TỔNG QUAN VỀ THIẾT BỊ PHÁT BÓNG TRONG ĐÀO TẠO BÓNG ĐÁ
Tổng quan về các thiết bị công nghệ cao trong đào tạo cầu thủ bóng đá
Sự phát triển kinh tế đã nâng cao mức sống của con người, dẫn đến nhu cầu giải trí và thể thao ngày càng tăng, từ đó cải thiện chất lượng cuộc sống và sức khỏe Trong những năm gần đây, bóng đá đã thu hút sự quan tâm và tham gia luyện tập mạnh mẽ từ nhiều tầng lớp xã hội.
Hình 1 1 Các cầu thủ Việt Nam
Để nâng cao hiệu quả tập luyện môn bóng đá từ phong trào đến thi đấu chuyên nghiệp, việc thiết kế và cải tiến máy bắn bóng là rất cần thiết Mục tiêu là phục vụ đông đảo vận động viên trong việc tập luyện, đồng thời cải tiến các thiết bị hiện có và giảm thiểu sự phụ thuộc vào sản phẩm ngoại nhập có giá thành cao trên thị trường nội địa.
Mặc dù bóng đá đang ngày càng phát triển, nhưng số lượng vận động viên và huấn luyện viên chuyên nghiệp để đào tạo cho các sinh viên ngành máy và ma sát học vẫn còn hạn chế.
Để thành công trong bóng đá, cầu thủ cần phải được đào tạo kỹ lưỡng về các kỹ năng kiểm soát bóng phức tạp Quá trình đào tạo này không chỉ đòi hỏi thời gian mà còn cần nhiều nỗ lực và lao động.
Trong các buổi luyện tập, đội ngũ huấn luyện viên sử dụng kỹ năng, kinh nghiệm và sức lực để hướng dẫn các thành viên trong đội thực hiện nhiều động tác bóng khác nhau nhằm nâng cao kỹ năng chơi Quá trình này đòi hỏi sự kiên nhẫn và tốn thời gian, vì các huấn luyện viên và cầu thủ thường mệt mỏi sau khi thực hiện hàng trăm cú sút liên tiếp trong vài giờ mỗi ngày.
Độ chính xác trong chuyển động bóng do con người tạo ra không thể được kiểm soát, điều này có thể ảnh hưởng tiêu cực đến sự phát triển kỹ năng của vận động viên.
Một phương pháp hiệu quả để nâng cao khả năng kiểm soát bóng và kỹ năng chơi bóng, cũng như giải quyết các vấn đề huấn luyện khác đã được đề cập, là áp dụng cơ chế tự động để tạo ra chuyển động cho quả bóng.
Mặc dù có nhiều máy ném bóng dành cho các môn thể thao như bóng chày, tennis, bóng bàn và bóng đá, nhưng không có máy nào được thiết kế đặc biệt cho môn bóng bóng đá Đây là một lĩnh vực cần được nghiên cứu và phát triển thêm để đáp ứng nhu cầu của người chơi.
Hình 1 2 Quỹ đạo có thể tạo ra của Máy bắn bóng toca
Sơ đồ phòng tập bóng đá công nghệ cao được thiết kế với chất liệu tương tự như vải, kết hợp với keo cao su Lớp ngoài của bóng được làm từ da và dán chặt vào lớp vải bên trong Các quả bóng sử dụng trong trò chơi có trọng lượng từ 0,35 đến 0,5 kg, với hình dạng cầu rỗng và đường kính tiêu chuẩn.
Để tìm hiểu nguyên tắc hoạt động của các loại máy ném bóng, cần nghiên cứu các loại máy bóng thương mại hiện có trên thị trường Các máy ném phổ biến sử dụng nguyên lý quay đòn bẩy tay, hệ thống đẩy và hai bánh xe quay Hiện nay, tại Việt Nam chưa có thiết bị đào tạo tự động nào hỗ trợ huấn luyện cầu thủ bóng chuyền Nghiên cứu này nhằm phát triển một công cụ giáo dục và đào tạo mới, giúp cầu thủ trẻ và chuyên nghiệp thực hành các bài tập lặp đi lặp lại, từ đó cải thiện kỹ năng kiểm soát bóng và chơi bóng.
