- Là hệ thống đỗ xe tự động dạng tháp nhiều tầng. Hệ thống đỗ xe tự động Sky Parking truyền thống là có 2 cột xe đối xứng, nhưng tùy theo nhu cầu sử dụng để tăng số lượng xe chúng ta có thể có tăng số lượng cột xe. Nhưng thời gian lấy xe trung bình sẽ tăng lên theo số lượng xe. Số lượng xe tối ưu là 70 xe.
- Hệ thống dạng tháp xe có ưu điểm nổi trội ở tính linh hoạt trong thiết kế, có thể thay đổi quy mơ linh hoạt theo yêu cầu người sử dụng. Tuy nhiên, hệ thống này yêu cầu một quỹ đất xây dựng tương đối lớn và thời gian gửi- lấy xe tương đối lâu so với các hệ thống khác.
CHƯƠNG III
PHƯƠNG PHÁP GIẢI QUYẾT
3.1: Phương pháp sử dụng mơ hình bãi giữ xe xoay vịng dạng đứng :
- Nhóm em đề xuất thực hiện mơ hình bãi đỗ xe tự động dạng xoay vòng đứng bởi các lý do như sau:
Thứ 1 về mặt diện tích xây dựng: Hệ thống bãi đỗ xe tự động dạng xoay vịng đứng có thể lắp đặt được tại những nơi có khơng gian nhỏ có diện tích khoảng 30m2, bởi vậy rất thích hợp với hầu hết các cơng sở, bãi đỗ xe truyền thống, các công ty khai thác điểm đỗ.
Thứ 2 thời gian thi cơng nhanh: Theo tổ chức International Parking Institue thì thời gian xây dựng bãi đỗ xe tự động dạng xoay vòng đứng là nhanh nhất, chỉ 12 tháng. Do cơ cấu, cấu trúc của hệ thống bãi đỗ xe xoay vòng đứng chủ yếu là khung dầm thép, và được ghép nối với nhau bằng hệ thống vít và ốc. Cịn các hệ thống khác đều có kết cấu bê tông, như hệ thống bãi đỗ xe dạng Tháp để xe, hay dạng Cycle Parking đều có kết cấu bê tông đáng kể- điều này khiến thời gian thi công kéo dài.
Thứ 3 với cơ cấu quay vòng 2 chiều giúp cho việc lấy xe trở nên nhanh và thuận tiện hơn : Việc này hoàn toàn dễ nhận ra , so sánh với các hệ thống như hệ thống lấy xe bằng Pallet nâng , hệ thống CarLift thì các hệ thống này chỉ lấy xe theo cơ chế : Nâng – chuyển theo một chiều . Vậy nên thời gian lấy xe của hệ thống xoay vòng đứng được rút ngắn đáng kể quãng đường từ vị trí để xe xuống vị trí lấy xe . Từ đó giảm đáng kể thời gian phục vụ khách hàng và tăng hiệu suất làm việc của hệ thống
Thứ 4 chi phí bảo dưỡng cho hệ thống đỗ xe này không quá cao : Việc sử dụng đa phần linh kiện và thiết bị bằng hợp kim và kết cấu dạng ghép – lắp bằng ốc vít khiến cho việc duy tu , bảo dưỡng thiết bị trong hệ thống trở nên dễ dàng hơn
3.2: u cầu bài tốn tự động hóa mơ hình Bãi đỗ xe.
