MỞ ĐẦU 1.1 Tổng quan đề tài 1.1 Tiếp cận đề tài Trong thời đại công nghệ 4.0, Việt Nam, một đất nước đang phát triển, đang hưởng lợi từ sự tiến bộ không ngừng của khoa học kỹ thuật. Các phát minh công nghệ và thiết bị mới liên tục được ra đời nhằm đáp ứng nhu cầu ngày càng tăng cao của người tiêu dùng. Việt Nam đang tận dụng và tiếp thu công nghệ và trang thiết bị nước ngoài, đồng thời tạo điều kiện phát triển trong nước nhằm phục vụ nhu cầu ngày càng cao của người dân và các doanh nghiệp trong lĩnh vực công nghiệp. Sự phát triển này đồng thời cũng thúc đẩy sự sáng tạo và khám phá công nghệ mới để ứng dụng vào đời sống hàng ngày.
Cùng với nó là sự phát triển mạnh mẽ về lĩnh vực giao thông vận tải và chính yếu tố này đã thúc đẩy nhu cầu nâng cao chất lượng đời sống rất được quan tâm như hiện nay, điển hình nhu cầu mua xe ô tô của các hộ gia đình. Đi đôi với nó là sự phổ biến của các trung tâm dịch vụ chăm sóc, bảo dưỡng và sửa chữa ô tô. Bàn nâng ô tô là một phần không thể thiếu hay nói cách khác nó như một cánh tay phải của nhiều garage và đại lý ô tô, nó giúp việc nâng hạ một chiếc xe ô tô một cách dễ dàng, nhanh chống và an toàn. Không chỉ giới hạn ở đó, chúng còn được sử dụng để nâng phương tiện lên kho ở những nơi đường dốc không thuận tiện hoặc nếu có không gian hạn chế.
Bàn nâng có thể nâng hạ với tải trọng lên đến 3 tấn, được hoạt động tự nâng lên, hạ xuống rất dễ dàng bằng hệ thống thủy lực thông qua nút bấm điều khiển của bộ xử lý trung tâm. Bàn nâng có thiết kế đặc biệt là khi ở chế độ không làm việc thì được xếp lại gọn gàng, ít chiếm không gian và còn một điều đặc biệt nữa là có thể di chuyển bàn nâng đến địa điểm mong muốn mà chỉ cần vài thao tác tháo ráp đơn giản. Nói về tính năng an toàn, bàn nâng có cơ cấu khóa liên tục trong suốt quá trình đi lên của bàn nâng nên rất an toàn mỗi khi gặp sự cố mất điện, hệ thống tuân thủ theo tiêu chuẩn Châu Âu về tính năng an toàn dựa theo các thông số được tính toán về phần cơ khí. Tiết kiệm được diện tích cho xưởng, sau khi cầu nâng được hạ xuống hoàn toàn sẽ trả lại mặt bằng như cũ cho xưởng.
Nhờ có sự 1 KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP GVHD: TS. HỒ THANH THƠ hỗ trợ của bàn nâng mà công việc được hoàn thành nhanh chóng, an toàn và tiện ích.2 Tình hình nghiên cứu trong nước Ngày nay, với sự phát triển nhanh chóng của ngành công nghiệp ô tô, các garage, đại lý đã và đang có những sự chuẩn bị cần thiết để bắt kịp với tốc độ phát triển đó, thí dụ như việc tuyển dụng hoặc đào tạo kỹ thuật viên chất lượng và trang bị các thiết bị, dụng cụ hiện đại để cung cấp cho người tiêu dùng chất lượng dịch vụ tốt nhất có thể. Cầu nâng cắt kéo đôi là một trong những thiết bị cần thiết khi thực hiện các công việc trên một chiếc ô tô, vì nó giúp kỹ thuật viên hoàn thành công việc một cách thuận tiện. Ngoài ra, cầu nâng cũng làm tăng sự chuyên nghiệp của một xưởng dịch vụ, từ đó thu hút và chiếm được sự tin cậy của khách hàng.