Ứng dụng vào sơ đồ huấn luyện cầu thủ
1.2.1 Đào tạo hậu vệ và các cầu thủ
• Bài tập tấn công / phòng thủ ở các góc.
• Bài tập tấn công / phòng thủ trên những cú đá chéo từ ngoài vòng cấm.
• Bài tập tấn công / phòng thủ các cú đá phạt.
Các cầu thủ học cách kiểm soát bóng thông qua các đường chuyền từ đồng đội, từ đó phát triển kỹ năng ghi bàn hiệu quả Họ rèn luyện với nhiều phương pháp khác nhau như đá trên cao, đá sệt, chuyền bóng, và đánh đầu, giúp cải thiện khả năng chơi bóng tổng thể.
• Bài tập cụ thể để học cách thực hiện các yêu cầu chiến thuật, sơ đồ tấn công.
Bài tập cụ thể giúp học viên nắm vững kỹ năng ngăn chặn và kiểm soát các đường bóng từ khoảng cách xa Đây là nội dung quan trọng trong đồ án tốt nghiệp của Bộ môn máy và ma sát học, nhằm nâng cao khả năng thực hành và lý thuyết cho sinh viên.
Hình 1 4 Các bài tập đào tạo cầu thủ
• Bắt bóng ở các mục tiêu cho trước.
• Bắt bóng ở các mục tiêu cho trước + các cú đá bồi trong ngoài vòng cấm.
• Bắt các pha đá phạt ở các góc độ, lực sút khác nhau.
• Tập luyện với những pha bóng ở những cú đá đẳng cấp hoặc trong không trung.
• Tập luyện những cú đá chéo hay phạt góc.
• Dự đoán các cầu thủ tấn công bên ngoài trên các cú đá chéo và đá phạt góc…
• Cải thiện tốc độ di chuyển trên những cú đá mạnh.
Cải thiện thời gian phản ứng khi thực hiện những cú đá mạnh và cú sút tầm gần là một yếu tố quan trọng trong thể thao Đồ án tốt nghiệp của Bộ môn máy và ma sát học tập trung vào việc nghiên cứu các phương pháp tối ưu hóa khả năng phản ứng của vận động viên trong những tình huống thi đấu căng thẳng.
Hình 1 5 Hình ảnh thủ môn tập luyện thực tế
1.2.3 Đối với huấn luyện viên:
• Tập luyện các bài tập, sơ đồ chiến lược với các pha đá phạt, chuyền dài,0
Hình 1 6 Sơ đồ huấn luyện
Một số hệ thống phát bóng đã có trên thị trường trong và ngoài nước
Đồ án tốt nghiệp Bộ môn máy và ma sát học
Bóng đá là một trong những môn thể thao phổ biến nhất trên toàn cầu, thu hút sự quan tâm của nhiều phụ huynh và huấn luyện viên Họ đang nỗ lực hết mình để giúp các cầu thủ trẻ phát triển kỹ năng và thành công trong môn thể thao này Một trong những công cụ hữu ích trong quá trình huấn luyện là máy bóng đá, hay còn gọi là máy phóng bóng đá, giúp các cầu thủ trẻ rèn luyện và nâng cao khả năng chơi bóng.
Chính vì vậy việc nghiên cứu và phát triển, chế tạo các sản phẩm đã vô cùng phổ biến trên toàn thế giới.
Thị trường toàn cầu hiện nay đã chứng kiến sự phát triển mạnh mẽ của nhiều loại máy bắn bóng Dưới đây là danh sách các sản phẩm phổ biến và được ưa chuộng nhất hiện có trên thị trường.
