CHƯƠNG 1: PHÂN TÍCH NGUYÊN LÝ VÀ THÔNG SỐ KỸ THUẬT 1. Tổng quan về hệ thống dẫn động cho kho hàng tự động 1. Tìm hiểu chung về hệ thống kho hàng tự động Nền công nghiệp nước ta nói riêng và các nước trên thế giới nói chung đang phát triển mạnh mẽ. Ngày trước, sản phẩm được tạo ra một cách thủ công nên việc mang sản phẩm ra vào kho chủ yếu được thực hiện bằng sức người, do đó không tận dụng hết được các khoảng không gian,, sức chứa của kho hàng, việc quản lý hàng hóa kém hiệu quả cũng như tốn nhiều diện tích đất làm nhà kho chứa hàng.
Trong thời kỳ công nghiệp hóa, hiện đại hóa ngày nay sản xuất ngày càng phát triển, hàng hóa làm ra càng nhiều đáp ứng nhu cầu tiêu dùng cho xã hội. Từ đó đã nảy sinh cần có những kho hàng hiện đại đáp ứng yêu cầu của sản xuất và khác phục được hạn chế của các kho hàng cũ. Hiện tại trên thế giới có nhiều hệ thống lưu trữ hàng hóa, các hệ thống này rất đa dạng, phong phú về thiết bị cũng như cách thức thực hiện. Nhưng trong đó chủ yếu là sử dụng nhân công để bốc dỡ hàng hóa, các thiết bị bốc dỡ hàng là các máy nâng sử dụng người lái để sắp xếp hàng hóa vào kho.
Nhìn chung, các nhà kho hiện nay có nhược điểm như sau: - Sử dụng nhiều diện tích để chứa hàng hóa. - Không phân loại được các hàng hóa khác nhau (các hàng hóa thường để chung với nhau trong 1 kho). - Không bảo quản tốt hàng hóa khi số lượng nhiều (Chất chồng lên nhau). - Rất khó kiểm soát số lượng hàng hóa ra vào trong kho.
Với sự ra đời của các hệ thống xếp hàng tự động, người ta có thể quản lý tốt hàng hóa cũng như nhanh chóng trong việc lưu trữ và xuất hàng hóa ra khỏi kho, các hệ thống kho tự động được sử dụng robot để vận chuyển hàng hóa, điều này đồng nghĩa với việc đầu tư trang thiết bị hiện đại cho hệ thống kho tốn khá nhiều chi phí cho việc chuyển hàng hóa nhưng bù lại là hàng hóa được bảo quản tốt, thuận tiện cho việc quản lý và kiểm soát, tiết kiệm được nhân công. 7 Dưới đây là một vài hình ảnh về thiết bị bốc dỡ cơ bản hiện nay: Hình 1. Các thiết bị bốc dỡ cơ bản hiện nay 1. Tìm hiểu về hệ thống lấy cất hàng tự động ARSR (Automated Storage & Retrieval System) Đây là một hệ thống lấy cất hàng hóa tự động với công nghệ hiện đại, được sử dụng trong các nhà kho hoàn toàn tự động.
Hệ thống gồm có 2 phần chính: phần mềm và phần cứng. - Phần mềm gồm có phần mềm quản lý các robot lấy cất hàng (Crane Control Software) và phần mềm quản lý hàng hóa (Warehouse Management Software). - Phần cứng bao gồm các hệ thống giá kệ cố định (Static Racking), các robot lấy cất hàng (Crane Control Software), hệ thống các cửa tự động xuất nhập hàng (Automated Doors). Giải pháp này được đánh giá là tối ưu cho các kho hàng đông lạnh do những ưu điểm và mức đầu tư hợp lý mà giải pháp này mang lại như: 8 - Mật độ lưu trữ cao: do giải pháp này tận dụng được chiều cao và đường chạy của robot nhỏ nên diện tích sử dụng sẽ ít hơn những giải pháp khác, so sánh trên cùng khả năng lưu trữ giúp tiết kiệm chi phí đầu tư cho diện tích sử dụng, xây dựng và hệ thống lạnh.
