Nghiên cứu, thiết kế bãi đậu xe tự động và chế tạo mô hình mô phỏng

hóa, kết hợp với những thành tựu trong công nghệ vi điện tử và công nghệ thông tin, đã cho phép tạo nên một giải pháp tự động hóa hoàn toàn trong mọi lĩnh vực công nghiệp như: Chế biến t

Trang 1

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

KHOA CƠ KHÍ - -

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

Đề tài: Nghiên cứu, thiết kế bãi đậu xe tự động

và chế tạo mô hình mô phỏng

LỚP : 15C1B MSSV : 101150103

LỚP : 15C1C MSSV : 101150146

Đà Nẵng, 09/2019

1

DUT-LRCC

Trang 2

hóa, kết hợp với những thành tựu trong công nghệ vi điện tử và công nghệ thông tin, đã cho phép tạo nên một giải pháp tự động hóa hoàn toàn trong mọi lĩnh vực công nghiệp như: Chế biến thực phẩm, sản xuất xi măng, gạch,… gắn liền với các tên tuổi hàng đầu trong việc chế tạo các thiết bị tự động hóa như CNC,… là các hãng như : Siemens, Honeywell, Alen Bradley, ABB, Mitsubishi, Omron,… và các hệ thống mạng kèm theo là: Hệ thống sản xuất linh hoạt (FMS), hệ thống điều khiển phân tán (DCS)… đã tạo nên bước phát triển nhảy vọt trong nền sản xuất công nghiệp

Hiện nay ở nước ta, PLC đã được đưa vào sử dụng trong nhiều nhà máy, xí nghiệp để giám sát chặt chẽ các quy trình công nghệ, kỹ thuật hết sức phức tạp,nhằm nâng cao chất lượng sản phẩm, giảm giá thành, đáp ứng kịp thời yêu cầu ngày càng cao của xã hội

Xuất phát từ thực trạng giao thông ở các thành phố lớn ở nước ta ( như Hà Nội, thành phố Hồ Chí Minh ) và các nước trên thế giới, với sự gia tăng ngày càng lớn của các phương tiện giao thông (đặc biệt là ô tô), một nhu cầu về bãi đậu đỗ cho các phương tiện giao thông là yêu cầu cấp bách Một mặt, giảm tắt nghẽn giao thông, nó còn đem lại mặt thẩm mỹ cho một thành phố lớn hiện đại Với lý do đó, nhóm chúng em đã khảo sát thiết kế một mô hình bãi đậu xe tự động Qua thời gian hơn 3 tháng tìm hiểu và thực hiện đề tài nhờ được sự hướng dẫn tận tình của

thầy giáo: Th.S Trần Ngọc Hải, chúng em đã hoàn thành đề tài

Mặc dù đã hết sức cố gắng song chắc chắn đề tài còn có nhiều thiếu sót Kính mong được sự giúp đỡ và đóng góp ý kiến của các thầy cô giáo Chúng em xin chân thành cảm ơn

Trang 3

01 Trần Quốc Trung 101150103 15C1B Chế tạo máy

02 Nguyễn Gia Thịnh 101150146 15C1C Chế tạo máy

1 Tên đề tài đồ án:

Nghiên cứu, thiết kế bãi đậu xe tự động và chế tạo mô hình mô phỏng

2 Đề tài thuộc diện: ☒ Có ký kết thỏa thuận sở hữu trí tuệ đối với kết quả thực

hiện

3 Các số liệu và dữ liệu ban đầu:

- Công suất: 10 xe ô tô( loại từ 4-7 chỗ)

- Các số liệu tự chọn trên yêu cầu thực tế

4 Nội dung các phần thuyết minh và tính toán:

4.a 4 Thiết kế hệ thống điều khiển:

- Chu trình hoạt động;

- Mạch logic;

- Sơ đồ mạch lắp ráp mạch điều khiển và chương trình điều khiển

4.a 5 Chế tạo mô hình mô phỏng

4.a6 Kết luận và hướng phát triển

01 Trần Quốc Trung - Bản vẽ sơ đồ động toàn máy: 1A0

DUT-LRCC

Trang 4

SVTH: Trần Quốc Trung_Lớp 15C1B GVHD: ThS.Trần Ngọc Hải

02 Nguyễn Gia Thịnh

- Bản vẽ sơ đồ điều khiển: 1A0

Trang 5

CHƯƠNG 1 GIỚI THIỆU TỔNG QUAN VỀ BÃI ĐẬU XE 1.1 Yêu cầu thực tế

Từ thực trạng thiếu các bãi đỗ xe cho các phương tiện giao thông, khiến các phương tiện này phải chiếm lòng, lề đường để tạm thời làm nơi đậu đỗ Tình hình