Với một hệ thống bãi đỗ xe tự động thì u cầu chính của chương trình tự động hóa của hệ thống cần phải đảm bảo các yêu cầu sau:
Thứ nhất, chương trình tự động phải đảm bảo được thời gian gửi/lấy xe nhanh chóng, tiện lợi. Ở những mơ hình gửi xe truyền thống như trước đây , việc sử dụng mắt người để xác định trạng thái của bãi xe có cịn trống hay khơng , có thể đưa thêm xe vào hay khơng sẽ gây mất rất nhiều thời gian và độ chính xác khơng cao. Sau khi xác định được vị trí cịn trống của bãi đỗ thì người giữ xe phải dắt xe vào chỗ còn trống và người vận hành phải ghi vé xe – rất tốn thời gian cho cả người vận hành bãi xe và người khách gửi . Điều này khiến cho thời gian gửi xe bị kéo dài tương đối lâu và phức tạp . Có thể bị kẻ gian làm giả vé xe ( do được ghi bằng bút mực ) . Gây thất thoát tài sản của khách hàng . Cịn trong mơ hình này sử dụng hệ thống điều khiển hồn tồn bằng chương trình trên máy tính nên độ chính xác , độ an tồn , độ tin cậy cũng như khả năng vận hành cao hơn rất nhiều so với việc sử dụng nhân cơng. Sau khi xác định được cả vị trí của Pallet và xác định Pallet trống, người vận hành chỉ cần nhấn nút tương ứng với số thứ tự trên mỗi Pallet để chương trình nhận biết vị trí của Pallet trống đưa xe vào. Tiết kiệm thời gian chi phí vận hành , thiết bị , máy móc và nhân cơng
Thứ hai, chương trình điều khiển phải có mức độ tự động hóa cao, giảm thiểu tối đa sự tác động của con người. Ở mơ hình truyền thống , khơng hề có sự can thiệp của hệ thống tự động nói cách khác ở trường hợp này là thủ cơng hồn tồn , phải có sự giám sát và điều khiển của nhiều nhân viên vận hành- khiến cho chi phí vận hành của hệ thống tăng lên và độ an toàn của hệ thống được đảm bảo. Do có yếu tố con người quá nhiều nên đôi lúc dễ phát sinh ra nhiều vấn đề liên quan đến sự giám sát và độ tin cậy , an toàn của bãi xe
Từ những yêu cầu của công nghệ và những hạn chế của mơ hình giữ xe kiểu truyền thống này nên em quyết định cải tạo lại toàn bộ hệ thống bãi đỗ xe theo đúng yêu cầu của bài toán: Cải thiện tính tự động hóa và cải thiện hơn về thời gian gửi xe.
3.3: Các u cầu thiết kế mơ hình bãi đỗ xe tự động.
a) Các yêu cầu về thiết bị
- Xác định loại, số lượng của các thiết bị điều khiển tự động như: Relay trung gian, Áp-tơ-mát,.. để phù hợp với chương trình điều khiển tự động
- Tính tốn ,điều chỉnh các thông số kỹ thuật của các chi tiết như: Kích thước Pallet, trọng lượng đế,… nhằm tăng sự ổn định cho mơ hình. Pallet, trọng lượng đế,… nhằm tăng sự ổn định cho mơ hình.
- Chọn nguồn cấp và bộ chuyển đổi nguồn để phù hơp với PLC điều khiển cũng như cấp điện áp cho các thiết bị phụ trợ như đèn led , cảm biến
- Bổ sung thêm cảm biến quang- cụ thể là ngoài 1 cảm biến quang để nhận diện được vị trí các pallet thì dùng thêm tín hiệu cảm biến quang để xác định trạng thái xe vào-ra.
b) Các yêu cầu về cơ khí
- Phần đế mơ hình: Trọng lượng của phần đế mơ hình phải được cố định chắc chắn, trọng lượng vừa phải – không quá nhẹ để giảm sự rung, lắc khi hoạt động ở thời gian dài. Việc trọng lượng phần đế lớn không làm ảnh hưởng đến thiết kế tổng quan của phần khung, mà chỉ thay đổi hình dạng đế mơ hình.
- Phần kết cấu Pallet: khối lượng của Pallet phải nhẹ nhưng vẫn phải đảm bảo được độ chắc chắn nhằm tăng khả năng mang tải của mơ hình.
- Phần truyền động: Tăng mô men truyền động bằng cách sử dụng hộp giảm tốc để điều chỉnh tốc độ, cường độ mơ men của mơ hình. Ngồi ra sử dụng thêm hệ thống truyền động nhông –sên – dĩa . Lý do là để giảm tốc độ quay của các pallet nhằm tạo sự
ổn định khi hệ thống hoạt động cũng như tăng thêm momen cho hệ thống được khỏe hơn chịu tải cao hơn .
- Phần hành lang hỗ trợ ra/ vào xe: Xây dựng một hành lang hỗ trợ xe ra/vào, xe ra/vào sẽ đi lên hành lang để vào Pallet. Ở mơ hình thực tế hầu như khơng có hành lang hỗ trợ xe ra/ vào. Việc ra/ vào của xe ở hệ thống thực tế được tối ưu bằng cách: Thiết kế hệ thống Pallet di chuyển xuống vị trí vào/ra sao cho vị trí vào ra có một vùng lõm, Pallet di chuyển xuống vùng lõm này đợi xe vào/ra. Tuy nhiên ở mơ hình, việc thiết kế này khơng kha thi, và ở mơ hình ngun bản thì việc đưa xe vào/ra Pallet cũng chưa thực tế nên em thiết kế kết cấu hành lang mới khác với bên ngoài thực tế
c) Các yêu cầu về thiết bị an toàn
- Sử dụng Áp-tô-mát dạng tép để bảo vệ hệ thống điện trong trường hợp xảy ra chập mạch , quá tải ,….
