CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU 1.1 Tổng quan hệ thống dẫn động Hệ gồm có 3 thành phần chuyển động độc lập chính bao gồm cơ cấu nâng, chuyển động tịnh tiến của xe và các con lăn chuyển hàng. Có thể hình dung ra được quá trình làm việc của hệ như sau: Đầu tiên xe lấy hàng và được nâng hoặc hạ đến dãy (tầng) được yêu cầu thông qua bộ phận nâng, tiếp đó xe di chuyển vào kho thông qua bánh xe, khi đến nơi, hàng hóa trên xe được xếp vào kho chứa thông qua các con lăn gắn trên xe.2 Phân tích nguyên lý và thông số kỹ thuật 1.1 Nguyên lý hoạt động Khi có tín hiệu điều khiển, động cơ được cấp điện sẽ quay và kéo theo toàn bộ giá nâng di chuyển tịnh tiến dọc trục Z đến vị trí yêu cầu nhờ bộ truyền thanh răng – bánh răng biến chuyển động quay thành chuyển động tịnh tiến. Chiều chuyển động của giá nâng phụ thuộc vào chiều của điện áp đặt vào động cơ. Việc dừng và khống chế hành trình của giá nâng phụ thuộc vào các cảm biến và công tắc hành trình đặt dọc theo các ray dẫn hướng.
Chuyển động nâng 1.2 Thông số kỹ thuật - Thời hạn phục vụ: lh= 20500 (h) - Đặc tính tải trọng: va đập nhẹ Cụm thang nâng: - Đường kính bánh răng: d3 = 190 (mm) - Chiều cao xe nâng: h = 750 (mm) - Chiều dài xe nâng: L = 900 (mm) - Vận tốc nâng: vn = 48 (m/ph) - Khối lượng hàng: Gh= 100 (Kg) - Vận tốc xe xếp hàng vx = 10 (m/ph) Cụm xe di chuyển: - Vận tốc xe di chuyển hàng: vh= 24 (m/ph) - Chiều dài xe di chuyển L1= 750 (mm) Trần Quang Huy –20011006 – Cơ Điện Tử – 1 Downloaded by ANH LE (bachvan14@gmail.com) lOMoARcPSD|39108650 Đồ án thiết kế cơ khí - Chiều dài phần đặt hàng trên xe: L2 = 600 (mm) 1.3 Mục tiêu thiết kế hệ thống dẫn động Trong ứng dụng kỹ thuật, hệ thống dẫn động được sử dụng để tạo ra chuyển động cho các thiết bị và máy móc. Mục tiêu chính của thiết kế hệ thống dẫn động là xác định các yêu cầu kỹ thuật để hoạt động hiệu quả và đáng tin cậy trong các ứng dụng cụ thể. Một trong những yếu tố quan trọng trong thiết kế hệ thống dẫn động là độ chính xác. Để tạo ra chuyển động đáng tin cậy và chính xác, cần phải đưa ra các yêu cầu về độ chính xác của hệ thống.
Yêu cầu về độ chính xác được quyết định bởi ứng dụng cụ thể và yêu cầu của khách hàng. Ngoài ra, một số yếu tố khác cũng tác động đến thiết kế hệ thống dẫn động, bao gồm tốc độ, mô-men xoắn, độ bền, tuổi thọ và sức mạnh động cơ. Các yêu cầu này phải được đưa ra để đảm bảo rằng hệ thống có thể hoạt động hiệu quả trong môi trường và điều kiện hoạt động cụ thể. Khi đã xác định các yêu cầu kỹ thuật, các giải pháp thiết kế phải được đưa ra để đáp ứng các yêu cầu đó.
