Giới thiệu dự án

Trong bối cảnh đô thị hóa và phát triển công nghiệp nhanh chóng, nhu cầu duy trì vệ sinh tại các không gian có diện tích sàn lớn như nhà xưởng, bệnh viện, trung tâm thương mại và nhà thi đấu thể thao gia tăng đột biến. Theo thống kê từ ngành dịch vụ vệ sinh công nghiệp (Industrial Cleaning Services), chi phí nhân công cho công tác quét dọn và lau sàn thủ công chiếm tới 65% - 75% tổng chi phí vận hành bảo trì cơ sở hạ tầng. Việc lau sàn thủ công bằng cây lau truyền thống không chỉ tiêu tốn nhiều thời gian, tốn nước mà còn tiềm ẩn nguy cơ chấn thương cơ xương khớp cho người lao động do tư thế cúi gập liên tục.

Đề tài "Nghiên cứu, tính toán, thiết kế và chế tạo máy lau nhà bán tự động" được thực hiện bởi nhóm nghiên cứu Khoa Cơ khí Chế tạo máy – Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật TP.HCM (GVHD: ThS. Hoàng Trí) nhằm giải quyết bài toán cơ giới hóa công đoạn làm sạch bề mặt sàn với giá thành hợp lý, phù hợp điều kiện vận hành tại Việt Nam.

graph LR
    A[Động cơ điện 1 pha / 3 pha] -->|P = 0.21 kW| B[Hộp giảm tốc 2 cấp bánh răng nghiêng]
    B -->|u = 5.2, n = 270 rpm| C[Trục truyền động & Bích lắp chổi]
    C --> D[Chổi chà xoay phi 400mm]
    E[Bình chứa nước 10L & Van tiết lưu] -->|Lưu lượng 1.39 - 2.78 ml/s| D
    D --> F[Bề mặt sàn làm sạch]
    F --> G[Cụm giẻ lau khô thu gom nước]

Mục tiêu dự án

  1. Tính toán động học và động lực học: Thiết kế hệ dẫn động hoàn chỉnh với công suất động cơ tối ưu $P = 0.21\text{ kW}$, số vòng quay đầu ra trục chổi $n = 200 - 270\text{ vòng/phút}$.
  2. Thiết kế cơ khí chi tiết: Tính toán độ bền tiếp xúc, độ bền uốn của bộ truyền bánh răng trụ răng nghiêng 2 cấp ($u_{tt} = 5.2$) và kiểm nghiệm trục theo tiêu chuẩn mỏi $S \ge [S]$.
  3. Phát triển cơ cấu cấp - làm sạch - ép nước: Tích hợp bình dung tích $10\text{ lít}$ với van tiết lưu kiểm soát chính xác lưu lượng xả nước đạt mức tối ưu $1.39\text{ ml/s}$.
  4. Chế tạo mẫu thử nghiệm (Physical Prototype): Chế tạo máy có khối lượng gọn nhẹ $20\text{ kg}$, diện tích làm việc đường kính $\varnothing 400\text{ mm}$, năng suất thực nghiệm đạt $972\text{ m}^2/\text{h}$.

Phạm vi và giới hạn

  • Phạm vi ứng dụng: Hoạt động hiệu quả trên các bề mặt sàn gạch bông, đá hoa cương, xi măng phẳng tại hộ gia đình lớn, hành lang công ty, nhà thi đấu.
  • Giới hạn kỹ thuật: Máy chưa tích hợp motor hút chân không chủ động để thu hồi nước bẩn mà sử dụng cơ cấu giẻ lau khô dạng kéo lê phía sau; vận hành dạng đẩy tay bán tự động.

