát người dùng khi gửi xe 56 3.2.3 Giao din người dùng khi lấy xe 56 Trang x 3.3 Thit k và thi công mô hình mô phng nguyên lý hot động nhà giữ xe đp ngầm tự động theo kích thước xe đp mô hình 56 3.3.1 Thit k 3D mô hình nhà giữ xe đp ngầm tự động theo kích thước xe đp mô hình 56 3.3.2 Kt qu thi công mô hình nhà giữ xe đp ngầm tự động theo kích thước xe đp mô hình 58 Chưng 4: KT LUN VÀ KIN NGH 60 TÀI LIU THAM KHO 61 PH LC 63 Trang xi DANH SÁCH HÌNH NH TRONG LUN VĔN Hình 1. 1: Giá đỡ chữ U ngược đặt tại trạm xe điện ngầm Anenue tại Brooklyn – New York [4] 3 Hình 1. 2: Kích thước và cách lắp đặt giá đỡ xe đạp chữ U ngược [5] 3 Hình 1. 3: Sơ đồ tiêu chuẩn lắp đặt và bố trí các giá đỡ chữ U ngược [5] 4 Hình 1. 4: Hệ thống đỗ xe đạp dạng dựng đứng thiết kế bởi Cyclepod [4] 5 Hình 1. 5: Các kích thước và tiêu chuẩn lắp ráp hệ thống đỗ xe đạp dạng thẳng đứng treo trên trần nhà [6] 5 Hình 1. 6: Kích thước và cách lắp đặt giá đỡ đậu xe đạp dạng thẳng đứng treo vào tường [6] 5 Hình 1. 7: Tiêu chuẩn – kích thước lắp đặt hệ thống đậu xe đạp dạng thẳng đứng [6] 6 Hình 1. 8: Hệ thống bãi đậu xe đạp hai tầng Josta sử dụng cho việc đỗ xe đạp trong nhà – Nguồn: www.josta.de [4] 7 Hình 1. 9: Hệ thống bãi đậu xe đạp hai tầng có cần đẩy bằng thủy lực tại Taipei – Trung Quốc – Nguồn: www.trtc.com.tw [4] 7 Hình 1. 10: Tủ khóa xe đạp riêng lẻ được sử dụng tại Brugge [7[ 8 Hình 1. 11: Kích thước của một tủ khóa xe đạp riêng lẻ [6] 9 Hình 1. 12: Mô hình thiết bị lưu trữ xe đạp tự động tập trung dạng trụ tại Budaors – Hungary [8] 10 Hình 1. 13: Cấu tạo bên trong của thiết bị lưu trữ xe đạp tập trung tại Budaors – Hungary [8] 10 Hình 1. 14: Cấu tạo mô hình thực tế và qui trình lưu giữ xe của thiết bị tại Budaors – Hungary [8] 11 Hình 1. 15: Hệ thống lưu trữ xe đạp ngầm Eco-Cycle tại Tokyo – Nhật Bản [10] 13 Hình 1. 16: Nguyên lý hoạt động của hệ thống giữ xe đạp ngầm Eco-Cycle tại Tokyo – Nhật Bản [9] 13 Trang xii Hình 1. 17: Hệ thống bãi đỗ xe đạp ngầm tự động cơ khí nằm ngang tại Tokyo – Nhật Bản [11] 14 Hình 1. 18: Kết cấu bên trong hệ thống và qui trình lấy – gửi xe [11] 14 Hình 2. 1: Bản vẽ tính toán sơ bộ nhà giữ xe đạp ngầm dạng tròn 17 Hình 2. 2: Bản vẽ tính toán sơ bộ nhà giữ xe đạp ngầm dạng hình chữ nhật 1 dãy để xe 18 Hình 2. 3: Bản vẽ tính toán sơ bộ nhà giữ xe đạp ngầm hình chữ nhật 2 dãy để xe 19 Hình 2. 4: Bản vẽ thiết kế mô hình nhà giữ xe đạp ngầm tự động với phương án đã chọn 20 Hình 2. 5: Bản vẽ cụm cơ cấu xoay – nâng hạ xe 22 Hình 2. 6: Bản vẽ cabin nâng hạ xe với kích thước xe đạp thật 22 Hình 2. 7: Hình ảnh xe đạp Martin mini MT600B 24 Hình 2. 8: Hình cáp 6x19 FC 28 Hình 2. 9: Biên dạng hình nêm của rãnh pulley 30 Hình 2. 10: Hình dạng rãnh pulley 31 Hình 2. 11: Sơ đồ tính lực căng dây cáp khi hệ thống làm việc với tải danh nghĩa 33 Hình 2. 12: Sơ đồ tính lực khi pulley làm việc không có tải 34 Hình 3. 1: Giao diện điều khiển và giám sát hệ thống 55 Hình 3. 2: Giao diện người dùng khi gửi xe 55 Hình 3. 3: Giao diện người dùng khi lấy xe 56 Hình 3. 4: Mô hình tổng thể nhà giữ xe đạp tự động với kích thước xe đạp mô hình . 57 Hình 3. 5: Kết cấu khung nhà giữ xe đạp của mô hình 57 Hình 3. 