đó dễ gây ra ùn tắt giao thông, tai nạn giao thông và mất vẻ mỹ quan của thành phố Bên cạnh đó, tình trạng này càng gia tăng khi số lượng phương tiện giao thông đang mỗi ngày một tăng lên

Hình 1.1 Thực trạng giao thông ở thành phố Đà nẵng hiện nay

Tại thành phố Đà Nẵng thì ngành kinh tế mũi nhọn chủ yêu là du lịch Thế nhưng, hiện nay theo số liệu thống kê tại thành phố này thì đã có hơn 70.000 ô tô

cá nhân cùng các phương tiện xe ô tô du lịch, taxi và hơn 800.000 xe máy, tuy nhiên vẫn chưa chính thức có một bãi đỗ xe quy mô nào đi vào hoạt động trong tổng số gần 200 bãi đỗ xe sẽ xây dựng theo quy hoạch của thành phố Đà Nẵng Hệ quả là các xe đỗ tràn lan ra đường gây ùn tắc giao thông và gây nguy hiểm cho người đi đường

Giờ tan tầm tại đường Võ Nguyên Giáp, Quận Sơn Trà Mật độ giao thông đông đúc Những hàng ô tô đỗ dày đặc 2 bên đường tràn lan lên vỉa hè Cả tuyến đường rộng chỉ còn một khoảng trống để các phương tiện khác có thể lưu thông Thực trạng nhiều nơi tại thành phố Đà Nẵng Theo các lái xe thì chính việc thiếu bãi đỗ xe thì việc trả, đón khách tại các giờ cao điểm tại các khách sạn, tòa nhà cao tầng trở nên rất khó khăn

1.2 Đặt vấn đề

Trạm (block) đỗ xe nhiều tầng đang là giải pháp hữu hiệu cho các thành phố lớn, mật độ dân cư cao như Đà Nẵng, Hà Nội và thành phố Hồ Chí Minh trong việc giải quyết giao thông tĩnh Thông thường, mỗi trạm đỗ xe có thể chứa từ 6

DUT-LRCC

Trang 6

đến 15 xe trong khoảng diện tích dưới 35 mét vuông Các trạm đỗ xe nhiều tầng dạng quay vòng có thể được làm nổi trên mặt đất, hoặc làm nửa chìm nhằm giảm thời gian đưa xe vào ra Trạm đỗ xe dạng quay vòng thường được vận hành bằng nguồn điện lưới hoặc điện mặt trời

Tùy theo chiều cao, mỗi trạm đỗ xe nhiều tầng sẽ có số lượng cabin nâng xe phù hợp Cabin nâng xe của trạm đỗ xe nhiều tầng là một bộ phận chuyển động thường xuyên Bộ phận này phải có khả năng nâng được cả ô tô và di chuyển lên xuống với tốc độ tương đối cao Ngoài ra, nó còn phải chịu được các tác động bên ngoài khác như gió ngang và lực quán tính khi chuyển động Mặt khác, khối lượng cabin cần phải nhỏ để giảm tải cho toàn trạm Vì vậy, việc tính toán, xác định các kích thước của cabin để vừa đảm bảo khả năng chịu lực, vừa giảm trọng lượng và diện tích là việc khó khăn Các thông số tính toán cần phải được kiểm nghiệm qua thực tế

1.3 Sự phát triển bãi đỗ xe của các nước trên thế giới

Tại Mỹ: Theo thống kê của tổ chức International Parking Institue, loại hình

dịch vụ kinh doanh bãi đỗ xe tại Mỹ đang đóng góp một doanh thu hàng năm lên tới 26 tỷ USD Hiện có tới 40000 gara đỗ xe với khoảng 105 triệu chỗ trống Ấy vậy ,à cung đó vẫn chưa thể đáp ứng nổi cầu đang ngày càng gia tăng Xây dựng

10 hệ thống giữ xe ở trung tâm, các hệ thống này liên kết với nhau qua máy tính chủ Mọi thông tin về hệ thống như: còn trống chỗ hay đã đầy chỗ được thể hiện trên bảng điện, giúp người lái xe nhanh chóng tìm được chỗ đậu xe

Tại Châu Âu: Thiếu bãi đậu xe là tình trạng chug tại các thành phố lớn trên

thế giới Trong đó có Matxcova của Nga, hiện nay đang có xu hướng xây dựng các tòa nhà cao tầng để xe tự động Các tòa nhà đỗ xe với những thiết bị hoàn toàn tự động và hệ thống thông tin về vị trí đỗ đã đầy hay còn trống được thể hiện trên bảng điện tử, rất là thuận tiện cho người đỗ xe vào bãi giữ Không chỉ ở Maxcova

mà ở các thành phố lớn của các nước như Anh,Pháp,Đức,… đã xây dựng hiều bãi

đỗ xe để giải quyết bài toán: số lượng xe ô tô ngày càng gia tăng mà diện tích bãi

Tại Châu Á: Nhật Bản và Hàn Quốc là 2 quốc gia đi đầu trong việc cơ giới

hóa bãi đỗ xe, đặc biệt là Nhật Bản với mật độ dân cư tập trung đông ở các thành phố lớn như Tokyo Nhật Bản đang đứng đầu thế giới về số lượng cũng như chất lượng của bãi giữ xe tự động

DUT-LRCC

Trang 7

1.4 Ưu nhược điểm của bãi đỗ xe tự động

1.4.1 Ưu điểm

Giải quyết được bài toán nan giải hiện nay là có nơi đỗ xe cho ô tô nên phần nào tránh được hiện tượng ùn tắc giao thông tại các thành phố lớn ở nước ta cũng như các nước trên thế giới

Tiết kiệm diện tích: cùng một diện tích đất, thay vì chỉ để được 1 chiếc xe nay

có thể để được nhiều chiếc bằng cách ta xây những tầng hầm hay xây cao tầng Tạo ra kết cấu thành những ô tiêu chuẩn do đó để được nhiều xe hơn Quá trình để

xe vào hệ thống hoàn toàn tự động

Không cần người phụ vụ: Quá trình đưa xe vào, nâng xe lên, đưa xe vào hệ

thống hay lấy ra hoàn toàn tự động, không cần có sự tác động của con người, do

đó giảm được chi phí thuê người phục vụ

Không cần chiếu sáng và thông gió: Bởi vì trong nhà xe không có sự hiện

diện của con người mà chỉ có xe, người sử dụng cũng chỉ cần đứng trước cửa nhà

xe, không có người phục vụ ở trong đó vì vậy mà không cần chiếu sáng và thông gió Như vậy tiết kiệm được chí phí cho phần chiếu sáng và thông gió

An toàn cho người và xe cộ: Người dùng không phải vào tận nhà xe mà chỉ

đứng ở bên ngoài để lấy xe cũng như gửi xe do đó không bị những tai nạn xảy ra trong nhà xe Còn xe gửi trong đó nhờ có kỹ thuật cho va chạm mềm và bộ phận giảm chấn do đó tránh được các trầy xước và hư hại Ngoài ra, bãi để xe tự động còn tránh sự phá hoại của kẻ gian như nạn ăn cắp xe, ăn cắp đồ đạc trong xe, phá

hư xe… Vì bãi giữ xe tự động không cho người lạ vào nhờ vào hệ thống camera,

Trang 8

CHƯƠNG 2 THIẾT KẾ PHƯƠNG ÁN

Trên thế giới có rất nhiều bãi giữ xe tự động, có thể phân loại chúng theo hệ thống truyền động: bằng thanh răng bánh răng, bằng thủy lực, bằng cáp, bằng xích Phân loại chúng theo cách bố trí nhà xe ở trên mặt đất hay ngầm dưới đất; hoặc phân loại theo quy mô cỡ nhỏ hay cỡ lớn… Trong thực tế hệ thống 1 bãi giữ xe có thể kết hợp nhiều phương án do đó việc phân loại chúng là rất phức tạp Sau đây

chúng em xin giới thiệu 1 số loại để xe ô tô tự động mà trên thế giới đã làm

2.1 Phương án 1: Đỗ xe tự động dùng thang máy (Car Lift)

Hình 2.1: Đỗ xe dạng thang máy

Với hệ thống đỗ xe tự động dùng thang máy, lái xe sẽ đưa xe vào buồng thang máy, thang nâng xe đến tầng đỗ xe, lái xe đưa xe ra khỏi thang máy và lái xe vào

vị trí đỗ xe

Đặc điểm đỗ xe tự động dùng thang máy:

- Tiết kiệm diện tích đường di chuyển nội bộ của xe khi lên xuống giữa các tầng bên trong bãi đỗ xe, tuy nhiên vẫn tốn diện tích di chuyển cho xe trong từng tầng

- Tốc độ nâng hạ chậm do có xe và người với hệ thống 1 thang máy thì thời gian lấy xe ra vào rất lâu

- Hiện nay đỗ xe tự động này ít phổ biến

DUT-LRCC

Trang 9

2.2 Phương án 2: Đỗ xe tự động dạng xếp hình:

Hình 2.2: Đỗ xe dạng xếp hình

Hệ thống đỗ xe tự động dạng xếp hình là loại giải pháp kỹ thuật trong đó xe được đặt trên các bản nâng chuyển (pallet), các pallet này di chuyển nâng hạ theo trục thẳng đứng và di chuyển ngang để đưa các xe vào hoặc ra Hệ thống được lập trình để chọn cách thức di chuyển xe sao cho có thể lấy xe ra nhanh nhất Đây là loại thiết bị rất hiệu quả cho các diện tích nhỏ và trung trên mặt đất hoặc ngầm dưới đất, có thể lắp đặt tối đa 5 tầng

Những đặc điểm nổi bật của hệ thống này gồm:

- Tận dụng chỗ trống trên mặt đất để đỗ xe, tuy nhiên phải chừa trống một cột để xếp hình ( ngoại trừ vị trí cao nhất )

- Điểm xe vào từ dưới tầng thấp nhất

- Tùy thuộc vào mặt bằng cho phép lắp đặt tối đa tầng để tăng tối đa diện tích đỗ

xe, có thể lắp theo chiều ngang hoặc xếp theo chiều dài tùy thuộc diện tích thực

Trang 10

Hệ thống đỗ xe tự động lắp ngầm dưới mặt đất, phù hợp cho mặt bằng nhỏ hẹp Tốc độ thang nâng 20-40m/p, tốc độ di chuyển ngang 20-30m/p Số lượng xe tối

ưu của hệ thống: 6-38 xe

Điều khiển đơn giản với màn hình cảm ứng (Touch screen)

Hệ thống đỗ xe tự động này rất phù hợp cho các công trình tòa nhà có quy mô

đỗ xe nhỏ Hình dạng khu đất thường là hình chữ nhật với 1 cạnh ngắn và 1 cạnh dài

2.4 Phương án 4: Đỗ xe tự động hệ thống xoay vòng ngang

Hình 2.4: Đỗ xe tự động hệ thống xoay vòng ngang

Hệ thống đỗ xe tự động xoay vòng ngang rất phù hợp cho các công trình tòa nhà có quy mô đỗ xe nhỏ Hình dạng khu đất thường là hình gần vuông với hai cạnh gần bằng nhau

2.5 Phương án 5: Đỗ xe tự động hệ thống tháp xe (Sky parking System)

Hình 2.5: Đỗ xe tự động hệ thống tháp xe (Sky parking System)

Là hệ thống đỗ xe tự động dạng tháp nhiều tầng Có thể là tháp độc lập hoặc nằm bên trong tòa nhà, 70 xe có thể đỗ trên diện tích 7,3 m x 6,4 m = 46,7 m2, chiều cao tháp tương ứng 75m, 35 tầng ( hoặc xếp dọc 3,6 m x 17m = 61,,2 m2 )

DUT-LRCC

Trang 11

Tốc độ tiêu chuẩn 90m/ph, tối đa có thể đạt 140m/ph, vận hành êm và an toàn Điều khiển đơn giản với màn hình cảm ứng (Touch screen)

Hệ thống đỗ xe tự động sky parking truyền thống là có 2 cột xe đối xứng, nhưng tùy theo diện tích đất, để tăng số lượng xe chúng ta có thể có 3-5-6 cột xe Nhưng thời gian lấy xe trung bình sẽ tăng lên theo số lượng xe Số lượng xe tối ưu

là 70 xe

2.6 Phương án 6: Đỗ xe tự động hệ thống thang nâng di chuyển

Hình 2.6: Đỗ xe tự động hệ thống thang nâng di chuyển

Đỗ xe tự động hệ thống thang nâng di chuyển:

- Điều khiển đơn giản với màn hình cảm ứng (Touch screen)

- Hệ thống lắp ngầm hoặc nối

- Do 1 hệ thống cơ khí vừa có chức năng nâng hạ, vừa có chức năng di chuyển nên rất nhanh hỏng, phải đầu tư chi phí bảo dưỡng & thay thế thường xuyên, thời gian lấy xe ra khá lâu do phải xử lý từng lệnh ra hoặc vào

- Hệ thống đỗ xe tự động này thích hợp với bãi xe từ 100-500 xe

Hệ thống sàn be tông dùng robot:

- Robot phải luôn luôn hoạt động nên rất nhanh hỏng

- Sử dụng robot để lấy xe ra vào vị trí, robot nâng 2 bánh nên không phù hợp vơi loại xe số tự động

- Sàn đỗ xe là sàn bê tông với yêu cầu cao về độ chính xác của mặt phẳng nên rất khó thi công

- Loại robot nâng 4 bánh vừa được nghiên cứu tại Korean nhưng hiện nay mới trong giai đoạn thử nghiệm nên chưa được sử dụng phổ biến ở Korean

Trang 12

- Phải bảo dưỡng kết cấu thép định kỳ

2.7 Phương án 7: Đỗ xe tự động hệ thống tầng di chuyển (Plane-shutle, Super parking, Flat-bi)

Hình 2.7: Đỗ xe tự động hệ thống tầng di chuyển

- Sử dụng pallet hoặc robot

- Bảo dưỡng dễ dang hơn (do mỗi tầng có 1 trolley hoạt động riêng biệt)

- Do mỗi tầng có 1 bộ trolley nên giảm thiểu thời gian nhận và trả xe

- Thời gian nhận và trả xe có thể giảm tùy theo số lượng thang nâng được lắp đặt Giá thành cao hơn loại thang nâng di chuyển

2.8 Phương án 8: Đỗ xe tự động hệ thống xoay vòng đứng

Hình 2.8: Đỗ xe tự động hệ thống xoay vòng đứng

Đỗ xe tự động hẹ thống xoay vòng đứng là hệ thống bãi đỗ xe tự động được lựa chọn để sử dụng khá nhiều trong các khu trung tâm của các đô thị lớn tại Việt Nam nơi có quỹ đất hạn chế, với lợi thế tiết kiệm diện tích từ một vị trí chỉ đỗ được 2 xe sau khi xây dựng có thể đỗ được từ 10-14 xe tùy từng loại bãi đỗ

Đỗ xe tự động hệ thống xoay vòng đứng có thể lắp đặt được tại những nơi có không gian nhỏ có diện tích khoảng 30m, thích hợp với hầu hết các công sở, bãi

đỗ xe truyền thống, các công ty khai thác điểm đỗ…

DUT-LRCC

Trang 13

Kết luận: Ta chọn phương án 8 để thiết kế

Ưu điểm của bãi đỗ xe tự động hệ thống xoay vòng đứng

 Diện tích nhỏ

Chỉ yêu cầu một không gian chật hẹp với 2 bãi đỗ xe

 Có thể mở rộng tới 8 lần công suất đỗ xe

Tối đa 16 chiếc xe có thể đậu trong một không gian cho 2 chiếc xe

 Dễ dàng hoạt động

Bằng cách nhấn vào màn hình cảm ứng hoặc bằng cách liên hệ với thẻ RFID

 An toàn

Các cảm biến ở phía trước, phía sau và cả hai bên

Đèn cảnh báo, nút chặn tràn và phòng chống thiết bị theo cơ chế hướng dẫn kép

 Cài đặt nhanh như kiểu đóng gói

Thông thường, việc ngừng hoạt động của bãi đỗ xe xoay hoàn thành chỉ sau

3 ngày

 Không cần hố ngầm để cài đặt

 Không cần có người trực tiếp điều hành

Bằng điều khiển trực quan, không cần người phục vụ như trong hình 1.7

 Di dời thông minh

Do hệ thống đóng gói, bãi đậu xe có thể được cài đặt lại trong một vị trí mới dễ dàng

DUT-LRCC

Trang 14

CHƯƠNG 3 TÍNH TOÁN SỨC BỀN VÀ THIẾT KẾ CÁC KẾT CẤU CHÍNH CỦA MÁY 3.1 Thiết kế và phân tích hệ thống đỗ xe quay:

Trang 15

Bảng 3.1: Loại và kích thước xe

 Công nghệ quay – xoay theo chuỗi

 Công suất: 400V ba pha

 Đường kính bánh xích dẫn hướng: D=1500mm

Tính toán các thông số cần thiết để nghiên cứu Các thông số bao gồm:

 Bánh xích điều khiển tốc độ quay:

Trang 16

 Công suất 14kW

 Tốc độ : N=1500 vòng/phút

 Vật liệu thép hợp kim cho bánh răng lớn và bánh răng nhỏ

 Góc nghiêng của bánh răng 14o Số lượng răng tối thiểu là 16 Bánh răng lớn và bánh răng nhỏ có số răng như sau:

Z1=16 và Z2=51: Bộ truyền cấp nhanh,

( tỉ số truyền:𝑖𝑛ℎ = 𝑍2

𝑍1= 51

16 = 3.1875) Z3=16 và Z4=58: Bộ truyền cấp chậm

( tỉ số truyền:𝑖𝑐ℎ = 𝑍2

𝑍1= 58

16 = 3.625)

Hình 3.4: Bánh răng trong hộp giảm tốc

Bảng 3.2: Thông số bộ truyền cấp nhanh

Trang 17

- Bộ truyền bánh răng trụ răng thẳng

Tỉ số truyền bộ truyền ngoài:

Trang 18

Hình 3.6: Hệ thống đỗ xe tự động

3.3.1 Phân tích tải trọng bánh răng

Phân tích tải trọng bánh răng là cần thiết khi thiết kế một thiết bị Điều này mang lại sự chắc chắn trong quá trình thiết kế để tránh hư hỏng bánh răng khi sử dụng

Hình 3.7: Tải trọng bánh răng

 Tải tiếp tuyến (WT)

WT= 𝑃

𝑣𝑥𝐶𝑠Trong đó:

WT : Tải tiếp tuyến,N

P : Công suất,W

V : vận tốc,m/s = pi.d.N/60

D : đường kính , m

𝐶𝑠 : Hệ số Giá trị của 𝐶𝑠 cho các loại tải nhất định được xác định trong bảng 3.4

DUT-LRCC

Trang 19

WN : Tải trọng thường,N

WR : Tải trọng hướng tâm, N 𝜃: Góc , o

Công thức cuối cùng để tính toán tải trọng bánh răng được đưa ra bởi AGMA

từ sửa đổi phương trình lewis Phương trình này có thể được duy trì để theo kịp các điều kiện hiện bằng cách thay đổi giá trị yếu tố sau khi các thông số cơ bản của thiết bị được biết trước

𝜎𝑡 =𝑊𝑇𝐾0𝑃𝐾𝑠𝐾𝑚

𝐾𝑣𝑏𝐽Trong đó:

𝜎𝑡: ứng suất ở chân răng, psi

𝑊𝑇: tải trọng tiếp tuyến,N

𝐾0: Hệ số hiệu chỉnh quá tải

DUT-LRCC

Trang 20

Hệ số hiệu chỉnh quá tải 𝐾0 được xác định ở bảng 3.5:

Bảng 3.5: Giá trị của Ko

Tải ổn định Tải trung bình Tải nặng

Bảng 3.6: Giá trị Km cho bánh răng thẳng

Điều kiện

hỗ trợ

Bề mặt tiếp xúc

≤ 2 mặt tiếp xúc

≥ 16 mặt tiếp xúc Răng

thẳng

Răng nghiêng

Răng thẳng

Răng nghiêng

Răng thẳng

Răng nghiêng

Răng thẳng

Răng nghiêng

DUT-LRCC

Trang 22

Ngoài ra, khi thiết kế bánh răng,ta cần tính 2 loại ứng suất cơ bản, đó là ứng suất uốn và ứng suất tiếp xúc

Tính ứng suất tiếp xúc sinh ra trên mặt răng được xác định theo công thức Héc:

𝜎𝐻 = 𝑍𝑚 √𝑞𝑛

𝜌Trong đó:

𝑍𝑚: hệ số kể đến cơ tính của vật liệu chế tạo các bánh răng 𝑀𝑃𝑎1/2

𝑍𝑚 = √ 2.𝐸1 𝐸 2

𝜋.[𝐸 2 (1−𝜇1)+𝐸 1 (1−𝜇2)]

E1, E2: modun đàn hồi của vật liệu bánh răng 1 và 2;

𝜇1, 𝜇2: hệ số Poisson của vật liệu bánh răng 1 và 2;

qn: cường độ tải trọng trên đường tiếp xúc của răng, N/mm

𝑞𝑛 =𝐹𝑛

𝑙 𝐻 𝐾𝐻𝑣 𝐾𝐻𝛽

KHv: hệ số tải trọng động dùng để tính ứng suất tiếp xúc;

𝐾𝐻𝛽: hệ số phân bố tải không đều trên chiều dài răng, dùng tính ứng suất tiếp xúc;

lH: chiều dài tiếp xúc của các đôi răng Lấy gần đúng 𝑙𝐻 = 𝐵;

Hệ số kể đến nhiều đôi răng ăn khớp 𝑍𝜀 được tính theo công thức kinh nghiệm:

𝑍𝐻 = √ 2

𝑠𝑖𝑛2𝛼𝑤Thay 𝐹𝑛 = 𝐹𝑡/𝑐𝑜𝑠𝛼𝑤, cùng các thông số khác vào công thức héc, ta có công thức tính ứng suất tiếp xúc:

DUT-LRCC

Trang 23

𝜎𝐻 =𝑍𝑀 𝑍𝜀 𝑍𝐻

𝑑𝑤1 √

2 𝑇1 𝐾𝐻𝑣 𝐾𝐻𝛽(𝑢 + 1)

𝐵 𝑢Ứng suất tiếp xúc cho phéo [𝜎𝐻] được xác định bằng thực nghiệm, phụ thuộc vào vật liệu chế tạo bánh răng, phương pháp nhiệt luyện mặt răng, tầm quan trọng của bộ truyền và số chu kì ứng suât trong suốt thời gian sử dụng bộ truyền Có thể tra trực tiếp từ các bảng, hoặc tính theo công thức kinh nghiệm

Tính ứng suất uốn tại tiết diện chân răng

Trường hợp nguy hiểm nhất đối với dạng hỏng gãy răng là toàn bộ lực Fn tác dụng lên một đôi răng, đặt tại đỉnh răng Lực Fn được phân thành 2 phần, lực nén răng Fnn và lực uốn răng Fnu

𝐾𝐹𝑣: hệ số kể đến tải trọng động, tính cho sức bền uốn;

𝐾𝐹𝛽: hệ số kể đến sự phân bố tải không đều dọc theo chiều dài răng

Thay giá trị các thông số vào công thức tính ứng suất 𝜎𝐹, ta có:

Trang 24

Giá trị Yf không phụ thuộc modun m, mà chỉ phụ thuộc vào các thông số xác định hình dạng của răng Yf được gọi là hệ số dạng răng Giá trị của Yf được tra bảng theo số răng z và hệ số dịch dao x của bánh răng Ta tính được:

-

3,46 3,42 3,40 3,40 3,39 3,39 3,39 3,40 3,42 3,44 3,47 3,50 3,52

-

3,89 3,78 3,72 3,67 3,61 3,59 3,57 3,54 3,53 3,52 3,53 3,54 3,55

-

- 4,03 3,89 3,82 3,77 3,70 3,63 3,60 3,59 3,58 3,58

-

- 4,26 4,04 4,00 3,90 3,80 3,7 3,65 3,62 3,61 3,60 3,60

-

- 4,28 4,2 4,05 3,90 3,77 3,70 3,67 3,62 3,61 3,61

Hình 3.10: Bánh răng 1 và 3

Hình 3.11: Bánh răng 2

DUT-LRCC

Trang 25

Hình 3.12: Bánh răng 4

Sau khi tính toán , ta nhận được tải trọng trên mỗi bánh răng được hiển thị trong bảng Sau đó, dựa trên dữ liệu tải trong bảng dưới, ta tính ứng ứng suất cho mỗi bánh răng Vật liệu được sử dụng là Thép 450

Bảng 3.8: Tải trọng trên các bánh răng

Bánh răng Tải trọng tiếp

DUT-LRCC

Trang 26

Sơ đồ monen và sơ đồ lực cắt được sử dụng để tìm điểm tới hạn của trục và tính toán đường kính trục dựa trên điểm tới hạn đó Có 2 tải trọng trục là tải trọng uốn và tải trọng momen xoắn Đầu tiên ta tính giá trị momen xoắn, sau khi có được giá trị momen xoắn, ta tính đường kính trục

𝑇𝑒 = √(𝐾𝑚 𝑀𝑚𝑎𝑥)2+ (𝐾𝑡 𝑇𝑚𝑎𝑥)2

Trong đó:

𝑇𝑒: momen xoắn, N.mm

𝐾𝑚: Hệ số mỏi momen uốn

𝑀𝑚𝑎𝑥: momen uốn tối ta tại trục, N.mm

𝐾𝑡: Hệ số mỏi momen xoắn

𝑇𝑚𝑎𝑥: momen xoắn tối đa của bánh răng, N.mm Giá trị 𝐾𝑚, 𝐾𝑡 được xác định tại bảng 3.10

1.5 1.5 đến 2.0 2.0 đến 3.0

1.0 1.5 đến 2.0

1.0 1.5 đến 2.0 1.5 đến 3.0

𝑇𝑒 = 𝜋

16 𝜏 𝑑3Trong đó:

𝜏: Ứng suất cắt cho phép, Mpa d: Đường kính, mm

DUT-LRCC

Trang 27

Dựa vào bảng 3.8, ta có các thông số tải trọng Khối lượng của các bánh răng

có thể biết được bằng cách sử dụng Solidworks Chất liệu làm cho trục giống như của bánh răng, các thông số kỹ thuật được thể hiện trong bảng 3.12

Bảng 3.12: Trọng lượng bánh răng và tính toán momen xoắn

Trang 28

σmax: ứng suất lớn nhất tác dụng lên chi tiết;

Q là tải trọng định mức, Q = 2500kg =24525N;

Gb là khối lượng cabin, Gb = 999kg = 9800N;

a là gia tốc chuyển động của cabin, a = 1,5m/s2;

Qt= 24525.1.15= 28203 N; Gt= 9800.1.15 = 11270 N

Trường hợp 2, khi sàn đỡ chịu tải trọng lúc khám nghiệm thang nâng để xin cấp phép sử dụng

Qt = Q.kqt; Gt= Gb.kqt Trong đó:

kqt là hệ số quá tải, đối với thang máy dùng xích làm dây kéo lấy kqt = 1,5

Qt = 36788N; Gt= 14700N

DUT-LRCC

Trang 29

Kiểm tra bền sàn cabin: Khi ô tô đỗ trên cabin thì mặt sàn là nơi đặt toàn bộ trọng lượng của xe, vì vậy cần tiến hành kiểm tra độ bền, độ võng của sàn xe Sàn cabin được chế tạo từ thép tấm CT3 theo tiêu chuẩn TOCT 380-89, có σb = 460N/mm2, σch = 225N/mm2 và có kích thước bao là 4000x1845x10mm

Hình 3.14: kết cấu pallet cabin nâng xe

Chọn mặt phẳng đáy là mặt phẳng chuẩn để tính toán của tấm thép

Xét thấy, mặt cắt ngang có thể chia làm 7 thành phần với các thông số hình học được tính toán như bảng 3.13

Trang 30

𝑦𝑐 =∑ 𝑦𝑐𝑖𝐹𝑖

𝑛 𝑖=1

∑𝑛𝑖=1𝐹𝑖 =

1509,2362,5 = 4,163 𝑐𝑚 Momen quán tính của mặt cắt ngang:

3

Giả thiết đặt ra là xe đứng yên trên mặt sàn, bánh xe đặt đúng vị trí, trọng tâm của xe ở điểm O Khoảng cách giữa 2 cầu là L0 = 2550 mm, b = 1530 mm, a=1020 mm; khoảng cách giữa hai gối l = 3452 mm chính là khoảng cách lắp tay treo cabin với sàn Ta có, tải trọng của xe khi đỗ trên cabin là G = 2500 kg, do khối lượng phân bố lên các cầu xe là không giống nhau, hơn nữa xe con thường có động cơ đặt đằng trước nên ta có thể giả thiết tải trọng của xe đặt lên cầu trước - cầu sau lần lượt là 60% và 40% hay ta có G1 = 1500kg, G2 = 1000kg Sơ đồ phân

bố trọng lượng xe lên pallet cabin như hình Giải hệ phương trình tìm phản lực ở

2 gối A và B:

{𝑉𝐴+ 𝑉𝐵 = 𝐺1+ 𝐺2 = 245253452𝑉𝐵 = 451𝐺1+ 3001𝐺2



{𝑉𝐴 = 13872 𝑁

𝑉𝐵 = 10653 𝑁Lần lượt đi xét các mặt cắt để tính mô men uốn do tải trọng gây ra:

𝜎𝑚𝑎𝑥 =𝑀𝑥𝑚𝑎𝑥

𝑊𝑥 =

6256272470,92.100 = 132,85 𝑁/𝑚𝑚

2

𝜎𝑚𝑎𝑥 < [𝜎] = 460 𝑁/𝑚𝑚2

DUT-LRCC

Trang 31

3.6 Tính chọn xích phi tiêu chuẩn:

Hình 3.15: Xích dẫn động

 Chọn số răng của bánh răng dẫn, Z=8

 Đường kính vòng chia của bánh xích, Dc=1500mm

 Dựa vào số răng và đường kính vòng chia của bánh xích, ta có được polygon 8 cạnh (Z= 8) ngoại tiếp đường chia bánh xích, vì vậy:

Định dạng
Số trang	62
Dung lượng	3,55 MB