Mặc dù, hiện nay có nhiều loại cầu nâng ô tô như: cầu nâng một trụ, cầu nâng hai trụ, cầu nâng bốn trụ… Nhưng cầu nâng cắt kéo đôi vẫn là lựa chọn được ưu tiên hơn vì với cách lắp đặt âm nền thì cầu nâng cắt kéo có thể được xếp gọn và bằng phẳng so với sàn, do đó, nó tiết kiệm được không gian hơn. Mức độ phổ biến của cầu nâng cắt kéo đôi là như vậy, thế nhưng, trước đó hầu như không có nghiên cứu nào về cầu nâng cắt kéo. Mãi cho đến năm 2020, [14] Anh-Tuan Dang, Dinh-Ngoc Nguyen và Dang-Hao Nguyen của Trường Đại học Thái Nguyên đã tiến hành nghiên cứu về cầu nâng cắt kéo đơn bằng cách sử dụng phương pháp số. Mục đích của nghiên cứu này là tính toán các kích thước tối ưu của cầu nâng cắt kéo đơn và vị trí đặt xylanh thủy lực.
Từ đó, cho ta thấy được mối quan hệ giữa lực được tạo ra bởi xylanh và độ dịch chuyển của bàn nâng. Bài nghiên cứu được trình bày rất súc tích, rõ ràng và chặt chẽ, nhưng điểm hạn chế của bài báo là không cung cấp một trường hợp tổng quát để có thể thực hiện trên cầu nâng cắt kéo nhiều tầng mà chỉ thực hiện được trên cầu nâng một tầng.3 Tình hình nghiên cứu ngoài nước Bàn nâng ô tô loại cắt kéo là thiết bị chuyên dụng và được sử dụng phổ biến trong ngành công nghiệp ô tô, việc nghiên cứu và phát triển tối ưu bàn nâng là chủ đề được nghiên cứu và phát triển nhiều quốc gia trên thế giới, trong đó một số công trình và bài báo nghiên cứu tiêu biểu liên quan đến bàn nâng cắt kéo ô tô. 2 KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP GVHD: TS. HỒ THANH THƠ Sabde Abhijit Manoharrao và Jamgekar R.
Mô hình 3D sẽ được thiết kế trên phần mềm CATIA. Sau đó, ba mô hình cầu nâng cắt kéo sử dụng ba loại vật liệu khác nhau (Mild Steel, SAE 1020 Steel, Inconel 600) sẽ tiến hành mô phỏng kiểm nghiệm bền trên phần mềm ANSYS. Kết quả là, cầu nâng với vật liệu Inconel 600 là tối ưu hơn cả. Trong bài báo “Design and Analysis of Scissor Lifting System by Using Finite Elements Method”, Cengiz Görkem Dengiz, Mahmut Can Şenel, Kemal Yıldızlı và Erdem Koç [2] đã thực hiện phân tích và thiết kế thang nâng cắt kéo có thể nâng đến độ cao 2 mét với tải trọng tối đa là 500 kg.
Mô hình 3D và mô phỏng kiểm nghiệm bền sẽ được thực hiện trên phần mềm SolidWorks. Kết quả là, hệ số an toàn thấp nhất của thang nâng cắt kéo có giá trị là 4,3. Bằng cách áp dụng định luật bảo toàn năng lượng, Amay Saxena [3] đã đưa ra được một phương trình tính toán lực đẩy cần thiết của xylanh với bất kỳ vị trí đặt xylanh. Qua đây, việc lựa chọn vị trí đặt xylanh thích hợp có thể giúp giảm lực đẩy cần thiết của xyalnh, từ đó, kích thước của xylanh sẽ được giảm.
Gnanabharathi Ganesan [5] đã tiến hành phân tích và thiết kế thang nâng cắt kéo ứng dụng trong gia đình. Trong bài nghiên cứu, tác giả đánh giá độ bền của thang nâng cắt kéo thông qua việc tính toán ứng suất làm việc của các chi tiết chính trong hệ thống, đó là cánh tay cắt kéo và bàn nâng. Tiếp đó, mô hình 3D sẽ được xây dựng trên phần mềm SolidWorks. Thêm vào đó, mô phỏng kiểm nghiệm bền toàn bộ hệ thống thang nâng sẽ được thực hiện trên phần mềm ANSYS.