6: Cơ cấu nâng - hạ và xoay xe của mô hình 58 Hình 3. 7: Kết quả thi công mô hình mô phỏng nhà giữ xe ngầm tự động 58 Hình 3. 8: Nhà giữ xe đạp ngầm tự động 3D với kích thước xe đạp thực 59 Trang xiii DANH SÁCH KÝ HIU DÙNG TRONG LUN VĔN - m: khối lượng riêng của vật [kg] - W: trọng lượng riêng của vật [kg] - W Gear1 : trọng lượng riêng của bánh răng bị dẫn [kg] - W Gear2 : trọng lượng riêng của bánh răng dẫn [kg] - W l : trọng lượng riêng của tải [kg] - W p : trọng lượng riêng của pulley [kg] - W b : trọng lượng riêng của dây đai băng tải [kg] - g: gia tốc trọng trường [m/s 2 ] - R: bán kính của vật [m] - R l : bán kính của tải [m] - R o : bán kính ngoài của hình trụ rng [m] - R i : bán kính trong của hình trụ rng [m] - α acc : gia tốc góc [rad/s 2 ] - L: chiều dài vật [m] - L ls : chiều dài của trục vít me [m] - ρ: mật độ khối lượng của vật [kg/m 3 ] - ω m : vận tốc góc của động cơ [rad/s] - ω l : vận tốc góc của tải [rad/s] - ω f : vận tốc góc cuối [rad/s] - ω i : vận tốc góc ban đầu [rad/s] - T: moment xoắn của vật [N.m] - T m : moment xoắn của động cơ [N.m] - T l : moment xoắn của tải [N.m] - T f : moment xoắn ma sát [N.m] Trang xiv - T r : moment xoắn tham chiu về trục động cơ [N.m] - T acc : moment xoắn gia tốc [N.m] - T t : moment xoắn tng cộng [N.m] - T u : moment xoắn cần thit để nângải của trục vít me [N.m] - T d : moment xoắn cần thit để h/kéo tải của trục vít me - N 2 : số răng của bánh răng dẫn - N 1 : số răng của bánh răng bị dẫn - N: tỷ số truyền của động cơ - J: lực quán tính của hình trụ [kg.m 2 ] - J t : lực quán tính tng cộng của hệ [kg.m 2 ] - J l : lực quán tính của tải [kg.m 2 ] - J m : lực quán tính của động cơ [kg.m 2 ] - J lb : lực quán tính của dây đai [kg.m 2 ] - J p : lực quán tính của pulley [kg.m 2 ] - J ls : lực quán tính của trục vít me [kg.m 2 ] - J Gear1 : lực quán tính của bánh răng bị dẫn [kg.m 2 ] - J Gear2 : lực quán tính của bánh răng dẫn [kg.m 2 ] - R Gear1 : bán kính vòng chia của bánh răng bị dẫn [m] - R Gear2 : bán kính vòng chia của bánh răng dẫn [m] - R ls : bán kính của trục vít me [m] - e: hiệu suất làm việc - V l : vận tốc chuyển động của tải [m/s] - F l : lực tác dụng lên tải [N] - F f : lực ma sát [N] - F pf : lực trước khi đặt tải [N] - µ: hệ số ma sát - µ r : hệ số ma sát động của  đỡ tịnh tin Trang xv - µ 1 : hệ số ma sát giữa các sản phẩm bị tích tụ với băng tải - p: bước ren của trục vít me (pitch) [m] - K s : hệ số an toàn của động cơ - l: độ sâu của đai ốc (lead) [m/vòng] - d m : đường kính vòng chia của trục vít me [m] - λ : góc nghiêng ren [ o ] - r m : bán kính vòng chia của trục vít me [m] - n s : số đầu mối ren của trục vít me - d m : đường kính vòng chia của trục vít me [m] - D: đường kính đỉnh ren của trục vít me [m] - d: đường kính chân ren của trục vít me [m] - h: bề dày của chân ren [m] - t: chiều cao của ren [m] - b: chiều dài của ren chịu tải [m] - a: bề dày của đai ốc [m] - v s : vận trượt tương đối giữa đai ốc và trục vít me [m/s] - : chuyển vị góc của trục vít me - x: quãng đường dịch chuyển tịnh tin của đai ốc [m] - σ b : ứng suất nén trong ren [MPa] - σ u : ứng suất