(TIỂU LUẬN) báo cáo đồ án THIẾT kế hệ THỐNG cơ KHÍ đề tài THIẾT kế hệ THỐNG KHO HÀNG tự ĐỘNG

Với sự ra đời của hệ thống sắp xếp hàng hóa tự động, chúng ta có thể quản lý hànghóa tốt cũng như nhanh chóng trong công việc lưu trữ và xuất hàng hóa ra khỏikho, các hệ thống tự động đu

Đồ án thiết kế hệ thống cơ khí – cơ điện tử thông minh TS Nguyễn Kiên Trung

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI

MỤC LỤC

CHƯƠNG 1 PHÂN TÍCH NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG VÀ THÔNG SỐ KỸ

THUẬT

1.1 Tổng quan về kho hàng tự động……… 4

1.1.1 Tìm hiểu chung về hệ thống lưu trữ hàng hóa………4

1.1.2 Hệ thống cất lấy hàng hóa tự động ARSR (Automated Storage and Retrieval System)……… 4

1.1.3 Cấu trúc cơ bản của một hệ thống kho hàng tự động ……… 6

1.2 Hệ thống dẫn động của kho hàng……….6

1.2.1 Hệ thống xuất nhập ……… 9

1.2.2 Hệ thống lưu trữ……… 10

1.3 Nguyên lý hoạt động của hệ thống dẫn động cho kho hàng tự động……… 12

1.3.1 Quá trình xuất nhập hàng……….13

1.3.2 Quá trình vận chuyển……… 14

1.3.3 Quá trình lưu kho……….14

1.4 Các bộ phận chuyển động chính của kho hàng tự động……….……….15

1.4.1 Hệ thống xe vận chuyển trục X ………… ……….…………15

1.4.2 Hệ thống nâng hạ trục Z……….………… 15

1.4.3 Hệ thống lấy hàng trục Y……… ……… 15

CHƯƠNG 2: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ HỆ DẪN ĐỘNG CƠ KHÍ. 2.1 Tính toán động học cho cơ cấu vận chuyển (trục X)……….………16

2.1.1.Tính toán chọn động cơ bộ truyền pulley-đai răng……… 16

2.1.2.Tính toán bộ truyền ……….17

2.1.3 Tính toán lựa chọn ray dẫn hướng……….….22

2.1.4 Kiểm bền đai khi đưa về bài toán thanh chịu kéo……….………27

2.2 Tính toán động học cho cơ cấu lấy hàng (trục Y)……… ………30

2.2.1 Tính toán động cơ ……… … 30

2.2.2 Tính toán bộ truyền……….…… 30

2.3 Tính toán động học cho cơ cấu nâng hạ (trục Z)………… ………33

2.3.1. Tính toán chọn động cơ……… ………33

2.3.2 Tính toán bộ truyền……… ………34

2

Đồ án thiết kế hệ thống cơ khí – cơ điện tử thông minh TS Nguyễn Kiên Trung

CHƯƠNG 3: THÔNG SỐ ĐỘNG CƠ, ĐAI RĂNG, PULLY,

THANH DẪN HƯỚNG VÀ CON TRƯỢT ĐƯỢC CHỌN SAU

KHI TÍNH TOÁN.

3.1 Cụm trục X……….….40

3.1.1 Động cơ……… ….40

3.1.2 Pully……….41

3.1.3 Đai răng ……… ……… ….…….42

3.1.4 Ray dẫn hướng có đế và con trượt……….………… 43

3.2 Cụm trục Y……….…….45

3.2.1 Động cơ……… ….…45

3.2.2 Pully……….…46

3.2.3 Đai … ………48

3.2.4 Ray dẫn hướng……… …… 49

3.3 Cụm trục Z……….….51

3.3.1 Động cơ……… …….51

3.3.2 Pully……….…52

3.3.3 Đai răng……….… 54

3.3.4 Thanh dẫn hướng……… … 55

CHƯƠNG 4.XÂY DỰNG SƠ ĐỒ ĐỘNG VÀ SƠ ĐỒ ĐIỀU KHIỂN CHO HỆ THỐNG 4.1 Sơ đồ khối điều khiển của hệ thống……….56

