Tính toán, thiết kế xe nâng tự động bằng động cơ điện sử dụng tời kéo( forklift AGV)

GIỚI THIỆU CHUNG

LÝ DO CHỌN ĐỀ TÀI

Trong quá trình công nghiệp hóa và hiện đại hóa, việc cải tiến quy trình công nghệ và áp dụng máy móc hiện đại vào sản xuất là rất quan trọng Để tồn tại và phát triển bền vững trên thị trường, các hoạt động sản xuất cần không ngừng nâng cao chất lượng Quản lý và tổ chức sản xuất hợp lý cũng yêu cầu đầu tư vào trang thiết bị vận chuyển và xếp dỡ hiệu quả Tại các công ty, xí nghiệp, nhà ga và bến cảng, việc sử dụng phương tiện vận tải hiện đại và thiết bị chuyên dụng là cần thiết để bốc xếp hàng hóa một cách hiệu quả từ khu vực này sang khu vực khác.

Việc sử dụng xe nâng hàng hiện đại đã cách mạng hóa quá trình vận chuyển và xếp dỡ hàng hóa, giúp tăng tốc độ luân chuyển và nâng cao năng suất lao động Xe nâng hàng với tính linh hoạt cao có thể hoạt động hiệu quả trong không gian hạn chế như kho bãi và dây chuyền sản xuất Để đáp ứng nhu cầu thực tiễn và mở rộng kiến thức chuyên ngành, chúng tôi đã chọn đề tài đồ án Truyền động điều khiển.

“Tính toán, thiết kế xe nâng tự động bằng động cơ điện sử dụng tời kéo( Forklift AGV)”

MỤC ĐÍCH NGHIÊN CỨU

Chúng tôi đã thiết kế và chế tạo một loại xe nâng hàng tự động, có khả năng nâng tải ở mức trung bình Xe được trang bị cảm biến và radar, giúp nó tự động tránh các vật cản trong quá trình hoạt động.

Nâng cao năng suất lao động là yếu tố then chốt giúp giảm thiểu sức người và gia tăng lợi nhuận cho các ngành sản xuất, lắp ráp, cũng như trong hệ thống quản lý kho bãi.

Đề tài rộng lớn bao gồm nhiều kiến thức từ các môn học khác nhau, tạo ra thách thức nhưng cũng là cơ hội cho nhóm nghiên cứu Điều này giúp củng cố và khắc sâu kiến thức đa ngành, đồng thời cho phép áp dụng những gì đã học vào sản phẩm thực tế.

PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

- Tìm kiếm, tra cứu các thiết kế có trên thực tế đồng thời tìm ra những ưu, nhược điểm còn tồn tại ở từng thiết kế

- Tham quan các kho bãi, các nhà máy và những công ty, xí nghiệp có quy mô lớn, từ

2 đó tìm ra phương hướng di chuyển, nâng hạ phù hợp nhất

- Tham khảo ý kiến từ giảng viên hướng dẫn và các anh chị đang thực hiện các đề tài có liên quan để tìm ra hướng đi đúng đăn

- Tính toán tổng quan để ước lượng kinh phí sơ bộ của đề tài

- Thực hiện phác thảo ý tưởng trên phần mềm vẽ 3D, sau đó tiến hành tính toán thiết kế cụ thể từng bộ phận của đề tài.

TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI

KHÁI NIỆM CHUNG VỀ THIẾT BỊ NÂNG CHUYỂN

Các thiết bị nâng hạ, hay còn gọi là máy nâng chuyển, chủ yếu được sử dụng để nâng vật nặng trong quá trình xây lắp, xếp dỡ, vận chuyển và lắp đặt Đây là loại thiết bị công tác giúp thay đổi vị trí của đối tượng thông qua các thiết bị mang vật trực tiếp như móc treo, hoặc gián tiếp như gầu ngoạm, nam châm điện, băng, gầu và chạc hàng.