Một số loại máy đã xuất hiện trên thị trường:
Máy bóng đá Jugs, sản phẩm của thương hiệu Jugs Sports, là thiết bị lý tưởng để luyện tập cho người chơi ở nhiều vị trí khác nhau Thiết bị này phù hợp cho cả thanh thiếu niên và người lớn, giúp nâng cao kỹ năng chơi bóng đá hiệu quả.
Máy Sitirike Attack là một thiết bị bắn súng bóng đá tự động, hoạt động bằng pin và hiệu quả trên mọi bề mặt chơi Nó tạo ra đường cong bóng rất thực tế, dễ dàng điều khiển, với khả năng cung cấp bóng ở khoảng cách 70 yard và tốc độ lên tới 75 MPH Thiết bị này còn cho phép điều chỉnh chiều cao, hướng và loại quay, đồng thời được trang bị 6 tay cầm tích hợp để cầm nắm chắc chắn.
• Pro trainer Đồ án tốt nghiệp Bộ môn máy và ma sát học
Hình 1 9 Máy Pro Trainer Pro Trainer Soccer Machine là một trong những máy tốt nhất trên thị trường.
Máy tập bóng đá Pro Trainer được thiết kế với đường bóng gập lại, cho phép người dùng cho ăn tối đa 5 quả bóng trong vòng 5 giây, giúp người chơi tự luyện tập mà không cần huấn luyện viên Ngoài ra, máy còn đi kèm với điều khiển từ xa vận hành bằng chân, có khả năng đưa bóng đi xa tới 80 feet.
Hình 1 10 Máy Sidekich Techne Pro Máy bóng đá Sidekick là một sản phẩm được biết đến khác trên thị trường.
Sản phẩm này phù hợp cho thủ môn, huấn luyện viên và các chuyên gia trong lĩnh vực thể thao Đồ án tốt nghiệp Bộ môn máy và ma sát học cung cấp những cú giao bóng khó nhất, giúp người dùng rèn luyện kỹ năng hiệu quả Được chế tạo từ vật liệu chất lượng cao, sản phẩm đảm bảo độ bền và hiệu suất tối ưu cho người sử dụng.
Máy đào tạo bóng đá Toca là thiết bị lý tưởng cho mọi đối tượng, từ trẻ nhỏ đến người lớn, và từ người mới bắt đầu đến cầu thủ chuyên nghiệp Với khả năng cải thiện kỹ năng chơi bóng cho tất cả các cầu thủ, máy cung cấp nhiều lần phát bóng với tốc độ lên tới 50 dặm/giờ Đặc biệt, Toca được thiết kế di động, cho phép người dùng sử dụng ở bất kỳ không gian khô nào.
• First Pitch Playmaker Soccer Ball Machine Đồ án tốt nghiệp Bộ môn máy và ma sát học
Máy phóng bóng tự động First Pitch Playmaker, sản xuất bởi thương hiệu danh tiếng First Pitch, có trọng lượng hơn 100 pounds (45 kg) và khả năng ném bóng với tốc độ gần 100 dặm/giờ (160 km/h), cùng khoảng cách lên tới 80 Yards (73 mét).
Lựa chọn hoàn hảo cho thủ môn, tiền vệ và các cầu thủ chuyển tiếp để luyện tập kỹ năng chuyền bóng, ném bóng, đá cắt kéo và đánh đầu.
Globus Eurogoal có tốc độ ngắn hơn 20 km/h so với phiên bản sản xuất sân chơi đầu tiên, nhưng vẫn được xem là phiên bản tốt nhất Đây là một trong những máy bắn và ném hàng đầu trên thị trường, nổi bật với sức mạnh và tầm bắn ấn tượng, phù hợp với Đồ án tốt nghiệp của Bộ môn máy và ma sát học.
Sản phẩm này phù hợp cho mọi đối tượng, từ người mới bắt đầu, trẻ em, cầu thủ cao cấp đến cầu thủ bóng đá chuyên nghiệp Nó cung cấp nhiều tùy chọn với các quỹ đạo đa dạng, mô phỏng chân thực các tình huống trong trận đấu.