4.2 Sơ đồ động của hệ thống ……… 57

KẾT LUẬN……… ……… ….…59

Tài liệu tham khảo……… 60

Trong thời kì công nghiệp 4.0 đang phát triển mạnh mẽ, sản lượng hàng hóađược gia tăng đáng kể, thời gian lao động được rút ngắn và năng suất lao độngngày càng tăng, điều này buộc các công ty sản xuất cần có hệ thống kho hàng tựđộng cho nhà xưởng của mình Với việc ứng dụng các hệ thống cơ khí, cơ điện tửthông minh ta có thể quản lý hàng hóa một cách khoa học và linh hoạt cao, nângcao hiệu quả hoạt động và giảm giá thành của hoạt động.

thực hiện nhưng còn rất hạn chế và mới mẻ Những kỹ sư phải có một kiến thức thiết

kế sâu sắc về cơ khí, điều khiển và bảo trì, bảo dưỡng hệ thống Từ những suy nghĩ

này, chúng em đã tìm hiểu và thực hiện đồ án:” Thiết kế hệ thống kho hàng tự

động (AS – RS)”.

Đồ án của chúng em gồm 4 chương:

Chương 1: Phân tích các đặc tính, nguyên lý của một vài kho hàng và thông số kỹthuật của kho hàng thiết kế

Chương 2: Tính toán thiết kế hệ dẫn động cơ khí

Chương 3: Thông số động cơ, đai răng, pully, thanh dẫn hướng và con trượt đượcchọn sau khi tính toán

Chương 4: Xây dựng sơ đồ động và sơ đồ điều khiển cho hệ thống

Là những sinh viên cơ khí năm 4 chuyên ngành cơ điện tử, do chưa đượctiếp xúc và nghiên cứu về hướng ứng dụng này nên chúng em đã gặp không ítnhững khó khăn khi tiếp cận với đề tài trên Tuy nhiên được sự hướng dẫn, chỉ bảo

tận tình của thầy TS Nguyễn Kiên Trung, chúng em đã hoàn thành đề tài này.

Tuy đã có thu được các kết quả cần thiết ban đầu, nhưng với việc là đồ ánđầu tiên mà chúng em thực hiện nên không tránh khỏi những sai sót do thiếu kinhnghiệm thực tế Em rất mong nhận được sự chỉ bảo của các thầy cô để đồ án củađược hoàn thiện hơn

Sau cùng em xin gửi lời cảm ơn sâu sắc tới thầy, cùng toàn thể các thầy cô

bộ môn Công nghệ chế tạo máy đã hướng dẫn chỉ bảo và giúp đỡ, tạo điều kiệnthuận lợi cho chúng em hoàn thành đồ án

CHƯƠNG 1 PHÂN TÍCH NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG VÀ THÔNG SỐ KỸ

THUẬT

4

Đồ án thiết kế hệ thống cơ khí – cơ điện tử thông minh TS Nguyễn Kiên Trung

1.1 Tổng quan về kho hàng tự động

1.1.1 Tìm hiểu chung về hệ thống lưu trữ hàng hóa

Trong thời kỳ công nghiệp hóa, hiện đại hóa ngày nay sản xuất ngày càngphát triển, hàng hóa làm ra càng nhiều đáp ứng nhu cầu sử dụng cho xã hội Từ đó

đã nảy sinh cần có những kho hàng hiện đại đáp ứng yêu cầu sản xuất và khắcphục được những 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 đadang, phong phú về thiết bị cũng như phương thức thực hiện Nhưng trong đó chủyếu là sử dụng nhân công để bốc dỡ hàng hóa, các thiết bị bốc dỡ hàng hóa là cácmáy nâng sử dụng người lái để sắp xếp hàng hóa vào kho

Nhìn chung, các nhà kho hiện nay có các nhược điểm:

- 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 vệ hàng hóa tốt khi nhiều số lượng (hàng chồng lên nhau)

