ĐỒ ÁN MÔN HỌC THIẾT KẾ HỆ THỐNG CƠ KHÍ Đề tài Thiết kế hệ dẫn động cho kho hàng tự động

Với công việc ứng dụng công nghệ cao trong việc cất giữ hàng hóa, giờ đây chúng ta có thể quản lý hàng hóa của mình một cách khoa học, có hệ thống và có tính linh hoạt cao, từ đó nâng ca

Đề tài: Thiết kế hệ dẫn động cho kho hàng tự động

Giảng viên hướng dẫn: TS.Hoàng Sỹ Tuấn

Hà Nội, 1/2022

2

3

4

MỤC LỤC

CHƯƠNG 1: Phân tích nguyên lý và thông số kỹ thuật 7

1.1 Tổng quan về kho hàng tự động 7 1.1.1 Giới thiệu chung về kho hàng tự động 7

1.1.2 Tìm hiểu về hệ thống kho hàng tự động 8

1.1.3 Cấu trúc cơ bản của một hệ thống kho hàng tự động 10

1.2 Nguyên lý hoạt động của hệ thống dẫn động cho kho hàng tự động 16 1.3 Xác định các thành phần của hệ dẫn động 18 CHƯƠNG 2: Tính toán thiết kế trong hệ thống cơ khí 19

2.1 Tính toán hệ thống xe nâng 19 2.1.1 Chọn động cơ điện 19

2.1.2 Chọn hệ bánh răng – thanh răng 25

2.1.3 Chọn hộp giảm tốc 26

2.1.4 Chọn khớp nối 28

2.1.5 Thiết kế trục 30

2.1.6 Tính chọn then 34

2.1.7 Kiểm nghiệm trục về độ bền mỏi và độ bền tĩnh 36

2.1.8 Chọn ổ lăn 39

5

2.2 Tính toán hệ thống xe di

chuyển

40

2.2.1 Chọn động cơ 41

2.2.2 Chọn hộp giảm tốc 43

2.2.3 Tính toán chọn bộ truyền xích 46

2.2.4 Thiết kế trục bánh xe chủ động 49

2.2.5 Tính then 53

2.2.6 Kiểm nghiệm trục về độ bền mỏi và độ bền tĩnh 55

2.2.7 Chọn ổ lăn 56

CHƯƠNG 3: Xây dựng bản vẽ lắp 58

3.1 Thiết kế chi tiết và xây dựng bản vẽ lắp 58 3.1.1 Xây dựng bản vẽ lắp 2D/3D 58

3.1.2 Xây dựng bản vẽ chi tiết trục chủ động xe đẩy 59

3.1.3 Mô phỏng hệ thống kho hàng tự động 61

CHƯƠNG 4: KẾT LUẬN 61

4.1 Kết

luận 61

6

LỜI NÓI ĐẦU

Ngày nay, thay vì cách lưu trữ hàng hóa thủ công tốn nhiều diện tích và nhân công lao động, nhiều công ty trên thế giới trang bị hệ thống kho hàng tự động cho văn phòng, nhà xưởng của minh, Với công việc ứng dụng công nghệ cao trong việc cất giữ hàng hóa, giờ đây chúng ta có thể quản lý hàng hóa của mình một cách khoa học, có hệ thống và có tính linh hoạt cao, từ đó nâng cao hiệu quả hoạt động và giảm giá thành hoạt động

Cách mạng khoa học kỹ thuật phát triển, đặc biệt là trong lĩnh vực điện tử, công nghệ thông tin đã thúc đẩy các ngành khác cùng phát triển Xu hướng phát triển trong lĩnh vực công nghiệp hiện nay trên thế giới là tự động hóa, linh hoạt trong sản xuất theo hướng ứng dụng các loại xe tự động vào các hoạt động sản xuất và lưu kho Ở Việt Nam hiện nay, việc ứng dụng tự động hóa vào trong sản xuất đã được thực hiện nhưng còn rất hạn chế và mới mẻ Những kỹ sư phải có một kiến thức thiết kế, chế tạo các loại xe tự hành trong công nghiệp Từ những

suy nghĩ này, em đã tìm hiểu và thực hiện đồ án:” Thiết kế hệ thống dẫn động của kho hàng tự động”