Kết luận: Thị trường thế giới hiện nay cung cấp một loạt các loại máy đa dạng với nhiều tính năng và mức giá khác nhau, giúp người tiêu dùng dễ dàng lựa chọn sản phẩm phù hợp với nhu cầu của mình.
Mặc dù bóng đá là môn thể thao hàng đầu tại Việt Nam, nhưng nghiên cứu về các sản phẩm hỗ trợ cho bóng đá lại rất hạn chế Hầu hết các phương pháp tập luyện và bài tập đều được thực hiện một cách thủ công bởi cầu thủ và huấn luyện viên.
Mặc dù có một số nghiên cứu lý thuyết và sản phẩm nghiên cứu khoa học tự thực hiện bởi học sinh, sinh viên, nhưng vẫn tồn tại nhiều thiếu sót do thiếu hướng dẫn chuyên môn và tiêu chuẩn an toàn Hầu hết các nghiên cứu này chưa được kiểm định về chất lượng, điều này đặt ra thách thức cho đồ án tốt nghiệp của Bộ môn máy và ma sát học.
Hình 1 14 Máy bắn bóng của 2 học sinh trung học ở Ninh Bình
Kết luận
Sau khi tìm hiểu tổng quan về hệ thống phát bóng nhóm đồ án chúng em có những nhận xét sau:
Nhu cầu ngày càng tăng của xã hội đối với môn thể thao bóng đá đã dẫn đến sự cần thiết của các công cụ hỗ trợ cho việc tập luyện và thi đấu.
Nghiên cứu về máy bắn bóng trong và ngoài nước cho thấy sự phát triển sản phẩm này ở Việt Nam còn hạn chế, không đáp ứng đủ nhu cầu xã hội Tuy nhiên, tiềm năng phát triển rất lớn Đồ án trình bày việc cải tiến thiết kế và chế tạo máy bắn bóng đá với các tính năng như điều chỉnh góc bắn, thay đổi vận tốc và tần suất bắn, phù hợp với nhiều cấp độ luyện tập khác nhau Phương pháp này đảm bảo an toàn và đáp ứng yêu cầu về tốc độ cũng như tần suất phát bóng, phục vụ nhu cầu của người dùng.
NGHIÊN CỨU, TÍNH TOÁN, THIẾT KẾ CƠ KHÍ THIẾT BỊ PHÁT BÓNG
Yêu cầu thiết kế thiết bị phát bóng
Thông số kích thước trung bình của quả bóng dùng trong thi đấu chuyên nghiệp:
- Đường kính quả bóng: 220 (mm)
- Khối lượng trung bình quả bóng (khi bơm căng): 500 (mg)
- Vật liệu lớp bề mặt: chất liệu tổng hợp, polymer, PVC,…
Yêu cầu đối với máy bắn bóng:
- Tốc độ bóng bắn ra: Max 60 (km/h)
- Dải bắn bóng theo phương đứng: 0 : 45 0
- Dải bắn bóng theo phương ngang: 22.5 : 22.5 0 0
- Có thể điều chỉnh tần suất bắn bóng (6-10 quả bóng/phút)
- Vận chuyển: Có thể vận chuyển từ vị trí này sang vị trí khác nhờ hệ thống bánh xe.
- Dễ dàng tháo rời và lắp ráp.
- Dung lượng chứa bóng: Có thể chứa 5, 10, 15, (tùy thuộc vào nhu cầu của người sử dụng).
- Năng lượng: Chạy bằng năng lượng ắc quy, có thể tùy chọn chạy máy bằng ắc quy hoặc sử dụng trực tiếp từ nguồn điện.
Các phương án thiết kế
Dựa trên yêu cầu thiết kế, nhóm đồ án nhận thấy rằng việc duy trì tốc độ và tần suất bắn bóng ổn định là rất quan trọng Đồng thời, cần đảm bảo độ cứng vững của sản phẩm trong quá trình thực hiện đồ án tốt nghiệp Bộ môn máy và ma sát học Ngoài ra, việc thiết kế cũng cần dễ dàng tháo lắp, sửa chữa và thuận tiện trong quá trình sử dụng Nhóm đã đề xuất một số phương án thiết kế để đáp ứng các yêu cầu này.
