Khi bạn khởi động LabVIEW, cửa sổ Getting Started xuất hiện như trong Hình 1-1.
Hình 5.1. Cửa số Getting Started của LabVIEW
Sử dụng cửa sổ Getting Started để tạo ra các dự án mới và VI. Bạn có thể tạo ra
các chương trình từ đầu hoặc từ các chương trình mẫu và các ví dụ. Bạn cũng có thể mở các tập tin LabVIEW đã có sẵn và truy cập vào các tài nguyên và trợ giúp của cộng đồng LabVIEW.
44
Cửa sổ Getting Started biến mất khi bạn mở một tập tin hiện có hoặc tạo một tập tin mới, và xuất hiện trở lại khi bạn đóng tất cả các Fron Panel và Block Diagram. Bạn có thể hiển thị cửa sổ này bất cứ lúc nào bằng cách chọn View»Getting Started Window.
. Project Explorer
VI là những chương trình LabVIEW, và bạn có thể sử dụng nhiều VI với nhau để tạo ra một ứng dụng LabVIEW. Để nhóm các VI liên quan với nhau, sử dụng LabVIEW project (dự án LabVIEW). Khi bạn lưu một dự án LabVIEW từ cửa sổ Project Explorer, LabVIEW tạo ra một tập tin dự án (.lvproj), bao gồm tất cả các tập tin LabVIEW và
các tập tin khác trong dự án, thông tin cấu hình, thông tin về xây dựng (để tạo ra các file thực thi .EXE, tạo ra file setup, tạo ra tập tin .DLL, …), và các thông tin triển khai.
Một số ứng dụng LabVIEW, chẳng hạn các VI đơn giản, không cần phải sử dụng một dự án LabVIEW. Tuy nhiên, bạn phải sử dụng một dự án để xây dựng các ứng dụng độc lập và thư viện chia sẻ. Ngoài ra, bạn phải sử dụng một dự án để làm việc với mục tiêu phần cứng không phải là máy tính phát triển như: thiết bị thời gian thực, FPGA. Tham khảo các tài liệu về các mô-đun cụ thể để biết thêm thông tin về việc sử dụng các dự án với LabVIEW Real- Time, FPGA.
b. Cửa sổ Project Explorer
Các dự án trong LabVIEW bao gồm VI, các tập tin cần thiết để những VI này chạy đúng, và các tập tin bổ sung như tài liệu hoặc các liên kết có liên quan.Sử dụng cửa sổ Project
Explorer để quản lý dự án trong LabVIEW.
Theo mặc định, cửa sổ Project Explorer bao gồm các mục sau đây:
• Project root - Chứa tất cả các mục khác trong cửa sổ Project Explorer. Nhãn trên project root là tên tập tin của dự án.
• My Computer - Đại diện cho máy tính như là một mục tiêu trong dự án. • Dependencies - Bao gồm các VI và các mục mà VI trong mục tiêu yêu cầu.
• Build Specifications -Bao gồm cấu hình xây dựng cho việc phân phối mã nguồn và các loại cấu hình khác có sẵn trong các mô-đun và toolkit của LabVIEW. Nếu bạn đã
45
dụng Build Specifications để cấu hình các ứng dụng độc lập, thư viện chia sẻ, trình cài đặt, và các tập tin nén (zip).
Chú thích: Một mục tiêu là thiết bị bất kỳ có thể chạy được VI.
Khi bạn thêm một mục tiêu khác cho dự án, LabVIEW tạo ra một mục bổ sung trong cửa sổ Project Explorer để đại diện cho mục tiêu mới. Mỗi mục tiêu có
phần Dependencies và Build Specifications. Bạn có thể thêm các tập tin vào dưới mỗi mục tiêu.
Hoàn thành các bước sau đây để sử dụng cửa sổ Project Explorer trong việc tạo và chỉnh sửa các dự án LabVIEW.