- Rất khó kiểm tra số lượng hàng hóa ra trong kho

Với sự ra đời của hệ thống sắp xếp hàng hóa tự động, chúng ta có thể quản lý hànghóa tốt cũng như nhanh chóng trong công việc lưu trữ và xuất hàng hóa ra khỏikho, các hệ thống tự động đuợc sử dụng robot để vận chuyển hàng hóa ra vào kho,điều này đồng nghĩa với công việc đầu tư thiết bị hiện đại cho hệ thống kho tốnkhá nhiều chi phí cho việc vận chuyển hàng hóa nhưng bù lại là hàng hóa được bảoquản tốt, thuận tiện cho việc quản lý và kiểm soát, tiết kiệm được nhân công,…

1.1.2 Hệ thống cất lấy hàng hóa tự động ARSR (Automated Storage and RetrievalSystem)

Đây là một hệ thống lấy hàng tự động với công nghệ hiện đại, được sử dụngtrong các kho hàng hoàn toàn tự động Hệ thống gồm 2 phần chính: phần mềm vàphần cứng

- Phần mềm bao gồm phần mềm quản lý các robot lấy hàng và phần mềm quản lý hàng hóa

- Phần cứng bao gồm các hệ thống kệ giá cố định, các robot lấy cất hàng, hệ thống băng tải vận chuyển hàng và các cửa tự động xuất nhập hàng hóa

Hình 1.2 Các ngăn chứa hàng và cơ cấu lấy hàng của hệ thống ASRS

Giải pháp này đang được đánh giá là tối ưu cho các kho hàng vì những ưu điểm và mức đầu tư hợp lý mà giải pháp này mang lại như:

- Mật độ lưu trữ cao: do giải pháp này tận dụng được chiều cao và đườngchạy của robot nhỏ, diện tích sử dụng ít hơn so với các giải pháp khác, so sánh trêncùng một khả năng lưu trữ

- Tốc độ xuất nhập hàng hóa cao

6

Đồ án thiết kế hệ thống cơ khí – cơ điện tử thông minh TS Nguyễn Kiên Trung

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 theomỗi hành lang có một hay nhiều máy xếp, dỡ tự động Hai bên hành lang là cáckhoang chứa hàng Đầu mỗi hành lang là trạm xếp dỡ Các trạm xếp dỡ liên hệ vớinhau theo hệ thống băng chuyền

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

- Hệ thống vận chuyển Bao gồm: xe chở hàng, hệ dẫn hàng,…

- Hệ thống xuất nhập Bao gồm: cơ cấu lấy hàng

- Hệ thống lưu giữ Bao gồm: kho hàng và nhà kho

Hình 1.3 Hệ thống kho hàng tự động

1.2 Hệ thống dẫn động của kho hàng

Hệ thống dẫn động trong kho hàng tự động rất đa dạng, tùy theo từng yêu cầucông nghệ, về hàng hóa, hình thức xuất nhập… mà có những phương thức vận

Hệ thống băng tải được sử dụng như một giải pháp tối ưu cho kho tự động củacác siêu thị, các công ty dược băng tải ở những môi trường này có nhiệm vụ vậnchuyển hàng hóa từ kho đến nơi giao hàng cho khách Đối với nhà máy chỉ sản xuấtmột sản phẩm thì hệ thống băng chuyển chỉ đơn thuần phân phối sản phẩm cho cácrobot một cách tối ưu Nhưng với nhữmg nhà máy sản xuất nhiều loại sản phẩm cùnglúc, hệ thống băng chuyển còn thực hiện phân loại sản phẩm vào khu vực thích hợp.