Phân tích và thiết kế giải pháp

Phân tích hiện trạng

Thị trường thiết bị vệ sinh công nghiệp hiện nay tồn tại khoảng cách lớn giữa các dòng máy chà sàn liên hợp cao cấp nhập khẩu và dụng cụ thủ công:

Tiêu chí so sánh Máy chà sàn liên hợp I18B NEW (Italy) Máy chà sàn đơn HiClean HC 175A Giải pháp máy lau sàn bán tự động (Đề tài)
Công suất làm sạch $1500 - 2000\text{ m}^2/\text{h}$ $800 - 1000\text{ m}^2/\text{h}$ $972 - 1000\text{ m}^2/\text{h}$
Trọng lượng máy $65 - 90\text{ kg}$ $48\text{ kg}$ $20\text{ kg}$ (Gọn nhẹ, cơ động)
Cơ cấu xả - lau khô Bơm áp lực + Motor hút chân không Chỉ chà sàn, không lau khô Trọng lực + Van tiết lưu + Giẻ lau khô
Tính cơ động cầu thang Rất khó di chuyển, cồng kềnh Cần 2 người mang vác 1 người di chuyển dễ dàng
Chi phí chế tạo / Giá bán $35.000.000 - 60.000.000\text{ VNĐ}$ $11.000.000 - 15.000.000\text{ VNĐ}$ Tối ưu kinh tế (< 5.000.000 VNĐ) 
quadrantChart
    title Ma trận định vị giải pháp thiết bị lau sàn
    x-axis "Chi phí thấp" --> "Chi phí cao"
    y-axis "Tính cơ động thấp" --> "Tính cơ động cao"
    quadrant-1 "Cao cấp - Chuyên dụng"
    quadrant-2 "Tối ưu hóa đề tài"
    quadrant-3 "Thủ công truyền thống"
    quadrant-4 "Công nghiệp cồng kềnh"
    "Cây lau nhà thủ công": [0.05, 0.40]
    "I18B NEW Italy": [0.90, 0.20]
    "HiClean HC 175A": [0.65, 0.35]
    "Clean Maid TT-AC": [0.95, 0.10]
    "Máy lau bán tự động HCMUTE": [0.25, 0.85]

Ưu tiên yêu cầu kỹ thuật (MoSCoW)

  • Must have (Bắt buộc): Hệ truyền động bánh răng nghiêng giảm rung ồn; bích lắp chổi $\varnothing 400\text{ mm}$; cơ cấu cấp nước kiểm soát lưu lượng; hệ thống chống lật "chữ U".
  • Should have (Nên có): Bộ điều chỉnh nâng hạ chổi lau; van tiết lưu cơ khí chính xác; bulông tăng cứng lò xo để cân bằng áp lực tiếp xúc sàn.
  • Could have (Có thể mở rộng): Bánh xe trợ lực xoay $360^\circ$ bo góc hẹp; module gắn động cơ DC dùng pin sạc 24V.
  • Won't have (Chưa thực hiện): Module tự hành quét LiDAR (Autonomous Navigation) hoặc cơ cấu motor hút ẩm chân không công suất lớn.

Thiết kế hệ thống

1. Tính toán động lực học và chọn động cơ

Lực ma sát tiếp xúc giữa bề mặt chổi lau và sàn nhà: $$F_{ms} = k \cdot N = k \cdot m \cdot g = 0.6 \cdot 20 \cdot 10 = 120\text{ N}$$ Mô-men ma sát cản trở chuyển động quay (với bán kính chổi $R = 200\text{ mm} = 0.2\text{ m}$): $$M_{ms} = F_{ms} \cdot R = 120 \cdot 0.2 = 24\text{ N}\cdot\text{m} = 24000\text{ N}\cdot\text{mm}$$ Mô-men xoắn thiết kế yêu cầu trên trục làm việc chọn $M = 10000\text{ N}\cdot\text{mm}$ (kết hợp tải phân bố bán kính tương đương). Với số vòng quay trục công tác $n_{lv} = 270\text{ vòng/phút}$, công suất tính toán yêu cầu trên trục chổi: $$P_{ct} = \frac{M \cdot n_{lv}}{9.55 \cdot 10^6} \approx 0.21\text{ kW}$$ Chọn động cơ điện xoay chiều tiêu chuẩn: $P_{đc} = 0.21\text{ kW}$, tốc độ đồng bộ $n_{đc} = 1400\text{ vòng/phút}$.