Các giải pháp này bao gồm việc lựa chọn vật liệu, thiết kế bộ truyền động, lựa chọn động cơ, bảo trì và kiểm soát. Mục tiêu của các giải pháp này là tạo ra một hệ thống dẫn động có hiệu suất cao nhất với chi phí thấp nhất.4 Những yếu tố rang buộc trong thiết kế 1.1 Khả năng làm việc Hệ thống dẫn động được thiết kế ra phải thỏa mãn yêu cầu kỹ thuật, làm việc ổn định suốt suốt thời gian phục vụ đã định. Hệ thống dẫn động thực hiện tốt chức năng trong kho hàng tự động, phù hợp với công dụng của máy nâng hạ trong dây chuyền công nghệ.2 An toàn Tính toán và chọn vật liệu, kích thước,… theo đúng nguyên tắc để đảm bảo được an toàn, thuận lợi trong quá trình vận hành, sửa chữa, bảo dưỡng.3 Tiêu chuẩn hóa Sử dụng rộng rãi tiêu chuẩn Nhà nước, tiêu chuẩn ngành, tiêu chuẩn tỉnh, thành phố và tiêu chuẩn cơ sở trong thiết kế. Dùng bộ phận máy và chi tiết máy tiêu chuẩn cho phép giảm nhẹ công việc thiết kế, giảm giá thành chế tạo, sửa chữa, bảo dưỡng, mở rộng trao đổi trong nước và quốc tế.
Trần Quang Huy –20011006 – Cơ Điện Tử – 1 Downloaded by ANH LE (bachvan14@gmail.com) lOMoARcPSD|39108650 Đồ án thiết kế cơ khí 1.4 Các yếu tố ảnh hưởng tới môi trường và xã hội Quá trình thiết kế, gia công, thử nghiệm, vận hành, bảo dưỡng, sửa chữa,… có thể gây ảnh hưởng xấu tới môi trường nếu không có giải pháp khắc phục. Vì quá trình này tiêu tốn tài nguyên thiên nhiên, năng lượng và đưa chất thải vào môi trường. Hệ thống dẫn động trong kho hàng tự động có thể giúp công việc đạt được năng suất cao, giảm sức lao động và đẩy mạnh phát triển kinh tế trong thời kỳ công nghiệp hóa – hiện đại hóa.5 Đạo đức Khi thực hiện tính thiết kế hệ thống dẫn động, cần có trách nhiệm: - Đảm bảo sự an toàn, sức khỏe và phúc lợi cộng đồng. - Chỉ thực hiện và hoàn thành nhiệm vụ trong phạm vi.
- Trung thực và khách quan khi tính toán và kiểm nghiệm.6 Kinh tế Với chi phí sử dụng thấp nhất, hệ dẫn động được thiết kế ra phải thỏa mãn các yêu cầu kỹ thuật, làm việc ổn định. Chỉ tiêu kinh tế - kỹ thuật của hệ dẫn động phải phù hợp với chỉ tiêu kinh tế - kỹ thuật của toàn hệ thống.5 Trình tự tính toán thiết kế - Việc tính toán thiết kế hệ dẫn động sẽ đi theo các bước: - Tính toán động học hệ dẫn động - Tính thiết kế bộ truyền ngoài - Tính thiết kế bộ truyền trong hộp bánh răng trụ răng nghiêng - Tính thiết kế trục - Tính chọn ổ lăn - Tính chọn kết cấu và giá thành hộp Trần Quang Huy –20011006 – Cơ Điện Tử – 1 Downloaded by ANH LE (bachvan14@gmail.com) lOMoARcPSD|39108650 Đồ án thiết kế cơ khí CHƯƠNG 2: TÍNH TOÁN ĐỘNG HỌC HỆ DẪN ĐỘNG 2. Thông số thiết kế của hệ thống Cụm cơ cấu thang nâng Gh 100 (kg) - Khối lượng hàng: H 3000 - Chiều cao kho hang: (mm) h 750 - Chiều cao xe nâng: (mm) vn 48 - Vận tốc cơ cấu nâng: (m / ph) vx - Vận tốc xe xếp hàng: 10 (m / ph) L 900 (mm) - Chiều dài xe nâng: Cụm xe di chuyển hàng - Vận tốc di chuyển hàng: vh 24 (m / ph) - Chiều dài xe di chuyển: L1 750 (mm) - Chiều dài phần đặt hàng lên xe: L2 600 (mm) - Thời gian phục vụ: lh (giờ) 20500 - Đặc tính tải trọng: Va đập nhẹ 2. Xác định công suất yêu cầu 2.1 Tính toán cho quá trình nâng của hệ Hình 2.