uốn trong ren [MPa] - σ s : ứng suất cắt trong ren [MPa] - σ a : ứng suất chịu kéo (nén) dọc trục ti chân ren [MPa] - 2 t MF : moment xoắn tác dụng lên chân ren [N.m] - 3 12 bh I   : moment quán tính ti chân ren [m 4 ] - 2 h y  : độ võng của chân ren khi chịu uốn [m] Trang xvi - A t : tit diện chịu ứng suất kéo (nén) ti chân ren [m 2 ] - d: đường kính vòng chia của pulley [m] - z p : số răng của pulley - z b : số răng của băng tải - p: bước răng danh nghĩa của pulley [m] - d o : đường kính ngoài của pulley [m] - u: độ chênh lệch bước ren [m] - L b : chiều dài toàn bộ dây đai [m] - C: khoảng cách tâm giữa hai trục pulley [m] -  1 : góc ôm của dây đai xung quanh pulley dẫn động [ o ] -  2 : góc ôm của dây đai xung quanh pulley bị dẫn động [ o ] - 2   : góc ôm dây đai quanh con lăn không tải nhánh đai dẫn động - 2   : góc ôm dây đai quanh con lăn không tải nằm bên nhánh bị dẫn. -  e : góc ôm dây đai quanh pulley căng - d 1 : đường kính vòng chia của pulley dẫn động [m] - d 2 : đường kính vòng chia của pulley bị dẫn động [m] - d b : đường kính l khoan của pulley tăng đai - d i : đường kính vòng chia của pulley không tải (idle pulley) - T e : lực căng hiệu dụng (có ích) của dây đai [N] - T 1 : lực căng của dây đai nhánh dẫn động [N] - T 2 : lực căng của dây đai nhánh bị dẫn động [N] - : hiệu suất của truyền động dây đai [0.94 – 0.96] - M 1 : moment xắn ti pulley truyền động [N.m] - M 2 : moment xoắn cần thit để quay pulley bị dẫn [N.m] - P 2 : công suất cần thit của pulley bị dẫn [W] - ω 1 : vận tốc góc của pulley dẫn động [rad/s] - ω 2 : vận tốc góc của pulley bị dẫn [rad/s] [...]... đậu xe đạp trong các tr ng học, công ty xí nghiệp Sự thành công của đề tài này cũng có thể đ ợc m rộng cho việc thiết kế chế tạo bãi giữ xe máy ngầm tự động 1.4 Ph m vi nghiên cứu: - Tổng quan các dạng l u trữ xe đạp; các nhà giữ xe tự động trên thế giới - Đ a ra các ph ơng h ớng lựa chọn để thiết kế nhà giữ xe đạp ngầm tự động - Thiết kế tổng quan nhà giữ xe đạp ngầm tự động với kích th ớc xe đạp. .. cơ cấu nâng hạ xe để chọn công suất động cơ nâng hạ theo kích th ớc xe đạp thật - Thiết kế và thi công mô hình mô phỏng nguyên lý hoạt động nhà giữ xe đạp ngầm tự động với kích th ớc của xe đạp mô hình - Lập trình cho mô hình mô phỏng nguyên lý hoạt động của nhà giữ xe đạp ngầm tự động - Thiết kế giao diện điều khiển và giám sát hoạt động của mô hình mô phỏng nhà giữ xe đạp ngầm tự động 1.5 H n ch... hoạt động nhà giữ xe đạp ngầm tự động theo kích th ớc xe đạp mô hình - Thi công mô hình mô phỏng nguyên lý hoạt động của nhà giữ xe đạp ngầm tự động với kích th ớc xe đạp mô hình - Tham khảo tài liệu tính toán về thang máy để tính toán cơ cấu nâng – hạ xe theo kích th ớc xe đạp thật Trang 16 Chư ng 2: TÍNH TOÁN LÝ THUY T 2.1 Các phư ng án thi t k Trong đề tài này, tôi giả thuyết muốn thiết kế nhà giữ xe. .. thiết bị lưu trữ xe đạp tự động tập trung dạng trụ tại Budaors – Hungary[8] Hình 1 13: Cấu tạo bên trong của thiết bị lưu trữ xe đạp tập trung tại Budaors – Hungary[8] Trang 10 Hình 1 14: Cấu tạo mô hình thực tế và qui trình lưu giữ xe của thiết bị tại Budaors – Hungary[8] 1.2.3 H th ng