- Tốc độ xuất nhập cao: trung bình 1 tấn hàng/ phút/ robot. - Công nghệ chuyển đường cho phép chỉ cần một robot cho một nhà kho giúp tiết kiệm đáng kể chi phí đầu tư. - Không cần hệ thống chiếu sáng,do đó tiết kiệm chi phí đầu tư hệ thống chiếu sáng, chi phí bảo trì, chi phí vận hành. - Thất thoát nhiệt thấp: thất thoát nhiệt xuống đất, qua các cửa ra vào, bù nhiệt cho hệ thống chiếu sáng là những nguồn thất thoát nhiệt chính trong các kho lạnh.
Sử dụng diện tích nhỏ hơn các giải pháp khác nên thất thoát nhiệt xuống đất sẽ thấp hơn. Ngoài ra với hệ thống cửa ra vào tự động và có phòng cách ly nên thất thoát nhiệt sẽ là rất thấp, giảm thời gian xả đá của hệ thống lạnh. - Không sử dụng lao động trong kho: tiết kiệm chi phí nhân công, quản lý, báo hiểm và thiết bị hỗ trợ. - Quản lý chuyên nghiệp và hiệu quả nhờ phần mềm quản lý kho kết hợp với công nghệ mã vạch (Barcode) hay thẻ từ (Transponder) giúp giảm chi phí quản lý và nhân công, đồng thời cũng dễ dàng đạt được các tiêu chuẩn ISO để tạo lợi thế cạnh tranh.
Mô hình nhà kho có khả năng lưu trữ cao nhưng tốc độ thấp thích hợp cho các nhà máy mà sản phẩm của họ được sản xuất với năng suất cao, số lượng lớn.2 Kho ASRS có tốc độ nhập hàng rất nhanh Đối với các nhà máy chỉ sản xuất một sản phẩm thì hệ thống băng chuyền chỉ đơn thuần phân phối sản phẩm cho các robot một cách tối ưu. Nhưng với những nhà máy sản xuất nhiều loại sản phẩm cùng lúc thì hệ thống băng chuyền còn thực hiện phân loại sản phẩm vào khu vực thích hợp. Nguyên lý hoạt động Hệ thống gồm 3 thành phần chuyển động độc lập chính bao gồm: - Cơ nấu nâng (1) - Chuyển động tịnh tiến của xe (2) - Con lăn chuyển hàng (3) Thêm vào đó có thêm 1 bộ phận khung kho chứa các kiện hàng. Nguyên lý hoạt động của hệ như sau: Đầu tiên xe lấy hàng và được nâng đến tầng được yêu cầu thông qua cơ cấu nâng (1), tiếp đó xe di chuyển vào kho nhờ chuyển động tịnh tiến của xe (2), khi đến nơi, hàng hóa trên xe được xếp vào kho thông qua con lăn chuyển hàng gắn trên xe (3).
*Thông số quan trọng của hệ thống: 1. Thời hạn phục vụ: lh = 18000(h) 2. Đặc tính tải trọng: VĐN Cụm xe nâng: 10 3. Đường kính lăn bánh răng 3 d3 = 180(mm) 4.
Chiều cao xe nâng h = 325(mm) 5. Chiều dài xe nâng L =1300(mm) 6. Vận tốc nâng Vn = 2,2 (m/ph) 7. Trọng lượng tối đa của xe nâng (1, 2, 3, 4, 9) Gn = 195(kg) Cụm xe di chuyển: 8.
Trọng lượng tối đa của hàng và xe di chuyển ngang (5,6,7,8,11,12,13) Gd = 70(kg) 9. Đường kính bánh xe 8 d8 = 140(mm) 10. Vận tốc xe di chuyển hàng Vx = 5,0(m/ph) 11. Chiều dài xe di chuyển L1 = 1000(mm) 12.
Chiều dài phần đặt hàng trên xe L2 = 700(mm) 13. Bộ truyền xích 14. Thanh răng và cột dẫn hướng 1. Xác định các thành phần của hệ thống dẫn động 1.