1. Chọn File»Create Project để hiển thị hộp thoại Create Project. Hộp thoại Create Project hiển thị một danh sách các chương trình mẫu và các ví dụ mà bạn có thể sử dụng để
đảm bảo rằng dự án bạn tạo ra sử dụng thiết kế đáng tin cậy và phương thức lập trình chính thống.
2. Tìm dự án mẫu thích hợp với mục tiêu mà bạn muốn thực hiện với dự án. Sử dụng các tính năng sau đây để tìm kiếm các dự án mẫu:
• Filters – Chỉ hiển thị chỉ kết quả của một loại nhất định, chẳng hạn như các dự án mẫu cho một
mục tiêu cụ thể.
• Additional Search - Tìm kiếm theo các từ khóa, tiêu đề, và mô tả của các kết quả đã lọc. • More Information - Mở tập tin trợ giúp cho các mục. Xem lại các tập tin trợ giúp để đảm bảo rằng dự án mẫu thích hợp với mục tiêu mà bạn muốn dự án thực hiện.
3. Nhấn nút Next hay Finish để cấu hình chi tiết cho dự án, bao gồm cách lưu dự án. Sau
khi bạn hoàn thành việc cấu hình dự án, LabVIEW lưu dự án vàmở cửa sổ Project Explorer. 4. Sử dụng cửa sổ Project Explorer để chỉnh sửa dự án. Tham khảo các ghi chú trên block diagram của VI trong dự án mẫu để biết thêm thông tin về cách chỉnh sửa dự án. Tham khảo thêm thư mục Project Documentation trong cửa sổ Project Explorer để biết thêm thông tin về cách chỉnh sửa dự án.
46
Sử dụng các nút trên các thanh công cụ Standard, Project, Build, và Source Control để thực hiện các hoạt động trong một dự án LabVIEW. Các thanh công cụ có sẵn ở trên cùng của cửa sổ Project Explorer, như trong hình 1-2. Bạn có thể cần phải mở rộng cửa sổ Project Explorer để xem tất cả cácthanh công cụ. [5]
47
CHƯƠNG 6: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ BĂNG THỬ
Trong nội dung chương này sẽ trình bày tính toán thiết kế, bố trí các chi tiết trên băng thử: bộ tạo tải, đường dẫn, cảm biến và cơ cấu neo giữ xe trên băng thử. Sơ đồ khối băng thử:
Hình 6.1 Sơ đồ khối thiết kế băng thử
6.1. Tính toán chọn các chi tiết trong cụm tạo tải. 6.1.1. Tính toán chọn con lăn.
6.1.1.1. Chọn kiểu con lăn.
Con lăn còn được gọi là rulo dành cho bệ thử xe có 2 dạng: một rulo và hai rulo.
a. Một rulo
Hình 6.2 Loại một con lăn Bánh xe dẫn động Cảm biến đo số vòng quay Rulo Bánh đà tạo tải (Rulo) ( Rulo ) Hiển thị các thông số cần đo
48
Đặc điểm
Chỉ có một rulo kết nối với bánh xe chủ động. Ưu điểm của loại này là phù hợp với việc mô phỏng lực cản đường vì cụm tạo tải điểu khiển trực tiếp rulo do đó có thay đổi lực cản linh hoạt. Tuy nhiên rulo loại này khó khăn trong việc neo giữ bánh sau, neo giữ xe gây mất thời gian.
b. Hai rulo
Hình 6.3 Loại sử dụng hai rulo Đặc điểm
Hai rulo được kết nối với nhau bằng bộ truyền xích. Ưu điểm của loại này là khi bánh xe chủ động của xe máy lọt vào khoảng giữa hai rulo vì việc neo giữ xe thực hiện dễ dàng giúp tiết kiệm thời gian. Rulo loại này phù hợp cho việc đo đạt ở vận tốc cố định. Trong trường hợp mô phỏng lực cản đường thì kết cấu hai rulo không phù hợp vì bộ truyền xích bị co giãn liên tục gây mất ổn định mô men quán tính đối với khối rulo, do đó khó kiểm soát lực cản dyno.
Do băng thử công suất xác định lực kéo xe nên băng thử phù hợp với việc sử dụng hai rulo.