Kết quả là, thang nâng cắt kéo hoạt động an toàn ở độ cao 3 mét với tải trọng 300 kg. Trong bài báo “Caculations for Structural Design of Hydraulic Scissor Lift With Load Capacity 3,5 Tons At TMC Industrial Public CO. THAILAND”, tác giả Alfio Foresta tập trung nghiên cứu phương pháp tính toán thiết kế hệ thống thủy lực cho bàn nâng cắt kéo một tầng nâng với tải tối đa 3,5 tấn, sử dụng 2 xylanh thủy lực cân bằng tải trọng nâng, tính toán đưa ra lựa chọn các phần tử trong hệ thống thủy lực tối ưu nhất. Kết quả tính toán bàn nâng cắt kéo phù hợp để nâng vật có tải có tải trọng lên đến 3,5 tấn [9].
3 KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP GVHD: TS. HỒ THANH THƠ 1.2 Mục tiêu nghiên cứu 1.1 Mục tiêu tổng quát Trong đề tài này nhóm đề cập đến những mục tiêu cấp thiết để hoàn thành đề tài những mục tiêu đó được cụ thể hóa như: - Tính toán được các thông số của bàn nâng ô tô dựa trên thiết bị hiện có trên xưởng. - Sửa chữa phục hồi và cải tiến bàn nâng phục vụ công tác đào tạo. - Đưa thiết bị phục vụ cho việc sửa chữa ô tô.2 Mục tiêu cụ thể - Tính toán được các thông số cơ khí, các thông số liên quan đến hệ thống thủy lực và hệ thống điện của bàn nâng ô tô dựa trên thiết bị hiện có trên xưởng.
- Hoàn thiện các loại bản vẽ thiết kế mô hình cụ thể như: bản vẽ 2D cơ cấu cơ khí, bản vẽ 2D hệ thống thủy lực và sơ đồ mạch điện của hệ thống. - Sửa chữa hoàn thiện mô hình và cải tiến hệ thống điện điều khiển trung tâm.3 Phương pháp nghiên cứu - Tìm hiểu bàn nâng cắt kéo 2 tầng. - Tham khảo tài liệu về bàn nâng cắt kéo: hệ thống cơ khí, hệ thống thủy lực, hệ thống điện. - Phân tích, tính toán, xử lí số liệu giả thuyết theo cơ sở lý thuyết của các hệ thống được sử dụng trên bàn nâng cắt kéo 2 tầng (hệ thống cơ khí, hệ thống thủy lực, hệ thống điện).
- Thiết kế mô hình bằng phần mềm Solidworks 2019, phần mềm Festo Fluidsim Pneumatic-Hydraulic 4.2 và phần mềm CADe SIMU 2019. - Thực nghiệm mô phỏng kiểm nghiệm bằng phần mềm Solidworks 2019, phần mềm Festo Fluidsim Pneumatic-Hydraulic 4.2 và phần mềm CADe SIMU 2020. 4 KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP GVHD: TS. HỒ THANH THƠ 1.4 Nội dung và giới hạn đề tài 1.1 Nội dung nghiên cứu - Tổng quan thiết bị bàn nâng ô tô hiện có, nguyên lý vận hành và cấu tạo bàn nâng ô tô.
- Sửa chữa hoàn thiện bàn nâng xe ô tô loại cắt kéo từ mô hình có sẵn. Xây dựng quy trình kiểm tra, sửa chữa đúng kỹ thuật. - Tính toán thiết kế hệ thống thủy lực sử dụng cho hệ thống thủy lực có tải trọng tối đa 3000 kg ứng dụng được cho những cầu nâng cùng loại. - Tính toán thiết kế hệ thống cơ khí các chi tiết cơ cấu bàn nâng xe ô tô loại cắt kéo đáp ứng các ứng suất bền đảm bảo an toàn khi sử dụng.
- Tính toán thiết kế hệ thống điện điều khiển bàn nâng xe ô tô, vẽ sơ đồ mạch điện, kiểm nghiệm an toàn và tiến hành đấu mạch điện thực tế. - Thiết kế vẽ bản vẽ chi tiết 2D và vẽ thiết kế 3D, mô phỏng bền, kiểm tra tính an toàn khi hoạt động của bàn nâng xe ô tô loại cắt kéo. - Tiến hành sửa chữa và vận hành thiết bị bàn nâng thực tế.