Nghiên cứu thiết kế, chế tạo mô hình đỗ xe máy ứng dụng trong các chung cư, bãi đỗ xe mini

1.2.2 Giải pháp của các nước phát triển - Áp dụng khoa học công nghệ đặc biệt là lĩnh vực điều khiển tự động vào thiết kế hệ thống bãi đỗ xe thông minh, nhờ đó có thể quy hoạch bãi đỗ tậ

Chương I Tổng quan về hệ thống bãi đỗ xe gắn máy

1.1 Giới thiệu hoàn cảnh

Việt Nam là một nước đang phát triển với cơ sở hạ tầng về giao thông công cộng còn chưa phát triển, với nhu cầu đi lại ngày càng cao thì tất yếu kéo theo sự gia tăng nhanh chóng của các phương tiện cá nhân, đặc biệt là xe gắn máy Trong khi đó quỹ đất dành cho các bãi đỗ xe rất nhỏ, các bãi đỗ xe luôn trong tình trạng thiếu về số lượng và quá tải về diện tích Có thể nói với diện tích bãi đỗ xe trên mặt đất như hiện này thì không thể đáp ứng được nhu cầu, đòi hỏi phải có một hệ thống bãi đỗ

xe gắn máy mới có thể chứa được nhiều xe hơn tính với cùng một khoảng diện tích

Hình 1.1.Bãi đỗ xe máy trên vỉa hè

1.2 Thực trạng khả năng đáp ứng của các bãi đỗ xe Việt Nam và kinh nghiệm của các nước phát triển

1.2.1 Thực trạng Việt Nam

Hiện tại, khả năng đáp ứng của các bãi đỗ xe gắn máy ở các thành phố lớn của Việt Nam là quá thấp so với nhu cầu Và thực tế khảo sát ở các thành phố lớn cho thấy chúng ta chưa có một bãi đỗ xe gắn máy nào được thiết kế để làm tăng số lượng xe Chúng ta đơn thuần chỉ sử dụng các bãi đỗ xe gắn máy truyền thống với diện tích đỗ xe bằng diện tích trống có thể sử dụng, không tận dụng được khoảng không của các bãi đỗ xe

Theo tiêu chuẩn về xây dựng đô thị tại Việt Nam, diện tích đất dành cho giao thông tĩnh, tức đất xây dựng các bãi đậu xe phải đạt từ 3-5% diện tích đất đô thị, nhưng hiện nay, chúng ta mới chỉ đạt chưa tới 1% nên nạn ùn tắc giao thông và tình trạng đậu xe lấn chiếm lòng lề đường thường xuyên xảy ra

Như vậy, cần nhanh chóng nâng cao diện tích cho giao thông tĩnh Bên cạnh từng bước chỉnh trang các đô thị hiện hữu, các đô thị mới xây dựng thì buộc phải thỏa mãn tỉ lệ giao thông tĩnh từ 3-5% Nguyên tắc trong phát triển đô thị là tiết kiệm đất đai, nên chắc chắn các đô thị buộc phải khai thác tối đa không gian đậu xe,

cả trên không lẫn dưới lòng đất, hình thành các bãi đậu xe ngầm, tháp đậu xe trên cao

Vài năm gần đây, bộ Xây dựng đã cho phép nhà đầu tư áp dụng các tiêu chuẩn của nước ngoài để xây dựng các bãi đậu xe ngầm, thí điểm làm các tháp đậu xe trên cao đặc biệt là tại các đô thị lớn

1.2.2 Giải pháp của các nước phát triển

- Áp dụng khoa học công nghệ đặc biệt là lĩnh vực điều khiển tự động vào thiết kế hệ thống bãi đỗ xe thông minh, nhờ đó có thể quy hoạch bãi đỗ tận dụng được các khoảng không gian phía trên Diện tích sử dụng có thể tăng từ 4-8 lần tùy nhu cầu và mức đầu tư

- Dựa theo phương thức vận chuyển xe, người ta chia bãi đỗ xe thông mình thành các dạng sau: bãi đỗ xe dạng nâng, bãi đỗ xe dạng tháp, bãi đỗ xe dạng xích

đu …

- Các mô hình hệ thống bãi đỗ xe thông dụng:

a/Dạng thang nâng:

Hệ thống bao gồm: lối vào và lối ra (lưu trữ xe và điều hành lấy xe ra), lối vào

và lối ra thang máy, bàn quay (điều chỉnh hướng cho xe vào và ra, cấu hình theo nhu cầu), thiết bị di chuyển xe thông minh (vận chuyển xe bên trong nhà để xe), tấm thiết bị để xe (lưu trữ và lấy xe ra) và trung tâm điều khiển