Là một sinh viên cơ khí năm 4 chuyên ngành cơ điện tử, do chưa được tiếp xúc và nghiên cứu về hướng ứng dụng này nên em đã gặp không ít những khó khăn khi tiếp cận với đề tài trên Tuy nhiên được sự hướng dẫn, chỉ bảo tận tình của thầy TS.Hoàng Sỹ Tuấn mà em đã một phần nào đó thực hiện được đề tài này

Do đây là đồ án đầu tiên mà em thực hiện nên không tránh khỏi nhũng sai sót do thiếu kinh nghiệm thực tế Em rất mong nhận được sự chỉ bảo của các thầy

cô để đồ án của được hoàn thiện hơn

Sau cùng em xin gửi lời cảm ơn tới thầy Hoàng Sỹ Tuấn đã hướng dẫn chỉ bảo và giúp đỡ, tạo điều kiện thuận lợi giúp em thực hiện đồ án

Hà Nội, ngày 01 tháng 3 năm 2022

1.1.1 Giới thiệu chung về kho hàng tự động

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 các nhược điểm 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 hàng 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 hóa 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 vận 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 …

Sinh viên thực hiện

Hà Nguyễn Hồng Hà

Hình 1.2 Hệ thống kho hàng

1.1.2 Tìm hiểu về hệ thống kho hàng tự động

Kho hàng tự động 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

9

- Phần mềm gồm có phần mềm quản lý các robot lấy cất hàng và phần mềm

quản lý hàng hóa

- Phần cứng bao gồm các hệ thống giá kệ cố định, các robot lấy cất hàng

,hệ thống các băng tải vận chuyển hàng và hệ thống các tự động trả hàng

Kho hàng tự động ra đời giải quyết được các vấn đề khó trong công nghiệp như:

- 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

10

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

Hình 1.3 Hệ thống kho hàng tự động trong công nghiệp

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

1.1.3 Cấu trúc cơ bản của một hệ thống kho hàng tự động

Cấu trúc cơ bản của một nhà kho tự động bao gồm nhiều hành lang, dọc theo mỗi hành lang có một hay nhiều máy xếp, dỡ tự động Hai bên hành lang là các khoang chứa hàng Đầu mỗi hành lang là trạm xếp dỡ Các trạm xếp dỡ liên

hệ với nhau theo hệ thống băng chuyền

Tổng quan, một kho hàng tự động được cấu thành từ 3 phần:

- Hệ thống dẫn động

- Hệ thống xuất nhập

- Hệ thống lưu giữ

Hệ thống băng tải được sử dụng như một giải pháp tối ưu cho kho tự động của các siêu thị, các công ty dược băng tải ở những môi trường này có nhiệm

vụ vận chuyển hàng hóa từ kho đến nơi giao hàng cho khách Đối với nhà máy chỉ sản xuất một sản phẩm thì hệ thống băng chuyển chỉ đơn thuần phân phối sản phẩm cho các robot một cách tối ưu Nhưng với nhữmg nhà máy sản xuất nhiều loại sản phẩm cùng lúc, hệ thống băng chuyển còn thực hiện phân loại sản phẩm vào khu vực thích hợp

12

Robot, xe tự động là thiết bị tất yếu của một hệ thống kho tự động Chúng

di chuyển trong diện tích của nhà kho theo 3 trục, làm nhiệm vụ đưa hàng từ cổng nhập đến những ô trống và lấy hàng từ ô chứa hàng ra cổng xuất