Máy nâng được chia thành hai loại chính: thiết bị nâng đơn giản, chỉ có một chuyển động nâng hạ như kích, tời, palăng, bàn nâng; và máy chuyển dụng với từ hai chuyển động trở lên, bao gồm cầu trục, cổng trục, cầu trục tháp, thang máy, xe nâng hàng Sự phân loại này thể hiện sự phong phú và đa dạng của các loại máy nâng.

Ngày nay, máy nâng được ứng dụng rộng rãi trong các ngành sản xuất và xây dựng, giúp tiết kiệm sức lực và thời gian cho con người Việc sử dụng máy nâng không chỉ nâng cao năng suất làm việc mà còn tạo ra giá trị cao hơn trong lao động Trang bị máy nâng cho sản xuất, xây dựng và đời sống là bước tiến quan trọng, giảm bớt công việc nặng nhọc và giảm thiểu nguy hiểm cho người lao động.

PHÂN LOẠI MÁY VẬN CHUYỂN

Nhóm 1: Máy nâng không hoàn chỉnh

Nhóm máy này thường có một cơ cấu nâng duy nhất, cho phép diện tích xếp dỡ đạt được chỉ ở một điểm, vì vật chỉ được nâng lên và hạ xuống theo phương thẳng đứng.

Hình 1-1: Kích thủy lực Hình 1-2: Pa lăng tay

Hình 1-3: Pa lăng điện Hình 1-4: Pa lăng treo trên xe con

Nhóm 2: Máy nâng hoàn chỉnh

Máy nâng hoàn chỉnh có cấu trúc phức tạp, thường bao gồm từ 2 đến 4 cơ cấu, cho phép nâng hạ và vận chuyển vật trong không gian nhất định Loại máy này yêu cầu ít nhất hai cơ cấu hoạt động phối hợp, với diện tích xếp dỡ tối thiểu đạt một đường thẳng Dựa trên phương pháp vận chuyển và hình dạng kết cấu thép, máy nâng hoàn chỉnh được phân loại thành nhiều loại khác nhau.

Cần trục, hay còn gọi là cần cẩu, là một loại máy trục đặc biệt có tay với, bao gồm nhiều cơ cấu hoàn chỉnh như cơ cấu nâng hạ vật, cơ cấu thay đổi tầm với, cơ cấu quay và cơ cấu di chuyển.

Hình 1-5: Cần trục tháp và cần trục chân đế

Nhóm 3: Máy nâng có tính cơ động cao (xe nâng hàng)

Xe nâng hàng là thiết bị xếp dỡ chuyên dụng, giúp bốc xếp hàng hóa ở nhiều vị trí trong kho bãi và vận chuyển hàng từ kho lên phương tiện vận tải hoặc ngược lại Với tính cơ động cao, xe nâng rất hiệu quả trong việc xếp dỡ hàng hóa tại cảng biển, cảng sông và trong các nhà máy, xí nghiệp.

Xe nâng là thiết bị xếp dỡ hàng hóa, với khả năng nâng hàng theo phương thẳng đứng nhờ hệ khung nâng kiểu khung lồng.

+ Xe nâng hạ bằng tay

Xe nâng hạ bằng tay là thiết bị thủ công dùng để di chuyển hàng hóa, bao gồm xe nâng tay, xe đẩy tay và xe nâng tay cao Các loại xe này thường có tải trọng nâng từ 500 kg đến 1000 kg cho những xe vừa di chuyển vừa nâng, và lên đến 2500 kg cho những xe chỉ có chức năng di chuyển mà không nâng Thiết kế của xe nâng hạ bằng tay thường nhẹ và đơn giản, phù hợp với nhiều nhu cầu sử dụng trong kho bãi và vận chuyển hàng hóa.