Biểu diễn hệ - Hệ số trọng lượng: k 2, 6; k 1, (quan hệ của khối lượng xe nâng G 1 2 xn 5 và xe di chuyển Gxdc và khối lượng của hàng Gh ) Trần Quang Huy –20011006 – Cơ Điện Tử – 1 Downloaded by ANH LE (bachvan14@gmail.com) lOMoARcPSD|39108650 Đồ án thiết kế cơ khí - Hệ số ma sát lăn: f 0, 05 Trần Quang Huy –20011006 – Cơ Điện Tử – 1 Downloaded by ANH LE (bachvan14@gmail.com) lOMoARcPSD|39108650 Đồ án thiết kế cơ khí - Đường kính bánh răng: D = 190 (mm) Giả thiết bỏ qua lực tỳ của con lăn C (vì hệ thống nâng luôn có xu hướng tách con lăn C ra khỏi thanh dẫn hướng). Vì điểm A nằm ở vị trí giữa 2 con lăn, do đó: N1 N2 (2 phản lực là như nhau) Ta có: h h 2N 2N (G L G L G L ) 0 1 2 2 2 xn 2 dc 4 h 2 N Gh L ( k1 k2 1 ) 100 9,8 900 .( 2, 6 1, 5 1 ) 1278, 9(N ) 1 2h 2 4 2 2 750 2 4 2 Lực ma sát trên các con lăn tỳ vào ray: Trên một phía: F f N1 0, 051278, 9 63, 945(N ) ms1 Do: N N nê F F F 63. Tính toán cho quá trình hạ và giữ hệ. Khi hệ thống đi xuống (hệ thống hạ) thì cả hệ thống vẫn chịu tác dụng của các lực như trường hợp nâng hệ thống đi lên (nếu bỏ qua lực tỳ ở con lăn C) Trần Quang Huy –20011006 – Cơ Điện Tử – 2 Downloaded by ANH LE (bachvan14@gmail.com) lOMoARcPSD|39108650 Đồ án thiết kế cơ khí nhưng chỉ khác là Fms1 ; Fms 2 ; đổi chiều.
Ftn Ta có: N N 1278, 9 (N ) F Fms 2 63, 945 (N ) 1 2 ms1 Trần Quang Huy –20011006 – Cơ Điện Tử – 2 Downloaded by ANH LE (bachvan14@gmail.com) lOMoARcPSD|39108650 Đồ án thiết kế cơ khí Xét cân bằng lực trên cả hệ thống hạ ta có: F 4F G G G 2F 0 ms h xn xdc ch (chiếu lên phương thẳng đứng hướng xuống dưới) Gh 100 9,8 F 2F (k k 1) 2 63, 945 (2, 6 1, 5 1) 2371,11(N ) ch ms 1 2 2 2 Lực sinh ra để thắng lực cản của hệ thống hạ là: Fth Fch 2371,11(N ) Công suất trên đầu ra của hộp giảm tốc khi hệ thống hạ là: 2Fth vh 2 2371,11 48 Plvha 3, 793 (kW ) 1000 1000 60 So sánh trường hợp nâng và hạ, có công suất làm việc của hệ thống nâng là: Plv max Plvn ; Plvha 4, 203024 (kW ) 2. Hiệu suất của hệ dẫn động Hiệu suất truyền động: 3 k ol br x Trong đó tra bảng 2.19[1] có được: Hiệu suất bộ truyền x 0, 92 xích: Hiệu suất bộ truyền bánh rang côn: br 0, 96 Hiệu suất 1 cặp ổ lăn tại trục I, trục II và trục công tác: ol 0, 99 Tra bảng 2a-ĐA tr.32[5] có được: Hiệu suất khớp nối: k 0, 99 Thay số vào ta có: 3 0, 99 0, 993 0, 96 0, 92 0,8484 k ol br x 2.4 Công suất cần thiết trên trục động cơ. 4, 203024 Pyc 4, 9541(kW ) Plv 0,8484 Trần Quang Huy –20011006 – Cơ Điện Tử – 2 Downloaded by ANH LE (bachvan14@gmail.com) lOMoARcPSD|39108650 Đồ án thiết kế cơ khí 2.5 Xác định số vòng quay sơ bộ của động cơ Số vòng quay trên trục công tác: Trần Quang Huy –20011006 – Cơ Điện Tử – 2 Downloaded by ANH LE (bachvan14@gmail.