lưu trữ xe đ p ngầm tự động 1.2.3.1 Hệ thống nhà giữ xe đạp ngầm dạng tròn Mặc dù Nhật Bản là một n ớc có ngành chế. .. ơng án này có khả năng l u trữ lên tới 160 chiếc xe đạp (mỗi tầng chứa đ ợc 16 chiếc), nhiều hơn nhà giữ xe đạp ngầm dạng tròn 10 chiếc Trang 18 2.1.3 Phư ng án 3: Nhà giữ xe đ p ngầm d ng hình hộp g m 2 dãy đ xe song song Hình 2 3: Bản vẽ tính toán sơ bộ nhà giữ xe đạp ngầm hình chữ nhật 2 dãy để xe Với ph ơng án này ta có diện tích nhà để xe: Snhaxe  D  R  8, 2  6  49, 2  m2  Với diện tích... cất giữ đ ợc 200 chiếc xe (mỗi tầng 20 chiếc) Trang 19 Nh vậy với ba ph ơng án trên, tôi quyết định chọn phương án 3 làm phương án thiết kế cho nhà giữ xe đạp ngầm tự động vì: - Diện tích đất sử dụng ít nhất - Khả năng l u trữ đ ợc nhiều xe hơn - Dễ dàng thi công và lắp đặt - Dễ dàng viết ch ơng trình điều khiển và giám sát Nh vậy, để thiết kế nhà giữ xe đạp ngầm tự động có sức chứa 150 chiếc xe tôi... khả năng chứa 150 chiếc xe thì ta cần 10 tầng, mỗi tầng có độ cao 1m Diện tích đất cần sử dụng để xây dựng nhà xe dạng tròn: Snhaxe    R 2  3,14  42  50, 24  m2  Trang 17 2.1.2 Phư ng án 2: Nhà giữ xe đ p ngầm hình hộp g m 1 dãy đ xe Hình 2 2: Bản vẽ tính toán sơ bộ nhà giữ xe đạp ngầm dạng hình chữ nhật 1 dãy để xe Với ph ơng án này ta có diện tích nhà giữ xe: Snhaxe  D  R  12,5  4  50... cứu các dạng nhà giữ xe đạp ngầm tự động trên thế giới đư đ ợc công bố và đ a vào sử dụng - Sử dụng phần mềm Solidworks, Pro – E để thiết kế - Nghiên cứu lý thuyết lập trình PLC S7-200 để viết ch ơng trình cho mô hình mô phỏng nguyên lý hoạt động nhà giữ xe đạp ngầm tự động theo kích th ớc xe đạp mô hình - Nghiên cứu phần mềm WinCC 7.0 để thiết kế giao diện điều khiển và giám sát hoạt động của mô hình... của động cơ xoay, động cơ kéo robot, động cơ kéo cơ cấu kẹp theo kích th ớc xe đạp thật - ωh a tính toán độ bền, lựa chọn vật liệu chế tạo kết cấu khung nhà giữ xe đạp ngầm tự động phù hợp với điều kiện môi tr ng thực tế - ωh a tính toán lực kẹp cần thiết của cơ cấu kẹp với kích th ớc xe đạp thực - Ph ơng pháp mã cho từng vị trí ngăn gửi xe ch a tối u 1.6 Phư ng pháp nghiên cứu - Nghiên cứu các dạng nhà. .. Trong đề tài này, tôi giả thuyết muốn thiết kế nhà giữ xe đạp ngầm có khả năng chứa 150 chiếc xe đạp b i vì nó phù hợp với số l ợng xe của một bãi xe gửi thực tế (100 – 200 chiếc/bãi giữ xe) 2.1.1 Phư ng án 1: NhƠ giữ xe đ p ngầm d ng tròn Hình 2 1: Bản vẽ tính toán sơ bộ nhà giữ xe đạp ngầm dạng tròn Đối với ph ơng án này, theo kích th ớc của xe đạp thật (1600mm x 560mm x 640mm) tôi tính toán đ ợc mỗi . cấu nâng - hạ và xoay xe của mô hình 58 Hình 3. 7: Kết quả thi công mô hình mô phỏng nhà giữ xe ngầm tự động 58 Hình 3. 8: Nhà giữ xe đạp ngầm tự động 3D với kích thước xe đạp thực 59 Trang xiii. b lưu trữ xe đp 7 1.2.2.1 Các tủ khóa xe đạp riêng lẻ 7 1.2.2.2 Thiết bị lưu trữ xe đạp tập trung 9 1.2.3 H thng lưu trữ xe đp ngầm tự động 11 1.2.3.1 Hệ thống nhà giữ xe đạp ngầm dạng. đạp ngầm dạng tròn 17 Hình 2. 2: Bản vẽ tính toán sơ bộ nhà giữ xe đạp ngầm dạng hình chữ nhật 1 dãy để xe 18 Hình 2. 3: Bản vẽ tính toán sơ bộ nhà giữ xe đạp ngầm hình chữ nhật 2 dãy để xe