+-------------------------------------------------------------------+
|                     SƠ ĐỒ HỆ DẪN ĐỘNG CƠ KHÍ                      |
|                                                                   |
|  [Động cơ điện] (1400 rpm)                                        |
|        │                                                          |
|        ▼ (Khớp nối trục)                                          |
|  [Hộp giảm tốc 2 cấp bánh răng trụ răng nghiêng] (u_tt = 5.2)     |
|        ├── Cấp nhanh: u1 = 2.50, aw1 = 22 mm, m = 1.25, Z1=10, Z2=25
|        └── Cấp chậm:  u2 = 2.08, aw2 = 25 mm, m = 1.25, Z1=12, Z2=25
|        │                                                          |
|        ▼ (Trục ra n = 270 rpm)                                    |
|  [Bích kẹp chổi & Bulông tăng cứng lò xo]                         |
|        ├── Khung dẫn hướng chữ U chống lật                        |
|        ├── Ống cấp nước từ bình 10L (Lưu lượng: 1.39 ml/s)        |
|        └── Bàn chổi chà xoay phi 400 mm + Tấm gạt khô sau         |
+-------------------------------------------------------------------+

2. Tính toán hộp giảm tốc 2 cấp bánh răng nghiêng

Phân phối tỉ số truyền chung $u_{tt} = \frac{n_{đc}}{n_{lv}} = \frac{1400}{270} = 5.2$:

  • Cấp nhanh: $u_1 = 2.50$; Mô-men xoắn trục I: $T_1 = 3394\text{ N}\cdot\text{mm}$; Khoảng cách trục $a_{w1} = 22\text{ mm}$; Góc nghiêng răng $\beta_1 = 6.12^\circ$; Số răng $Z_1 = 10, Z_2 = 25$; Mô-đun pháp $m = 1.25\text{ mm}$.
  • Cấp chậm: $u_2 = 2.08$; Mô-men xoắn trục II: $T_2 = 6862\text{ N}\cdot\text{mm}$; Khoảng cách trục $a_{w2} = 25\text{ mm}$; Góc nghiêng răng $\beta_2 = 22.33^\circ$; Số răng $Z_1 = 12, Z_2 = 25$; Mô-đun pháp $m = 1.25\text{ mm}$.
  • Vật liệu bánh răng: Thép C45 tôi cải thiện đạt độ cứng bánh nhỏ $HB_1 = 241...285$ ($\sigma_{b1} = 850\text{ MPa}, \sigma_{ch1} = 580\text{ MPa}$), bánh lớn $HB_2 = 192...240$ ($\sigma_{b2} = 750\text{ MPa}, \sigma_{ch2} = 450\text{ MPa}$).

Methodology

Quy trình nghiên cứu và chế tạo tuân thủ mô hình kỹ thuật tuần tự kết hợp kiểm chứng thực nghiệm (V-Model Engineering Approach):

gantt
    title Kế hoạch triển khai dự án thiết kế chế tạo máy lau sàn
    dateFormat  YYYY-MM-DD
    section Giai đoạn 1: Nghiên cứu
    Khảo sát hiện trạng & Xác định thông số kỹ thuật :2016-01-05, 20d
    Tính toán động học & Chọn động cơ điện           :2016-01-26, 15d
    section Giai đoạn 2: Thiết kế
    Tính toán kiểm nghiệm bánh răng, trục, ổ lăn     :2016-02-11, 25d
    Thiết kế bản vẽ cụm 2D/3D trên CAD               :2016-03-08, 20d
    section Giai đoạn 3: Chế tạo
    Gia công chi tiết cơ khí (Trục C45, Khung vỏ)   :2016-03-29, 30d
    section Giai đoạn 4: Thử nghiệm
    Thực nghiệm kiểm chứng lưu lượng nước & năng suất:2016-04-29, 15d
    Cân chỉnh, hoàn thiện thuyết minh & bảo vệ       :2016-05-15, 15d

Ma trận đánh giá rủi ro kỹ thuật (FMEA Matrix)

  • Rủi ro lật máy khi đổi hướng đột ngột: Áp lực ma sát lệch tâm gây mất ổn định $\rightarrow$ Giải pháp: Tích hợp cơ cấu thanh giằng "chữ U không lật" và hạ thấp trọng tâm cụm động cơ - hộp số.
  • Rủi ro mỏi trục tại rãnh then: Nồng độ ứng suất tại tiết diện lắp bánh răng $\rightarrow$ Giải pháp: Kiểm nghiệm hệ số an toàn mỏi $S \ge 1.5$, gia công góc lượn rãnh then đạt độ nhám $R_a = 1.5 - 2.5\text{ }\mu\text{m}$.
  • Rủi ro lênh láng nước: Cấp nước thừa gây trơn trượt $\rightarrow$ Giải pháp: Thiết lập van tiết lưu điều chỉnh lưu lượng định mức $1.39\text{ ml/s}$ kết hợp thanh cao su ép giẻ khô phía sau.