Robot lấy cất hàng tải trọng thấp được thiết kế chuyên cho các hộp, thùng, khay hoặc là những hàng hóa có tải trọng thấp Robot này có tốc độ lấy hàng rất cao Robot lấy cất hàng tải trọng trung bình có tốc độ lấy cất khá nhanh, hiệu quả

và chính xác đối với lưu trữ dùng pallet Robot lấy cất hàng tải trọng cao được thiết kế riêng theo yêu cầu lưu trữ cũng như môi trường làm việc đặc trưng của khách hàng

Hình 1.5 Robot vận chuyển hàng hóa vào các ngăn chứa

Giới thiệu về palet chứa hàng:

-Pallet: Pallet là một cấu trúc phẳng dùng để cố định hàng hóa khi hàng được nâng lên bởi một xe hay tời nâng hoặc các thiết bị vận chuyển khác Pallet

có cấu tạo cơ bản của một đơn vị lượng tải cho phép di chuyển và xếp vào kho một cách hiệu quả Sản phẩm công nghiệp này được sử dụng rộng rãi trong kho vận và vận chuyển hàng hóa Pallet giúp việc bốc xếp, di chuyển hàng hóa trong kho và giữa các phương tiện được dễ dàng và nhanh chóng Pallet không chỉ được làm từ kim loại như sắt, thét, mà còn được làm từ gỗ, nhựa, giấy…

13

Công dụng của Pallet:

1 Hạn chế tối đa tình trạng vỡ hỏng hàng hóa

2 Đóng gói các sản phẩm điện tử, sành sứ dễ vỡ, hàng hoá giá trị cao

3 Hàng hóa cách mặt đất nên chống ẩm mốc từ đất

4 Mỗi lần di chuyển hàng hóa có thể di chuyển số lượng lớn (cả pallet)

5 Có thể nâng cả pallet chứa hàng lên kệ hoặc nâng cả pallet vào container

một cách nhanh chóng

6 Hàng hóa trong kho sẽ được bảo quản một cách khoa học và cơ giới hóa

ii) Hệ thống xuất nhập của kho hàng tự động

Hệ thống xuất nhập của kho tự động có thể áp dụng nhiều phương thức khác nhau có thể kể đến như sử dụng nhân công, thẻ từ, tích kê, mã vạch, máy tính, camera Trong phạm vi đồ án này, em xin giới thiệu sơ qua về phương pháp xuất nhập bằng mã vạch và mã QR

14

mã sọc được kéo lướt qua một dụng cụ quét quang học, máy tính sẽ đối chiếu số hiệu sản phẩm với cơ sở dữ liệu các danh sách và in ra thông tin đúng với mã đó Công nghệ mã vạch ứng dụng trong nhà kho tự động: Mỗi đơn vị hàng khi nhập vào kho sẽ được dán nhãn mã vạch tương ứng với 1 ô trong kho Mã vạch

đó sẽ lưu và được máy tính xử lý, truyền qua PLC để đưa hàng đến đúng vị trí của nó Quá trình xuất hoàn toàn ngược lại

Tương tự với mã QR (Quick Response), định nghĩa là hình mã hai chiều gồm các ma trận có thể giải mã được ở tốc độ cao

Hình 1.7 Mã QR

Trong những kho hàng lớn và có nhiều mẫu mã sản phẩm, mã QR thể hiện

sự thông dụng trong việc ứng dụng vào các app quản lý truy xuất dữ liệu do được tích hợp với hệ thống quét từ camera điện thoại, máy scan…

iii) Hệ thống lưu trữ kho hàng tự động

Giá chứa hàng: Giá để hàng hay còn có tên gọi là giá chứa hàng là vật dụng được sử dụng để nâng đỡ, chứa đựng hàng hóa cho nhiều đơn vị thuộc các ngành nghề khác nhau Có nhiều loại giá để hàng khác nhau dựa theo tải trọng và kiểu dáng hay mục đích sử dụng của từng đơn vị Hàng hóa, sản phẩm khi được chứa trên các loại kể đựng hàng sẽ đảm bảo không bị ẩm ướt, hư hỏng, rơi vỡ… Ngoài

ra những giá hàng hóa có trọng tải nặng có giúp các kho có thể chứa được nhiều hàng, mang lại sự gọn gàng thông thoáng cho nhà kho, giúp cho việc quản lý xuất nhập hàng hóa được diễn ra một cách thuận tiện