Robot, xe tự động là thiết bị tất yếu của một hệ thống kho tự động Chúng dichuyển trong diện tích của nhà kho theo 3 trục, làm nhiệm vụ đưa hàng từ cổngnhập 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 lấycất hàng tải trọng trung bình có tốc độ lấy cất khá nhanh, hiệu quả và chính xác đốivới lưu trữ dùng pallet Robot lấy cất hàng tải trọng cao được thiết kế riêng theo yêucầu lưu trữ cũng như môi trường làm việc đặc trưng của khách hàng

Hình 1.4 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

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

8

Đồ án thiết kế hệ thống cơ khí – cơ điện tử thông minh TS Nguyễn Kiên Trung

Công dụng của Pallet:

● Hạn chế tối đa tình trạng vỡ hỏng hàng hóa

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

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

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

● Có thể nâng cả pallet chứa hàng lên kệ hoặc nâng cả pallet vào container một cách nhanh chóng

● Hàng hóa trong kho sẽ được bảo quản một cách khoa học và cơ giới hóaPhân loại Pallet:

Hiện tại, trên thị trường có khá nhiều loại pallet nhưng chỉ có 4 loại

được dùng nhiều nhất chính là: pallet nhựa, pallet sắt, pallet giấy, pallet gỗ

Pallet nhựa: Pallet nhựa có độ bền cao, có khả năng chống chịu với thời tiết khắcnghiệt tốt, không bị ẩm mốc, thích hợp cho các loại hàng hóa lưu giữ trong kho thời gian dài

Pallet sắt: Pallet sắt gặp nhược điểm là giá thành cao nên chỉ được sản xuất theo

số lượng hạn chế, tùy vào yêu cầu của người mua Pallet sắt được dùng cho các loại hàng hóa nặng như gạch, đá, sắt thép…

Pallet giấy: Pallet giấy là loại có giá thành cao nhất trong 4 loại bởi nó được sản xuất từ loại giấy đặc biệt ép chặt với nhau bằng keo dưới tác động của áp lực lớnbởi vậy pallet giấy chịu tải trọng rất thấp, chỉ khoảng 200kg Loại pallet này

thường được dùng cho các loại hàng hóa cao cấp

Pallet gỗ: Pallet gỗ thường được sản xuất không hạn chế, sử dụng được cho nhiều

chọn nếu doanh nghiệp nào chỉ cần sử dụng pallet 1 lần hoặc đối với hàng hóa xuấtkhẩu.

1.2.1 Hệ thống xuất nhập

Hệ thống xuất nhập của kho tự động có thể áp dụng nhiều phương thức khácnhau 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 xuấtnhập bằng mã vạch và mã QR

Công nghệ mã vạch ứng dụng trong nhà kho tự động: Mỗi đơn vị hàng khi nhậpvào kho sẽ được dán nhãn mã vạch tương ứng với 1 ô trong kho Mã vạch đó sẽlưu 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

10

Đồ án thiết kế hệ thống cơ khí – cơ điện tử thông minh TS Nguyễn Kiên Trung

Hình 1.6 Mã QR

Trong những kho hàng lớn và có nhiều mẫu mã sản phẩm, mã QR thể hiện sựthông dụng trong việc ứng dụng vào các app quản lý truy xuất dữ liệu do được tíchhợp với hệ thống quét từ camera điện thoại, máy scan…

1.2.2 Hệ thống lưu trữ

Giá chứa hàng: Giá để hàng hay còn có tên gọi là giá chứa hàng là vật dụngđược sử dụng để nâng đỡ, chứa đựng hàng hóa cho nhiều đơn vị thuộc các ngànhnghề khác nhau Có nhiều loại giá để hàng khác nhau dựa theo tải trọng và kiểudáng hay mục đích sử dụng của từng đơn vị Hàng hóa, sản phẩm khi được chứatrên 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 nhiềuhàng, mang lại sự gọn gàng thông thoáng cho nhà kho, giúp cho việc quản lý xuấtnhập hàng hóa được diễn ra một cách thuận tiện

hàng có trọng tải nặng thì cần thêm các thanh đỡ, thanh beam phía dưới giá đỡ của

Loại kệ này thường được sử dụng trong các kho hàng tại các khu công

nghiệp, nhà máy…

hiện nay, có thể chứa được lượng hàng hóa có trọng lượng từ 800 – 6000kg/ tầng

đồng nhất sản phẩm, mật độ hàng hóa lớn

trong các ngành cơ khí, công nghiệp xe hơi, tàu biển…

được ngăn bởi mâm tole hoặc ván ép Mỗi tầng của loại kệ này có thể chịu được tảitrọng 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 độngliên quan đến kho Nhờ nắm vững thông tin hàng trong kho và số lượng, khả nănghàng 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 hãngSiemens, trong đó ta có thể đáp ứng những yêu cầu sau:

* Tối ưu hóa việc lưu kho:

Các quá trình nhập và xuất hàng được kiểm soát liên tục nhở phần mềm quản lýkho dựa trên các điều kiện tối ưu do người sử dụng đặt ra Vì vậy, hàng hóa sẽ luônđược 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, vìthế người sử dụng sẽ không bao giờ cần phải tự đi tìm trong kho vị trí cất hàngthích 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 hànhlang 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

12

Đồ án thiết kế hệ thống cơ khí – cơ điện tử thông minh TS Nguyễn Kiên Trung

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

Một hệ thống dẫn động trong kho hàng tự động được thiết kế gồm có: một hệbăng tải con lăn sử dụng bộ truyền đai răng giúp đưa hàng hóa vào nơi nhận hàng.Sau đó cụm máy sẽ di chuyển theo trục X ra vị trí nhận và sau đó đặt hàng lên trênbàn lấy hàng cụm nâng hàng Y – Z tới vị trí ô kho hàng (Xo, Yo, Zo) Cụm này sẽđược nâng lên bằng một cơ cấu truyền động đai và cuối cùng thì đưa hàng ra bằngtay lấy hàng của trục Y

- Các thành phần của hệ thống:

+ Hệ con trượt thanh trượt tròn (cụm X)

+ Hệ con trượt vuông thanh ray vuông ( cụm Y)

Quá trình từ khi nhận hàng vào kho, lưu trữ tới xuất hàng gồm rất nhiều nhiệm vụ

và khâu, có thể chia làm 3 phần sau:

- Phương án sử dụng trong hệ thống là thiết kế mỗi hàng hóa có 1 mã QR in trên hóa

đơn người gửi hàng, nhân viên điều khiển sẽ quét mã QR đấy khi lấy hàng trả.+ Nhận hàng: Khi có người gửi hàng, người điều khiển sẽ cho lên pallet và đưa vàobăng tải sau đó đặt lên một tay lấy hàng để được đưa vào một ngăn chứa còn trống,quá trình tay máy di chuyển hàng diễn ra tự động Sau khi hàng được cất vào ngăn,

sẽ có một thẻ QR của ngăn hàng được trao cho người gửi hàng

+ Trả hàng: Khi cần truy xuất hàng, người điều khiển sẽ đưa ra vị trí ngăn hàngtrên mã vạch, sau đó lệnh cho tay máy đến ngăn hàng đó và lấy hàng đưa ra Quátrình lấy hàng của tay máy diễn ra tự động

14

Đồ án thiết kế hệ thống cơ khí – cơ điện tử thông minh TS Nguyễn Kiên Trung

- Lấy hàng từ các ngăn có hàng được chọn khi có lệnh trả hàng

- Giải pháp: Vận chuyển vào bằng xe nâng hàng, robot, … đưa vào hệ thống dẫn băng tải

Có tín hiệu lấy: Tay lấy hàng vươn ra và cất hàng và ô hàng còn trống

Có tín hiệu trả: Tay lấy hàng vươn ra lấy hàng và đặt hàng lên bang tải dẫn ra ngoài

1.3.3 Quá trình lưu kho

+ Lưu giữ hàng khi hàng được gửi vào, cứng vững, có độ bền và tuổi thọ cao

+ Báo tín hiệu điều khiển là còn trống hay đã có hàng

- Giải pháp:

+ Lập trình hệ thống trên phần mềm điều khiển PLC, quy định mỗi ô có một mã

QR tương ứng với tọa độ

+ Trạng thái của ô hàng sẽ được xác định bởi đèn báo trên hệ thống, khi đầy thì sẽ không cất hàng lên ô đó nữa

+ Sử dụng công tắc hai tiếp điểm trên hộp điều khiển cầm tay Khi muốn đưa hàngvào ngăn, người điều khiển sẽ bật công tắc ra lệnh cho xe đưa hàng vào ngăn tươngứng, đồng thời đèn LED trên hộp ứng với vị trí ngăn đó sẽ sáng, báo có hàng gửivào ngăn