Implementation và kết quả

Development process

Kỹ thuật chế tạo cơ khí

  1. Gia công trục dẫn động: Sử dụng phôi thép tròn $\varnothing 30\text{ mm}$ mác thép C45, thực hiện tiện thô, tiện tinh các đoạn ngỗng trục $d_1 = 10\text{ mm}$, $d_2 = 17\text{ mm}$, $d_3 = 20\text{ mm}$ trên máy tiện vạn năng; phay rãnh then bằng dao phay ngón.
  2. Gia công bộ truyền bánh răng: Phay lăn răng nghiêng đạt cấp chính xác 9, nhiệt luyện tôi cải thiện đạt độ cứng bề mặt theo thiết kế, mài đạt độ nhám bề mặt răng tiếp xúc $R_a \le 2.5\text{ }\mu\text{m}$.
  3. Chế tạo khung vỏ & cơ cấu phụ trợ: Cắt laser tấm thép SS400, hàn định hình cụm khung đỡ động cơ, tiện ren bulông tăng ma sát và bích kẹp bàn chải cước xoay.

Thuật toán và mô hình tính toán kiểm nghiệm kỹ thuật

Đoạn mã Python mô phỏng kiểm tra hệ số an toàn mỏi của trục tại tiết diện nguy hiểm $C$ theo công thức sức bền vật liệu:

import math

def calculate_shaft_fatigue_safety_factor(M_c, T_c, d_c, b_then, t1_then, sigma_b, sigma_ch):
    """
    Tính toán hệ số an toàn mỏi của trục I theo tiêu chuẩn TCVN
    M_c: Moment uốn tại tiết diện C (N.mm)
    T_c: Moment xoắn tại tiết diện C (N.mm)
    d_c: Đường kính trục tại C (mm)
    """
    # 1. Moment cản uốn và xoắn có rãnh then
    W_c = (math.pi * (d_c ** 3) / 32) - ((b_then * t1_then * ((d_c - t1_then) ** 2)) / (2 * d_c))
    W_0c = (math.pi * (d_c ** 3) / 16) - ((b_then * t1_then * ((d_c - t1_then) ** 2)) / (2 * d_c))
    
    # 2. Ứng suất pháp và tiếp
    sigma_a = M_c / W_c
    tau_a = T_c / (2 * W_0c)
    
    # 3. Giới hạn mỏi đối xứng
    sigma_minus_1 = 0.436 * sigma_b
    tau_minus_1 = 0.58 * sigma_minus_1
    
    # 4. Hệ số tập trung ứng suất và chất lượng bề mặt
    K_x, K_y = 1.06, 1.6
    K_sigma_d = (2.06 + K_x - 1) / K_y
    K_tau_d = (1.64 + K_x - 1) / K_y
    
    # 5. Hệ số an toàn riêng
    S_sigma = sigma_minus_1 / (K_sigma_d * sigma_a)
    S_tau = tau_minus_1 / (K_tau_d * tau_a)
    
    # 6. Hệ số an toàn tổng hợp
    S = (S_sigma * S_tau) / math.sqrt(S_sigma**2 + S_tau**2)
    
    # 7. Kiểm nghiệm tĩnh
    sigma_td = math.sqrt(sigma_a**2 + 3 * (T_c / (0.2 * d_c**3))**2)
    static_pass = sigma_td <= (0.8 * sigma_ch)
    
    return {
        "W_c (mm3)": round(W_c, 2),
        "Sigma_a (MPa)": round(sigma_a, 2),
        "S_sigma": round(S_sigma, 2),
        "S_tau": round(S_tau, 2),
        "S_total": round(S, 2),
        "Sigma_td (MPa)": round(sigma_td, 2),
        "Fatigue_Pass": S >= 1.5,
        "Static_Pass": static_pass
    }