Sơ đồ động học của hệ thống a. Bổ xung hoàn chỉnh sơ đồ Nhận thấy sơ đồ động học ban đầu còn có một số phần tử, thiết bị chưa được đánh số xác định. Sau khi kiểm tra, em xin đưa ra sơ đồ động học đã được bổ sung như sau: 11 Cụ thể các chi tiết được bổ sung là: - Động cơ 15 dẫn động cho hộp giảm tốc 5 của xe di chuyển - Động cơ 16 dẫn động cho bộ truyền xích 13 - Cụm nối trục 17, cụm này nối trục chuyển động của hộp giảm tốc 1 với động cơ 4 - Cụm nối trục 18, cụm này nối trục chuyển động của hộp giảm tốc 5 với động cơ 15 - Cụm đĩa xích truyền động các con lăn, cụm này kí hiệu thứ tự 19 Kết hợp với những phần đã bổ sung, thứ tự các phần tử và thiết bị đã được kí hiệu từ đề bài như sau: 1- HGT (cơ cấu nâng); 12 2- Hệ thống con lăn giữ xe nâng; 3- Hệ bánh răng- thanh răng; 4- Động cơ số 4; 5- HGT (xe di chuyển); 6- Bộ truyền xích; 7- Hệ con lăn di chuyển hàng; 8- Bánh xe; 9- Hệ thống nâng; 10- Phần ray nới rộng khoảng di chuyển của xe 11; 11- Xe di chuyển; 12- Hàng hóa; 13- Bộ truyền xích; 14- Thanh răng và cột dẫn hướng. Thiết lập hệ tọa độ Để tiện lợi cho việc xác định phương, chiều khi tính toán, ta gắn hệ toạ độ Descartes Oxyz vào sơ đồ như sau (H1.3): - Gốc tọa độ O gắn vào góc chân cột sát mặt nền cố định; - Trục Oz thẳng đứng, song song với đường tâm trục cột 14; - Trục Ox hướng sang phải; - Trục Oy hướng vào trong.2- Hệ toạ độ Oxz 14 Hình 1.3- Hệ toạ độ Oxy 1.2 Trình bày các bộ phận chính của hệ thống Hệ thống kho hàng tự động bao gồm 4 bộ phận: - Bộ phận dẫn động kiện hàng 12 theo phương Oz - Bộ phận dẫn động xe di chuyển ngang 11 theo phương Ox - Bộ phận dẫn động kiện hàng 12 theo phương Oy - Bộ phận khung kho chứa các kiện hàng a.
Cụm dẫn động nâng kiện hàng theo phương Oz Bao gồm các thành phần: 1, 2, 3, 4, 9, 14, 17; cụ thể là: 1- HGT 2 cấp; 2- Hệ thống con lăn giữ xe; 3- Hệ bánh răng, thanh răng; 4- Động cơ; 9- Hệ thống nâng; 14- Cột dẫn hướng; 17- Cụm nối trục. Cụm dẫn động di chuyển kiện hàng theo phương Ox Bao gồm các thành phần: 5, 6, 8, 11, 15, 18; cụ thể là: 5- HGT 2 cấp; 6- Bộ truyền xích; 8- Bánh xe; 11- Xe di chuyển; 15- Động cơ; 18- Cụm nối trục. Cụm dẫn động di chuyển kiện hàng theo phương Oy Bao gồm các thành phần: 7, 13, 16, 19; cụ thể là: 7 - Hệ con lăn di chuyển hàng; 13- Bộ truyền xích; 16- Động cơ; 19- Cụm đĩa xích truyền động. Khung kho chứa các kiện hàng Hệ khung kho là nơi chứa các kiện hàng: Kiện hàng 12 15 CHƯƠNG 2.
TÍNH TOÁN THIẾT KẾ TRONG HỆ THỐNG CƠ KHÍ 2. Khung kho chứa các kiện hàng 2. Yêu cầu kỹ thuật Số liệu chung - Chiều cao tối đa của kệ hàng: 𝐻𝑚𝑎𝑥 = 3200 (mm, cho trước); - Chiều cao HN9: h = 325 (mm, cho trước); - Chiều dài của HN9: L = 1300 (mm, cho trước); - Chiều dài của XDN11: 𝐿1 = 1000 (mm, cho trước); - Chiều dài của CL7: 𝐿2 = 700 (mm, cho trước) Yêu cầu kỹ thuật - Đảm bảo độ cứng vững, bền của kết cấu khi cất và lấy các kiện hàng - Đảm bảo tính linh hoạt cho xe nâng thuận tiện cất và lấy hàng - Đặc tính tải trọng: Va đập nhẹ 2. Tính toán kết cấu khung, và hệ truyền dẫn Để tính toán thiết kế được số lượng ô chứa hàng cần thiết của khung kho chứa ta đi tìm vùng hoạt động của cụm lưu trữ hàng.1 cho ta thấy vị trí cao nhất và gần cột Oz nhất mà XDN11 có thể di chuyển tới.