- Sử dụng 1 relay trung gian dùng điện 24V của PLC để điều khiển dòng điện lớn 220V của động cơ để hệ thống có lực kéo khỏe , bền và hoạt động tối ưu hơn
- Thiết kế bảng điện như sắp xếp các thiết bị điện sao cho vừa giữ được khoảng cách an tồn giữa các thiết bị để khơng gây ra chập cháy , vừa đảm bảo được yêu cầu cách điện – an tồn cho người sử dụng vừa tăng tính thẩm mỹ , độ gọn nhẹ cho mơ hình
d) Các yêu cầu về chương trình điều khiển
- Thiết kế chương trình có tính tự động hóa trong q trình vận hành hệ thống - Chương trình ngắn gọn, chính xác và đơn giản phục vụ cho quá trình nâng cấp, sửa chữa về sau.
- Chương trình điều khiển của mơ hình xác với hệ thống ngồi thực tế hơn nhất có thể.
3.4: Lựa chọn các linh kiện và thiết bị cho mơ hình 3.4.1. Nhông sên dĩa 3.4.1. Nhông sên dĩa
Nhông trước: 1 cái - Thông số : 15 răng. - Khối lượng : 150g
- Vai trị: nhơng trước là bộ phận trực tiếp nhận lực từ động cơ để truyền tới hệ thống xích tải.
Hình 3.1: Hình ảnh nhơng trước
(Nguồn: Internet)
Dĩa : 5 cái - Thông số: 36 răng
- Khối lượng: 2kg (400g mỗi cái ) - Vai trò: Là bộ phận truyền lực cuối cùng của hệ thống nhông sên
Xích tải (hay cịn gọi là sên tải): 2 bộ - Thơng số kỹ thuật
Hình 3.3:Bản vẽ CAD thơng số chi tiết của mắc xích
- Vai trị :Là một chuỗi các mắt xích được nối với nhau với nhau, có tác dụng là dây truyền lực từ nhơng đến dĩa
Tính tính số truyền động của nhơng sên dĩa Tỉ số truyền được tính như sau:
Trong đó:
TSC: Tỉ số truyển
TC: Số răng trên bánh răng thứ cấp (bánh răng được truyền lực, với xe máy thì TC ở đây là số răng của líp)
SC: Số răng trên bánh sơ cấp (bánh răng truyền lực, với xe máy thì SC ở đây là số răng của nhông trước)
Theo nguyên lý Accimet : “Lợi về lực thì thiệt về đường đi và ngược lại” – Nếu tỉ số truyền lớn hơn 1 (TSC.>1) thì lợi lực
– Nếu tỉ số truyền nhỏ hơn 1 (TSC<1) thì lợi cho đường đi
Trong mơ hình này :
+Dĩa : truyền động thứ cấp ( có 36 răng – TC ) +Nhơng : truyền động sơ cấp ( 15 răng –SC)
Theo cơng thức ta có :
Suy ra: Tỉ số truyền động của nhông sên dĩa trong mơ hình này là 2,4 . TSC = TC / SC
Cơ chế hoạt động của nhơng sên dĩa
Hình 3.5: Hình ảnh của nhơng trước và dĩa sau (Nguồn: Internet)
Dĩa nhận lực trực tiếp từ trục động cơ và truyền lực đến xích
Khi động cơ hoạt động, sẽ tạo ra một lực làm quay trục, và trục này sẽ truyền lực trực tiếp lên nhông trước.
Khi nhông trước quay, sự chuyển động của các răng, kéo theo sự hoạt động của hệ thống xích tải.
Cuối cùng, khi xích tải hoạt động, thì kéo theo hoạt động quay của dĩa và làm quay các dĩa bên trong nhờ trục nối dĩa với trục.
3.4.2: Ốc 4mm
- Số lượng : 10 con + 20 tán
- Vai trị : dùng để bắt vào các mắt của xích để cố định pallet vào xích
3.4.3: Ốc 8mm
- Số lượng : 10 con + 36 tán
- Vai trò : dùng để kết nối thanh gỗ với các dĩa tải
3.4.4: Cốt 8mm
- Số lượng :2 thanh ( 220g)
- Vai trò : là trục truyền động cho mơ hình
3.4.5: Long đền 3cm
3.4.6: Thanh gỗ
- Số lượng : 4 thanh
- Dài 9cm , ngang 4cm ( 200g) - Khối lượng: 40g / thanh
- Vai trò: Dùng để cố định các dĩa nối với trục của mơ hình.