6.1.1.2. Chọn kết cấu con lăn
49
Kết cấu rulo gồm phần: phần vành đỡ và phần vỏ kết nối với nhau bằng phương pháp hàn. Phần vỏ rulo tiếp xúc trực tiếp với bánh xe còn phần vành đỡ được kết nối với trục rulo. Phần vỏ rulo có hình vành khăn, dày 53.8 (mm). Phần vànhđỡ rulo có công dụng để đỡ phần vỏ của rulo trên trục rulo và giúp tăng mô men quán tính, nó có dạng hình trụ tròn đặc dày 18.3 mm. Vành đỡ rulo được hàn với vỏ và trục của rulo. Trục rulo có dạng hình trụ đường kính 40~42mm.
Hình 6.4 Kích thước rulo
6.1.1.3. Tính toán kích thước, khối lượng rulo và mô men quán tính của rulo. a. Tính toán kích thước, khối lượng rulo. a. Tính toán kích thước, khối lượng rulo.
Thể tích vỏ rulo: Vv = 𝜋
4(𝐷𝑛2− 𝐷𝑡2).L = 𝜋
4( 0,2192 -0,1972 ).0,2515 =1,758.10-3 m3 Khối lượng phần vỏ rulo:
mv = Vv.D = 1.758.10-3.7850 = 13,800 kg
Thể tích phần vành đỡ của rulo: Vđ = 𝜋
4𝐷2L = 𝜋
50
Khối lượng phần vành đỡ của rulo:
mđ = Vđ.D = 2,1956.10-3 .7850 = 17,235 kg Thể tích trục rulo: + Với trục 42mm, V1= 𝜋 4𝐷2L= 𝜋 40,0422.0,3498 = 4,846.10 - 4 m3 + Với trục 40mm, V2= 𝜋 4𝐷2L= 𝜋 40,0402.0,214 = 2,689.10 - 4 m3 Vtr = V1+ V2 = 4,846.10 - 4 + 2,689.10 - 4 = 7,535.10 – 4 m3 Khối lượng trục của rulo:
mtr = Vtr.D = 7,535.10 – 4.7850 = 5.915 kg Khối lượng của rulo:
M = mv + 2mđ + mtr = 54,623 kg
c. Tính mô men quán tính của rulo.
Môn men quán tính đối với vỏ Rulo. Jv = (𝐷𝑛 2 2 −𝐷𝑡2 2)𝑚𝑣 2 = (0,2192 2 +0,19772 2 )13,8 2 = 0,3 kg.m2 Môn men quán tính đối với vành đỡ Rulo.
Jđ = 𝑚.𝑅 2
2 = 17,235.0,1965 2
2 = 0,333 kg.m2 Môn men quán tính đối với vành đỡ Rulo.
J1 = 𝑚.𝑅 2 2 = 3,844.0.042 2 2 = 3,39.10-3 kg.m2 ,J2 = 𝑚.𝑅 2 2 = 2,111.0,040 2 2 = 1.6888.10- 3 kg.m2 Jtr = J1 + J2 = 3,39.10-3 + 1.6888.10- 3 = 5,0788.10-3 kg.m2
Mô men quán tính của rulo.
J = Jv +2Jđ + Jtr = 0,31 + 2.0,333 + 5,0788.10-3 = 1.001 kg.m2
6.2. Thiết kế bố trí chung bộ tạo tải. 6.2.1. Tính toán cụm tạo tải.
6.2.1.1. Tính toán trục rulo.
Chọn kết cấu trục có dạng hình trụ tròn. Trục được đỡ trên hai ổ bi. Nên ta tính toán bền cho trục.
51
Lực và mô men tác dụng lên trục:
+ Trọng lượng của rulo: ta có khối lượng của rulo là 54.6 kg, trong tính toán chọn kết cấu trục rulo chọn khối lượng là 60 kg.