Hệ thống thuộc loại này được sử dụng chủ yếu cho việc để xe dưới lòng đất, một nửa để xe ngầm và các công trình chiều cao có giới hạn

b/Dạng tháp

Hệ thống bãi đậu xe này là kinh tế hơn, an toàn hơn, nhanh hơn, thẩm mỹ hơn

Nó gây tiếng ồn thấp, độ rung nhỏ và có khả năng tương thích tốt với các tòa nhà và bảo trì dễ dàng, vì vậy nó đặc biệt thích hợp cho việc xây dựng các hệ thống đỗ xe dọc trong thành phố Đây là một sự lựa chọn tốt nhất cho việc sử dụng hiệu quả đất

và tạo ra nhiều không gian hơn Hệ thống đỗ xe và lấy xe ra thông qua các thiết bị trượt và nâng, và các chế độ được thiết lập của bàn quay bên trong lối vào và ra tạo cho các phương tiện vào và ra khỏi nhà để xe thuận tiện Các phương tiện có thể di chuyển về phía trước để vào hoặc thoát ra khỏi hệ thống và toàn bộ quá trình được

tự động thực hiện

c/Dạng tuần hoàn nhiều tầng

Hệ thống này phù hợp cho việc xây dựng ở tầng hầm tòa nhà và bên trong của tòa nhà, là một thiết bị có tỷ lệ sử dụng không gian cao Hệ thống này sử dụng cấu trúc khép kín và không cần xe chuyên chở để vận chuyển xe, nhưng nó sử dụng các đơn vị di chuyển và xoay, kết hợp với thang máy để lấy xe Các hệ thống phụ có thể thiết lập lối vào và lối ra ở thang máy và bất kỳ vị trí của tầng đậu xe, phù hợp với địa hình phức tạp khác nhau

d/Dạng xích đu (xoay vòng trục đứng)

Là hệ thống mang lại hiệu quả cho các diện tích nhỏ và trung trên mặt đất Hệ thống đỗ xe dạng xích đu là loại giải pháp kỹ thuật trong đó xe được đặt trên các bàn nâng (pallet), các bàn nâng này di chuyển xoay vòng 3600 quanh trục cố định,

có thể đảo chiều xoay

Hệ thống được lập trình để tối ưu việc lấy xe, di chuyển xe sao cho có thể lấy

xe ra nhanh nhất

Hệ thống có đặc điểm chính:

- Tận dụng được chỗ trống trên mặt đất để đỗ xe, có thể lắp nhiều hệ thống đơn thành một tổ hợp

- Điểm vào xe từ dưới mặt đặt

- Có thể lắp đặt độc lập hoặc lắp bên trong tòa nhà cao tầng

Trong thực tế điều kiện Việt Nam, ta thấy hệ thống đỗ xe dạng xoay vòng trục đứng là phù hợp để áp dụng cho việc giữ xe gắn máy tại các nơi có diện tích nhỏ hẹp như trong các chung cư mini, các tòa nhà liền kề không có nhiều diện tích dành cho đỗ xe nhưng lại có nhiều khoảng không gian trên cao

1.3 Giới thiệu về bãi đỗ xe dạng xích đu

1.3.1 Khái niệm về hệ thống bãi giữ xe dạng xích đu

Hệ thống bãi giữ xe dạng xích đu hoạt động dựa trên nguyên lý hoạt động của hệ thống lưu kho tự động, trong đó hàng hóa là ô tô, xe máy

Trong hệ thống này xe được lưu giữ ở các khay dưới mặt đất hoặc trên cao Hệ thống sử dụng các thiết bị nâng chuyển để lưu giữ và vận chuyển xe đến vị trí định trước nhờ sự điều khiển của máy tính hoặc các thiết bị điều khiển lập trình

1.3.2 Hình thành và phát triển

Nhờ sự phát triển của khoa học kỹ thuật, việc sản xuất xe ô tô, xe máy ngày càng đơn giản hơn, giá thành hạ, năng suất tăng Trong khi đó cơ sở hạ tầng lại không phát triển kịp so với đà tăng của các phương tiện vận chuyển: đường xá, chỗ giữ xe

có chiều hướng giảm do được sử dụng không đúng mục đích hoặc sử dụng cho mục đích khác Chính vì lý do này các nhà quy hoạch thiết kế hạ tầng phải nghĩ cách tận dụng triệt để diện tích sẵn có để có tạo ra không gian tối đa cho việc đỗ xe

Hệ thống giữ xe tự động đầu tiên khởi nguồn từ Mỹ vào những năm đầu thập kỷ

90 sau đó lan sang Châu Âu Đến nay hệ thống giữ xe tự động đã phát triển trên toàn thế giới với nhiều dạng khác nhau và những tính năng ngày càng được cải tiến

để đáp ứng những nhu cầu đòi hỏi khắt khe

Hiện nay Nhật Bản và Hàn Quốc là 2 nước có số lượng hệ thống đỗ xe tự động nhiều nhất thế giới Hệ thống giữ xe dạng xích đu được dùng tương đối phổ biến tại Nhật và Hàn Quốc

1.3.3 Nguyên lý hoạt động của bãi đỗ xe dạng xích đu

Hệ thống quản lý bãi giữ xe máy hoạt động dựa trên nguyên tắc lập trình vi điều khiển dùng để điều khiển các cửa vào ra và đếm số xe thông qua các cảm biến, động

cơ, công tắc hành trình,v.v,…Các cơ cấu chấp hành hoạt động nhờ sự vận hành của các động cơ dưới tín hiệu điều khiển được gửi đến từ bộ vi điều khiển

Hình 1.2 Bãi đỗ xe ô tô dạng xích đu

* Quá trình gửi xe:

Khi có tín hiệu báo gửi xe, vi điều khiển sẽ tính toán và điều khiển động cơ hoạt động đưa khay có chứa giá đỡ trống về vị trí sàn lấy xe Hệ thống hoạt động được nhờ các cảm biến gắn trên khay xe, các cảm biến gửi tín hiệu về vi xử lý và được giải mã để nhận dạng chính xác các khay xe Khi khay chứa xe dừng ở vị trí sàn lấy

xe thông qua tín hiệu của cảm biến hành trình đặt tại cửa, vi xử lý sẽ gửi tín hiệu để

cơ cấu gắp xe hoạt động Hành trình của cơ cấu gắp được xác định nhờ các công tắc hành trình đặt ở các vị trí khác nhau để định dạng từng lộ trình gắp các giá đỡ xe riêng biệt Giá đỡ xe được chuyển đến vị trí cửa và người gửi xe có thể đưa xe vào

để bắt đầu thực hiện quá trình cất xe

* Quá trình cất xe:

Khi xe đã ổn định trên giá đỡ và có tín hiệu báo cất xe, vi điều khiển sẽ điều khiển cơ cấu gắp xe đưa giá đỡ xe về khay xe định trước Đây là hành trình ngược quá trình gắp giá đỡ ra khỏi khay Khi giá đỡ xe và xe được đưa lên khay chứa, cơ cấu gắp xe sẽ tự động di chuyển về vị trí cửa ban đầu Quá trình cất xe kết thúc

*Quá trình lấy xe:

Tương tự như quá trình gửi xe, khi nhận được tín hiệu báo lấy xe, vi điều khiển

sẽ điều khiển các động cơ phối hợp để đưa khay xe về vị trí sàn lấy xe và điều khiển

cơ cấu gắp xe thực hiện quá trình đưa giá đỡ xe về vị trí cửa Quá trình lấy xe kết thúc khi ta lấy xe ra khỏi giá đỡ và đưa tín hiệu báo xe đã ra vị trí an toàn Máy tính

sẽ tính tiền thời gian mà xe đã gửi trong bãi xe

1.3.4 Các thông số cơ bản của hệ thống

1.3.4.1 Sức chứa lớn nhất: Sức chứa lớn nhất là số lượng tối đa mà hệ thống có thể chứa được

1.3.4.2 Hệ số sử dụng diện tích

Hệ số sử dụng diện tích là tỷ số giữa diện tích mặt đất và số lượng xe giữ tối đa Thông số này phụ thuộc vào hệ thống sử dụng cũng như chiều cao công trình Hệ số

sử dụng diện tích cho ta biết mức độ sử dụng đất từ đó thiết kế mô hình và lựa chọn

hệ thống sao cho hệ số này là tối ưu

1.3.4.3 Thời gian nhập hoặc lấy xe

Đây là thông số quan trọng thể hiện mức độ hiệu quả của hệ thống Nó phụ thuộc vào tốc độ di chuyển của các thiết bị nâng chuyển và hành trình di chuyển của các thiết bị nâng chuyển Ngoài ra nó còn phụ thuộc vào đỗ trễ của bộ xử lý tốc độ, lập trình tối ưu

1.3.5 Lợi ích của hệ thống giữ xe tự động

-Tiết kiệm diện tích, không gian: hệ thống tận dụng toàn bộ thể tích không gian nhờ khai thác tối đa chiều cao của không gian sẵn có

-Tiết kiệm thời gian: khách hàng không phải mất nhiều thời gian cho việc tìm khoảng trống đậu xe Việc tìm và chuyển xe do hệ thống tự đảm nhận nên tiết kiệm được thời gian cho khách hàng

-Không ô nhiễm môi trường: Hệ thống hoạt động hoàn toàn nhờ vào điện năng nên khống có khí thải trong quá trình vận hành

-An toàn, bền: không gây va quệt giữa các xe với nhau, chống việc mất mát phụ tùng, phá hoại như khi đỗ xe thông thường

-Chi phí hoạt động, bảo trì và sửa chữa thấp: hệ thống chỉ cần vài người điều khiển nên tiết kiệm được nhân lực Việc bảo trì và sửa chữa dễ dàng do hệ thống được tạo thành từ nhiều modun riêng biệt

-Tính linh hoạt cao: có thể thay đổi phù hợp với diện tích đặt bãi đỗ, các lựa chọn được thay đổi dễ dàng nhờ việc lập trình

1.4 Kết luận: Giải pháp cho các bãi đỗ xe mini, các bãi đỗ xe cho chung cư

Với trình độ khoa học kỹ thuật của Việt Nam hiện tại có thể áp dụng để đưa vào thiết kế chế tạo bãi đỗ xe gắn máy dạng xích đu, qua đó chúng ta có thể tận dụng được các khoảng không gian phía trên vốn bị bỏ phí bao lâu nay

Thông thường bên cạnh các tòa nhà hoặc trong các chung cư luôn tồn tại những khoảng đất hoặc diện tích trống có thể chứa 10 đến 12 xe gắn máy (tương đương với hai hàng xe, mỗi hàng chứa 5 đến 6 xe và tốn thêm một khoảng không gian để làm lối lưu thông đưa xe vào vị trí) Trung bình một diện tích như vậy cần khoảng 30m2 Nhưng thực tế nhu cầu đỗ xe của các chung cư lại lớn hơn như vậy rất nhiều