Trái bóng được bắn ra bời hai con lăn quay ngược chiều nhau tốc độ cao (Sử dụng 2 động cơ DC điều chỉnh tốc độ)
Sử dụng động cơ và hộp giảm tốc kết hợp với bộ truyền bánh răng, kèm theo biến tần để điều khiển tốc độ cho các cơ cấu nâng hạ và bàn xoay Thông số cơ bản của hệ thống này rất quan trọng để đảm bảo hiệu suất hoạt động tối ưu.
- Vận tốc bóng bắn ra mong muốn: ~60 (km/h)
- Tần suất bắn bóng: (6-10 quả bóng/ phút )
- Dải hoạt động xoay theo phương ngang: 45 0 (Sử dụng động cơ)
- Dải hoạt động xoay theo phương đứng: 45 0 (Sử dụng động cơ) Ưu điểm:
- Độ cứng vững của thiết bị cao
- Đảm bảo tốc độ và tần suất bắn bóng
- Dễ dàng sử dụng và lắp ráp
- Có thể chứa đựng nhiều quả bóng
- Khó khăn trong quá trình thiết lập điều khiển Đồ án tốt nghiệp Bộ môn máy và ma sát học
Hình 2 1 Thiết bị phát bóng theo phương án 1
Trái bóng được bắn ra bởi hai con lăn quay ngược chiều nhau tốc độ cao (Sử dụng 2 động cơ DC điều chỉnh tốc độ)
Hệ thống cấp phát bóng và điều hướng bóng được thực hiện thủ công do người điều khiển sử dụng.
- Vận tốc bóng bắn ra mong muốn: ~60 (km/h)
- Tần suất bắn bóng: (6-10 quả bóng/ phút )
- Dải hoạt động xoay theo phương ngang: 45 0 (Sử dụng động cơ)
- Dải hoạt động xoay theo phương đứng: 45 0 (Hoạt động thủ công) Ưu điểm:
- Đảm bảo được tốc độ phát bóng Đồ án tốt nghiệp Bộ môn máy và ma sát học
- Dễ dàng sử dụng và lắp ráp
Hình 2 2 Thiết bị phát bóng theo phương án 2 Nhược điểm:
- Độ cứng vững không cao.
- Mọi chuyển động đều phải thực hiện thủ công.
- Độ chính xác điều hướng phát bóng phụ thuộc trực tiếp vào người điều khiển.
- Tần suất cấp phát bóng phụ thuộc vào người điều khiển.
Trái bóng được bắn ra bời hai con lăn quay ngược chiều nhau tốc độ cao (Sử dụng 2 động cơ DC điều chỉnh tốc độ).
Hai con lăn được bố trí theo phương thẳng đứng.
Hệ thống cấp phát bóng và điều hướng bóng được thực hiện thủ công do người điều khiển sử dụng.
- Vận tốc bóng bắn ra mong muốn: ~60 (km/h) Đồ án tốt nghiệp Bộ môn máy và ma sát học
- Tần suất bắn bóng: (6-10 quả bóng/phút)
- Dải hoạt động xoay theo phương ngang: 45 0 (Hoạt động thủ công)
- Dải hoạt động xoay theo phương đứng: 45 0 (Hoạt động thủ công) Ưu điểm:
- Đảm bảo được tốc độ phát bóng.
- Dễ dàng trong quá trình thiết lập hệ thống điều khiển.
- Dễ dàng sử dụng và lắp ráp.
- Độ cứng vững và độ ổn định không cao.
- Khó khăn trong quá trình vận chuyển máy.
- Khó khăn trong quá trình cấp phát bóng.
- Độ chính xác phụ thuộc vào người điều khiển. Đồ án tốt nghiệp Bộ môn máy và ma sát học
Sau khi nghiên cứu và thảo luận các phương án, nhóm em đã quyết định chọn phương án 1 để thiết kế, nhờ vào sự hướng dẫn tận tình từ thầy hướng dẫn Phương án này mang lại nhiều ưu điểm nổi bật.