3.4.7: Nhựa mica
Vai trị: thiết kế thành Pallet Thông số:
- Số lượng: 5 cái
- Chất liệu : Nhựa Mica
- Kích thước : ngang 6cm , dài 4cm - Khối lượng: 100g / cái
3.4.8: Ống nhựa PVC :
Thông số:
- Đường kính 21mm và 27 mm
- Tổng chiều dài : ống 21mm : 1m - ống 27mm : 2m
Vai trò và lý do lựa chọn:
- Dùng để làm khung – kết cấu nâng đỡ chính cho tồn bộ mơ hình , tăng đưa – điều chỉnh độ căng , độ chùn của xích tải
- Dễ dàng thao tác canh chỉnh , đục kht để thiết kế mơ hình - Trọng lượng nhẹ , chịu lực tốt
- Không bị gỉ sét theo thời gian do được làm từ nhựa PVC
Hình 3.11: Hình ảnh ống nước được sử dụng làm khung trong mơ hình
3.4.9: Các khớp kết nối
Thông số
- Khớp nối L : ống 27mm, số lượng 6 - Khớp nối T : ống 27mm, số lượng 2 - Khớp nối L : ống 21mm, số lượng 2
Hình 3.12: Hình ảnh các khớp kết nối ống nước (Nguồn: Internet) 3.4.10: Keo chuyên dụng cho ống nước
- Số lượng: 1 hộp
- Vai trò: dùng để tăng khả năng kết nối chịu lực giữa các khớp nối
Hình 3.13:
Hình ảnh keo chuyên dụng cho ống nước (Nguồn: Internet)
3.4.11: Động cơ giảm tốc AC
a) Tính chọn cơng suất động cơ ngồi thực tế:
Thơng số kỹ thuật Xe 4 chỗ Xe 5 cửa Xe thể thao
Dài 4900 mm 3850 mm 5300 mm
Rộng 1800 mm 1695 mm 2100 mm
Cao 1450 mm 1530 mm 1500 mm
Cân nặng 1800 kg 1100 kg 3000 kg
Hệ thống chịu tải trọng lớn nhất trong trường hợp 1 bên đầy tải, 1 bên khơng có tải với khối lượng mỗi xe là 3000kg
Tính tốn động cơ:
Xem xét chiều rộng chiều cao của pallet, đường kính của bánh xích theo chiều ngang là D=2400 mm.
Vận tốc chuỗi (V): 𝑉 = 𝐷𝑁𝜋 60
Trong đó: D là đường kính bánh xích
N: tốc độ của bánh răng dẫn động
Giả định vận tốc chuỗi là V = 6m/phút = 0.1m/s (đây là tốc độ cần thiết của pallet. Như vậy mỗi pallet thay đổi vị trí khoảng 15s)
Tốc độ của bánh răng dẫn động là N = 0.796 vòng/phút
Lực kéo Fmax = Tmax. g = 3000.4.9.81 = 117720 N
Công suất: P = 2𝜋.𝑁𝑇 60 = 2π ∗ 0,796 ∗ 141264 60 = 11,775 Kw Hệ số: K= K1.K2.K3 Trong đó: K1 = 1,252 hệ số tải K2 = 1,5 hệ số bôi trơn
K3 = 1,25 hệ số làm việc ( khoảng 16h mỗi ngày)
K= 1,252.1,5.1,25= 2,34
Công suất làm việc: Plv = P. K = 11,775. 2,34 = 27,5 Kw
Công suất trên trục động cơ: 𝑃đ𝑚 = Plv
ƞ
Trong đó η là hiệu suất của các bộ truyền: 𝜂 = 𝜂𝑜𝑙 3 . 𝜂𝑘𝑛. 𝜂𝑑. 𝜂𝑏𝑟 Hiệu suất của một cặp ổ lăn: 𝜂𝑜𝑙 = 0,99
Hiệu suất của khớp nối: 𝜂𝑘𝑛 = 1 Hiệu suất của bộ đai: 𝜂𝑑 = 0,96
Hiệu suất của bộ truyền bánh răng: 𝜂𝑏𝑟 = 0,97 𝜂 = 0,993 . 1.0,96.0,97 = 0,9
b) Tính chọn cơng suất động cơ trong mơ hình:
Bảng 3.1: Bảng khối lượng các thành phần tính
Tên Số lượng Khối lượng
Nhơng 1 cái 100g
Dĩa 36 4 cái 1.6kg (400g mỗi cái )
Dĩa 38 1 cái 430g
Xích tải 2 cái 1.1kg ( mỗi bên 550g - 35 mắc xích ) Ốc 4mm Ốc 8mm Long đền 3cm 10 con + 20 tán 10 con + 36 tán 38 cái 800g Cốt 8mm 2 cái 220g
Thanh gỗ 9x4cm 5 cái 200g ( mỗi thanh 40g)
Guồng 6x4cm 5 cái 100g
Xích tải từ động cơ đến
trục thứ cấp 1 cái 250g
Xe mơ hình 1 cái 200g
Trọng lượng tổng xấp xỉ 4kg