+ Khi muốn lấy hàng ra khỏi ngăn, người điều khiển tắt công tắc 2 tiếp điểm, đènLED tối và xe sẽ di chuyển lấy hàng ra khỏi ngăn đó Khi trả hàng thì chủ hàng đãđưa vé cho nhân viên điều khiển tính số tiền phải trả, khi thực hiện xong thì nhânviên sẽ đóng công tắc để hệ thống thực hiện quá trình trả hàng

1.4 Các bộ phận chuyển động chính của kho hàng tự động

1.4.1 Hệ thống bàn máy vào ra tịnh tiến trục X

Bao gồm một bàn máy trục X đặt trên hệ thống con trượt và ray dẫn hướng,vít chặt cụm nâng hạ Z và cụm lấy hàng Y Hệ dẫn hướng bằng rãnh trượt tròn,được kéo bởi hệ thống đai răng được cố định hai đầu bởi puli (một đầu gắn động

cơ, đặt đối xứng hai đầu)

Chiều chuyển động của xe ra vào phụ thuộc vào chiều của đặt hệ thống đai và động

cơ Việc dừng và khống chế hành trình của giá nâng phụ thuộc vào thông số đưavào từ hệ thống điều khiển

1.4.2 Hệ thống nâng hạ trục Z

Bao gồm một bệ đỡ nâng hạ bàn máy trục Y được bắt trượt trên hai trục đỡ

cố định Hệ dẫn hướng bằng rãnh trượt tròn, được kéo bởi hệ thống đai được cốđịnh hai đầu bởi puli (một đầu gắn động cơ đặt trên đế trục Z, một đầu treo trêncao, đặt đối xứng hai đầu)

Chiều chuyển động của bệ đỡ được giới hạn trong chiều cao của cụm Z Việc dừng

và khống chế hành trình của giá nâng phụ thuộc vào thông số đưa vào từ hệ thốngđiều khiển

1.4.3 Hệ thống lấy hàng trục Y

Bao gồm một tay lấy hàng Y để lấy và cất hàng trên kệ hàng, trượt trênthanh trượt chữ nhật Hệ dẫn động có thể sử dụng truyền động đai với yêu cầu tảitrọng thấp hơn hai hệ thống còn lại

Chiều chuyển động vào ra được giới hạn trong chiều dài tấm bắt với cụm Z Có thểhoạt động song song hoặc bị khống chế hành trình khi thông số điều khiển đượcđưa vào từ hệ thống điều khiển

=> Ta có thông số hàng hóa, kho hàng để thiết kế hệ thống lấy hàng tự động

Kích thước Khối lượng Hành trình di chuyển (m)

Đồ án thiết kế hệ thống cơ khí – cơ điện tử thông minh TS Nguyễn Kiên Trung

CHƯƠNG 2: TÍNH TOÁN, THIẾT KẾ HỆ THỐNG DẪN ĐỘNG CƠ KHÍ

2.1 Tính toán động học cho cơ cấu vận chuyển (trục X)

2.1.1.Tính toán chọn động cơ, bộ truyền pulley – đai răng

Đai răng tương tự như đai dẹt nhưng bề mặt trong có các gờ hình thang, tròn hoặccong Trên các bánh đai cũng có các rãnh tương ứng Bộ truyền làm việc được lànhờ vào sự ăn khớp giữa đai và các răng của bánh đai

Hệ gồm có:

+ Trọng lượng của cả cơ cấu tác dụng lên ray dẫn⃗

+ Lực ma sát giữa con trượt và thanh ray dẫn⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗F ms = µ ⃗⃗ với µ = 0.004 nên |⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗F ms | rất nhỏ nên ta coi như ảnh hưởng của lực ma sát là không có

+ Lực kéo tác dụng lên xe ⃗⃗⃗⃗ F k

Do ảnh hưởng của lực ma sát rất nhỏ, trọng lượng của cơ cấu tác dụng lên đai cũng

bé nên để xe có thể chuyển động thì khi đó:

Công suất làm việc của trục động cơ :

18

Đồ án thiết kế hệ thống cơ khí – cơ điện tử thông minh TS Nguyễn Kiên Trung

⇨ Chiều dài đai L = p đc = 9,42 311 = 2929,62 mm

Chiều dài theo đường trung hoà chọn theo dãy tiêu chuẩn sau:

400, 450, 500, 560, 630, 710, 800,900, 1000, 1120, 1250, 1400, 1600, 1800,2000,2240,2500,2800,3150,3550,4000,4500,5000,5600,6300,7100,8000,900 0,

= L − p.(z 1 + z 2 )/2 = 3150 – 9,42 (18+18)/2 = 2980 mm

Δ = m(z2 − z1)/2 =0 ( do z2 = z1)

 a = (2980 + √2980 2 )/4 = 1490 mm

Đường kính vòng chia của các bánh đai d 1= d2= m z1 =3.18=54 mm

Đường kính ngoài của bánh đai d a 1= da 2 = m z 1 - 2 δ với δ =0,6 mm ( bảng 4.27) , là khoảng cách từ đáy răng đến đường trung bình chịu tải

=> da 1= da 2 = m z 1 - 2 δ = 54-2.0,6=52,8mm Số răng đồng thời ăn khớp trên 1 bánh đai

z 0 =z 1 α 1 /360 = 18.180/360 = 9 với α 1 là góc ôm trên bánh đai 1 3 Kiểm nghiệm đai về lực vòng riêng

Lực vòng trên đai phải thỏa mãn điều kiện:

21

Đồ án thiết kế hệ thống cơ khí – cơ điện tử thông minh TS Nguyễn Kiên Trung

Lực căng ban đầu:

F 0 = (1,1 ÷ 1,3) F v = (1,1 ÷ 1,3) q m v 2 b ( công thức 4.35)

Do vận tốc bánh đai v=1/3 (m/s) nhỏ hơn 20 m/s nên F r = (1,0 ÷ 1,2) F t = (1,0 ÷ 1,2) 300 = 300 ÷ 360 (N)

Bảng thông số bánh đai răng :

23

Đồ án thiết kế hệ thống cơ khí – cơ điện tử thông minh TS Nguyễn Kiên Trung

● Moodun ăn khớp, mm ● m ● 3

● Đường kính đỉnh răng,mm ● da ● da1=da2= 52,8

● Đường kính đáy răng, mm ● df ● df1=df2=da1-1,8m= 47,4

● Chiều cao răng,mm ● h ● h=0,9m= 2,7

● Đường kính vòng chia,mm ● d ● d1=d2= 54

● Chiều dài răng,mm ● B ● B=b+m= 35

Kích thước của profin rãnh

⇨ Vị trí 1 : 1 đặt ở giữa thanh ray

⇨ Vị trí 2 : 1 đặt ở gần gối đỡ thanh ray

25

Đồ án thiết kế hệ thống cơ khí – cơ điện tử thông minh TS Nguyễn Kiên Trung

Qua 2 vị trí của P1 thì chọn trường hợp 1 do có Mxmax = 75 (N.m)

π.R 3 W

π.R 3

π.0,02 3 W

xmax

π.R

4Biểu đồ chuyển vị của dẫn hướng :

27

Đồ án thiết kế hệ thống cơ khí – cơ điện tử thông minh TS Nguyễn Kiên Trung

Bán kính ray (mm) σ max (MPa) [σ] ( MPa)

2.1.4 Kiểm bền đai khi đưa về bài toán thanh chịu kéo

Đai đưa về dạng thanh với:

+ Chiều dài xét là Lx=1100mm

+ Tiết diện của thanh là S=128 10 −6

m2 do: Chiều rộng đai H= 4mm , bề rộng đai b=32mm

+ Vật liệu PU với [ ] = 8,19 MPa = 8,19 106 (N/ 2

)

28

+ Đai chịu tác dụng của :

Đồ án thiết kế hệ thống cơ khí – cơ điện tử thông minh TS Nguyễn Kiên Trung