+ Xe nâng hạ bằng điện

Xe nâng hạ bằng điện là thiết bị sử dụng ắc quy hoặc nguồn điện để thay thế sức người trong việc di chuyển và nâng hạ hàng hóa Thiết bị này hoạt động với hai mô tơ: một mô tơ cho di chuyển và một mô tơ cho nâng hạ Nếu chỉ sử dụng một mô tơ cho một trong hai chức năng, thiết bị được gọi là xe nâng bán tự động Ngược lại, khi cả hai mô tơ đều được sử dụng, nó được gọi là xe nâng tự động hoặc xe nâng điện Xe nâng điện có khả năng nâng tải trọng lên đến 2500 kg với chiều cao tối đa 6m, thường được sử dụng trong các hệ thống giá kệ.

+ Xe nâng hạ dùng động cơ đốt trong

Xe nâng hạ bằng động cơ đốt trong là thiết bị sử dụng động cơ đốt trong để di chuyển và nâng hạ hàng hóa Loại xe này thường được sử dụng để nâng đỡ và vận chuyển hàng hóa có khối lượng lớn với tần suất cao, mang lại hiệu quả cao trong công việc.

Xe nâng là loại phương tiện thiết yếu trong các nhà máy, với cấu tạo chủ yếu bao gồm động cơ chạy bằng xăng, dầu diesel hoặc gas, khung gầm và lốp xe Ngoài ra, xe nâng còn được trang bị hệ thống thủy lực để nâng hàng hóa, cho phép tải trọng từ 1 tấn đến hàng chục tấn Các loại xe nâng có tải trọng từ 5 tấn trở xuống thường được sử dụng phổ biến trong các xí nghiệp.

10 tấn trở lên dùng ở các cảng biển phục vụ cho việc nâng hạ container có trọng tải lớn

Hình 2-1 Xe nâng hạ bằng tay

Hình 2-2 Xe nâng hạ bằng điện Hình 2-2 Xe nâng hạ bằng động cơ đốt trong

NHẬN ĐỊNH CHUNG CỦA XE NÂNG HẠ THÔNG THƯỜNG

2.3.1 Xe nâng hạ bằng tay Ưu điểm nổi bật của phương pháp này là kích thước nhỏ gọn, cơ động, giá thành rẻ Nhưng, tải trọng nâng hạ thấp là nhược điểm chính của phương pháp này, cũng như khả năng nâng tải lên cao còn hạn chế

2.3.2 Xe nâng hạ bằng điện

Việc áp dụng động cơ điện trong nâng hạ và di chuyển không chỉ giúp tiết kiệm sức lao động mà còn mang lại lợi ích về môi trường nhờ sử dụng nguồn năng lượng sạch.

Ô nhiễm môi trường là một vấn đề nghiêm trọng, nhưng thời gian hoạt động của thiết bị phụ thuộc vào dung lượng ắc quy và yêu cầu có trạm nạp điện chuyên dụng Điều này dẫn đến việc cần phải dừng máy để nạp hoặc thay bình, làm tăng khối lượng tổng của thiết bị và gây tổn thất năng lượng điện Hơn nữa, thiết kế này vẫn cần người điều khiển để nâng hạ và di chuyển.

2.3.3 Xe nâng hạ dùng động cơ đốt trong

Ngày nay, máy nâng hàng thường sử dụng động cơ đốt trong, nhờ vào nhiều ưu điểm vượt trội so với máy nâng sử dụng động cơ điện.

- Khả năng quá tải lớn

- Tính cơ động cao, tính vượt tốt

Khả năng ổn định khi di chuyển được tối ưu hóa, giúp việc sửa chữa và thay thế phụ tùng thiết bị trở nên dễ dàng và tiết kiệm, đảm bảo tính kinh tế cho người sử dụng.

Song, chúng cũng tồn tại những mặt hạn chế như:

- Kích thước lớn, cồng kềnh nên yêu cầu không gian để di chuyển phải rộng và ít vật cản

- Giá thành cao, không phù hợp với những kho bãi quy mô vừa và nhỏ

- Đòi hỏi phải có người vận hành trực tiếp và có tay nghề.