# Thực thi kiểm nghiệm cho Trục I (Tiết diện C: Mc = 28230 Nmm, Tc = 3394 Nmm, d = 17mm)
result_truc1 = calculate_shaft_fatigue_safety_factor(
    M_c=28230, T_c=3394, d_c=17, b_then=10, t1_then=5, sigma_b=600, sigma_ch=340
)
print(f"Hệ số an toàn mỏi S: {result_truc1['S_total']} (Đạt: {result_truc1['Fatigue_Pass']})")
print(f"Ứng suất tương đương tĩnh: {result_truc1['Sigma_td (MPa)']} MPa (Đạt: {result_truc1['Static_Pass']})")

Testing và validation

1. Kiểm nghiệm ứng suất và độ bền chi tiết máy

  • Độ bền tiếp xúc & uốn bánh răng:
    • Cấp nhanh: $\sigma_H = 470.63\text{ MPa} \le [\sigma_H]{max} = 1260\text{ MPa}$; $\sigma{F1} = 108.19\text{ MPa} \le [\sigma_{F1}]_{max} = 464\text{ MPa}$.
    • Cấp chậm: $\sigma_H = 470.63\text{ MPa} \le [\sigma_H]{max} = 1260\text{ MPa}$; $\sigma{F1} = 122.8\text{ MPa} \le [\sigma_{F1}]_{max} = 464\text{ MPa}$.
  • Hệ số an toàn mỏi trục:
    • Trục I (tiết diện nguy hiểm C): $S_\sigma = 4.8$, $S_\tau = 23.38 \Rightarrow S_I = 4.7 \ge [S] = 1.5 - 2.5$.
    • Trục II (tiết diện nguy hiểm C): $S_\sigma = 7.3$, $S_\tau = 9.5 \Rightarrow S_{II} = 5.7 \ge [S] = 1.5 - 2.5$.
  • Kiểm nghiệm quá tải tĩnh:
    • Trục I: $\sigma_{tđ} = 54.78\text{ MPa} \le [\sigma] = 272\text{ MPa}$.
    • Trục II: $\sigma_{tđ} = 54.00\text{ MPa} \le [\sigma] = 272\text{ MPa}$.
gantt
    title Kiểm chứng tải trọng và độ bền hệ dẫn động
    dateFormat X
    axisFormat %s
    section Bánh răng cấp nhanh
    Tiếp xúc cho phép 1260 MPa :active, 0, 1260
    Tiếp xúc thực tế 470.63 MPa :crit, 0, 470
    section Trục I (Độ mỏi)
    Tiêu chuẩn an toàn [S]=1.5 :active, 0, 1.5
    Hệ số an toàn đạt S=4.7     :crit, 0, 4.7
    section Trục II (Độ mỏi)
    Tiêu chuẩn an toàn [S]=1.5 :active, 0, 1.5
    Hệ số an toàn đạt S=5.7     :crit, 0, 5.7

2. Thử nghiệm thực địa và định lượng tiêu hao nước

Quá trình chạy thực nghiệm được tiến hành trên bề mặt sàn gạch bông kích thước $18\text{ m} \times 3.6\text{ m} = 64.8\text{ m}^2$:

  • Thời gian hoàn thành: $4\text{ phút}$ ($240\text{ giây}$).
  • Năng suất thực nghiệm quy đổi: $$P_{tt} = \frac{64.8\text{ m}^2 \times 60\text{ phút}}{4\text{ phút}} = 972\text{ m}^2/\text{h}$$ (Đạt 97.2% so với mục tiêu lý thuyết $1000\text{ m}^2/\text{h}$).
  • Định mức tiêu hao nước: Bình $10\text{ lít}$ nước vận hành liên tục trong $2\text{ giờ}$ không cần tiếp thêm nước.
    • Lưu lượng xả thực tế: $Q = \frac{5000\text{ ml}}{3600\text{ s}} \approx 1.39\text{ ml/s}$.
    • Tiết kiệm 50% lượng nước so với tính toán lý thuyết tối đa ($2.78\text{ ml/s}$), triệt tiêu hiện tượng đọng vũng bề mặt.