+ Cấu tạo giá để hàng: đế giá hàng, ốc vít, bulông đai ốc, giá đỡ Với những giá để hàng có trọng tải nặng thì cần thêm các thanh đỡ, thanh beam phía dưới giá đỡ của mỗi tầng

-Giá kệ chứa pallet: đây là hệ thống kệ tải trọng nặng được sử dụng phổ biến hiện nay, có thể chứa được lượng hàng hóa có trọng lượng từ 800 – 6000kg/ tầng

-Giá kệ Driver in racking: là loại kệ có trọng tải lớn chứa pallet kho hàng đồng nhất sản phẩm, mật độ hàng hóa lớn

-Giá khuôn: đây là mẫu kệ chứa hàng có trọng tải nặng thường được sử dụng trong các ngành cơ khí, công nghiệp xe hơi, tàu biển…

-Giá tải trung bình: là những loại kệ chứa hàng có nhiều tầng, mỗi tầng được được ngăn bởi mâm tole hoặc ván ép Mỗi tầng của loại kệ này có thể chịu được tải trọng từ 300 – 700 Kg, thích hợp cho việc lưu trữ, chứa đựng nhiều chủng loại hàng hóa khác nhau

Phần mềm quản lý được thiết kế để hỗ trợ người quản lý kiểm soát mọi hoạt động liên quan đến kho Nhờ nắm vững thông tin hàng trong kho và số lượng, khả năng hàng hóa bị loại bỏ do quá hạn hoặc lưu trữ quá số lượng cần thiết sẽ được giảm tối đa Ta có thể ứng dụng phần mềm quản lý hệ thống của TIA Portal V15 của hãng Siemens, trong đó ta có thể đáp ứng những yêu cầu sau:

* Tối ưu hóa việc lưu kho:

16

Các quá trình nhập và xuất hàng được kiểm soát liên tục nhở phần mềm quản lý kho dựa trên các điều kiện tối ưu do người sử dụng đặt ra Vì vậy, hàng hóa sẽ luôn được lưu trữ ở số lượng vừa đủ làm giảm việc tồn đọng vốn

* Tự động hóa quá trình nhập / xuất hàng:

Thời gian công sức (kể cả giấy tờ quản lý) được giảm thiểu khi giao nhận hàng, vì thế người sử dụng sẽ không bao giờ cần phải tự đi tìm trong kho vị trí cất hàng thích hợp hay món hàng đúng theo yêu cầu

*An toàn phòng chống cháy nổ cho nhà kho:

Trong không gian kho chứa phải đặt hệ thống báo động với những detector khói, và nhiệt Nếu có hỏa hoạn, thì hệ thống này sẽ kích hoạt cái còi (90 dB) trong hành lang chung

Trong khuôn khổ của đồ án thì chúng em sẽ chưa ứng dụng phần này vào , tuy nhiên đây là một hướng mở rộng thông thường cho đồ án tốt nghiệp sau này

1.2 Nguyên lý hoạt động của hệ thống dẫn động cho kho hàng tự động

Hệ thống dẫn động cho kho hàng tự động gồm có 3 mô đun độc lập bao

gồm cơ cấu nâng (modun1), chuyển động tịnh tiến của xe (modun2) và một

băng tải con lăn vận chuyển hàng (modun3)