Để tăng số lượng đầu xe lưu giữ, chúng ta cần xây dựng các bãi đỗ xe gắn máy chồng tầng để tăng diện tích lưu giữ Với cùng diện tích mặt đất, bãi đỗ xe máy dạng xích đu sẽ có sức chứa lớn hơn từ 3-8 lần (tùy thuộc vào chiều cao tối đa được phép sử dụng của bãi đỗ xe) Đây là điều mơ ước trước kia nhưng với công nghệ hiện nay hoàn toàn thực hiện được với giải pháp bãi đỗ xe gắn máy dạng xích đu Với kết cấu thép lắp ráp theo từng cụm chi tiết nên hệ thống đỗ xe xoay vòng dạng xích đu có thể chồng tăng thêm số khay chứa tùy vào nhu cầu sử dụng Tùy theo cao độ được phép sử dụng, chúng ta có thể thiết kế 6-12 khay, mỗi khay chứa 4-8 xe để tăng công suất của bãi đỗ lên từ 3-8 lần Hơn nữa chúng ta cũng có thể liên kết nhiều cụm xích đu lại với nhau thành một hệ đỗ xe dạng xích đu Ưu điểm của thiết kế là diện tích mặt đất không đòi hỏi nhiều, vận hành đơn giản, dễ lắp đặt bảo trì hệ thống

Chương 2 Yêu cầu thực tiễn và giải pháp cho bãi đỗ xe gắn

máy ứng dụng trong các chung cư, bãi đỗ xe mini

2.1 Lý do lựa chọn hệ thống đỗ xe gắn máy dạng xích đu

Trong đồ án này em lựa chọn hệ thống đỗ xe gắn máy dạng xích đu bởi nó phù hợp với yêu cầu của các bãi đỗ xe cho các chung cư mini, các bãi đỗ có diện tích nhỏ hẹp

- Các ưu điểm chính của hệ thống:

+ Tiết kiệm không gian, có thể sử dụng thích hợp với địa hình nhà chung cư Việt Nam

+ An toàn, bền, ứng dụng khoa học kỹ thuật cao vào điều khiển

+ Đơn giản, dễ lắp đặt và vận hành, bảo trì bảo dưỡng

- Đặc biệt phù hợp với điều kiện Việt Nam:

+ Đất đai thiếu thốn, đặc biệt là ở các đô thị đông dân cư

+ Đội ngũ kỹ thuật viên ít kinh nghiệm nhưng ham học hỏi, dễ dàng tiếp thu công nghệ mới để vận hành đưa vào sử dụng

+ Chi phí thấp

+ Ứng dụng chuyên biệt cho xe gắn máy

2.2 Yêu cầu thực tiễn đối với hệ thống đỗ xe

+ Thiết kế hệ thống đỗ xe cho các loại xe gắn máy thông dụng ở Việt Nam:

Bảng 2.1 Thông số cơ bản của các loại xe thông dụng

+ Sức chứa tối đa của hệ thống (8 khay, mỗi khay 4 ô chứa): 8 x 4 =32 (xe) + Diện tích sử dụng chính của hệ thống (dài 6m, rộng 5): 5 x 6 = 30 (m2)

+ Diện tích phụ sử dụng để dịch chuyển xe vào bãi: 2.5 x 4 = 10 (m2)

+ Chiều cao tối đa của hệ thống : 8 m

2.3 Yêu cầu công nghệ

+ Hệ thống sử dụng thẻ quẹt để xác định chính xác xe máy vào ra Người quản

lý có thể sử dụng máy tính để gửi và cất xe, cũng có thể sử dụng trực tiếp thẻ quẹt

để đưa xe vào vị trí và lấy xe ra

+ Sau khi quá trình gửi xe kết thúc, người quản lý hoặc khách hàng sẽ ấn nút báo hiệu quá trình gửi xe đã hoàn tất để hệ thống chuyển xe về vị trí lưu giữ

+ Màn hình máy tính báo hiệu các ô trống và các ô đã kín xe, số ô trống trên tổng số các ô giữ xe

+ Màn hình LCD cho phép khách hàng nhìn thấy số ô xe sau khi quẹt thẻ để gửi

xe hoặc lấy xe

+ Hệ thống vận hành êm, an toàn không rung lắc

+ Hệ thống điện tính toán đủ công suất, không gây hiện tượng chập cháy do quá tải

+ Thời gian gửi và nhận xe nhanh chóng, chính xác

+ Tối ưu hóa diện tích sử dụng

+ Chịu được môi trường làm việc khắc nghiệt: mưa gió, bụi bẩn, độ ẩm…

để điều khiển các động cơ hoạt động, đưa ô xe về vị trí thích hợp Sau khi quẹt thẻ, trên màn hình LCD sẽ hiển thị số ô xe cần lấy, đồng thời trên giao diện máy tính cũng xuất hiện số ô giữ xe hệ thống đang lấy

Quá trình gửi và lấy xe được thực hiện trơn tru êm ái nhờ hệ thống ray dẫn hướng chính và các rãnh lăn phụ đưa khay chứa xe chuyển động ổn định theo quỹ đạo cho trước

