BÃI đậu XE THÔNG MINH

CHƯƠNG 1: BÃI ĐẬU XE THÔNG MINH CHƯƠNG 2 : TÍNH TOÁN KẾT CẤU CHÍNH CỦA MÔ HÌNH 2.1. TÍNH TOÁN KẾT CẤU CHÍNH CỦA MÔ HÌNH CHƯƠNG 3: TRUYỀN ĐỘNG CHO TOÀN BỘ MÔ HÌNH 3.1. CHUYỀN ĐỘNG CƠ KHÍ 3.2. ĐỘNG CƠ SERVO CHƯƠNG 4: THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN 4.1. Lưu đồ giải thuật:

LỜI MỞ ĐẦUTrải qua nhiều thập kỷ ôtô đã trở thành một phương tiện gắn bó mật thiết đối vớiđời sống của con người Và cho tới nay nền công nghiệp ôtô ngày càng phát triển và sốlượng ôtô tăng chóng mặt từng ngày Sự gia tăng ngày càng nhiều về số lượng xe ôtôđiều này cũng phản ánh sự phát triển của một quốc gia Song song với sự phát triển đóngười ta đặt ra vấn đề là xây dựng những bãi đỗ xe phục vụ cho người dân trong việc đilại thuận tiện

Nhưng với đời sống công nghiệp như hiện nay thì việc xây dựng các bãi giữ xe códiện tích lớn là một vấn đề nan giải Vậy để giải quyết được bài toán trên thì cần phải xâydựng bãi đỗ xe theo kiểu tiết kiệm diện tích mặt bằng càng nhỏ càng tốt Chính vì vậy,các nước công nghiệp trên thế giới đã ứng dụng công nghệ khoa học - điều khiển tự độngvào để giải quyết bài toán này Đó là xây dựng một bãi đỗ xe tự động - hiện đại theo dạngtầng lộ thiên hoặc ngầm với cách giải quyết trên thực sự đã đem lại rất nhiều lợi ích như:

- Tiết kiệm thời gian và giảm ùn tắc

- Tạo cho khách hàng cảm giác tiện nghi, thoải mái

- Tiết kiệm nhiên liệu, giảm nguy cơ va chạm, hao mòn xe, giảm lượng khíthải ô nhiễm

- Tránh tình trạng xung đột, căng thẳng và giảm nguy cơ gây tai nạn

- … Theo khảo sát, có rất nhiều cao ốc tại Viêt Nam có tâng hâm để xe nhưng đa phầnđều không đáp ứng nhu cầu đậu xe Môt số cao ốc khác thậm chí còn không có tầng hầm

để xe nên các xe phải đậu dưới lòng đường, trên vỉa hè hoặc tìm chỗ đậu xa Vì vậy giảipháp xây dựng bãi đỗ xe tự động nhiều tầng rất cần thiết đối với Việt Nam hiện nay Tuynhiên, để xây dựng các bãi đỗ xe tự động đúng tiêu chuẩn, đòi hỏi phải có đội ngũ cán bộ

kỹ thuật có trình độ chuyên môn cao và luôn được trau dồi để thích ứng với công nghệngày càng hiện đại Trước những yêu cầu trên, công tác giáo dục và đào tạo chiếm tầmquan trọng trong công cuộc đổi mới, phát triển đất nước

Là sinh viên của chuyên ngành Cơ Điện Tử Sau những tháng năm học hỏi và tudưỡng tại Trường Đại Học Công Nghệ Sài Gòn Với những kiến thức có được trong quátrình học tập ở trường cùng với sự tìm tòi nghiên cứu, sau 3 tháng chúng em đã hoànthành đồ án Bãi Đậu Xe Tự Động này

Đây là kết quả đạt được qua những kiến thức đã tích lũy trong quá trình học tập,nghiên cứu Và cũng là thành công đầu tiên của chúng em trước khi ra trường Dù chúng

em rất cố gắng để hoàn thành đồ án này đúng thời hạn, nhưng cũng không tránh khỏinhững thiếu sót mong quí thầy cô thông cảm

Chúng em cũng gửi lời cám ơn sâu sắc đến GVC TS Thầy NGUYỄN VĂN GIÁP và GV ThS TRẦN TRUNG LÊ đã nhiệt tình giúp đỡ và đưa những lời khuyên

hữu ích để chúng em có thề hoàn thành đồ án này

Rất mong được đón nhận những ý kiến đóng góp của quí thầy cô và các bạn sinhviên

ĐỒ ÁN : BÃI ĐẬU XE THÔNG MINH

CHƯƠNG 1: BÃI ĐẬU XE THÔNG MINH

1.1 TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU TRONG NƯỚC VÀ NGOÀI NƯỚC

1.1.1 Giới thiệu về bãi đỗ xe thông minh:

Khái niệm về hệ thống đậu xe tự động đã được và được thúc đẩy bởi hai yếu tố: như cầu chỗ đậu xe và sự khan hiếm của đất sẵn có Việc sử dụng bãi đậu xe tự động sớmnhất là ở Paris, Pháp vào năm 1905 tại Garage Rue de Ponthieu Lúc đó chỉ sử dụng một nhà đỗ xe tầng với mô hình là xe này chồng lên xe kia, tất nhiên việc di chuyển xe phải

sử dụng thang máy Khách gửi xe chỉ việc giao xe tại khu vực chỉ định, nhân viên bãi giữ

xe tự động sẽ có nhiệm vụ sử dụng thang máy để đưa xe lên vị trí đỗ Bãi đỗ xe không chỉtiết kiệm về mặt diện tích, mà sau này các bãi đỗ xe còn được trang bị nhiều thiết bị tối tân với mục đích bảo vệ môi trường, thanh lọc không khí do khí thải từ lượng xe ô tô quá lớn

Việc gia tăng quá nhanh của kinh tế và giao thông động là hai vấn đề ảnh hưởng trực tiếp đến giao thông tĩnh nói chung cũng như bến bãi đỗ xe nói riêng, theo tính hình thực tế hiện nay:

● Đời sống đang dần được nâng cao, ô tô nhiều nhưng bãi đỗ xe không đáp ứng được nhu cầu thực tế

● Các bãi đậu xe hiện tại không đáp ứng được sự an tâm cho người gởi như dễ bịmất cắp phụ tùng ,người lái xe không có kinh nghiệm phải mất nhiều thời gian

để đưa xe vào bến đỗ

● Bãi xe tự lái thường có diện tích lớn nên lái xe lại phải mất rất nhiều thời gian

để tìm chỗ đỗ hay tìm ra xe của mình khi lấy xe

Và điều mà phần lớn nhà đầu tư quan tâm nhất là bãi đỗ xe tự lái chiếm nhiều diệntích của công trình (bình quân 25m2 / 1 vị trí đỗ xe bao gồm diện tích đường di chuyển

Thực tế này khiến cho rất nhiều công trình xây dựng thuộc hàng cao cấp, nhưng sốlượng ô tô đỗ được trong công trình không đủ đáp ứng phân nửa nhu cầu của những người sử dụng Với những khách sạn, văn phòng cao cấp, siêu thị, trung tâm hội nghị, trung tâm triển lãm, cảnh ùn tắc do bãi đỗ xe ô tô tràn ra lề đường không còn là chuyện hiếm

1.1.2 Tình hình phát triển bãi đỗ xe tự động trên thế giới

Trên thế giới hiên nay các bãi đỗ xe tự động đã phát triễn vượt bậc như:

Tháp xe Car Tower hình trụ cao 20 tầng trong công viên Autostadt của

Volkswagen ở Đức

Car Tower là tháp đỗ xe cao 20 tầng với sức chứa 800 xe nằm trong công viên Autostadt, tỉnh Wolfsburg, hình trụ bằng kính hoàn toàn trong suốt nằm ở trung tâm và được xem là đặc trưng của công viên xe khổng lồ này

Người ta nói rằng, mỗi tòa nhà hơn 20 tầng này có thể chưa được hơn 400 chiếc xe

và vừa là nơi lưu trữ những chiếc xe Kiến trúc độc đáo cùng công nghệ tự động có thể đưa 1 chiếc xe ra hoặc vào chỉ trong vòng 45 giây trong thời gian cao điểm Đây cũng trởthành khiến nó trở thành trung tâm phân phối xe hơi lớn nhất thế giới

● Hệ thống cơ khí: Tương tự như 1 Robot 3 bậc tự do

● Hê thống ĐK: Được thiết kế tự động nâng đỡ xe và chuyển xe đến vị trí đã

định

ĐỒ ÁN : BÃI ĐẬU XE THÔNG MINH

Bãi đỗ xe Sinh Đôi Marina City ở Chicago, Mỹ

Bãi đỗ xe Marina City là hai tòa nhà "sinh đôi" nằm giữa trung tâm thành phố Chicago Phần bên dưới chứa 896 chỗ để xe

● Hệ thống cơ khí: Kết cấu bê tông cốt thép,

● Hê thống ĐK: PLC…

Bãi đỗ xe tự động ở Dubai

Đây là bãi đỗ tự động lớn nhất thế giới với khả năng phục vụ 250 chiếc ôtô/tiếng

và sức chứa 765 xe Những chiếc xe được tự động xếp cạnh nhau sao cho càng tiết kiệm không gian càng tốt

● Hệ thống cơ khí: Kết cấu khung thép, được ghép thành nhiều tầng có

thể nâng hạ tùy

● Hê thống ĐK: Tự động nâng hạ, có thể hệ thống sử dụng thủy lực

hoặc motor điện

1.1.3 Tình hình phát triển bãi đỗ xe tự động ở Việt Nam:

So với các bãi đỗ xe kiểu truyền thống, những lợi ích của một bãi đỗ xe tự động không chỉ là nhanh chóng và tiện lợi Bạn sẽ không còn phải lo lắng chiếc xe của mình bị

xô xát, va đụng, trầy xước bởi nơi đậu xe được cách ly hoàn toàn với bên ngoài

Vào đầu năm 2006, Ủy Ban Nhân Dân thành phố Hồ Chí Minh đã mời các tổ chức, cá nhân tham gia đầu tư xây dựng 7 bãi đậu xe ngầm tại khu vực trung tâm thành phố Bãi đậu xe ngầm thứ 8 tại công viên Lê Văn Tám được giao cho Công ty cổ phần Đầu tư phát triển không gian ngầm IUS làm chủ đầu tư

Tuy nhiên các bãi đỗ xe ngầm trên hiện nay vẫn chưa khởi công xây dựng

Vì thế để giải quyết nhu cầu đậu xe hiện nay ở khu vực trung tâm TPHCM sớm xây dựng các bãi đậu xe nổi nhiều tầng sử dụng bằng thiết bị tự động trong khi chờ xây dựng các bãi đậu xe ngầm

1.2 HƯỚNG NGHIÊN CỨU CHÍNH CỦA LUẬN VĂN :

1.2.1 Đặt vấn đề:

Trong luận văn này tác giả sẽ giải quyết hai bài toán sau đây:

● Thiết kế mô hình bãi đậu xe tự động: 16 chỗ đỗ xe, 4 tầng mỗi tầng 4 chỗ đậu mỗi chỗ đậu nằm trong 1 tầng cách nhau 90 độ và thực hiện các bản vẽ kĩ thuậtcho các kết cấu cơ khí

● Lập trình điều khiển xe chạy ra, vào và đậu đúng nơi quy định

1.2.2 Hướng giải quyết bài toán:

Sử dụng các kiến thức đã được học trên lớp liên quan đến công nghệ cơ khí, truyền động cơ khí, vật liệu kỹ thuật, robot công nghiệp, kỹ thuật điện, công nghệ chế tạo máy

và vi xử lý để xây dựng hoàn chỉnh mô hình bãi đậu xe tự động

Phần cơ dựa trên ý tưởng từ kết cấu của một bãi đậu xe thật sự để thiết kế nên bản vẽ hoàn chỉnh và sử dụng các thiết bị gia công để tạo ra mô hình

Phần chuyển động của bãi đậu xe gồm thanh răng bánh răng, bánh răng thẳng, tời kéo, hộp số

Phần điều khiển:

Bộ điều khiển trung tâm sử dụng PLC S7 200

- Sử dụng tín hiệu xung điều khiển động cơ AC Servo xoay theo góc độ

đã định

- Điều khiển đông cơ DC nâng, hạ xe theo tầng của bãi đậu xe

- Điều khiển động cơ DC trượt để đưa xe ra, vào đúng chỗ qui định.

- Điều khiển Rơle.

ĐỒ ÁN : BÃI ĐẬU XE THÔNG MINH

● Giới hạn của luận văn:

- Bãi đậu xe tự động có độ chính xác và linh hoạt chưa cao.

- Hệ thống nâng hạ xe và hệ thống đưa xe ra vào hoạt động chưa êm.

- Mô hình chưa sử dụng hết diện tích và không gian bãi đậu xe.

- Hệ thống tủ điều khiển và dây chưa gọn

● Kết quả mong muốn:

- Mô hình hóa hình học hoàn chỉnh bãi đậu xe tự động nhằm kiểm tra độ

chính xác cách nâng hạ, đưa xe ra vào của mô hình

- Lập trình điều khiển xe nâng hạ theo tầng và đưa xe ra vào bãi đậu đúng

nơi qui định

- Nghiên cứu vả áp dụng thêm nhiều công nghệ để đưa vào thực tế.

CHƯƠNG 2 : TÍNH TOÁN KẾT CẤU CHÍNH CỦA MÔ

HÌNH

2.1 TÍNH TOÁN KẾT CẤU CHÍNH CỦA MÔ HÌNH

2.1.1 Tính toán kết cấu khung để xe

Công thức tính:

 P = M.g

Trong đó :

P: trọng lượng toàn máy

M: khối lượng máy

G: gia tốc trọng trường g = 10 m/s2

 Bàn đỡ:

 Yêu cầu kỹ thuật:

Phương pháp gia công: cắt Khoan lỗ ∅12

Khối lượng của bàn đỡ mô hình:

Trong đó: S = 1.210.000 (mm)2

V = S x 3 = 3.630.000 (mm)3

Khối lượng: 7.8 10-6x V = 28,45 (kg)Tính toán lựa chọn kết cấu tầng

 Tầng 1

 Yêu cầu kỹ thuật:

Phương pháp gia công : Khoan lỗ ∅10

Ta chọn vật liệu làm khung là nhựa mica dày 10mmKhối lượng tầng 1:

Trong đó : S = 785.300-386.900=398.400 (mm)2

V = S x 10 = 3.984.000 (mm)3Khối lượng khung: 1,31 10-6 V = 5 (kg)

 Tầng 2~5

 Yêu cầu kỹ thuật:

Ta chọn vật liệu là nhựa mica dày 10mmKhối lượng tầng :

Trong đó: S = 398.400 (mm)2

V = 10 x S = 3.984.000 (mm)3Khối lượng: (1.31.10-6 V).4= 20 (kg)

 Trụ đỡ tầng:

 Yêu cầu kỹ thuật:

Phương pháp gia công: tiện renRen M8

Chọn vật liệu gia công là sắtKhối lượng:

Trong đó: S = 50.2 (mm)2

V = S x 540 = 27.129,6 (mm)3Khối lượng: 7,85.10-6 V = 0,21 (kg)Tổng trọng lượng là 0,21x16 = 3.5 (kg)

ĐỒ ÁN : BÃI ĐẬU XE THÔNG MINH

2.1.2 Tính toán kết cấu Robot

0100

0010

0010

S2

−C2

00

000

1}

A3={10

00

0010

0010

00

d3¿

1}

Ta có T1=A1

T2=A1 x A2={C2

S2

00

0010

S2

−C2

00

0010

S2

−C2

00

0010

S Ø

−C Ø

10

P x

P¿y

d3¿

1 }

2.1.3 Tính toán trọng lượng nâng:

Hình 2.1: Đơn giản hóa mô hình

ĐỒ ÁN : BÃI ĐẬU XE THÔNG MINH

Giả thiết bỏ qua trọng lượng bản thân của vật liệu

● Sơ đồ 1:

Hình 2.2: Giảng đồ nội lực khâu 3

M = P.L = 5.140=700 kg/cm

● Sơ đồ 4:

Hình 2.5: Giảng đồ nội lực ngàm chiệu lực

Lực dọc trong thanh N = P = 5kgChọn tiết diện thanh

Giã sử ứng suất cho phép của vật liệu σ = 100kg/cm2

Từ những thông số trên ta có được các thông số cho các khâu

Bảng khối lượng của các thanh

CHƯƠNG 3: TRUYỀN ĐỘNG CHO TOÀN BỘ MÔ

HÌNH

3.1 CHUYỀN ĐỘNG CƠ KHÍ:

3.1.1 Truyền động thanh răng banh răng:

 Cơ cấu truyền động:

Là một hệ gồm các chi tiết hoặc cấu trúc được liên kết bởi bánh răng, cam,trục khuỷu… để truyền chuyển động hoặc truyền lực Khi thiết kế cơ cấu truyền động,cần nắm vững các định luật về cơ học

● Phân tích truyền động: tính toán về chuyển động và lực

● Phân tích tĩnh học: tính toán sự cân bằng của hệ thống và các bộ phận

● Phân tích động lực học: tính toán chuyển động của tất cả các chi tiết dướitác dụng của lực

Hình 3.1: Nguyên lý truyền độngBánh răng là một chi tiết cơ khí thường dùng để truyền lực và truyền chuyển độnggiữa các bộ phận trong một cỗ máy Bánh răng có độ bền cao và có thể truyền lực đạthiệu quả tới 98%

Cơ cấu truyền động bánh răng thông thường bao gồm từ hai bánh răng trở lên,thường dùng trong các trường hợp:

ĐỒ ÁN : BÃI ĐẬU XE THÔNG MINH

Phân loại bánh răng:

dựa vào cấu tạo:

Các trục tuyền động được bố trí song song nhau khi cần thay đổi tốc độ

và chiều quay của các trục

Các loại bánh răng thường được sử dụng cho kiểu truyền động này bao gồm:

● Bánh răng trụ thẳng

● Bánh răng trụ nghiêng

● Bánh răng xương cá

 Bánh răng trụ thẳng

Bánh răng trụ thẳng có bộ răng song song với trục

Do tương đối đơn giản khi thiết kế và lắp đặt nên nó là một trong những chi tiếtphổ biến nhất trong các thiết kế cơ khí Tuy nhiên, bánh răng trụ thẳng có khả năng chịulực thấp và gây ra nhiều tiếng ồn hơn các loại bánh răng khác

Có 2 loại bánh răng trụ thẳng là răng ngoài và loại răng trong

 Bánh vít và trục vít

Bánh vít là bánh răng nghiêng, trục vít có ren hình thang nằm trên trục Khi bánhrăng không hoạt động, trục vít lập tức dừng chuyển động, vì vậy chúng thường được sửdụng khi cần giảm tốc nhanh

 Bánh vít hypoid

là bánh răng có răng nghiêng 90o với trục, dùng để đổi hướng chuyển động Bánhvít này được dùng khi truyền lực lớn, vận hành êm

 Thanh răng và bánh răng

Gồm bánh răng trụ thẳng ăn khớp với thanh răng thẳng Thanh răng và bánh răngđược dùng để biến chuyển động quay thành chuyển động thẳng

Hình 3.3: Thanh rang và bánh răng

3.1.2 Cấu tạo kỹ thuật của bánh răng

Góc áp lực:

Là góc giữa tiếp tuyến của đường tròn ăn khớp và phương của lực tác dụng

Góc áp lực quyết định kích thước vòng tròn cơ sở và dạng profile răng Góc

áp lực tiêu chuẩn thường là 14.5o, 20o, và 25o

Danh mục bánh răng cũng được phân loại dựa theo số lượng răng và góc áplực

ĐỒ ÁN : BÃI ĐẬU XE THÔNG MINH

3.1.3 Hệ số truyền động:

Hệ số truyền động của các bánh răng được tính bằng tỷ số giữa các đường kínhcủa các vòng tròn ăn khớp Tùy theo tỷ số này, ta có dạng truyền động tăng tốc hoặcgiảm tốc

Hệ số truyền động còn được tính theo tỷ số vòng quay hoặc theo tỷ số giữa sốlượng răng của bánh răng

3.1.4 Tính toán thanh răng bánh răng:

● Phân phối tỉ số truyền

Tỷ số truyền chung của hệ thống :

1000

ndc ich n  tai  

ich=ixich × ibrt × ibrn

ich : tỉ số truyền chung

ibrt : tỉ số truyền của bộ truyền răng trụ

Công suất trên các trục:

N1: là công suất trên trục I

M1:là moment trên truc I

Từ các thông số trên ta chọn kích thước bánh răng như sau:

● Định các thông số hình học chủ yếu của bộ truyền

Các thông số của bô truyền bánh răng thẳng được tính theo công thức trong bảng3-2:

Di1: là đường kính vòng chân răng bánh nhỏ

Di2: là đường kính vòng chân răng bánh lớn

d : đường kính trục

N : công suất truyền kW

n : số vòng quay trong 1 phút của trụcĐối với trục I:

N1= 0,097 kWn= 287 v/pC= 120

0,097 3

ĐỒ ÁN : BÃI ĐẬU XE THÔNG MINH

Hệ thống servo không đơn giản chỉ là một phương pháp thay thế điều khiển vị trí

và tốc độ của các cơ cấu cơ học, ngoài những thiết bị cơ khí đơn giản, hệ thống servo bâygiờ đã trở thành một hệ thống điều khiển chính trong phương pháp điều khiển vị trí và tốc

độ Sau đây là một số ví dụ về các cơ cấu định vị:

Cơ cấu định vị đơn giản :

Các vị dụ về cơ cấu này đó là xy lanh hay trục cam hay bộ ly hợp và phanh hãm

Ưu điểm của cơ cấu này đó là đơn giản, rẻ tiền, và có thể hoạt động ở tốc độ cao.

Cơ cấu định vị linh hoạt điều khiển bởi servo motor

Cơ cấu này có thể được điều khiển vòng hở, nửa kín hay vòng kín

Ưu điểm của cơ cấu này đó là độ chính xác và đáp ứng tốc độ cao, có thể dễ dàngthay đổi vị trí đich và tốc độ của cơ cấu chấp hành.Cơ cấu chuyển động định hướng Cơcấu này chuyển động theo hướng nhất định được chỉ định từ bộ điều hiển Chuyển động

có thể là chuyển động tịnh tiến hay quay

ĐỒ ÁN : BÃI ĐẬU XE THÔNG MINH

Ưu điểm là cơ cấu chấp hành đơn giản và nâng cao tuổi thọ hộp số truyền động Backlash hiểu nôm na đó là giới hạn chuyển động của một hệ thống servo.Tất cả các thiết

bị cơ khí đều có một điểm trung tính giữa chuyển động hoặc quay theo chiều dương và

âm (cũng giống như động cơ trước khi đảo chiều thì vận tốc phải giảm về 0) Xét một chuyển động tịnh tiến lui và tới như trong hình sau:

Chuyển động tính tiến này được điều khiển bởi một động cơ servo.Chuyển độngtới và lui được giới hạn bởi một khoản trống như trong hình Như vậy động cơ sẽ quaytheo chiều dương hoặc chiều âm theo một số vòng nhất định để chuyển động của thanhquét lên toàn bộ khoản trống đó nhưng không được vượt quá khoản trống (đây là mộttrong những điều kiện cốt lõi của việc điều khiển động cơ servo) Giới hạn này được gọi

là backlash Tuy nhiên trong thực tế độ động cơ quay những vòng chính xác để con trượttrựơt chính xác và quét lên toàn bộ khoản trống trên là rất khó thực hiện nếu không cómột sự bù trừ cho nó Và trong hệ thống servo nhất thiết có những hàm lệnh thực hiệnviệc bù trừ, hiệu chỉnh này

Như trong hình vẽtrên, hệ thống servo gởi xung lệnh hiệu chỉnh cộng/trừ số lượngxung lệnh điều khiển và các xung lệnh hiệu chỉnh này sẽ không được tính đến trong bộđếm xung

3.2.3 Hệ thống điều khiển

Có ba dạng :

Điều khiển vòng hở:

Nghĩa là bộ điều khiển vị trí chỉ đặt lệnh cho động cơ quay mà thôi

 Điều khiển nửa kín:

Ở đây số vòng quay của step motor được mã hóa và hồi tiếp về bộ điều khiển vịtrí Nghĩa là đến đây thì động cơ step chỉ quay một số vòng nhất định tùy thuộc vào “lệnh” của bộ điều khiển vị trí, nói cách khác bộ điều khiển vị trí có thể ra lệnh cho chạyhoặc dừng động cơ theo một lập trình sẵn có tùy thuộc vào ý đồ của người thiết kế

ĐỒ ÁN : BÃI ĐẬU XE THÔNG MINH

3.2.4 Cấu hình của hệ thống servo:

Động cơ servo

Sự khác biệt của động cơ servo so với những động cơ sử dụng cảm ứng từ nóichung là nó có một máy dò để phát hiện tốc độ quay và vị trí

Bộ điều khiển (Tính hiệu đầu vào)

Điều khiển tốc độ đông cơ servo quay với một tốc độ tương ứng với tính hiệu điện áp đầuvào VÌ vậy nó giám sát tốc độ quay của đông cơ trong mọi thời điểm

về khả năng độ chính xác chạy đồng đều ở tốc độ quay thấp tới mức nào, cần được bổsung vào tài liệu kỹ thuật Đối với ĐK đặt vị trí hay đặt góc còn cần thêm cả các số liệu

về độ phân giải của vị trí

Hiện tại có thể coi các thông số danh định sau đây là giá trị định hướng cho hệ TĐServo:

Mômen quay danh định Mb: tới 200 Nm (đôi khi có thể tới 500 Nm)

Quá tải mômen quay Mmax/Mb: 3 10

Giới hạn trên của tốc độ quay Nmax: 20.000 min-1

Độ phân giải đo vị trí trục động cơ: tối đa 4.600.000 bước ứng với 0.00010

Giới hạn dưới của tốc độ quay vẫn bảo đảm quay tròn đều: 0.01 min-1

Khả năng lặp lại của chuyển động thẳng phía sau hộp số: 0.1 µm

● Đặc điểm

Khả năng quá tải về mômen quay cao (Mmax/Mb ≈ 4 10)

Khả năng giá tốc lớn (dω/dt|max = Mmax/Jges), vốn được coi là đặc điểm quantrọng của các kết cấu trục chuyển động, dẫn đến đòi hỏi động cơ và các kết cấu đi kèm(hộp số, côn nối) cần phải có quán tính nhỏ (FI nhỏ)

Công suất động tối đa lớn (limit dynamic power) theo định nghĩa (Biến thiên củacông suất L = Mmax ⋅ |dω /dt|max)

thông thường cần có một phạm vi rộng ĐK tốc độ tuyến tính (kể cả tốc độ quanh điểmđứng im!)

Một số đòi hỏi khác về kết cấu đối với hệ TĐServo:

Thoát nhiệt tốt kể cả ở trạng thái đứng im (dự kiến sẵn làm mát độc lập)

Ngăn ngừa truyền nhiệt qua trục động cơ tới đối tượng TĐ (tới phụ tải)

(đòi hỏi về cấp chính xác đối với máy công cụ, động cơ KĐB bất lợi với vai trò

động cơ ĐK vì có tổn thất lớn trong Rotor)

Sự đồng đều của chuyển động (trước hết ở tốc độ quay nhỏ)

Tích hợp động cơ ĐK trực tiếp vào đối tượng TĐ

(kết cấu gọn, bền)

Tích hợp khâu đo tốc độ quay và vị trí vào động cơ ĐK(tiết kiệm không gian và hạgiá thành)

Tích hợp động cơ và cảm biến đo vị trí,đo tốc độ quay(nhỏ gọn,giá thành hạ)

ĐỒ ÁN : BÃI ĐẬU XE THÔNG MINH

Tích hợp động cơ điều khiển và trục vit bi thành hệ truyền động tuyến tính giả.

3.3 CHUYỀN ĐỘNG ĐIỆN

Chuyền động điện bao gốm:

 Đông cơ điện 1 chiều

 Rơle điều khiển

o Động cơ điện một chiều kích từ độc lập

o Động cơ điện một chiều kích từ song song

o Động cơ đện một chiều kích từ nối tiếp

Động cơ điện một chiều kích từ hỗn hợp hay kích từ bằng nâm châm vĩnh cửu

Nói tóm lại động cơ điện một chiều được sử dụng rộng rãi và phổ biến trong các dâytruyền thiết bị,các cơ cấu vận hành như thang máy,máy nâng Nó có vai trò quan trọng

và cần thiết trong quá trình công nghiệp hoá và hiện đại hoá của đất nước ta hiện nay.Vớicấu tạo không quá phức tạp và khó khăn cho chung ta chế tạovà sửa chữa nó.Góp phầncải thiện cuộc sống, sức lao động của con người nói chung và nhân dân Việt Nam ta nóiriêng

3.3.2 Nguyên lý và cấu tạo của động cơ điện một chiều

Khi đặt vào trong từ trường một dây dẫn và cho dòng điện chạy qua dây dẫn thì từtrường sẽ tác dụng một lực từ vào dòng điện (vào dây dẫn) và làm dây dẫn chuyểnđộng.Chiều của từ lực được xác định bằng quay tắc bà tay trái.Động cơ điện nói chung vàđộng cơ điện một chiều nói riêng thì chúng đều hoatj đông theo quy tắc này

 Cấu tạo :

Cấu tạo của động cơ điện một chiều gồm 2 phần chính là phần tĩnh ( Stator ) vàphần động ( Rotor ).

ĐỒ ÁN : BÃI ĐẬU XE THÔNG MINH

● Phần tĩnh gồm có :

Cực từ chính :

Cực từ chính là phần sinh ra từ trường gồm có lõi sắt và cuộn dây :

Lõi sắt cực từ được làm từ các lá thép kỹ thuật hoặc thép cacbon dầy : 0,5 1 mmđược ép lại với nhau và tán chặt thành một khối các cực từ được gắn vào vỏ máy bằngcác bulông Một cặp cực từ (đôi cực) gồm hai cực nam - bắc đặt đối xứng với nhau quatrục động cơ, tuỳ theo động cơ mà động cơ có thể có 1,2,3, các máy điện nhỏ cực từđược làm bằng thép khối Dây quấn kích từ làm bằng dây đồng có tiết diện tròn hoặc chữnhật được sơn cách điện và được quấn thành từng cuộn Các cuộn dây được mắc nối tiếpvới nhau Các cuộn dây được bọc cách điện cẩn thận trước khi đặt vào các cực từ

Cực từ phụ :

Cực từ phụ được đặt giữa các cực từ chính để cải thiện tình trạng đổi chiều Cực từphụ được làm bằng thép khối trên đặt các cuộn dây quấn Dây quấn cực từ phụ tương tựnhư dây quấn cực từ chính

ra nắp máy còn là giá đỡ ổ bi của trục động cơ

Cơ cấu chổi than : Cơ cấu chổi than để đưa dòng điện từ ngoài vào nếu máy làđộng cơ và đưa dòng điện ra nếu máy là phát điện Cơ cấu chổi than gồm có 2 chổi thanlàm từ than cacbon thường là hình chữ nhật Hai chổi than được đựng trong hộp chổi than

và luôn tỳ lên hai vành góp nhờ 2 lò xo Hộp chổi than có thể thay đổi được vị trí sao chophù hợp

● Phần quay :

Lõi sắt phần ứng :

Lõi sắt phần ứng dùng để dẫn từ, thường được làm bằng tôn Silic dầy 0,5mm cóphủ một lớp cách điện sau đó được ép lại để giảm tổn hao do dòng điện xoáy Phucô gâylên Trên các lá thép có dập các rãnh để khi ép lại tạo thành các rãnh đặt cuộn dây phầnứng vào Lõi sắt là hình trụ tròn và được ép cứng vào với trục tạo thành một khối thốngnhất

Trong các máy điện công suất trung bình trở lên người ta thường dập các rãnh đểkhi ép lại tạo thành các lỗ thông gió làm mát cuộn dây và mạch từ

Dây quấn phần ứng :

Dây quấn phần ứng sinh ra suất điện động và có dòng điện chạy qua Trong máyđiện nhỏ dây quấn phần ứng có tiết diện tròn, với động cơ có công suất vừa và lớn tiếtdiện dây là hình chữ nhật Khi đặt dây quấn phần ứng vào rãnh Rotor người ta phải dùngcác nêm, chèn lên bề mặt của cuộn dây, các nêm này nằm trong rãnh đặt các cạnh dâyquấn để tránh cho dây không bị văng ra ngoài khi dây chịu lực điện từ tác động

Cổ góp :

Cổ góp dùng để đổi chiều dòng điện xoay chiều thành một chiều Cổ góp gồmnhiều phiến góp bằng đồng ghép lại thành hình trụ tròn sau đó được ép chặt vào trục Cácphiến góp được cách điện với nhau bằng các tấm mea đặt ở giữa Đuôi các phiến góp nhôcao để hàn đầu dây cuộn dây phần ứng, mỗi phiến góp có đuôi chỉ hàn một đầu dây vàtạo thành các cuộn dây phần ứng nối tiếp nhau

● Các bộ phận khác :

Cánh quạt : Cánh quạt dùng để làm mát động cơ Cánh quạt được lắp trên trụcđộng cơ để hút gió từ ngoài qua các khe hở trên nắp máy, khi động cơ làm việc gió từngoài vào qua các khe hở trên nắp máy , khi động cơ làm việc gió hút vào làm nguội dâyquấn, mạch từ

Trục máy : Trục máy được làm bằng loại thép cứng nhiều cacbon Trên trục máyđặt lõi thép phần ứng và cổ góp Hai đầu của trục máy được gối lên 2 vòng bi ở nắp máy

ĐỒ ÁN : BÃI ĐẬU XE THÔNG MINH

 Nguyên lý làm việc của động cơ điện một chiều :

Từ trường của động cơ được tạo ra nhờ các cuộn dây 5 có dòng điệnmột chiềuchạy qua.Các cuộn dây này gọi là cuộn cảm (hay cuộn kích từ) và được cuốn quanh cáccực từ 4.Trên hình vẽ động cơ điện một chiều,stator 6 của động cơ có đặt các cuộn cảmnên stator gọi còn gọi là phần cảm.từ trường do cuộn cảm tạo ra sẽ tác dụng một từ lựcvào các dây dẫn rotor 7 đặt trong các rãnh của rotor 3 khi có dòng điện chạy qua.Cuộndây này gọi là cuộn ứng.Dòng điện đưa vào cuộn ứng qua các chổi than 2 và cổ góp1.Rotor mang cuộn ứng nên gọi là phần ứng của động cơ

Trong hình vẽ các dây dẫn cuộn ứng ở nửa trên rotor có dòng điện hướng vào,còncác dây dẫn ở nửa dưới của rotor có dòng điện hướng ra khỏi hình vẽ.Từ lực F tác dụngvào các dây dẫn rotor có chiều xác định theo quy tắc bàn tay trái sẽ tạo ra mômen làmquay rotor ngược chiều kim đồng hồ.động cơ trên có 2 cực từ hay một đôi cực (1 cặp cực,P=1)

Trong thời gian động cơ làm việc,cuộn cảm tạo ra từ trường d dọc trục cực từ vàphân bố đối xứng với cực từ.Mặt phẳng OO trên đó có đặt chổi than, vừa là mặt phẳngchung tính vật lý Đồng thời dòng điện trong cuộn ứng cũng tạo ra từ trường riêng nhướng ngang trục cực từ Từ trường tổng cộng trong động cơ mất tính chất đối xứng dọctrục (hình c) và mặt phẳng trung tính vật lý quay đi một góc  (ngược chiều quay củarotor)so với mặt phẳng trung tính hình học.

Khi mà dòng điện trung tính càng mạnh thì n càng mạnh và góc quay õ cànglớn.Khi đó ta có thể nói phản ứng phần ứng càng mạnh

Phản ứng phần ứng là một trong những nguyên nhân gây ra tia lửa điện giữa chổi than và

cổ góp cũng như giữa các lá góp trong cổp góp.Chúng ta có thể hạn chế ảnh hưởng nàynhờ xoay chổi than theo vị trí mặt phảng trung tính vật lý.(tức là theo góc õ).Thôngthường trong các động cơ điện một chiều hiện nay, người ta thường thê cực từ phụ

Cực từ phụ được đặt giũa các cực từ chính và cuộn dây cực từ phụ sẽ tạo ra từtrường ngang trục so cới từ trường chính và ngược chiều với từ trường ncủa cuộn ứng

để khử từ trường n Nhờ vậy phản ứng phần ứng bị hạn chế và quá trình chuyển mạchtrong động cơ sẽ tốt hơn

Bởi vì rằng từ trường n gây ra phản ứng phần ứng tỉ lệ với dòng điện phần ứng

Iưnên cuộn dây cực từ phụ được mắc nối tiếp với cuộn dây phần ứng.Do vậy khi dòngđiện phần ứng tăng lên thì cuộn dây cực từ phụ cũng sinh ra từ truờng ngược mạnh hơn

để khử từ trường n

Ngoài ra,biện pháp tăng khe hở không khí giữa Stator và rotor cũng được ápdụng.Cách này dẫn đến sự tăng kích thước động cơ và phải tăng cường thêm cuộn kích từchính vì khe hở không khí lớn sẽ làm yếu từ trường chính

Còn đối với các loại động cơ điện một chiều có công suất trung bình và lớn thìbiện pháp chính là thêm cuộn dây bù đặt trong rãnh ở các cực từ chính (Như hình vẽ)nhằm tạo ra từ thông b ngựoc chiều với n làm từ thông ở khe hở không khí không bịméo nữavà cuộn bù cũng được mắc nối tiếp với cuộn ứng

ĐỒ ÁN : BÃI ĐẬU XE THÔNG MINH

Trên đây là nguyên lý làm việc chung của một động cơ điện nói chung và động cơđiện một chiều nói riêng thì chúng đều hoạt động dựa theo nguyên lý này.Và cùng vớicác phương pháp để có thể hạn chế được những nhược điểm của động cơ điện một chiềuvới các phương pháp đã nêu ở trên.

3.3.3 Tính toán chọn động cơ điên:

Ndm= N

η

Ta có:

v: vận tốc tảiN: công suất tải

Nđm: công suất định mức của động cơHiệu suất của bộ truyền :

1 2 1 0,97 1 0,99 2 0,951

kn br ol

Với: çkn = 1 : hiệu suất cửa khớp nối

çbr=0.97: hiệu suất truyền động bánh răng

çol=0.99: hiệu suất một ổ lăn

Công suất trên trục động cơ :

0,1

0,09510,951