Cơ cấu nâng (modun 1): Hộp giảm tốc – 1, gắn với hệ thống nâng - 9, đầu

vào được nối với động cơ – 4a tạo chuyển động quay với tốc độ lớn, đẩu ra được gắn với bánh răng trong hệ bánh răng thanh răng – 3 Hệ thanh răng bánh răng 3: thanh răng cố định thẳng đứng nên bánh răng sẽ lăn trên thanh răng theo phương thẳng đứng, với hệ thống con lăn – 2 có chức năng giữ cân bằng tạo ra sự di chuyển theo phương thẳng đứng(lên, xuống) của hệ thống nâng – 9

Xe di chuyển (modun 2): Hộp giảm tốc – 5, gắn với xe di chuyển - 11, đầu

vào được nối với động cơ – 4b tạo chuyển động quay với tốc độ lớn, đẩu ra được gắn với 2 bánh xe – 8 qua bộ truyền xích – 6 Bánh xe biến chuyển động quay thành chuyển động tịnh tiến giúp xe di chuyển – 11 có thể di chuyển theo phương ngang(vào, ra)

Hệ con lăn (modun 3 : Hệ con lăn – 7 nối với động cơ – 4c(động cơ biến

tần) thông qua bộ truyền xích – 13 Động cơ tạo chuyển động quay, qua bộ truyền xích để giảm tốc độ truyền đến hệ con lăn, hệ con lăn tạo ra sự chuyển động theo phương ngang(trái, phải) của hàng hóa – 12

- Đường kính lăn bánh răng 3 d3 = 130 (mm)

- Chiều cao xe nâng h = 312,5 (mm)

- Chiều dài xe nâng L = 1250 (mm)

18

- Vận tốc xe di chuyển hàng Vx = 5,0 (m/ph)

- Chiều dài xe di chuyển L1 = 950 (mm)

- Chiều dài phần đặt hàng trên xe L2 = 650 (mm)

- 2 thanh răng được gắn với 2 cột dẫn hướng cố định

- 2 bánh răng nằm trên trục ra của hộp số và liên kết với thanh răng

- 6 bánh xe có nhiệm vụ tỳ và dẫn hướng cho cơ cấu

- Khung xe và các khớp nối

=> Hệ thống có nhiệm vụ nâng và hạ xe tới ray dẫn để đi vào kho

Nguyên lý hoạt động hệ thống xe nâng hạ:

Hình 1.9 Chuyển động nâng

- 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

19

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

b) Hệ thống xe di chuyển chở hàng

Hệ bao gồm:

- 2 động cơ điện biến tần

- 1 hộp số

- 2 bộ truyền xích gắn trên trục ra của hộp số và trục bánh xe

- 4 bánh xe di chuyển trên ray của bàn nâng hạ

- Hệ thống con lăn có nhiệm vụ dẫn hàng vào kho

Nguyên lý hoạt động của xe di chuyển chở hàng:

Hình 1.10 Chuyển động di chuyển xe chở hàng

- Khi bàn nâng của xe nâng hạ được nâng đến vị trí dãy (tầng) được yêu cầu của hệ thống thì xe chở hàng di chuyển vào ray của bàn nâng sau đó thực hiện nhiệm vụ đẩy hàng vào trong kho hàng nhờ các con lăn

-

CHƯƠNG 2:Tính toán thiết kế trong hệ thống cơ khí

2.1 Tính toán hệ thống xe nâng

2.1.1 Chọn động cơ điện

Để chọn động cơ điện tiến hành các bước sau:

- Tính công suất cần thiết của động cơ;

20

- Xác định sơ bộ số vòng quay đồng bộ của động cơ;

- Dựa vào công suất và số vòng quay đồng bộ kết hợp với các yêu cầu về quá tải, momen mở máy và phương pháp lắp đặt động cơ để chọn kích thước động cơ phù hợp với yêu cầu thiết kế

a) Xác định công suất động cơ

Công suất yêu cầu trên trục động cơ điện: 𝐏𝐜𝐭 =𝐏𝐥𝐯

𝛈 𝐜 (kW) Trong đó: Pct - là công suất yêu cầu trên trục động cơ điện

Plv - là công suất trên bộ phận máy công tác ( trục của bộ phận làm việc )