- Độ cứng vững của thiết bị cao
- Đảm bảo tốc độ và tần suất bắn bóng
- Dễ dàng sử dụng và lắp ráp
- Có thể chứa đựng nhiều quả bóng
- Khó khăn trong quá trình thiết lập điều khiển
Tính toán thiết kế kết cấu cơ khí
Dựa trên định nghĩa sơ đồ động và phân tích các chuyển động cần thiết của hệ thống cấp phát bóng, chúng tôi đã xây dựng sơ đồ động toàn bộ hệ thống này, kèm theo các hình vẽ quy ước Đây là một phần quan trọng trong đồ án tốt nghiệp của Bộ môn máy và ma sát học.
Hình 2 4 Sơ đồ động của thiết bị phát bóng
Nguyên lý hoạt động của máy bắn bóng:
Mọi hoạt động của hệ thống được điều khiển thông qua bảng điều khiển Bảng điều khiển cấp tín hiệu cho các động cơ hoạt động
Bóng được cung cấp từ cơ cấu dẫn bóng và tự động phát ra qua hệ thống cấp bóng tự động Khi bóng đi qua hai bánh đà với tốc độ cao (có thể điều chỉnh), nó được đẩy đi nhờ lực ma sát giữa bóng và bánh đà.
Cơ cấu hai bánh đà quay với tốc độ cao thực hiện bởi hai động cơ servo có thể điều chỉnh tốc độ theo yêu cầu người sử dụng
Hoạt động điều hướng phát bóng được thực hiện bởi hai động cơ DC thông qua các Đồ án tốt nghiệp Bộ môn máy và ma sát học
Cơ cấu cấp phát bóng tự động sử dụng động cơ và cấu trúc cu lít, cho phép người dùng điều chỉnh tần suất cấp phát nhanh hoặc chậm theo nhu cầu.
Bóng được cấp từ cơ cấu máng dẫn bóng có khả năng chứa từ 5, 10, 15,…quả bóng tùy thuộc vào số máng lắp đặt.
Kết luận: Phân tích sơ đồ động của hệ thống ta sẽ tính toán, thiết kế các cụm:
3 Cơ cấu cấp bóng tự động
2.3.2 Tính toán thiết kế cơ cấu phát bóng:
2.3.2.1 Cấu tạo cụm bánh đà
Như đã chọn ở trên ta chọn phương án dùng cụm bánh đà nằm ngang.
Cơ cấu bánh đà có tác dụng phát bóng và điều chỉnh hướng phát bóng của máy theo phương dọc.
Cơ cấu bánh đà bao gồm hai bánh đà quay nhanh, được điều khiển bởi động cơ điện, cho phép điều chỉnh tốc độ linh hoạt Lực ma sát giữa quả lô và trái bóng giúp đẩy bóng đi với tốc độ mong muốn.
Sử dụng động cơ điện kết hợp với bánh răng chủ động để truyền động cho bánh răng bị động cố định trên cơ cấu hai bánh đà.
Bánh răng chủ động quay sẽ ăn khớp với bánh răng bị động từ đó tạo ra chuyển động quay theo phương dọc của cơ cấu bánh đà.
Yêu cầu thiết kế: Đồ án tốt nghiệp Bộ môn máy và ma sát học
- Nâng hạ theo phương ngang với góc xoay: 0 đến 45 (có thể sử dụng động cơ, xi lanh điện, cơ cấu truyền động bánh răng, đai…).
- Thiết kế, chế tạo đơn giản.
- Độ chính xác cao: Khoảng cách bánh đà, không gian đặt bánh đà và động cơ.
- Không rung, giật khi hoạt động.
- Đảm bảo độ bền, độ cứng vững.