TỔNG QUAN VỀ XE NÂNG HẠ

Hầu hết các xe nâng tự hành hiện nay có có cấu nâng hạ hoạt động dựa trên cơ cấu xylanh thủy lực và trục vít-bánh vít

2.4.1 Xe nâng sử dụng cơ cấu thủy lực:

2.4.2 Xe nâng sử dụng cơ cấu trục vít - bánh vít:

TỔNG QUAN VỀ THIẾT BỊ AGV

2.5.1 Sự cần thiết của AGV

Cuộc cách mạng công nghệ đang diễn ra hàng ngày, tác động mạnh mẽ đến cuộc sống và quy trình sản xuất Sự phát triển của tự động hóa và nhà máy cơ khí đã làm cho vật liệu vận chuyển và bốc xếp trở nên ngày càng quan trọng Cụ thể, việc sử dụng AGV giúp tối ưu hóa kế hoạch sản xuất, tăng tính linh hoạt, đồng thời giảm thiểu nhu cầu lao động và tổn thất tồn kho.

Trong khuôn khỏ dự án, chúng em xin giới thiệu hai hệ thống điều hướng thường được cáp dụng cho xe tự hành:

- Free path navigation (Điều hướng tự do)

- Fixed path navigation (Điều hướng theo một đường đã được xác định) a Free path navigation

AGV là một loại xe tự hành linh hoạt, có khả năng di chuyển đến bất kỳ vị trí nào trong không gian hoạt động Nó được trang bị cảm biến Gyroscope để xác định hướng di chuyển và cảm biến Laser để nhận diện các vật thể xung quanh trong quá trình di chuyển Thiết kế của AGV này yêu cầu công nghệ cao và phức tạp hơn so với các loại AGV khác.

AGV di chuyển theo một điểm hoặc vị trí hay một quỹ đạo đã được xác định từ trước:

Dây điện từ (Magnetic wires) cho phép xe AGV di chuyển dọc theo một dây điện từ được chôn dưới đất nhờ cảm biến, mang lại tính thẩm mỹ cao vì không làm ảnh hưởng đến các hoạt động khác Tuy nhiên, việc duy trì từ tính yêu cầu cung cấp năng lượng liên tục và đường đi của xe là cố định, không thể thay đổi.

AGV hoạt động trên đường ray cố định được lắp đặt trên sàn, thường được áp dụng cho các hệ thống vận chuyển chuyên dụng Mặc dù cho phép AGV di chuyển với tốc độ cao, việc sử dụng đường ray cũng hạn chế tính linh hoạt và làm cho lộ trình di chuyển trở nên cố định.

AGV di chuyển dọc theo các đường kẻ trên sàn nhờ cảm biến xác định đường kẻ, mang lại tính linh hoạt cao khi dễ dàng thay đổi đường kẻ Tuy nhiên, việc sử dụng có thể gặp khó khăn khi các đường kẻ bị bẩn hoặc hư hỏng, gây nhiễu cho cảm biến và làm giảm độ chính xác trong điều khiển AGV.

TÍNH TOÁN, THIẾT KẾ

GIỚI THIỆU CHUNG VỀ THIẾT KẾ

Hình 3-1: Tổng thể xe nâng điện sử dụng tời kéo

Xê nâng hàng là loại máy nâng tự hành có tính cơ động cao, sử dụng động cơ điện làm nguồn năng lượng chính Thiết bị này cho phép nâng hạ hàng hóa theo phương thẳng đứng, đạt chiều cao tối đa bằng lưỡi nâng, hỗ trợ hiệu quả trong quá trình xếp dỡ hàng.

Chiều cao tối đa của bàn trượt trong khung động được xác định bởi hành trình di chuyển của nó, với hàng được nâng lên đến độ cao cần thiết trong giới hạn chiều cao nâng lưỡi lớn nhất.