+ Trọng lượng của xe đặt tại bánh xe sau. Ta có khối lượng bản thân của xe khoảng 50 kg, khối lượng người ngồi trên xe 1 người khoảng 60 kg nên trong tính toán bền trục ta chọn khối lượng đặt tại bánh sau là 110 kg.
+ Mô men truyền từ xe qua rulo.
Khối lượng tổng là: 60 + 60 + 50 = 170 kg
Ta chọn khối lượng tổng là 180 kg để dễ trong quá trình tính toán.
Theo thực nghiệm tốc độ tối đa xe ECO là Vmax= 60 km/h (16.7 m/s ), bán kính bánh xe là rxe = 0.241 m, 𝜔 = 𝑣𝑚𝑎𝑥 𝑟 = 16,7 0.2413 = 69,2 rad/s 𝑠𝑢𝑦 𝑟𝑎, 𝑠ố 𝑣ò𝑛𝑔 𝑞𝑢𝑎𝑦 𝑏á𝑛ℎ 𝑥𝑒 𝑙à 𝑛𝑥𝑒 = 𝜔 2𝜋. 60 = 660 vòng / phút Tỷ số truyền từ bánh xe đến rulo là i = 𝑟𝑟𝑢𝑙𝑜 𝑟𝑥𝑒 =0,1095 0,2413= 0,45
Suy ra số vòng quay của rulo là nrulo = nxe/i = 660/0.45 = 1452 vòng/ phút 𝜔 =1452.2𝜋
60 = 152,4 rad/s
Ta chọn công suất cực đại của băng thử là 4 kW ,tốc độ thử nghiệm cực đại là 70 km/h, vận tốc góc cực đại là 𝜔𝑚𝑎𝑥 = 160 𝑟𝑎𝑑/𝑠
Mô men cực đại màrulo nhận là: Mmax = 𝑃𝑚𝑎𝑥
𝜔𝑚𝑎𝑥 = 4000
160 = 25 Nm
Khi tính toán bền trục ta chọn mô men tác động tăng lên 50 % để đảm bảo tính năng hoạt động và độ bền của trục. Ta chọn mô men tính toán là:
52
Trong tính toán kiểm nghiệm trục ta coi như hiệu suất truyền động là 100% nghĩa là mô men truyền tới rulo được tính tương ứng theo mô men truyền cực đại nhận từ bánh xe.
Phản lực tại gối đỡ. N = 1800 N
Chọn vật liệu làm trục là thép C45:
[τ]: ứng suất xoắn cho phép, [τ] = 0,5[σ] với ứng suất uốn cho phép [σ] phụ thuộc vào vật liệu và nguyên nhân gây ứng suất tập trung. Chọn [σ] = 70 (MPa) và [τ] = 35 (MPa). Đường kính sơ bộ của trục:
Dsb = √ 𝑀𝑥 0,2[𝜏] 2 = √ 37.5 0,2.35000000 2 = 23.10-3 m = 40 mm
Mô men tương đương
Mtd = √𝑀𝑢2+ 0,75. (𝑀𝑥
2 )2 =√45,12+ 0,75 (173.2
2 )2= 87,5 Nm
Đường kính trục tại tiết diện nguy hiểm: [7]
D ≥ √𝑀𝑡𝑑 0,1[𝜏] 2 = √ 87,5 0,1.7000000 2 = 0,023 m = 23 mm
53
Hình 6.5 Biểu đồ lực tác dụng lên trục rulo 6.2.1.2. Tính toán ổ bi.
Lực tác dụng tại gối tựa:
Lực hướng tâm: R = 1800 (N).
Lực dọc trục: FA = 0.
Số vòng quay tính toán: n = 1500 (vòng/phút).
Tuổi thọ các ổ bi: Lh = 2000 (giờ) suy ra tuổi thọ ổ (tính theo triệu vòng): Ltr = 60.n.Lh
106 =60.1500.2000
106 = 180 ( triệu vòng ) Đường kính trong của ổ bi là 35 mm.
