Nghiên cứu mô hình hệ thống điều khiển bơm thủy lực bằng cơ cảm biến tránh các vật cản khi xe vận hành và hạn chế tai nạn lao động

ĐỒN THANH NIÊN CỘNG SẢN HỒ CHÍ MINH BAN CHẤP HÀNH TP HỒ CHÍ MINH CƠNG TRÌNH DỰ THI GIẢI THƯỞNG SINH VIÊN NGHIÊN CỨU KHOA HỌC EURÉKA LẦN THỨ XIX NĂM 2017 TÊN CƠNG TRÌNH: NGHIÊN CỨU MƠ HÌNH HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN BƠM THỦY LỰC BẰNG CƠ, CẢM BIẾN TRÁNH CÁC VẬT CẢN KHI XE VẬN HÀNH VÀ HẠN CHẾ TAI NẠN LAO ĐỘNG LĨNH VỰC NGHIÊN CỨU: KỸ THUẬT CÔNG NGHỆ CHUYÊN NGÀNH: KỸ THUẬT CƠNG NGHỆ Mã số cơng trình: …………………………… i TĨM TẮT - Các xe xe cẩu, xe nâng, xe ben,…sử dụng hệ thống thủy lực phải bấm nút hay gạt cần điểu khiển hệ thống làm việc, hệ thống hư hỏng thường thay mới, gây lãng phí lớn Đề tài chúng em không sử dụng hệ thống điều khiển học mà thay vào điều khiển tự động, sử dụng ống thủy lực ngõ vào thực chức bơm hút ống thủy lực Hệ thống sử dụng động điện (motor công suất lớn) quay thông qua bulông đai ốc bơm/hút ống thủy lực nâng lên hay hạ xuống Tận dụng ống thủy lực sử dụng để tái tạo lại chúng nhằm mục đích sử dụng cho hiệu theo yêu cầu xe với lực nâng đáng kể, tiết kiệm chi phí, người sử dụng sáng tạo hệ thống thiết kế đơn giản Ngồi ra, hệ thống cảm biến sử dụng mạch với nguồn pin nhỏ, mạch đơn giản dễ làm, giúp tài xế tránh vật cản, không gây tai nạn đáng tiếc, đảm bảo an toàn cho người vận hành ii MỤC LỤC LỜI MỞ ĐẦU 1 ĐẶT VẤN ĐỀ 1.1 LÝ DO CHỌN ĐỀ TÀI 1.2 TÍNH CẤP THIẾT CỦA ĐỀ TÀI 1.3 PHẠM VI NGHIÊN CỨU .1 1.4 Ý NGHĨA THỰC TIỄN CỦA ĐỀ TÀI MỤC TIÊU PHƯƠNG PHÁP 2.1 Mục tiêu 2.2 Phương pháp PHẦN 1: ĐẦU XE PHẦN 2: KHUNG XE, THÙNG XE, CHỐNG LÚN, BEN THÙNG,HỆ THỐNG BÁNH XE VÀ BÁNH XE TRỢ LỰC 1) Tính tốn thiết kế ban đầu khung: .4 2) Thiết kế thùng xe: 3) Thiết kế hệ thống ben thùng xe: 4) Hệ thống bánh bánh trợ lực tải nặng: 5) Hệ thống trợ lực chống lún: 10 6) Hệ thống điện mơ hình: 12 7) Hệ thống đèn cho thùng xe: 13 PHẦN 3: CẦN CẨU ,HỆ THỐNG CÂN BĂNG XE, HỆ THỐNG LÁI, KHỚP CÁC ĐĂNG, HỆ THỐNG THỦY LỰC 14 1) Đế cần cẩu: 14 2) Cần cẩu: 15 3) Tay cần cẩu: 17 4) Phần điều khiển động cơ: 20 5) Hệ thống cân xe: 21 6) Hệ thống lái: 23 7) Nhíp trước: 27 8) Khớp đăng: 28 iii PHẦN 4: NGUYÊN LÝ VÀ CÁCH LẮP ĐỘNG CƠ CHO MƠ HÌNH 32 1) Đặt vấn đề : 32 2) Cơ sở lý thuyết: 35 3) Nguyên lý hoạt động: 35 4) Cách lắp mạch : 36 PHẦN 5: HỆ THỐNG GIẢM SỐC CỦA XE ( HỆ THỐNG TREO) 39 1) Đặt vấn đề : 39 2) Các loại hệ thống treo: 39 3) Các phận hệ thống treo : 40 4) Mơ hình nhíp xe đề tài: 42 PHẦN 6: ĐỘNG CƠ, THIẾT KẾ CẢM BIẾN CHO XE 43 1) Đặt vấn đề: .43 2) Các loại động cơ: 44 KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN 59 1.Kết luận 59 Hướng phát triển đề tài 59 TÀI LIỆU THAM KHẢO 60 iv DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT D: Dài R: Rộng C: Cao FWD : Dẫn động cầu trước RWD: Dẫn động cầu sau RR: Dẫn động cầu (rear –rear) 4WD: Dẫn động tất bánh RL: Rơ le PIN: Nguồn pin K : kilo LỜI MỞ ĐẦU ĐẶT VẤN ĐỀ 1.1 LÝ DO CHỌN ĐỀ TÀI Đi tham quan sở sửa xe ô tô, xe tải nặng , ống thủy lực cũ cịn sử dụng học lại khơng sử dụng gây lãng phí, để tận dụng hệ thống thủy lực cịn sử dụng nên nhóm chúng em suy nghĩ ý tưởng tái sử dụng lại hệ thống thủy lực này, sử dụng cho hệ thống ben xe ba gác ba bánh, hệ thống nâng gầm xe để rửa xe, vá vỏ, sửa động cơ,…bằng kiến thức học, nhóm thiết kế số mạch cảm biến cho xe mạch điều khiển đèn tín hiệu, mạch cảm biến ánh sáng Mạch cảm biến sử dụng linh kiên đơn giản, nguồn điện 9V, dễ làm áp dụng cho xe nhỏ,…mạch khơng chiếm q nhiều khơng gian 1.2 TÍNH CẤP THIẾT CỦA ĐỀ TÀI Tận dụng thứ cịn sử dụng góp phần tiết kiệm tài cho hạn chế ô nhiễm môi trường dầu nhớt từ ống thủy lực Xe đại có hệ thống cảm biến đại dòng xe tải 1,3 tấn, tấn,… chưa trang bị hệ thống cảm biến tiến lùi xe, báo hiệu cho tài xế biết để tránh tai nạn đáng tiếc 1.3 PHẠM VI NGHIÊN CỨU - Chỉ nghiên cứu mơ hình - Chỉ nghiên cứu đề xuất giải pháp 1.4 Ý NGHĨA THỰC TIỄN CỦA ĐỀ TÀI - Đề tài góp phần tận dụng thứ cịn sử dụng - Cải thiện ô nhiễm môi trường dầu nhớt - Phát huy sức sáng tạo, tài người - Tất nhằm cải thiện sức khoẻ người phát triển sống 2 MỤC TIÊU PHƯƠNG PHÁP 2.1 Mục tiêu - Tự tay người hay nhóm làm nhiều thứ hữu ích từ ống thủy lực mạch cảm biến cho xe thân yêu hay thiết bị sử dụng 2.2 Phương pháp - Tìm hiểu ống thủy lực thật - Tìm hiểu tài liệu internet tài liệu - Đưa mơ hình thực tế PHẦN 1: ĐẦU XE Những tính tốn thiết kế ban đầu: Đầu xe với nội thất làm từ nhựa mica, ống nhựa PVC số kẽm Đầu xe cao 16cm, chiều dài đầu xe 13,5cm bề ngang đầu xe 19,5cm Nóc cabin có kích thước dài 19,5cm, rộng 9,5cm; đế cabin 19,5x6,5cm, cửa xe nối với đầu xe khớp lề trụ, nhầm mục đích kéo cửa xe cách nhẹ nhàng,linh hoạt Hai lề trụ cửa xe đặt song song với với khoảng cách 2,5cm, kính chiếu hậu xe với kích thước 2x1,5cm Bên xe phần ghế xe taplo xe, phần ghế xe có kích thước 4,5x3,5cm, taplo xe 18,5x6cm(khơng tính phần chiều ngang lớn 2cm), phần taplo có vơ lăng với bán kính r=2cm Cabin trang bị đèn tính hiệu ( chi tiết cabin có vẽ) Ưu điểm: - Vật liệu: +Được làm từ vật liệu nhẹ +Giá thành phù hợp với túi tiền học sinh ,sinh viên +Màu sắc đẹp dễ tạo hình,……… - Thiết kế: +Đầu xe có thiết kế giúp giảm lực cản khơng khí Nhược điểm: - Do làm từ vật liệu nhựa mica khoảng 90% phần đầu xe nên đầu xe chịu lực tác dụng kém, dễ nứt, gãy,… Hình1.1: Đầu xe hoàn thành PHẦN 2: KHUNG XE, THÙNG XE, CHỐNG LÚN, BEN THÙNG,HỆ THỐNG BÁNH XE VÀ BÁNH XE TRỢ LỰC 1) Tính tốn thiết kế ban đầu khung: Khung xe đươ ̣c thiế t kế bằ ng hai nhôm với thông số bản (DxRxC) là 50x9x2.5(cm), tiết diện hai nhôm 2.5x1.2(cm).Thành nhôm dày 0.5(mm), hai nhôm đặt song song với nhau, nối với hai hình chữ L cố định số ốc vít, khoảng cách lọt lịng hai 6.6(cm), hai nhơm đặt theo chiều đứng tiết diện giúp xe chịu lực lớn tác dụng theo phương từ xuống Do phải chịu tác động từ bên môi trường lên khung xe nên hai nhôm chọn hai nhôm rỗng, hai đầu không bịt kín, lỗ khoan bắt ốc vít khoan rộng nhằm khắc phục giãn nỡ kim loại nhiệt độ môi trường thay đổi Với thiế t kế bằ ng chấ t liê ̣u nhôm giúp giảm khố i lươ ̣ng xe, đồng thời nhôm có ̣ đàn hồi giúp xe phân tán lực tác dụng nhỏ giới hạn chịu đựng xe Hình 2.1: Khung xe lắp ráp hoàn thành Ưu điểm:  Khung xe gọn nhẹ, tiết kiệm chi phí  Nhơm có tính mềm dẻo, thuận tiện cho việc khoan bắt ốc vít  Chịu lực tác dụng vừa phải, có tính đàn hồi Nhược điểm:  Dễ bị biến dạng tác dụng lực giới hạn chịu đựng, ngoại lực lớn gây biến dạng không đàn hồi 2) Thiết kế thùng xe: Chất liệu cấu tạo nên thùng xe nhựa mica, thông số thùng xe (DxRxC) 49x19x5, thể tích thùng xe đạt 4655cm3 Với thiết kế linh động, hai bên thành thùng xe thùng xe tháo lắp, hạ xuống phù hợp với điều kiện lên xuống hàng hóa địa hình khác Cụ thể thùng xe chia thành phận lường thùng, chắn đầu thùng, hai bên thành xe, nối đuôi xe chắn đuôi xe (chi tiết có vẽ) Các phận liên kết với liên kết lề trụ, thiết kế cho quay góc 180o đảm bảo cho độ nâng lên hạ xuống phận Phần xe chịu lực nhiều nhu cầu lên xuống hàng hoa người nên trang bị thêm hai dây chịu lực dài 9.5cm, nối với nối đuôi xe hai móc sắt, tháo lắp đảm bảo cho lường thùng xe mặt phẳng thống Riêng phận chắn đầu xe nối với lường xe liên kết ngàm để đảm bảo độ cứng, phận không cần tháo lắp Về khớp lề trụ, chúng hình thành từ miếng nhôm cắt từ lon nước ngọt, uốn cong khớp với burong sử dụng burong để liên kết khớp trụ Ở thùng xe thiết kế theo kiểu thùng lửng, dựa kiểu thùng xe tải cẩu thơng dụng, có phát minh sáng tạo thêm 46  Với sở thế, nhóm thiết kế động cho mơ sau: Phần động cấu tạo: + Motor 6v + Khớp đăng + Trục + Bộ vi sai Về ưu điểm: + Không gây ô nhiễm môi trường + Không gây tiếng ồn Về nhược điểm: Động cịn yếu Hình 6.3: Mơ hình xe hồn thành B Tính tốn thiết kế mạch cảm biến: 1.Tên đề mục : - Tính tốn thiết kế mạch : mạch hồng ngoại mạch đa hài hay tính tỉ số truyền bánh Cơng thức Để làm mạch ta phải áp dụng cơng thức : Tính điện trở : R= U/I 47 Tính dịng điện để qua led ko cháy : I=U/R 0.6v làm Q1 dẫn lúc mạch kín nên led D1 sáng.Khi Q1 dẫn lúc tụ C1 nạp đầy bắt đầu xả điện tích âm chân b Q2 làm điện tích âm nên Q2 ngưng dẫn lúc đèn D2 tắt.Cứ lặp lặp lại đèn D1,D2 thay phiên chớp tắt Hình 6.7: Mạch đèn xi nhan 50 Đây