Chạc nâng là bộ phận chính để mang hàng của xe nâng, được chế tạo từ thép có độ bền cao Để tăng cường độ cứng, chạc nâng được gia công nhiệt luyện tại các góc khoảng 300 mm về hai phía, đạt độ cứng HB từ 250 đến 295, nhằm bảo đảm khả năng chịu lực tại vị trí dễ hỏng nhất của chạc.

Để đáp ứng tải trọng nâng thấp và giảm chi phí sản phẩm, loại thép được chọn là thép vuông CT3 với độ cứng từ 160 đến 220 HB.

Chạc được hàn vào bàn trượt và được định vị trên khung trượt dọc bởi 4 con lăn thép

Hình 3-2: Bàn nâng và chạc nâng

Bàn trượt được thiết kế với khung thép vững chắc, giúp ổn định chạc trong quá trình làm việc Bàn trượt di chuyển linh hoạt trong khung nhờ vào bốn con lăn chữ V được gắn chắc chắn Thanh ngang trên cùng của bàn trượt được hàn cố định vào chạc, đảm bảo tính ổn định và an toàn khi sử dụng.

Bàn trượt được dẫn hướng bởi hai cặp con lăn đặt dọc hai bên thanh dọc, sử dụng kết cấu bu lông đai ốc để liên kết con lăn với khung.

Một puli thép được hàn vào thanh ngang của bàn trượt Puli này đóng vai trò là puli kéo trong hệ thống ròng rọc động

Khung dầm thép được cấu tạo từ bốn thanh thép vuông đứng, liên kết với nhau bằng mối hàn, với thanh thép chữ V hàn trên mỗi thanh để tạo thành ray trượt cho con lăn Khoảng cách giữa các thanh thép chữ V được cố định bằng các thanh định vị, giúp con lăn di chuyển trơn tru theo chiều lên xuống dưới tác động của lực kéo Ngoài ra, thanh dầm ngang trên cùng của khung nâng có hàn một puli, đảm nhiệm vai trò dẫn hướng cho hệ thống ròng rọc động.

Cơ cấu nâng là hệ thống ròng rọc động bao gồm hai puli và một động cơ điện tời kéo Một puli được hàn cố định trên bàn nâng, trong khi puli còn lại được hàn trên khung nâng Móc treo của tời kéo được gắn vào thanh ngang của khung nâng, tạo nên sự ổn định và hiệu quả trong quá trình nâng hạ.

Hình 3-4: Cơ cấu di chuyển

Xe được trang bị hai động cơ điện DC, mỗi động cơ dẫn động cho một bánh chính thông qua hệ thống xích Bánh phụ có chức năng điều hướng, cho phép xe di chuyển linh hoạt theo sự điều khiển của người lái hoặc tự động nhờ vào các cảm biến tích hợp trên thiết bị.

3.1.2 Mô tả quy trình lấy, dỡ hàng bằng xe nâng:

Xe nâng hàng tại kho, bãi hay trên ôtô với yêu cầu các hàng hóa, tải phải được đặt trên các pallet

− Di chuyển chạc nâng đến độ cao và vị trí cần thiết so với vị trí mã hàng

−Điều khiển xe tiến về phía trước để chạc nâng đưa vào gầm pallet

Để đảm bảo chạc ngập hoàn toàn đáy pallet, cần nâng bàn trượt lên một khoảng nhỏ trước khi lùi xe để đưa pallet ra khỏi vị trí.

Sau khi nhấc pallet, hãy di chuyển xe đến vị trí hạ tải Trong quá trình di chuyển, có thể hạ bàn trượt để ổn định trọng tâm, giúp việc di chuyển dễ dàng hơn.

− Khi đến vị trí hạ tải, ta tiến hành ngược lại quá trình nâng tải.

TÍNH TOÁN THIẾT KẾ

Theo giới thiệu, khảo sát, chọn phương án ở trên thì việc thì việc tính toán thiết kế máy nâng hạ p ≤200kg:

3.2.1 Tính toán chạc: a Lực tác động lên chạc

Khi tải được phân bố đều trên pallet với mức hàng hóa 200kg, trọng lượng tác động lên mỗi chạc sẽ là P’ = P/2 = 100kg.