Kết quả đạt được

Thông số kỹ thuật Kế hoạch ban đầu Kết quả thực nghiệm Tỉ lệ hoàn thành
Năng suất làm sạch $1000\text{ m}^2/\text{h}$ $972\text{ m}^2/\text{h}$ $97.2%$
Dung tích bình chứa $10\text{ L}$ $10\text{ L}$ $100%$
Thời gian làm việc 1 bình nước $1.0\text{ h}$ $2.0\text{ h}$ $200%$ (Vượt chỉ tiêu)
Khối lượng toàn bộ máy $\le 25\text{ kg}$ $20\text{ kg}$ $120%$ (Gọn nhẹ hơn)
Độ an toàn bền mỏi trục $S \ge 1.5$ $S_I = 4.7; S_{II} = 5.7$ Vượt chuẩn an toàn
Độ ồn & Rung động Thấp, êm dịu Vận hành êm, không rung giật Hoàn thành

Đổi mới và đóng góp

  1. Tối ưu hóa hệ thống cấp nước tiết lưu trọng lực: Khác với các dòng máy nhập khẩu dùng bơm điện phụ trợ phức tạp, máy ứng dụng nguyên lý cấp nước trọng lực kết hợp van tiết lưu tinh chỉnh, giúp duy trì màng nước mỏng đồng nhất trên diện tích $\varnothing 400\text{ mm}$ với lưu lượng ổn định $1.39\text{ ml/s}$.
  2. Cơ cấu khung "chữ U không lật" & Bích lò xo giảm chấn: Đổi mới độc quyền trong kết cấu liên kết giữa bàn chổi và khung đẩy, triệt tiêu mô-men xoắn phản lực từ sàn lên tay cầm, giúp người dùng điều khiển máy dễ dàng mà không bị văng lệch hướng.
  3. Cắt giảm chi phí vượt trội (70% - 85%): Khả năng nội địa hóa 100% linh kiện cơ khí gia công (Thép C45, bánh răng tiêu chuẩn, động cơ 1 pha dân dụng), hạ giá thành chế tạo xuống dưới 5 triệu đồng, mở ra cơ hội trang bị cho trường học, bệnh viện tuyến huyện và doanh nghiệp vừa & nhỏ.

Ứng dụng thực tế và triển khai

Kịch bản ứng dụng (Use Cases)

  • Hành lang bệnh viện & Trường học: Năng suất $972\text{ m}^2/\text{h}$ cho phép làm sạch hành lang dài $200\text{ m}$ chỉ trong 12 phút, bề mặt khô nhanh tránh trơn trượt cho bệnh nhân và học sinh.
  • Nhà thi đấu thể thao & Sân bóng đa năng: Xử lý hiệu quả bề mặt sàn gỗ hoặc thảm cao su tổng hợp mà không cần sử dụng hóa chất tẩy rửa mạnh gây mòn sàn.
  • Xưởng gia công cơ khí vừa và nhỏ: Quét sạch dầu mỡ nhẹ và bụi kim loại bám dính trên nền bê tông xoa phẳng.

Đánh giá hiệu quả kinh tế (ROI Analysis)

  • Chi phí thuê nhân công truyền thống: 2 nhân viên $\times$ $6.000.000\text{ VNĐ/tháng} = 12.000.000\text{ VNĐ/tháng}$ để duy trì sàn $3000\text{ m}^2$.
  • Đầu tư máy lau sàn bán tự động: 1 máy ($5.000.000\text{ VNĐ}$) + 1 nhân viên ($6.000.000\text{ VNĐ/tháng}$) + điện nước ($200.000\text{ VNĐ/tháng}$).
  • Thời gian hoàn vốn (Payback Period): Chưa đầy 1.0 tháng sau khi đưa vào vận hành thực tế.

Hạn chế và hướng phát triển

Hạn chế kỹ thuật hiện tại

  • Góc chết chân tường: Do bàn chổi có đường kính tròn $\varnothing 400\text{ mm}$, máy khó tiếp cận làm sạch sâu các góc vuông $90^\circ$ tại chân tường.
  • Phụ thuộc nguồn điện dây dẫn: Sử dụng điện lưới AC $220\text{ V}$ yêu cầu dây điện kéo dài, hạn chế bán kính cơ động tại các khu vực ngoài trời không có ổ cắm.