sơ đồ mô thực tế mạch: Đối với mạch nhóm ứng dụng làm đèn xin nhan Ngồi mạch đa hài cịn muốn giới thiệu mạch đơn giản nửa dùng làm đèn xin nhan Có thể ứng dụng lắp vào xe máy cục chớp xe máy bi hư với chi phí vài ngìn đồng Đó mạch rờ le Hình 6.8: Mạch đóng/ngắt đèn tín hiệu rơle Mạch gồm tụ 1000uF, bóng đèn, Rờ le 5v đối dùng bin ( hay 12v ác quy xe máy), t đối dây hình vẽ đặc biệt phải nối chân chân rờ le Nguyên lí hoạt động mạch này: Khi ta cấp nguồn vào đầu thi đầu âm nạp vào tụ Nguồn dương vào chân qua tiếp điểm thường đóng chân Lúc nguồn dương từ chân qua tụ di qua chân 1.Nhưng thực tế luc đầu tụ ngốn điện nên lúc đầu toàn điện nạp vào tụ, nạp xong dịng điện truyền tới chân lúc cuộn dây có điện hút rờ le từ tiếp điểm thường đóng vào tiếp điểm thường hở mạch hở lúc điện tụ cấp cho cuộn dây bóng sáng thời gian ngắn hết điện đèn tắt cuộn dây điện rờ le trở vị trí cũ (chân 5) lại cấp điện làm đèn chớp sáng liên tục 51 Hình 6.9: Mạch cảm biến ánh sáng Đây mạch cảm biến ánh sáng mà học môn “ Thực hành công nhân điện điên tử” mà thầy cho ta làm Nó bao gồm TBLOOCK I2 I3, biến trở 10k 20k, trở 1k,3k3,220 10k 1con cảm biến ánh sáng, uA741, tụ 100nF, NPN 2SC1815, Rờ le 5v, diode 1N4148, LED màu Nguyên tắc hoạt động: Khi Trời sáng LDR1 cho dịng điện qua lúc có dịng điện chân e 2SC1815 Cùng lúc có dịng điện qua RV2 có điện áp truyền qua chân uA741 chân qua R3 qua chân b 2SC1815 làm NPN dẫn lúc Q1 có dịng điện Mạch kín nên led sáng cuộng dây có dịng điện nên hút rờ le từ chân bên phải qua bên trái.Ngược lại trời tối LDR1 ko cho dòng điện qua lúc tồn điện áp qua chân uA741 điện tích âm nên làm dịng điện chân âm nên truyền tới chân b NPN ko dẫn lúc mạch hở nên LED tắt rờ le trở vị trí cũ 52 Hình 6.10: Mơ mạch cảm biến Nếu ta lấy mạch ứng dụng liền thi ta thấy no sai điểm có ánh sáng đèn sáng cịn trời tối tắt Mình tìm hiểu kĩ biết mạch công tắc để sử dụng theo nguyên lí trời sáng đèn tắt trời tối sáng ta cần làm: Ta dùng nguồn khác với chân âm (-) nối vào chân TBLOCK I3 từ chân ta nối đầu âm đèn Còn đầu dương led ta lắp trở 1K để bảo vệ led sau nối vào nguồn lúc mạch hoạt động nguyên lí ta muốn 53 +) THI CƠNG MƠ HÌNH (hoặc MƠ PHỎNG) Vẽ sơ đồ mạch điện tổng quát: a) Vẽ hình trang model: Hình 6.11: Sơ đồ mạch trang model -Sơ đồ vẽ phần mềm auto cad 2007 54 b)Tiến hành chỉnh layer: Hình 6.12: Chú Thích Mạch -Bảng thể màu linh kiện có mạch bao gồm đường dây,đèn, điện trở,bà mạch -Bảng thể tỉ lệ nét vẽ mà ta cài đặt 55 c)Tạo khung cho bảng vẽ: Hình 6.13: Vẽ khung viền khung tên -Khung viền có kich thước 297x210(mm) -Khung tên có kích thước 128x26(mm) -Cỡ chữ : + Tên sơ đồ : 5(mm) + Tên phần lại: 2(mm) 56 d) Tiến hành in bảng vẽ: Hình 6.14: Cài đặt trước in Hình 6.15: Bảng