𝜂𝑐-là hiệu suất chung của toàn cụm

Công suất trên trục ra của hộp giảm tốc của bộ phận nâng:

21

Hình 2.1 Sơ đồ phân tích lực tác động lên hệ thống xe nâng

- Lực phát động của động cơ truyền tới bánh rang để di chuyển bàn nâng (N)

Trong đó: 𝜂𝑖 – là hiệu suất của chi tiết hoặc bộ truyền thứ i

k - là số chi tiết hay bộ truyền thứ i đó

Với sơ đồ bố trí hệ dẫn động như đề bài, ta có:

𝜂𝑐 = Π η𝑘𝑖= 𝑘2 𝑜𝑙2 𝑏𝑟 𝑡𝑣

Trong đó :

23

- η𝑘 = 1 là hiệu suất khớp nối (có 2 khớp nối )

- η𝑜𝑙 = 0,99 là hiệu suất của một cặp ổ lăn (hộp giảm tốc trục vít bánh vít 1 cấp, có 2 cặp ổ lăn)

- 𝑡𝑣 = 0,4 là hiệu suất của bộ truyền trục vít bánh vít

 𝜂𝑐 = 12 0.992 0.4 = 0,392

Công suất yêu cầu trên trục động cơ điện: 𝐏𝐜𝐭 = 𝐏𝐥𝐯

b) Xác định sơ bộ số vòng quay đồng bộ của động cơ

Tốc độ quay sơ bộ động cơ cần có: nđc,sb = nlv usb

Trong đó: nđc,sb - là số vòng quay sơ bộ mà động cơ cần có

nlv – là tốc độ quay của trục máy công tác

usb – là tỉ số truyền sơ bộ của cụm (hộp giảm tốc)

Xác định tốc độ quay trên trục bộ phận công tác:

Công thức chung:

𝑛𝑙𝑣 = 1000 𝑣𝑛

𝜋 𝑑3Trong đó: 𝑣𝑛 – là vận tốc nâng (m/ph)

-Hệ thống nâng yêu cầu có tính tự hãm nên ta chọn hộp giảm tốc có truyền động trục vít- bánh vít 1 cấp loại NMRV motor 3 pha phù hợp với loại động

cơ có công suất từ 0.06 kw đến 7.5kw có tỉ số truyền từ i = 7.5,10, 15, 20,

25, 30, 40,50,60,80,100 Chọn tỉ số truyền của hộp giảm tốc u = 100

= > 𝑛𝑠𝑏 = 7,1.100 = 710 (𝑣𝑔

𝑝ℎ) Chọn 𝑛𝑑𝑏 = 750(𝑣𝑔

𝑝ℎ)

 Động cơ điện thỏa mãn {𝑷𝑛𝒅𝒄 ≥ 𝐏𝐜𝐭 = 0,347 (𝑘𝑊)

𝑑𝑐 ≅ 𝑛𝑑𝑏 = 750 (𝑣𝑔

25

Hình 2.3 Động cơ điện lắp với hộp giảm tốc NMRV

2.1.2 Chọn hệ bánh răng – thanh răng

Tra bảng 6.1 T92 [1], chọn được:

- Thép C45, tôi cải thiện

- Kích thước s <= 60 mm

- Độ rắn: 280HB

- Giới hạn bền: 850 Mpa

- Giới hạn chảy: 481 Mpa

- Thép C45, tôi cải thiện

- Vậy bánh răng 3 có 26 răng

- Thanh răng có chiều dài bằng chiều cao xe: H = 1.25 m

26

2.1.3 Chọn hộp giảm tốc

Hình 2.4 Sơ đồ động học trục làm việc xe nâng

a Công suất trên trục

Xuất phát từ công suất trên trục bộ phận công tác, tiến hành tính công suất trục phía trước nó Cụ thể, với sơ đồ truyền động như sau: Động cơ => trục I (trục vào của hộp giảm tốc) => trục II ( trục ra của hộp giảm tốc) => trục bộ phận công tác