Trên các ô giữ xe có cơ cấu kẹp xe bán tự động, cơ cấu này sẽ tự động kẹp khi

xe được đưa ra khu lưu giữ và tự động mở khi xe về gần vị trí lấy xe Cơ cấu kẹp xe

có tác dụng giữ cho xe ổn định, không bị xô lệch trong quá trình khay chứa di chuyển theo chu trình định sẵn

Chương 3 Thiết kế hệ thống cơ khí

Trong đó :

1-Khung chính của bãi đỗ xe

2.-Khung dẫn hướng trong

3- Khung dẫn hướng ngoài: khung dẫn hướng trong và khung dẫn hướng ngoài được lắp ráp tạo thành rãnh dẫn hướng cho hệ truyền động con lăn xích tải

4- Hệ con lăn xích tải: chuyển động trong rãnh dẫn hướng, khi con lăn xích tải chuyển động, khay đỡ với trục chính của khay được gắn cố định trên hai đầu con lăn cũng chuyển động theo

5-Cơ cấu chống lắc (rãnh dẫn hướng phụ): cho phép con lăn của khay đỡ chuyển động trong rãnh phụ, giúp khay đỡ ổn định, không rung lắc

6- Khay giữ xe: trên khay có các thanh để ngăn cách các ô xe với nhau

7- Ô để xe: nơi lưu giữ các xe trong quá trình xe được gửi tại hệ thống

8-Thanh ray ngang của cơ cấu dịch chuyển : cho phép cơ cấu dịch chuyển chuyển động ổn định theo phương ngang

9- Động cơ Q2 : tạo chuyển động quay giúp cơ cấu chuyển động theo phương ngang

10-Động cơ Q3: tạo chuyển động quay giúp cơ cấu chuyển động theo phương dọc

11- Tay kẹp: kẹp chặt các ô để xe trong quá trình dịch chuyển

12- Thanh ray dọc của cơ cấu dịch chuyển: cho phép cơ cấu dịch chuyển chuyển động ổn định theo phương dọc

13- Cơ cấu kẹp xe bán tự động: kẹp xe trong quá trình vận chuyển và mở khi xe

3.2 Nguyên lý hoạt động của hệ thống bãi đỗ xe gắn máy

Trạng thái 1: Khi xe đến bãi đỗ, sau khi quẹt thẻ, hệ thống sẽ nhận biết được vị trí ô xe cần lấy Nhờ chuyển động của hệ thống con lăn xích tải, khay chứa ô để xe

sẽ được đưa về vị trí lấy xe để cơ cấu dịch chuyển làm nhiệm vụ kẹp ô xe cần lấy và chuyển đến bãi đỗ

Trạng thái 2: Xe được đẩy vào ô xe đã đợi sẵn trên bãi, người xếp xe phải để xe đúng vào vị trí đánh dấu trước (trên ô xe có các khía nhám để đánh dấu vị trí bánh trước và bánh sau của xe), dựng chân trống (có thể sử dụng chân chống phụ hoặc chân trống giữa)

Trạng thái 3: Khi có tín hiện từ người gửi, ô chứa xe và xe được kéo trở lại khung Cơ cấu kẹp xe bán tự động đặt trên ô xe chuyển từ trạng thái mở sang trạng thái làm việc (kẹp chặt) khi ô xe xa dần vị trí bãi đỗ Xe luôn được kẹp chặt trong quá trình vận chuyển trên khay đỡ

Hình 3.2 Khung đỡ chính

3.3.2 Ray dẫn hướng

Ray dẫn hướng được tạo thành nhờ sự kết hợp của khung dẫn hướng trong và khung dẫn hướng ngoài Hệ thống con lăn xích sẽ chuyển động trong rãnh dẫn hướng, nhờ đó hệ thống chuyển động ổn định theo hướng định sẵn

Hình 3.3 Ray dẫn hướng hệ con lăn – xích tải

3.2.3 Khay chứa các ô xe

Khay chứa xe được thiết kế cho 4 ô để xe, có kết cấu dạng khung, sử dụng thép hộp mạ kẽm 50x100x2mm làm khung chính Xe máy được đặt trên các ô chứa xe nên bề mặt của khay chứa không cần thiết phải làm kín, ở trường hợp này để tiết kiệm chi phí và giảm trọng lượng, bề mặt khay để hở

Các kích thước của khung được cho trong hình dưới:

Hình 3.4 Kích thước của khay chứa các ô xe

Hình 3.5 Khay chứa bốn ô xe

3.2.4 Các ô giữ xe

Mỗi ô giữ xe được thiết kế để chứa một xe máy Đường bao của ô chứa có kích thước 2100mm x 900mm để có thể chứa vừa cả những xe tay ga lớn như SH, Lead

Ô giữ xe được cấu tạo từ các hộp thép mạ kẽm hàn với nhau thành khung, phía trên

bề mặt khung được lắp tấm thép phủ kín bề mặt, phía dưới có bốn thanh thép hộp 50x100x2mm được hàn song song với nhau dọc theo chiều dài khung tạo thành hai rãnh định hình phục vụ việc vận chuyển khay (hai tay của cơ cấu kẹp xe sẽ trượt dọc hai rãnh định hình này trong quá trình nâng hạ ô giữ xe)