Từ đó ta có sơ đồ kết cấu cụm bánh đà như sau:
Hình 2 5 Kết cấu cụm bánh đà
Cụm bánh đà bao gồm:
+ Động cơ nâng hạ Đồ án tốt nghiệp Bộ môn máy và ma sát học
2.3.2.2 Thiết kế các chi tiết: a Thiết kế khung dưới:
- Kích thước phù hợp với với kích thước tổng yêu cầu là 680 750 470 mm 3 và phù hợp với khoảng cách chứa hai bánh đà.
- Khung đỡ phải đảm bảo độ bền khi máy hoạt động.
- Đảm bảo động cứng vững, không bị biến dạng khi máy hoạt động.
Khi lựa chọn kết cấu cho khung dưới của cụm bánh đà máy bắn bóng, do phải chịu tải trọng lớn và yêu cầu độ cứng vững cao, nhóm đã quyết định sử dụng thép tấm dày 8mm để thiết kế khung máy.
Kích thước khung dưới: Đồ án tốt nghiệp Bộ môn máy và ma sát học
ST/Mpa chia theo độ dày, mm
Bảng 2 1 A.4 - Cơ tính của một số thép Các bon kết cấu
CHÚ THÍCH: a) Độ dày của mẫu; d) Đường kính uốn 1Mpa10 N / m 6 2 Đồ án tốt nghiệp Bộ môn máy và ma sát học
Các bước kiểm bền trên hyperworks:
Import geometry chi tiết khung dưới vào môi trường hyperwork.
Tạo midsurface cho chi tiết: Đồ án tốt nghiệp Bộ môn máy và ma sát học
Bước 4: đặt constain và force tác dụng lên chi tiết
Tạo load collector Đồ án tốt nghiệp Bộ môn máy và ma sát học
. Đồ án tốt nghiệp Bộ môn máy và ma sát học Đặt lực vào chi tiết:
Bước 5: tạo loadtep Đồ án tốt nghiệp Bộ môn máy và ma sát học
Bước 6: chạy optistruct Đồ án tốt nghiệp Bộ môn máy và ma sát học Ứng suất max: max 23Mpa
Chuyển vị max: y max 0.383 mm
→ Thỏa mãn độ bền cơ tính của thép. b Thiết kế bánh đà
- Đảm bảo độ ma sát với trái bóng khi hoạt động ở tốc độ cao
- Đảm bảo độ bền, độ cứng cứng, không bị biến dạng khi hoạt động
Lựa chọn kết cấu cho bánh đà:
Để đáp ứng yêu cầu kỹ thuật, chúng ta chọn vật liệu bánh đà là nhôm, sau khi đúc, nhôm sẽ được bọc lớp cao su bên ngoài nhằm tăng cường độ ma sát với trái bóng.
Bánh đà có kích thước: 200mm, chiều cao: 70mm Đồ án tốt nghiệp Bộ môn máy và ma sát học
Hình 2 7 Bánh đà c Thiết kế thanh đỡ:
- Đảm bảo độ chính xác khoảng cách đặt hai bánh đà dựa trên sự tính toán
- Đảm bảo đủ không gian để quả bóng bắn ra
- Đảm bảo độ cứng vững, không bị biến dạng khi máy hoạt động
Tính toán khoảng cách đặt hai bánh đà:
Trái bóng được bắn ra nhờ hai bánh đà quay ngược chiều nhau, và quá trình này được khảo sát qua hai giai đoạn riêng biệt: đầu tiên là quá trình tiếp xúc của bóng với hai con lăn, sau đó là quá trình trái bóng được bắn đi.
- Quá trình bóng tiếp xúc với con lăn:
Khi trái bóng bị nén giữa hai con lăn, hai thành phần lực chính tác động lên nó là lực pháp tuyến N vuông góc với bề mặt tiếp xúc và lực ma sát tiếp tuyến T Để trái bóng có thể bị kéo và nén, thành phần lực ma sát ngang T h và thành phần lực pháp tuyến theo phương ngang N h cần phải được xem xét.
Các thành phần lực tác dụng lên bóng trong quá trình bóng bị kéo vào con lăn os Nsin
Trong đó là góc tiếp xúc.
Nếu gọi là hệ số ma sát giữa bóng và con lăn thì T N (1), khi đó: tan( )
Góc ma sát đặc trưng giữa bóng và con lăn quyết định khả năng kéo bóng vào không gian giữa hai con lăn Điều này tạo ra các điều kiện cần thiết để đảm bảo quá trình này diễn ra một cách hiệu quả.
(4) Đồ án tốt nghiệp Bộ môn máy và ma sát học
Bảng 2 2 Khảo sát mối liên hệ giữa hệ số ma sát với góc tiếp xúc và và chiều dài tiếp xúc.
Quá trình bắn bóng diễn ra khi lực ma sát giữa bóng và con lăn đủ lớn để vượt qua hoặc bằng lực quán tính của bóng Điều này đảm bảo rằng không có sự trượt xảy ra giữa bóng và con lăn.
Lực quán tính của quả bóng phụ thuộc vào vận tốc thẳng V cần thiết, hay chính xác hơn, nó phụ thuộc vào gia tốc mà con lăn cung cấp để quả bóng đạt được vận tốc ban đầu yêu cầu.
Lực ma sát giữa bóng và con lăn phụ thuộc vào hệ số ma sát và áp lực giữa chúng Áp lực này được xác định dựa trên modul đàn hồi E của vật liệu làm bóng, theo công thức cụ thể.
và s lần lượt là chiều dài cung biến dạng và diện tích biến dạng của bề mặt bóng.
Hình 2 8 Các thành phần lực và sự biến dạng của bóng trong quá trình bóng được bắn đi Đồ án tốt nghiệp Bộ môn máy và ma sát học
Bảng 2 3 Modul đàn hồi vật liệu Vật liệu làm vỏ quả bóng đá:
- Vỏ bóng có thể được làm từ nhiều chất liệu khác nhau: ví dụ như chất liệu tổng hợp, chất polyurethane, PVC…
- Với chất liệu polyurethane elastomers thì modul đàn hồi E 0,002 0,003 GPa
Dựa vào vật liệu của vỏ bóng và vật liệu vỏ bánh đà (cao su) kết hợp cùng nghiên cứu của Wojicicki ta chọn hế số ma sát là: 0.58
Từ công thức (2) ta có: tan( )
Ta có: bán bính bánh đà là r 1 100 mm , bán kính quả bóng: r b 110 mm Đồ án tốt nghiệp Bộ môn máy và ma sát học
Suy ra khoảng cách giữa 2 bánh đà là 370mm. Đồ án tốt nghiệp Bộ môn máy và ma sát học Kích thước thanh đỡ bánh đà: kích thước 640 100 108 mm 3
Hình 2 9 Thanh đỡ bánh đà Đồ án tốt nghiệp Bộ môn máy và ma sát học Biểu đồ chuyển vị Ứng suất max: max 4.886MPa
Chuyển vị max: y max 0.01649 mm → Thỏa mãn độ bền cơ tính của thép. d Thiết kế thanh bản lề
- Độ song song và độ nhám bề mặt
- Không bị biến dạng khi máy hoạt động
Kích thước thanh bản lề sau khi thiết kế: Đồ án tốt nghiệp Bộ môn máy và ma sát học
Ổ lăn, hay còn gọi là vòng bi trong xe đạp và một số thiết bị khác, là một loại ổ đỡ trục giúp giảm thiểu lực ma sát Cơ cấu này chuyển đổi ma sát trượt giữa hai bộ phận tiếp xúc thành ma sát lăn giữa các con lăn hoặc viên bi được cố định trong khung hình khuyên, từ đó nâng cao hiệu suất hoạt động của máy móc.
Với cấu trúc yêu cầu, ổ bi chịu lực hướng tâm và một phần lực dọc trục Để hạn chế chuyển động dọc trục, nhóm đã quyết định sử dụng ô lăn dạng ổ bi đỡ - chặn.
+ Khả năng tải tương đối.
+ Khả năng quay nhanh tương đối.