Tải trọng tác dụng lên ổ bi :
54
Trong đó:
Tra bảng 11.2 sách cơ sở thiết kế máy của tác giả Nguyễn Hữu Lộc ta có:
Hệ số tính đến ảnh hưởng đặc tính tải trọng tới tuổi thọ Kσ = 1
Hệ số tính đến ảnh hưởng của nhiệt độ tới tuổi thọ Kt = 1
Hệ số tính đến vòng nào quay V= 1.
Ltr: tuổi thọ ổ tính bằng triệu vòng Ltr = 180.
m: hệ số mũ đường cong mỏi, với ổ bi lấy m = 10.
Tra bảng 11.3 sách Cơ sở thiết kế máy – Nguyễn Hữu Lộc ta có các hệ số trên:
FA / C0 = 0.
FA / VR = 0 <e.
X: hệ số tải trọng hướng tâm X = 1.
Y: hệ số tải trọng dọc trục Y = 0. Hệ số tải trọng động Kđ = 2,5. Ta có: Q = (1,1.1100 + 0.0)2,5.1 = 2750 N C = 2750.10√180 = 4622,3 N Chọn ổ bi đỡ chặn tại 2 gối: Ổ 46207 cỡ nhẹ. d = 35 mm. D = 72 mm. B = 17 mm. [C] = 24 kN. CO = 16,6 kN. r = 2 mm. r1 = 1 mm.
55 Dw = 11,11 mm. Z = 9. Số vòng quay cho phép 8000 vòng/phút. Khối lượng 0,27 kg. Hình 6.6 Kính thước ổ đỡ 6.3. Tính toán bền khung
Khung bệ gá đỡ Rulo, được làm bằng thép hộp chữ nhật 6× 4 làm giầm ngang để đặt trục lên rulo lên, còn chân làm bằng thép hộp 8 × 4, loại thép sử dụng là C45. Do khung bệ có cùng loại vật liệu nên nếu chi tiết trên khung chịu lực tác động nhiều mà đảm bảo điều kiện làm việc thì các chi tiết còn lại cũng đảm bảo điều kiện làm việc.
Khung băng thử phần trước chịu tải xe ECO, được làm bằng thép V dày 3mm được hàn lại với nhau chắc chắn như hình chụp trên.
6.3.1. Tính sức bền khung giá đỡ xe trước.
Tải trọng xe ECO 50 kg, người lái thi 60 kg, tổng khối lượng khung chịu tải là 110 kg. Để tính bền tốt ta chọn tổng tải trọng là 150 kg.
56
Xe ECO có trọng tâm đặt tại giữa xe và chuyển động với 3 bánh. Nên ta có
P1 = P2 = P3 = P
3 =1500
3 = 500 N tác dụng xuống 3 bánh xe. Xét tại bánh trước phải:
Gỡ bỏ liên kết giữa thanh và khung đỡ thay liên kết bằng ba gối đỡ cố định khi đó ta có lực tác dụng lên thanh gồm khối lượng của xe và ba phản lực liên kết của thanh.
Khối lượng tác dụng lên điểm xét là 50 kg = 500 N. Ta có phương trình mô men tại:
∑M1 = - 500.20 + Y2.40 = 0 Y2 = 250 N
Y1 + Y2 – P1 = 0
Y1 = P1-Y2 = 500 - 250 = 250 N
57
Ứng suất pháp tác dụng lên thanh:
σz =Mx Jx . y Thanh kết cấu có thông số nên ta có:
Jx của sắt V 40x3x2 là 3 cm4
Suy ra
σz =Mx
Jx . y =50.100
3 . 2 = 3,3 kN / cm2
Ứng suất cho phép của thép C45 là 500÷600 N/mm2 = 50÷60 kN/cm2. Vậy kết cấu đã chọn đảm bảo điều kiện bền.
Bánh trước trái được tính tương tự vì cùng chịu P2 = 500 N và khoảng cách tương tự bánh trước phải. Nên ta không tính lại, vì tương tự nhau.
58
6.4. Thiết kế mạch điện, lập trình trên Arduino và hiện thị trên LabVIEW 6.4.1. Thiết kế mạch điện.