Kết cấu của ô chứa xe được thể hiện trong hình dưới:

Hình 3.7 Ô giữ xe

3.2.5 Cơ cấu chống lắc cho khay giữ xe (rãnh dẫn hướng phụ)

Khi chuyển động xoay quanh ray dẫn hướng chính, khay giữ xe có thể bị rung lắc quanh trục chính của khay nối với thanh định hình gắn cố định vào xích tải Do

đó đòi hỏi chúng ta phải thiết kế cơ cấu chống lắc để hệ thống hoạt động ổn định, trơn tru, tránh hiện tượng các khay rung lắc gây mất an toàn cho hệ thống Cơ cấu chống lắc này sẽ phải giúp cố định thêm một trục song song với trục nối chính của khay và có biên dạng phù hợp với biên dạng chuyển động của khay

Cơ cấu chống lắc cho khay giữ xe được thiết kế bao gồm các con lăn được gắn trên hai đầu cùng phía của các khay giữ xe và hệ ray dẫn hướng phụ để các con lăn

có thể chuyển động trong đó Nếu chỉ sử dụng một con lăn cho mỗi khay với biên dạng ray dẫn khép kín thì khi khay chuyển động, trục chính của khay sẽ giao cắt với rãnh ray này Do đó cần sử dụng thêm một con lăn nữa để tạo thành hai biên dạng ray hở nhưng nếu kết nối chúng lại theo các điểm đầu cuối sẽ tạo thành một biên dạng khép kín phù hợp với biên dạng chuyển động của trục chính của khay Với hai

con lăn được sử dụng trên mỗi khay, ta luôn có một trong hai con lăn chạy trong rãnh biên dạng định trước, vậy khay luôn ổn định trạng thái, không bị rung lắc

Hình 3.8 Vị trí lắp con lăn phụ

* Xác định biên dạng chuyển động của trục chính khay:

Trục chính khay được lắp ráp đồng trục với thanh tam giác gắn cố định vào mắt xích Khi xích chuyển động trục chính của khay chuyển động theo Do mắt xích được tạo thành từ hai con lăn ống nên khi hai con lăn ống chuyển động chuyển tiếp trong đoạn giao giữa cung tròn và đường thẳng vuông góc với mặt đất, thanh tam giác gắn cố định trên đó sẽ có biên dạng cong, việc xác định biên dạng này được thực hiện nhờ phương pháp tập hợp điểm Ta cho con lăn chuyển động dần trên đoạn chuyển tiếp và đánh dấu các vị trí chuyển động của trục chính khay Sau đó nối các điểm này ta được biên dạng con của đoạn chuyển tiếp

Khi 2 con lăn ống của mắt xích cùng chuyển động trên cung tròn và đường thẳng của rãnh dẫn hướng, biên dạng của trục chính khay được xác định dễ dàng

Biên dạng của trục chính khay gồm các đoạn chính sau:

1- Hai cung tròn

2- Bốn đoạn chuyển tiếp

3- Hai đường thẳng đứng

Chúng ta có thể thấy rõ điều đó hơn qua các hình vẽ biên dạng bên dưới

Hình 3.9 Biên dạng khi giao cắt nếu chỉ sử dụng một con lăn

Hình 3.10 Biên dạng phối hợp của hai rãnh con lăn

Hình 3.11 Biên dạng của hai rãnh khi ghép tạo thành một biên dạng khép kín

Hình 3.12 Rãnh dẫn hướng phụ

Hình 3.13 Các kích thước của ray dẫn hướng phụ

3.2.6 Cơ cấu kẹp xe bán tự động

a/Kết cấu của cơ cấu kẹp xe:

Khi xe được đặt trên ô giữ xe, nếu chỉ sử dụng chân chống phụ hoặc chân chống giữa, xe có nguy cơ bị trượt dọc treo chiều dài của ô giữ xe Cơ cấu kẹp xe được thiết kế để khắc phục hiện tượng trượt dọc của xe khi ô giữ xe chuyển động

Cơ cấu kẹp xe được gắn cố định trên ô chứa xe, bao gồm: má kẹp bằng cao su,

cổ trục xoay, hệ thống tay quay – thanh trượt, lò xo

Má kẹp bằng cao su được nối với cổ trục xoay cho phép tự lựa để kẹp chặt bánh sau của xe mà không làm biến dạng vành bánh Trục xoay của má kẹp được nối với

hệ thống thanh trượt, tay quay để truyền chuyển động tịnh tiến từ hai thanh trượt bên ngoài ngoài của ô chứa xe đến má kẹp Cơ cấu tự động trả về vị trí ban đầu nhờ hai lò xo đặt trên cữ hành trình

Trong quá trình đưa xe lên ô giữ xe, xe có thể bị đặt lệch khỏi tâm của ô giữ nhưng các bánh xe vẫn nằm trên sàn nhám Việc xe bị đặt lệch như vậy đòi hỏi các

má kẹp phải tự động dịch chuyển một khoảng bằng khoảng đặt lệch cho trước để xe vẫn được kẹp an toàn Do đó cơ cấu kẹp xe được thiết kế với hai má kẹp bằng cao

su chuyển động độc lập với nhau nhờ hai hệ truyền động riêng biệt là hệ thanh trượt – thanh trượt và hệ thanh trượt – tay quay

Kết cấu của cơ cấu kẹp xe được thể hiện ở hình dưới

Hình 3.14 Kết cấu cơ cấu kẹp xe bán tự động

Hình 3.15 Bản thiết kế 3D của cấu kẹp xe bán tự động

b/Cơ chế hoạt động:

Khi ô chứa xe để trên khay, hai lò xo luôn trong tình trạng bị nén sẽ đẩy má kẹp xích lại gần nhau để giữ chặt bánh sau của xe Trong trường hợp ô trống, má kẹp sẽ được đẩy đến khi mấu hãm trên tay trượt chạm vào cữ chặn

Khi ô chứa xe được lấy ra và chuyển động về khu vực lấy xe, tay đấm gắn cố định trên khung của bãi đỗ sẽ dần tiếp xúc với thanh trượt của cơ cấu kẹp xe Ô xe càng chuyển động vào sâu trong khu vực điểm đỗ, tay đấm sẽ càng đẩy thanh trượt của cơ cấu kẹp xe trượt tịnh tiến ngang Qua hệ thống tay quay thanh trượt và các thanh dẫn hướng, hai má kẹp sẽ nhả bánh xe sau và chuyển sang trạng thái mở chờ người lấy xe (trong trường hợp lấy xe) hoặc để xe vào (trong trường hợp gửi xe) Khi kết thúc quá trình người gửi xe cho xe vào hoặc lấy xe ra, khi có tín hiệu kéo ô xe trả lại khay xe, ô xe chuyển động tịnh tiến ngang, tay đấm từ từ nhả thanh trượt ra Nhờ có lực nén của hai lò xo, hai má kẹp tiến lại gần nhau và kẹp chặt bánh sau của xe Do thiết kế của hai má kẹp cho phép các má kẹp chuyển động độc lập với nhau nên bánh xe không nhất thiết phải đặt chính giữa ô chứa xe mà chỉ cần đặt

nằm trên phần sàn đã được tạo nhám từ trước Việc này giúp cho quá trình đưa xe lên ô giữ xe được thuận tiện và dễ dàng hơn

c/ Tính toán lực kẹp lò xo

Tính toán lực kẹp cho trường hợp nguy hiểm nhất, giả thiết xe bị trượt dọc theo chiều dài của sàn trong quá trình vận chuyển xe, mặt đỡ xe nghiêng một góc 300so với phương ngang Trong điều kiện bình thường, các mặt khay khi chuyển động luôn song song với mặt đất nhờ hệ thống ray dẫn hướng phụ nên không có nguy cơ lật xe trên khay

Giả sử lực ma sát của sàn nhám không đáng kể

Ta có sơ đồ lực tác dụng lên mặt sàn:

P

P1

P2

Hình 3.16 Sơ đồ trọng lực của xe tác dụng lên sàn nghiêng

Lực kéo xe rời khỏi sàn P2 :

kep lx

F F

0, 25

kep lx

1500

10(N/ mm) 150

lx

F k x

Vậy cần chọn độ cứng lò xo lớn hơn hoặc bằng 10N/mm

 Giải thích nguyên lý hoạt động của sơ đồ:

Động cơ điện 1 truyền momen xoắn đến hộp giảm tốc trục vít bánh vít 3 qua các khớp nối 2 và trục truyền động, qua hộp giảm tốc momen được truyền đến trục đĩa

xích chủ động làm đĩa xích quay Đĩa xích chủ động quay làm bánh công tác gắn cố định với đĩa xích bị động quay theo, qua đó kéo thanh dẫn hướng cố định trên xích

di chuyển

Khay gắn với thanh dẫn hướng, khay di chuyển dẫn đến xe gắn máy đặt trên khay cũng được nâng lên hay hạ xuống theo từng chu trình hoạt động cụ thể của hệ thống

Các thao tác nâng và di chuyển được phối hợp nhịp nhàng nhờ vào các cảm biến hành trình, khi xe đến đúng vị trí các cảm biến sẽ báo tín hiện về bộ điều khiển để ngắt điện nguồn động cơ Điều khiển bằng vi điều khiển nên hệ thống đạt độ chính xác cao và ổn định

 Các thông số cơ bản của cơ cấu:

Trọng lượng 1 khay: Go= 300 kg = 3000N

Trọng lượng vật nâng trên mỗi khay: Q = 150 x 4 + 75 = 675 kg = 6750N (trong

đó trọng lượng 75kg là trọng lượng dự phòng giả thiết khi trong các xe có chứa đồ) Tốc độ di chuyển: Vn= 12m/ph = 0,2m/s

Chiều cao nâng: H = 1.6*5 = 8 m

4.1.2 Chọn động cơ điện:

Theo như thiết kế đối xứng của hệ thống , ta thấy tải trọng lớn nhất của cơ cấu là khi cả 4 khay xe được đặt trên 1 phía của hệ thống và loại trừ hoàn toàn ma sát Công suất tính khi nâng vật bằng trọng tải xác định theo công thức:

7, 5

60 1000   60 1000 0,72  kW

Với  = x 0 = 0,96 0,75 = 0,72 hiệu suất cơ cấu

x: hiệu suất của bộ truyền xích x = 0,96

0: hiệu suất của bộ truyền gồm hộp giảm tốc và khớp nối 0 = 0,75

Từ kết quả trên ta chọn động cơ cần trục MTKF 211-6 ([1],bảng P1.8) có thông số:

Kích thước cơ bản của động cơ được thể hiện ở hình dưới:

Hình 4.2 Kích thước động cơ điện MTKF 211-6

Bánh công tác 3 được gẵn cố định đồng trục với đĩa bị dẫn 2 Đĩa bị dẫn 2 được truyền động từ đĩa dẫn 1 qua bộ truyền xích có tỷ số truyền ux = 3

Bánh công tác 3 và đĩa bị dẫn được chọn sao cho đĩa dẫn có vận tốc bằng 36m/ph

Số vòng quay đĩa xích để đảm bảo tốc độ nâng cho trước:

Chọn mối ren trục vít Z1=1, số răng bánh vít là Z2= i0 Z1=28,65*1=28,65 <80 Chọn Z2= 30

Với Z1=1 chọn  = 0.75 theo bảng chọn hiệu suất trang 150, [1]

Momen xoắn trên trục ra T2=i0 .Tmax= 28,65.0.75*220= 4727,25 (Nm)

* Chọn xích

+ Trong bộ truyền xích thường dùng xích con lăn hoặc xích răng Trong đó xích ống con lăn được dùng phổ biến hơn và giá thành thấp hơn Đối với bộ truyền xích của thang nâng chọn xích ống con lăn một dãy Loại xích này phù hợp với vận tốc của thang nâng và có tính kinh tế

* Xác định các thông số của bộ truyền xích

Công suất tác dụng lên trục đĩa xích : N2= h.Nđc=0,75*7,5=5,625(kW)

Xác định số răng của đĩa xích Z:

Số răng của đĩa xích càng ít thì xích càng dễ bị mòn do va đập và xích làm việc càng ồn Do đó cần chọn số răng của đĩa xích nhỏ nhất có thể Trong trường hợp này, tỉ số truyền ux= 3, tra bảng ta chọn đĩa xích có số răng Z1 = 23

Vậy số răng đĩa xích bị dẫn là:

k0 hệ số kể đến ảnh hưởng của vị trí bộ truyền, k0=1.25

ka hệ số kể đến khoảng cách trục và chiều dài xích, ka = 1

kdc hệ số kể đến ảnh hưởng của việc điều chỉnh lực căng xích, kdc = 1

kbt hệ số kể đến ảnh hưởng của bôi trơn, kbt = 1.3

kd hệ số tải trọng động, kể đến tính chất của tải trọng, kd = 1.35

kc hệ số kể đến chế độ làm việc của bộ truyền, kc = 1

d 1 (mm)

L (mm)

h (mm)

b (mm)

Tải trọng phá hỏng (N)

Khối lượng 1m xích (kg) 50,8 31,75 14,29 28,58 - 48,3 72 226800 9,7

Bảng 4.1 Thông số cơ bản của xích ống con lăn một dãy

4.1.3 Xác định kích thước cơ bản của đĩa xích

Tính đường kính vòng chia của đĩa xích:

Đường kính vòng chia của đĩa dẫn và bị dẫn được xác định theo công thức:

2 2

69 230.25 50.8 140 0.5(23 69) 128 0.5(23 69) 2 2201( )

a = 2194,4 mm

* Kiểm nghiệm về độ bền của xích và đĩa

Sau khi xác định được số mắt xích và khoảng cách trục, ta tiến hành kiểm nghiệm

số lần va đập i của bản lề xích trong 1 giây:

Z1 là số răng của đĩa xích chủ động

n1 là tốc độ quay của trục đĩa xích chủ động

4.1.4 Thiết kế trục đĩa xích – kiểm bền:

Trục xích là trục mà trên đó có lắp 2 đĩa xích của bộ truyền xích của cơ cấu nâng Trục truyền momen xoắn từ động cơ điện thông qua hộp giảm tốc đến các đĩa xích

a/ Chọn vật liệu chế tạo trục đĩa xích: vật liệu làm trục là thép 45 tôi cải thiện b/ Tính chọn trục đĩa xích:

Chọn then theo tiêu chuẩn TCVN 2267-77 tra bảng 9.1a,[1]

Tại mối ghép trục có đường kính 100mm, then có thông số: b=28; h =16; t1=10;

t2 = 6.4 ; rmin = 0.4 ; rmax = 0.6

Tại mối ghép trục có đường kính 90mm, then có thông số: b=25; h =14; t1=9 ;

t2 = 5.4 ; rmin = 0.4 ; rmax = 0.6

Tại mối ghép trục có đường kính 85mm, then có thông số: b=22; h =14; t1=9 ;

t2 = 5.4 ; rmin = 0.4 ; rmax = 0.6

Hình 4.6 Trục xích

d/ Kiểm nghiệm an toàn của trục xích:

Kiểm nghiệm an toàn của trục xích theo công thức 10.19, [1]

1 0, 436 b 0, 436*850 370, 6

) Giới hạn bền của vật liệu b = 850 N/mm2

1 0, 58 1 0, 58*370, 6 215

 và a

được tính theo công thức:

u c

M W

u c

a

o

x c