- Tải trọng phân bố đều : q = 𝑃′

 P’ : Trọng tải tác dụng lên mỗi chạc

- Tải trọng tác dụng lên 2 đầu mút chạc theo công thức:

16 b Lựa chọn vật liệu và kiểm nghiệm bền

- Momen quán tính của mặt cắt A-A:

- Ứng suất uốn lớn nhất phát sinh tại tiết diện A-A là:

- Chọn thép CT3 để làm chạc với σch = 21KN/cm 2

3 21= 14KN/cm 2 Theo điều kiện bền ta thấy: σmax ≤ [σ]

- Kết luận: Với kích thước và vật liệu đã chọn chạc đảm bảo điều kiện bền khi làm việc

3.2.2 Tính toán bệ nâng a Tọa độ trọng tâm bệ nâng:

Khi tính toán bàn trượt, chỉ cần xem xét chạc gắn trên bàn trượt Bàn trượt sẽ chịu các lực như tải trọng của hàng hóa, phản lực tại vị trí đó và lực kéo từ cáp Nó được coi như một thanh dầm đặt trên hai gối.

- Xác định trọng tâm của bàn trượt:

= 101,5𝑚𝑚 b Lực tác động lên các con lăn

 Lực tác động theo phương Ox:

Theo điều kiện bền ta thấy: σmax ≤ [σ]

Kết luận: Với kích thước và vật liệu đã được lựa chọn, chạc đảm bảo độ bền khi hoạt động Cần tính toán lực nâng cần thiết để lựa chọn tời kéo phù hợp.

*Tính toán lực cản chuyển động của bệ nâng

- Xác định lực cản của bệ nâng và khung trượt:

 W: Lực cản của bệ nâng và khung trượt(kG)

 β: Hệ số kể đến ảnh hưởng của ma sát thành bánh xe với ray, β=1,2

 N: Phản lực pháp tuyến của con con lăn (kG)

 d: Đường kính ngỗng trục(mm),

 D: Đường kính bánh xe(mm),

 𝜇: Hệ số ma sát lăn, 𝜇 = 0,01

 F1: Diện tích chắn gió của xe lăn (m 2)

 F2: Diện tích chắn gió của vật nâng (m 2 )

Các hệ số ma sát được tra theo bảng các hệ số ma sát Tài liệu Giáo trình máy nâng chuyển

* Tính toán lực căng cáp lớn nhất

- Xác định lực căng cáp lớn nhất trên nhánh cáp cuốn lên tang:

 W: Lực cản của bệ nâng và khung trượt(kG)

 Q: Trọng lượng vật nâng (kG),

 G: Trọng lượng bệ nâng (kG),

 𝜂: Hiệu suất của ròng rọc, đối với ròng rọc gắn ổ lăn : 𝜂 = 0,97

 r : Số ròng rọc dẫn hướng

 Smax : Lực căng lớn nhất trong quá trình làm việc

 Sd: Lực kéo đứt cáp cho phép

 n: Hệ số an toàn của cáp phụ thuộc vào loại máy và chế độ làm việc.Đối với máy nâng vật chế độ làm việc nhẹ chọn n=5,5

Từ bảng tra chọn cáp d=5mm có thông số cường độ cáp 1470N/mm 2 có

Hiệu suất của palăng được định nghĩa là tỷ số giữa công thực tế và công hữu ích được tạo ra trong cùng một khoảng thời gian Công thức để xác định hiệu suất palăng giúp đánh giá hiệu quả hoạt động của thiết bị này.