vẽ sau in 57 Tiến hành làm mạch Điện Hình 6.16: Tiến hành làm mạch 3.Tiến hành ráp mạch dây nối Hình 6.17: Lắp mạch vào khung chạy dây điều khiển cảm biến cho động 58 Hình 6.17: Lắp cơng tắc điều khiển đèn tín hiệu cho xe Hình 6.18: Lắp nguồn cảm biến ánh sáng cho xe 59 KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN 1.Kết luận Đã chế tạo thành cơng mơ hình hệ thống chiếu sáng tín hiệu oto Kết hợp hệ thống cảm biến hông ngoại để giảm nguy gây tai nạn xe lưu thông có phương tiện chạy ngang Làm hệ thống chuyền động vào cua hệ thống đèn chiếu ơm cua theo hướng Hướng phát triển đề tài  Mơ hình có đầy đủ yếu tố xe tải chuyên dụng thu nhỏ Trong tương lai nhóm hi vọng phát triển lên xe tải thật Đồng thời dùng hệ thống cảm biến hồng ngoại công tắc để điều khiển hệ thống phanh Ví dụ : xe lưu thơng bình thường xe phía trước dừng lại đột ngột hay có người hay động vật lao qua trước xe xe lưu thơng hệ thống phanh xe kích hoạt để giảm nguy gây tai nan Trong tương lai nhóm có ý định lắp thêm hệ thống đóng mở mui với cảm biến nước Với nguyên lí hoạt động sau: -Khi ta hay đổ xe trời mà đột ngột trời chuyển mưa nước rơi xuống cảm biến cho dịng điện qua vào mơ tơ quay làm mui đóng lại -Khi trời nắng trở lại nước cảm biến bốc cảm biến khơ lúc hở mạch kích mô tơ quay ngược trở lại làm mui mở Hệ thống chuyển động bóng đèn vào cua bo theo cung đường nhóm la hệ thống chuyển động theo trục xe trước hệ thống nên vào cung đường xấu ảnh hưởng tới cấu Trong tương lai nhóm phát triển hệ thống lên thành hệ thống tự động điều khiển vi điều khiển nhờ vào cảm biến 60 TÀI LIỆU THAM KHẢO Giáo trình “Ơtơ nhiễm môi trường” lưu hành nội bộ, Trường Đại học sư phạm kỹ thuật, năm 2001 Giáo trình “ Phương pháp nghiên cứu khoa học” lưu hành nội Trường Đại học sư phạm kỹ thuật, năm 2004 Giáo trình” Khai thác vận hành ơtơ” lưu hành nội Trường Đại học sư phạm kỹ thuật, năm 2006 Giáo trình “Hệ thống điện điện tử ôtô” lưu hành nội Trường Đại học sư phạm kỹ thuật, năm 2006 Giáo trình “Lý thuyết ơtơ” lưu hành nội Trường Đại học công nghệ thành phố HCM Hutech http://www.tbus.org.uk/article.htm ... +Mạch điều khi? ??n từ xa kênh chức điều khi? ??n cho động xe chạy tới, lui bật, tắt hệ thống đèn, xi-nhan +Mạch điều khi? ??n từ xa kênh chức : dùng điều khi? ??n hệ thống lái Lí sử dụng mạch điều khi? ??n. .. Đề tài chúng em không sử dụng hệ thống điều khi? ??n học mà thay vào điều khi? ??n tự động, sử dụng ống thủy lực ngõ vào thực chức bơm hút ống thủy lực Hệ thống sử dụng động điện (motor công suất lớn)... hạn chế ô nhiễm môi trường dầu nhớt từ ống thủy lực Xe đại có hệ thống cảm biến đại dòng xe tải 1,3 tấn, tấn,… chưa trang bị hệ thống cảm biến tiến lùi xe, báo hiệu cho tài xế biết để tránh tai