- 𝑃𝑙𝑣 = 0,136 (𝑘𝑊) (công suất trên trục bộ phận công tác)

với công suất danh nghĩa của động cơ điện)

- Công suất trên trục một bên của trục II (trục ra của HGT):

𝑃′𝐼𝐼 = 𝑃𝐼𝐼

2 = 0,068 (kW)

- Công suất trên mỗi trục công tác (Hộp giảm tốc có 2 trục ra, mỗi bên trục sẽ

nối với một trục công tác như nhau):

- Tốc độ quay trên trục động cơ: 𝑛𝑑𝑐 = 710 𝑣𝑔/𝑝ℎ

- Tốc độ quay trên trục I (trục vào HGT): 𝑛𝐼 = 𝑛𝑑𝑐

c Momen xoắn trên các trục

- Sau khi đã có công suất và tốc độ quay, ta tính momen xoắn trên các trục theo công thức: 𝑇𝑖 = 9,55.106.𝑃𝑖

- T: momen xoắn (Nmm)

- [𝜏]: ứng suất xoắn cho phép (MPa) [𝜏] = 15 − 30 (MPa) lấy [𝜏]=25 MPa

 Tính toán đường kính sơ bộ của trục đầu ra động cơ phù hợp yêu cầu làm việc:

 Tính toán đường kính sơ bộ của trục đầu vào HGT:

𝑑𝑠𝑏𝐼 ≥ √ 𝑇𝐼

0,2 [𝜏]

3

= √4613,60,2.25

3

= 9,74 𝑚𝑚

 Tính toán đường kính sơ bộ của trục đầu ra trên HGT:

28

𝑑𝑠𝑏𝐼𝐼′ ≥ √ 𝑇

′ 𝐼𝐼

0,2 [𝜏]

3

= √91464,80,2.25

- Đường kính trục vào hộp giảm tốc: d = 24 mm > 𝑑𝑠𝑏𝐼 = 10,48 𝑚𝑚

- Đường kính trục đầu ra hộp giảm tốc: D = 28 mm > 𝑑𝑠𝑏𝐼𝐼′ = 26,35 mm

- Chiều dài trục ra (trục dương) mỗi bên: l = 60 mm

- Chiều rộng bề ngang của hộp giảm tốc: G1 = 120 mm

- Ảnh dưới mô tả chi tiết thông số hộp giảm tốc NMRV size 75

Hình 2.5 Thông số kỹ thuật hộp giảm tốc NMRV size 75

2.1.4 Chọn khớp nối

Momen xoắn Tt được tính theo công thức sau để chọn khớp nối:

𝑇𝑡 = 𝑘 𝑇 ≤ [𝑇]

29

Trong đó: T – Momen xoắn danh nghĩa

k – Chế độ làm việc phụ thuộc vào loại máy công tác

30

Hình 2.8 Nối trục vòng đàn hồi

- Chọn vật liệu:

Vật liệu làm trục là thép C45 tôi thường hóa

Ứng suất dập cho phép của vòng cao su: [σ]d=4 (MPa)

Ứng suất uốn cho phép của chốt: [σ]u= 70(N/mm2)

- Kiểm nghiệm sức bền đập của vòng:

31

Hình 2 Biểu đồ momen xoắn trên trục làm việc xe nâng

Đường kính trục sơ bộ được xác định theo công thức:

d ≥ √ 𝑇

0,2[𝜏]

3

(mm) Tính toán đường kính trục tại vị trí A, B, C, D theo ứng xuất xoắn cho phép: