Đồ án thiết kế cơ khí đại học sư phạm kĩ thuật

Vì tất cả các dây làm bằng nhựa hoặc vải dệt, đặc tính của chúng khác biệt đáng kể với các bộ truyền bánh răng hoặc xích... Phạm vi sử dụng của bộ truyền đai: – Bộ truyền đai được dùng

GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN: T.S LÊ THANH TÙNG

TRẦN THÁI BẢO – 18146077 NGUYỄN DUY KHANG – 18146136

 TP Hồ Chí Minh, tháng 1 năm 2021 

LỜI CẢM ƠN

Trước tiên, cho chúng em xin được gởi lời cảm ơn chân thành tới thầy Lê

Thanh Tùng, người đã hướng dẫn chúng em hết sức nhiệt tình và giúp chúng em

vượt qua được những hạn chế về kiến thức của bản thân để hoàn thành đồ án này

Chúng em cũng xin gởi lời cảm ơn đến sự giúp đỡ hết sức nhiệt tình của các bạn

cùng khóa, sự ủng hộ của cha, mẹ, anh chị em trong gia đình cũng đã giúp chúng em

vượt qua nhiều khó khăn trong quá trình làm đồ án

Ngoài ra chúng em xin cảm ơn tất cả các thầy, cô trong trường Đại học sư

phạm kỹ thuật thành phố Hồ Chí Minh đã giảng dạy cho chúng em suốt năm năm

qua, cung cấp cho chúng em kiến thức làm nền tảng để hoàn thiện đồ án

Mặc dù rất cố gắng để hoàn thành tập đồ án, nhưng vì kiến thức cá nhân có hạn, nên

chúng em không tránh khỏi những thiếu sót Em mong quý thầy cô có thể chỉ bảo

Em rất mong được đón nhận những ý kiến đóng góp

MỤC LỤC

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ ROBOT LAU KÍNH 6

1.1 Tình hình thực tiễn hiện nay 6

1.2 Lý do chọn Robot lau kính 6

1.3 Tổng quan về robot lau kính 7

1.4 Nội dụng sẽ trình bày trong các chương 8

CHƯƠNG 2: NGHIÊN CỨU, Ý TƯỞNG THIẾT KẾ ROBOT 9

2.1 Nghiên cứu về hình dáng 9

2.2 Nghiên cứu về cách di chuyển 12

2.2.1 Chọn lựa phương án di chuyển 12

2.2.2 Chọn lựa phương án cho bộ phận quay của robot lau kính 16

2.2.3 Chọn lựa phương án để robot bám trên tường 18

CHƯƠNG 3: TÍNH TOÁN, THI CÔNG CƠ KHÍ ROBOT LAU KÍNH 21

3.1 Tính toán bộ phận bám tường 21

3.2 Tính toán bộ phận tịnh tiến robot 28

3.3 Tính toán bộ phận quay robot 41

3.4 Tính toán sức bền khung robot 49

CHƯƠNG 4: ĐÁNH GIÁ, KẾT LUẬN 55

4.1 Đánh giá 55

4.2 Kết luận 55

4.3 Hướng phát triển 56

TÀI LIỆU THAM KHẢO 58

DANH MỤC HÌNH ẢNH

Hình 1 1 Robot chăm sóc trong y tế 6

Hình 1 2 Robot công nghiệp 6

Hình 1 3 Các kiểu phòng kính văn phòng 7

Hình 2 1 Kiểu mẫu robot hình bầu dục 9

Hình 2 2 Kiểu mẫu robot hình vuông 10

Hình 2 3 Kiểu mẫu robot hình mũi tên 10

Hình 2 4 Kiểu mẫu robot hình tròn 11

Hình 2 5 Kiểu mẫu robot theo thiết kế của nhóm 12

Hình 2 6 Truyền động đai 13

Hình 2 7 Bộ truyền xích 15

Hình 2 8 Bộ truyền bánh răng 17

Hình 2 9 Robot leo tường sử dụng giác hút của ĐH Seoul 19

Hình 2 10 Mecho-Gecko đang leo trên cửa kính 20

Hình 3 1 Biểu đồ thể hiện hoạt động luồng của một động cơ turbin phản lực 24

Hình 3 2 Biểu đồ thể hiện hoạt động của dòng khí quanh trục .24

Hình 3 3 Phân bố các lực trên robot khi leo tường 25

Hình 3 4 Động cơ quạt hút 28

Hình 3 5 Hai nhánh đai mắc song song 29

Hình 3 6 Hai nhánh đai mắc chéo nhau 29

Hình 3 7 Giới thiệu vật liệu dây đai, bánh dẫn 29

Hình 3 8 Chuyển động quay 30

Hình 3 9 Nguyên lý làm việc 30

Hình 3 10 Ứng dụng bộ truyền đai 31

Hình 3 11 Bộ truyền đai răng 32

Hình 3 12 Bộ phận tịnh tiến theo thiết kế của nhóm 41

Hình 3.13 Bộ phận quay 43

Hình 3 14 Truyền động bánh răng côn 43

Hình 3 15 Động cơ giảm tốc M2839-S32A81 được sử dụng trong đề tài 44

Hình 4 1 Cấu tạo, hình dáng tổng thể của máy 55

DANH MỤC BẢNG

Bảng 3 1 Các thông số của sợi đai tổng hợp 33

Bảng 3 2 Chiều rộng đai răng b 34

Bảng 3 3 Số răng của bánh đai răng nhỏ z 34

Bảng 3 4 Các thông số của đai răng 35

Bảng 3 5 Chiều dài đai răng lđ,mm 36

Bảng 3 6 Các thông số của bánh đai răng .37

Bảng 3 7 Trị số của hệ số tải trọng động Kđ 39

Bảng 3 8 Trị số khối lượng một mét đai qm và lực vòng riêng cho phép [q0] 40

Bảng 3 9 Chọn số răng 45

Bảng 3 10 Trị số tiểu chuẩn của môđun 46

Bảng 3 11 Chọn hệ số dịch chỉnh cho bánh nhỏ x1 47

Bảng 3 12 Tính các thông số răng côn 48

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ ROBOT LAU KÍNH

1.1 Tình hình thực tiễn hiện nay

Ngày nay, việc ứng dụng khoa học kỹ thuật vào đời sống con người đã làm thay đổi căn bản diện mạo của thế giới Từ công nghệ điện tử, máy tính, truyền thông đến hóa học, năng lượng… đã giúp chúng ta thuận tiện, dễ dàng hơn và đạt hiệu quả cao hơn trong công việc Trong những lĩnh vực đó, công nghệ robot cũng đã góp một phần hữu hiệu vào những thành tựu đã đạt được Robot trở thành một cánh tay đắc lực cho con người, làm những việc con người không làm được, tần suất 24/24 giờ

và trong những môi trường nguy hiểm đến tính mạng, sức khỏe con người

mới, tuy nhiên hình dáng còn tương đối giống nhau, ứng dụng còn ít, vì vậy nhóm muốn cải tiến robot để robot trở nên đẹp hơn, đa dụng hơn

Hình 1 3 Các kiểu phòng kính văn phòng

1.3 Tổng quan về robot lau kính

Robot có khả năng di chuyển trên các mặt phẳng thẳng đứng hay trần nhà dựa vào nguyên tắc khí động học được tạo ra từ cánh quạt phản lực gắn trên thân Tín hiệu điều khiển có thể được truyền qua tín hiệu DTMF của điện thoại và các cảm biến Khi hoàn thành chế tạo, robot có thể thay thế con người trong việc vệ sinh cửa kính ở các tòa nhà cao tầng một cách an toàn và hiệu quả

1.4 Nội dụng sẽ trình bày trong các chương

Chương 1: Tổng quan về robot lau kính: chúng em trình bày tồng quan về nhu

cầu xã hội hiện nay và ứng dụng của robot trong thực tế cũng như giới hạn đề tài nghiên cứu

Chương 2: Nghiên cứu, ý tưởng thiết kế robot: chúng em sẽ trình bày về những

nghiên cứu, khảo sát để chọn lựa phương án thiết kế robot hợp lý

Chương 3: Tính toán, thi công cơ khí robot lau kính: chúng em sẽ trình bày

quá trình tính toán chọn lựa các thiết bị, tính toán sức bền cho máy, trình bày bản vẽ

kỹ thuật và bản vẽ 3D

CHƯƠNG 2: NGHIÊN CỨU, Ý TƯỞNG THIẾT KẾ ROBOT

Ở chương này, chúng em sẽ trình bày về ý tưởng, hình mẫu, số liệu tham khảo để thiết kế nên robot lau kính bao gồm các vấn đề sau: hình dáng, cách di chuyển, các thông số tổng quát về robot

Ưu điểm: Di chuyển nhanh, không gian hoạt động lớn

Nhược điểm: Khó hoạt động trong không gian hẹp, khó tính toán

Hình 2 2 Kiểu mẫu robot hình vuông

-Hình vuông:

Ưu điểm: dễ điều khiển, lau được các góc vuông

Nhược điểm: di chuyển chậm, cơ cấu quay phức tạp

Hình 2 3 Kiểu mẫu robot hình mũi tên

-Hình mũi tên:

Ưu điểm: Lau được góc nhỏ

Nhược điểm: phạm vi hoạt động nhỏ

Hình 2 4 Kiểu mẫu robot hình tròn

-Hình tròn:

Ưu điểm: Quay dễ

Nhược điểm: không lau được các góc nhọn

Sau khi nghiên cứu, chọn lựa kiểu mẫu cho hình dáng robot lau kính, chúng

em quyết định chọn hình vuông cho phần xung quanh, phần hình tròn nằm ở trung tâm robot Ta có thể xem hình dưới để rõ thiết kế tổng quát về hình dáng của robot

Hình 2 5 Kiểu mẫu robot theo thiết kế của nhóm

2.2 Nghiên cứu về cách di chuyển

2.2.1 Chọn lựa phương án di chuyển

2.2.1.1 Phân bố các cơ cấu:

Với hình dáng như trên ta có thể khắc phục được những nhược điểm của những kiểu dáng khác đặc biệt là trong khâu tính toán di chuyển

Với thiết kế hình dáng như trên ta có phần xung quanh và phần trung tâm Ta

có thể liệt kê các phương án sau:

Cách 1:

- Đặt phần di chuyển ở phần xung quanh, phần lau kính ở trung tâm robot

- Khi di chuyển, tịnh tiến ổn nhưng phần tính toán thiết kế để robot quay phức tạp do phần di chuyển là hình vuông nên khó quay đầu ở góc hẹp., không thích hợp với thực tế

- Ngoài ra, nếu đặt phần lau ở trung tâm, phạm vi lau kính nhỏ, và không lau được trong góc

Cách 2:

- Đặt phần di chuyển ở trung tâm, phần lau kính ở xung quanh

- Như vậy khi tịnh tiến hoặc quay đầu đều có thể tính toán thiết kế đơn giản, phù hợp thực tế Cụ thể robot đi như sau: khi bắt đầu khởi động, robot chạy tịnh tiến dọc theo phương song song với khung cửa kính, khi chạm tường, vách, robot sẽ lùi lại và quay đầu, do phần di chuyển nằm bên trong và hình tròn nên việc quay đầu trở nên dễ dàng

- Ngoài ra, phần vuông nằm bên ngoài là phần lau kính nên có thể lau được các góc của kính

Sau khí nghiên cứu và khảo sát cách di chuyển của robot, nhóm quyết định chọn cách di chuyển thứ hai

2.2.1.2 Chọn cơ cấu:

Với phân bố như trên ta có những phương án chính phù hợp cho cơ cấu di chuyển như sau:

Cách 1: Ta dùng cơ cấu bánh đai:

Truyền động đai là truyền động bằng phương tiện kéo Chúng truyền mômen xoắn và tốc độ giữa hai trục, và có thể có một khoảng cách lớn hơn so với bộ truyền bánh răng Vì tất cả các dây làm bằng nhựa hoặc vải dệt, đặc tính của chúng khác biệt đáng kể với các bộ truyền bánh răng hoặc xích

Hình 2 6 Truyền động đai

Ưu điểm của bộ truyền đai:

– Bộ truyền đai có kềt cấu đơn giản, dễ chế tạo, giá thành hạ

– Bộ truyền đai có khả năng truyền chuyển động giữa hai trục khá xa nhau, mà kích thước của bộ truyền không lớn lắm

– Bộ truyền làm việc êm, không có tiếng ồn

– Đảm bảo an toàn cho động cơ khi có quá tải

Nhược điểm của bộ truyền đai:

– Bộ truyền đai có trượt, nên tỷ số truyền và số vòng quay n2 không ổn định – Bộ truyền có khả năng tải không cao Kích thước của bộ truyền lớn hơn các

bộ truyền khác, khi làm việc với tải trọng như nhau

– Tuổi thọ của bộ truyền tương đối thấp, đặc biệt khi làm việc với vận tốc cao – Lực tác dụng lên trục và ổ lớn, có thể gấp 2÷3 lần so với bộ tuyền bánh răng

Phạm vi sử dụng của bộ truyền đai:

– Bộ truyền đai được dùng nhiều trong các máy đơn giả Khi cần truyền chuyển động giữa các trục xa nhau Kết hợp dùng làm cơ cấu an toàn để bảo vệ động cơ – Bộ truyền đai thường dùng truyền tải trọng từ nhỏ đến trung bình Tải trọng cực đại có thể đến 50 kW

– Bộ truyền có thể làm việc với vân tốc nhỏ, đến trung bình Vận tốc thường dùng không nên quá 20 m/s, vận tốc lớn nhất có thể dùng là 30 m/s

– Tỷ số truyền thường dùng từ 1 đến 3 cho đai dẹt, từ 2 đến 6 cho đai thang Tỷ

số truyền tối đa cho một bộ truyền đai dẹt không nên quá 5, cho bộ truyền đai thang không nên quá 10

– Hiệu suất trung bình trong khoảng 0,92 đến 0,97

Cách 2: Ta dùng cơ cấu bánh xích:

Bộ truyền xích truyền chuyển động và momen xoắn giữa 2 trục khá xa nhau và các trục này thông thường sẽ truyền chuyển động đến các bánh răng để thực hiện ăn khớp và tiếp trục truyền chuyển động và monen đến các cơ cấu khác, bánh răng cũng cần phải đươc thiết kế và tính toán rất kỹ để đảm bảo về mặt kỹ thuật

Hình 2 7 Bộ truyền xích

Ưu điểm của bộ truyền xích:

– Bộ truyền xích có khả năng tải cao hơn, kích thước nhỏ gọn hơn so với bộ truyền đai

– Bộ truyền xích có thể truyền chuyển động giữa hai trục xa nhau, mà kích thước của bộ truyền không lớn

– Bộ truyền xích có thể truyền chuyền động từ một trục dẫn đến nhiều trục bị dẫn ở xa nhau

– Hiệu suất truyền động cao hơn đai

Nhược điểm của bộ truyền xích:

– Bộ truyền xích có vận tốc và tỷ số truyền tức thời không ổn định

– Bộ truyền làm việc có nhiều tiếng ồn

– Yêu cầu chăm sóc, bôi trơn thường xuyên trong quá trình sử dụng

– Bản lề xích mau bị mòn, và có quá nhiều mối ghép, nên tuổi thọ không cao

Phạm vi sử dụng của bộ truyền xích:

– Bộ truyền xích được dùng nhiều trong các máy nông nghiệp, máy vận chuyển,

và trong tay máy

– Khi cần truyền chuyển động giữa các trục Xa nhau, hoặc truyền chuyển động

– Tỷ số truyền thường dùng từ 1 đến 7 Tỷ số truyền tối đa không nên quá 15 – Hiệu suất trung bình trong khoảng 0,96 đến 0,98

Từ những ưu điểm và nhược điểm của bánh đai và bánh xích và phạm vi ứng dụng của chúng, chúng em quết định sử dụng bộ truyền bánh đai

2.2.2 Chọn lựa phương án cho bộ phận quay của robot lau kính

Qua tìm hiểu, tham khảo chúng em quyết định chọn truyền động bánh răng vì năng suất hoạt động của bộ truyền này cao và hoạt động phù hợp nhất với đề tài chúng em

Bộ truyền động bánh răng truyền chuyển động quay từ một trục này sang trục khác Qua đó các răng của cả hai bánh răng ăn khớp theo dạng cứng vào nhau và vì thế không có độ trượt Điều này cho phép truyền các lực nhỏ, chẳng hạn như trong

kỹ thuật chính xác, hoặc lực rất lớn, thí dụ như bộ truyền động trong máy cán, và giữ được tỷ lệ truyền chính xác Ngoài ra bánh răng cần có một khoảng cách trục nhỏ

Hình 2 8 Bộ truyền bánh răng

Ưu điểm của bộ truyền bánh răng:

– Bô truyền bánh răng có kích thước nhỏ gọn hơn các bộ truyền khác, khi làm việc với công suất, số vòng quay và tỷ số truyền như nhau

– Bộ truyền bánh răng có khả năng tải cao hơn so với các bộ truyền khác, khi

có cùng kích thước

– Tỷ số truyền không thay đổi, số vòng quay n2 ổn định

– Hiệu suất truyền động cao hơn các bộ truyền khác

– Làm việc chắc chắn, tin cậ có tuổi bền cao

Nhược điểm của bộ truyền bánh răng:

-Bộ truyền bánh răng yêu cầu gia công chính xác cao, cần phải có dao chuyên

dù Giá thành tương đối đắt

-Bộ truyền làm việc có nhiều tiếng ồn, nhất là khi vận tốc làm việc cao

-Khi sử dụng cần phải chắm sóc, bôi trơn đầy đủ

Phạm vi sử dụng của bộ truyền bánh răng:

– Bộ truyền bánh răng được dùng nhiều nhất so với các bộ truyền khác ,nó được dùng trong tất cả các loại máy, trong mọi ngành kinh tế

– Bộ truyền bánh răng có thể truyền tải trọng từ rất nhỏ đến rất lớ Tải trọng cực đại có thể đến 300 kW

– Bộ truyền có thể làm việc với vận tốc từ rất nhỏ, đến rất lớ Vận tốc lớn nhất

có thể đến 200 m/s

– Tỷ số truyền thường dùng từ 1 đến 7 Tỷ số truyền tối đa cho một bộ truyền thông dụng không nên quá 12

– Hiệu suất trung bình trong khoảng 0,97 đến 0,99

2.2.3 Chọn lựa phương án để robot bám trên tường

Việc chế tạo robot lau tường đã không còn mới mẻ trên thế giới nữa, người ta

đã nghĩ đến nhiều giải pháp khác nhau giúp robot có thể di chuyển ở điều kiện ngược với trọng lực như dùng lực hút nam châm, giác hút chân không hay mô phỏng khả năng của các loài bò sát như thằn lằn, rắn mối… Những giải pháp trên đã đạt được một số thành tựu đáng kể nhưng những khó khăn gặp phải cũng không ít, đó là nguyên nhân tại sao mảng đề tài này vẫn chưa được ứng dụng rộng rãi vào cuộc sống

Ví dụ như việc dùng lực hút nam châm chỉ được hỗ trợ trong môi trường có

bề mặt là các chất có từ tính như vách tường bằng sắt, thân tàu ngầm, ô tô…

(a) Robot phát hiện vết nứt trên vỏ tàu

(b) VEX Magnetic Climbing Robot Model 2

Kiểu thứ 2 là sử dụng giác hút Trường đại học Seoul National University, Seoul, Hàn Quốc đã phát triển một số phiên bản của loại robot này Các van cơ học điều khiển các miếng hút khiến robot có thể bám dính vào bề mặt một lực tương đối lớn, nhưng với kiểu thiết kế này, việc di chuyển robot khá khó khăn và không phù hợp với những công việc trên bề mặt không thực sự bằng phẳng

Hình 2 9 Robot leo tường sử dụng giác hút của ĐH Seoul

Một giải pháp khác khá mới mẻ là robot phỏng sinh học Để có thể bám trên tường, robot sử dụng các miếng tiếp xúc được gắn dưới chân giống như một con tắc

kè PEDA Labs và University of California Berkeley đã thiết kế một con robot như vậy có tên là Mecho-Gecko

Hình 2 10 Mecho-Gecko đang leo trên cửa kính

Cũng giống như việc dùng giác hút, robot kiểu này không thể di chuyển linh động được và kinh phí cho các miếng tiếp xúc thường khá cao

Giải pháp cuối cùng cũng là giải pháp chúng em lựa chọn cho đề tài này là sử dụng nguyên lý động học Ưu điểm của nó là không quá phức tạp và đắt đỏ, robot cũng có thể di chuyển một cách rất linh hoạt như ở mặt đất Chi tiết sẽ được chúng

em giới thiệu ngay sau đây

CHƯƠNG 3: TÍNH TOÁN, THI CÔNG CƠ KHÍ ROBOT LAU KÍNH

Ở phần này, chúng em sẽ nêu chi tiết quá trình tính toán, thi công robot lau kính Trình tự tính toán robot như sau:

- Tính toán bộ phận bám tường

- Tính toán bộ phận tịnh tiến robot

- Tính toán bộ phận quay robot

là gì?

3.1.1.1 Giới thiệu về động cơ turbin phản lực phân luồng:

Một động cơ turbin phản lực thường được dùng làm động cơ đẩy cho máy bay Không khí được đưa vào bên trong những máy nén quay thông qua cửa hút khí

và được nén tới áp suất cao trước khi đi vào buồng đốt Ở đây không khí trộn với nhiên liệu và được đốt cháy Quá trình cháy này khiến nhiệt độ khí tăng lên rất nhiều Các sản phẩm cháy nhiệt độ cao thoát ra khỏi buồng đốt và chạy qua turbin để làm quay máy nén Dù quá trình này làm giảm nhiệt độ và áp suất khí thoát ra khỏi turbin, thì những tham số của chúng vẫn vượt cao hơn so với điều kiện bên ngoài Luồng khí bên trong turbin thoát ra ngoài thông qua ống thoát khí, tạo ra một lực đẩy phản lực ngược chiều Nếu tốc độ phản lực vượt quá tốc độ bay, máy bay sẽ có được lực đẩy tiến về phía trước Tốc độ luồng khí phụt nói chung phụ thuộc vào tốc

độ bay, đây cũng là lý do các máy bay muốn có tốc độ vượt âm, hiện nay phải sử dụng loại động cơ này

3.1.1.2 Các bộ phận của động cơ turbin phản lực phân luồng:

a/ Cửa hút gió:

Phía trước máy nén là cửa hút gió (hay cửa vào), nó được thiết kế để hút được càng nhiều không khí càng tốt Sau khi qua cửa hút gió, không khí đi vào hệ thống nén

Có nhiều kiểu máy nén được dùng cho máy bay động cơ phản lực turbin

và turbin khí nói chung: trục, ly tâm, trục-ly tâm, ly tâm đôi, vân vân

Các máy nén giai đoạn đầu có tỷ lệ nén tổng thể ở mức thấp 5:1 (tương tự mức của đa số các động cơ phụ và máy bay động cơ turbin phản lực loại nhỏ ngày nay) Những cải tiến khí độc lực sau này cho phép các máy bay dùng động cơ turbin phản lực ngày nay đạt tỷ lệ nén tổng thể ở mức 15:1 hay cao hơn So sánh với các động

cơ phản lực cánh quạt đẩy) dân dụng hiện nay có tỷ lệ nén tổng thể lên tới 44:1 hay cao hơn

Sau khi đi ra khỏi bộ phận nén, không khí nén vào trong buồng đốt

c/ Buồng đốt:

Quá trình đốt bên trong buồng đốt khác rất nhiều so với quá trình đốt trong động cơ piston Trong một động cơ piston khí cháy bị hạn chế ở khối lượng nhỏ, khi nhiên liệu cháy, áp suất tăng lên đột ngột Trong một động cơ turbin phản

lực, hỗn hợp không khí và nhiên liệu, không hạn chế, đi qua buồng đốt Khi hỗn hợp cháy, nhiệt độ của nó tăng đột ngột, áp lực trên thực tế giảm đi vài phần trăm

Nói chi tiết, hỗn hợp không khí-nhiên liệu phải được ngăn lại ở mức hầu như dừng hẳn để đảm bảo tồn tại một ngọn lửa cháy ổn định, quá trình này diễn ra ngay đầu buồng đốt Và chưa tới 25% không khí tham gia vào quá trình cháy, ở một số loại động cơ tỷ lệ này chỉ đạt mức 12% phần còn lại đóng vai trò dự trữ để hấp thu nhiệt tỏa ra từ quá trình đốt nhiên liệu Một khác biệt nữa giữa động cơ piston và động cơ phản lực là nhiệt độ đỉnh điểm trong động cơ piston chỉ diễn ra trong khoảnh khắc, trong một phần nhỏ của toàn bộ quá trình Buồng đốt trong một động cơ phản lực luôn đạt mức nhiệt độ đỉnh và có thể làm chảy lớp vỏ ngoài Vì thế chỉ một lõi ở giữa của dòng khí được trộn với đủ nhiên liệu đảm bảo cháy thực sự Vỏ ngoài được thiết kế với hình dạng sao cho luôn có một lớp không khí sạch không cháy nằm giữa

bề mặt kim loại và nhân giữa Lớp không khí không cháy này được trộn với các khí cháy làm nhiệt độ giảm xuống ở mức turbin có thể chịu đựng được Một điểm quan trọng khác là ở động cơ turbine, quá trình đánh lửa của bugi chỉ xảy ra trong quá trình khởi động, và ngọn lửa được duy trì bởi chính nó trong suốt quá trình hoạt động

d/ Turbin:

Khí nóng ra khỏi buồng đốt được hướng chạy qua các lá turbine làm quay turbine Về mặt khí động các lá turbine có cấu tạo gần giống như các lá máy nén nhưng chỉ có hai hoặc ba tầng và bản chất hoàn toàn ngược với máy nén Khí nóng qua turbine giãn nở sinh công làm quay các tầng turbine Turbine quay sẽ kéo quay máy nén Một phần năng lượng quay của turbine được tách ra để cung cấp cho các phụ kiện như bơm nhiên liệu, dầu, thủy lực

e/ Ống thoát khí:

Sau turbin, khí cháy thoát ra ngoài qua ống thoát khí tạo ra một tốc độ phản lực lớn Ở ống thoát khí hội tụ, các ống dẫn hẹp dần dẫn tới miệng thoát Tỷ lệ áp

lực ống thoát khí của một động cơ phản lực thường đủ lớn để khiến khí đạt tốc độ Mach 1.0

Tuy nhiên, nếu có lắp một ống thoát khí kiểu hội tụ-phân kì "de Laval", vùng phân rã cho phép khí nóng đạt tới tốc độ trên âm ngay bên trong chính ống thoát khí Cách này có hiệu suất lực đẩy hơi lớn hơn sử dụng ống thoát khí hội tụ Tuy nhiên,

nó lại làm tăng trọng lượng và độ phức tạp của động cơ

Hình 3 1 Biểu đồ thể hiện hoạt động luồng li tâm của một động cơ turbin phản lực

Máy nén hoạt động nhờ giai đoạn turbin và đẩy khí đi nhanh hơn, buộc nó phải chạy song song với trục đẩy

Hình 3 2 Biểu đồ thể hiện hoạt động của dòng khí quanh trục trong động cơ turbin phản lực

Ở đây, máy nén cũng hoạt động nhờ turbin, nhưng dòng khí vẫn song song với trục đẩy

3.1.2 Tính toán động cơ phản lực phân luồng:

Hình 3 3 Phân bố các lực trên robot khi leo tường

Công thức tính chênh lệch áp suất:

𝑃𝑎𝑡 − 𝑃𝑖𝑛 = 𝛥𝑃

𝛥𝑃 = 𝐹𝑒

𝐴Trong đó:

Pin: Áp suất trong buồng khí

Pat: Áp suất khí quyển A: Diện tích buồng khí

Fe: Lực ép buồng khí

Từ đó ta có được:

𝐹𝑒 = 𝐴(𝑃𝑎𝑡 − 𝑃𝑖𝑛) Lực ma sát khi robot di chuyển:

𝑅 = 𝑘𝑁 Với:

R: Lực ma sát N: Phản lực của tường tác dụng lên robot k: Hệ số ma sát (phụ thuộc vào bề mặt) Khi robot đứng yên trên mặt phẳng thẳng đứng, lực ép của buồng khí phải bằng với phản lực (theo định luật 3 Newton)

𝑅 = 𝑃 = 𝑚𝑔

↔ 𝑘𝐴(𝑃𝑎𝑡 − 𝑃𝑖𝑛) = 𝑚𝑔 Dựa vào số liệu đã có tính được như sau:

 Lực ma sát: R = 19.6 N

Vậy ta tính được lực ép buồng khí là 49 N thì sẽ tạo ra lực ma sát bằng 19.6

N để cân bằng trọng lực với khối lượng robot là 2kg

Vì vậy ta chọn động cơ như sau:

Weight (gr): 220 gr

EDF thrust (categorization) 1-2kg, 2-3kg

Direction of Rotation (EDF Rotor) Classic Counter Clock Wize (CCW)

EDF Diameter Class (mm): 70

Ta dùng động cơ với lực đẩy cho vật có khối lượng hơn 2kg để phòng trường hợp lực gió

mạnh ta có thể điều chỉnh được lực ép buồng khí khiến vật không rơi

Hình 3 4 Động cơ quạt hút

3.2 Tính toán bộ phận tịnh tiến robot

3.2.1 Cơ sở lý thuyết:

Truyền động ma sát – truyền động đai

3.2.1.1 Cấu tạo bộ truyền động đai:

Truyền động ma sát là là cơ cấu truyền chuyển động quay nhờ lực ma sát giữa các mặt tiếp xúc của vật dẫn và vật bị dẫn

Hình 3 5 Hai nhánh đai mắc song song

Hình 3 6 Hai nhánh đai mắc chéo nhau