Hướng nâng cấp

  • Tích hợp nguồn pin Lithium-ion 24V: Thay thế động cơ AC bằng động cơ BLDC không chổi than công suất $250\text{ W}$ dùng pin sạc, nâng cao tính cơ động.
  • Module hút chân không mini: Bổ sung quạt hút ly tâm $100\text{ W}$ và bình gom nước bẩn riêng biệt để tái tuần hoàn khép kín.
  • Cơ cấu chổi phụ góc (Side Brush): Lắp thêm chổi cước hình nón phía trước bên hông để quét sạch triệt để góc chân tường.

Đối tượng hưởng lợi

  • Sinh viên & Kỹ sư Cơ khí: Nguồn tài liệu tham khảo thực tế về quy trình tính toán động học, thiết kế hộp giảm tốc bánh răng nghiêng, kiểm nghiệm mỏi trục theo tiêu chuẩn sức bền vật liệu.
  • Doanh nghiệp vừa và nhỏ (SMEs): Giải pháp cơ giới hóa công tác vệ sinh nhà xưởng với chi phí đầu tư ban đầu thấp, tiết kiệm 50% chi phí vận hành hàng tháng.
  • Cơ sở y tế & Trường học: Nâng cao chất lượng vệ sinh môi trường, hạn chế mầm bệnh lây nhiễm qua bề mặt sàn với mức tiêu hao nước giảm 50%.

Câu hỏi thường gặp

1. Yêu cầu nguồn điện và điều kiện mặt sàn để vận hành máy là gì?

Máy sử dụng nguồn điện dân dụng 1 pha $220\text{V} - 50\text{Hz}$ (hoặc tùy biến 3 pha $380\text{V}$ cho môi trường công nghiệp). Máy vận hành trơn tru trên mọi bề mặt sàn cứng bằng phẳng như gạch men, gạch tàu, đá granite, bê tông mài phẳng và sàn gỗ công nghiệp.

2. Tại sao máy chọn tỷ số truyền $u_{tt} = 5.2$ và tốc độ chổi $270\text{ rpm}$?

Tốc độ $270\text{ vòng/phút}$ được chứng minh qua thực nghiệm là vận tốc tối ưu: đủ lớn để tạo lực ma sát đánh bật vết bẩn bám dính mà không làm văng bắn tia nước ra xung quanh, đồng thời giữ cho mô-men cản nằm trong dải công suất động cơ $0.21\text{ kW}$.

3. Cơ cấu cấp nước hoạt động như thế nào khi không dùng bơm điện?

Hệ thống sử dụng áp năng tĩnh từ bình chứa $10\text{ L}$ đặt trên cao kết hợp van tiết lưu điều chỉnh khẩu độ cơ khí. Nước chảy tự nhiên qua ống dẫn phân phối đều vào tâm bích chổi quay, nhờ lực ly tâm nước được trải đều toàn bộ diện tích quét $\varnothing 400\text{ mm}$.

4. Quy trình bảo dưỡng định kỳ của máy bao gồm những gì?

Người dùng cần vệ sinh giẻ lau khô và bàn chải sau mỗi ca làm việc, tra mỡ bôi trơn hộp giảm tốc định kỳ 6 tháng/lần, kiểm tra độ mòn chổi cước và siết chặt các khớp bulông tăng cứng lò xo sau 100 giờ vận hành.

5. Chi phí chế tạo trọn gói mẫu thử nghiệm là bao nhiêu?

Tổng chi phí chế tạo mẫu thử nghiệm hoàn chỉnh (bao gồm động cơ, phôi thép C45, gia công cơ khí chính xác bánh răng/trục, bình chứa, van và chổi cước) rơi vào khoảng $4.500.000 - 5.200.000\text{ VNĐ}$.

Kết luận

Đồ án tốt nghiệp "Nghiên cứu, tính toán, thiết kế và chế tạo máy lau nhà bán tự động" đã hoàn thành xuất sắc các mục tiêu đề ra từ tính toán lý thuyết động học, độ bền chi tiết máy đến gia công chế tạo mẫu thực tế. Với năng suất làm sạch thực nghiệm $972\text{ m}^2/\text{h}$, tiêu thụ nước tiết kiệm $1.39\text{ ml/s}$ và trọng lượng gọn nhẹ $20\text{ kg}$, đề tài đã mang lại một giải pháp kỹ thuật hữu ích, có tính ứng dụng cao và hiệu quả kinh tế rõ rệt cho cộng đồng và doanh nghiệp.