𝑎 (1 − 𝜂) + Với hệ thống ròng rọc cáp và tang chọn η = 0,97

Hình 3-6:Thông số kỹ thuật cáp thép

- Tính chọn các kích thước của tang:

Với e = 20 đối với palăng điện tra trong bảng 2.4

Công suất cần thiết trên trục động cơ xác định theo công thức:

Vận tốc nâng (Vn) được tính bằng mét trên phút (m/ph), với hiệu suất chung (η0) được xác định bằng tích của hiệu suất của palăng (ηP), hiệu suất của tang (ηtg) và hiệu suất của hệ thống truyền động (η) Có thể lựa chọn sơ bộ giá trị hiệu suất chung η0 để phục vụ cho các tính toán liên quan.

Tỉ số truyền của hộp giảm tốc được tính theo công thức: i= 𝑛 đ𝑐

16 7 Trong đó: nđc"00(v/ph): Tốc độ quay của động cơ nt:Tốc độ quay của tang, v/ph.Tính theo công thức:

Dt: đường kính của tang,mm dc:đường kính cáp,mm m=3: Số lớp cáp cuốn lên tang

Từ các thông số trên, nhóm quyết định sử dụng tời kéo 24V 3000lbs có các thông số kỹ thuật sau:

 Kích thước lắp: 76mm x 124mm

 Tỷ số (truyền từ nam châm vĩnh cửu): 136:1

3.2.3 Tính toán lực tác động lên pully và móc gắn trên khung nâng

-Tổng lực căng dây tác dụng lên bánh ròng rọc trên:

- Lực căng dây gắn móc:

3.2.4 Kiểm nghiệm khả năng chịu cắt của bulong lắp bánh ròng rọc

- Xét bulong làm từ thép C45 có [τ]E Mpa =0,045 KN/mm2

- Ứng suất cắt tại bulong: τ =𝑃 𝑠

3.2.5 Tính toán lực tác động lên khung nâng a Tính toán thanh ngang gắn ròng rọc:

- Lực tác dụng lên thanh dầm ngang trên gắn ròng rọc:

- 𝑁 3 , 𝑁 4 : phản lực tác dụng lên 2 gối

- Momen quán tính của mặt cắt A-A:

- Ứng suất uốn lớn nhất phát sinh tại tiết diện A-A là:

- Chọn thép CT3 để làm chạc với σch = 21KN/cm 2

- Theo điều kiện bền ta thấy: σmax ≤ [σ]

Kết luận: Với kích thước và vật liệu đã chọn chạc đảm bảo điều kiện bền khi làm việc c Tính toán thanh trượt dọc

Xem thanh trượt dọc là một thanh đặt trên hai gối ở hai đầu mút

- Momen quán tính của mặt cắt B-B:

Xác định trọng tâm mặt cắt:

- Ứng suất uốn lớn nhất phát sinh tại tiết diện A-A là:

- Chọn thép CT3 để làm chạc với σch = 21KN/cm 2

3 21= 14KN/cm 2 Theo điều kiện bền ta thấy: σmax ≤ [σ]

Kết luận: Với kích thước và vật liệu đã được lựa chọn, thanh trượt dọc đảm bảo độ bền khi hoạt động Ngoài ra, cần thực hiện tính toán phản lực tại các bánh phụ và kiểm nghiệm độ bền của thanh đối trọng.

* Tính toán phản lực tại các bánh phụ

- Lựa chọn bánh xe : PL50

Hình 3-8: Bánh xe điều hướng PL50

* Kiểm nghiệm bền thanh đối trọng

- Momen quán tính của mặt cắt C-C:

Chọn thép C65x36 có momen quán tính của nhà sản xuất Jx = 486000

- Ứng suất uốn lớn nhất phát sinh tại tiết diện C-C là:

3.2.6 Tính toán cơ cấu dẫn động cho xe a Mục đích thiết kế

Xe AGV phải đáp ứng các yêu cầu đặc trưng của môi trường công nghiệp, với nhiệm vụ chính là kéo khung nâng hàng hóa.

- Đủ khả năng kéo tải

- Đảm bảo các quy tắc an toàn khi chạy

- Tính thẩm mỹ , đảm bảo sự linh hoạt khi vận hành

- Chi phí chế tạo hợp lý

- Đường kính bánh xe lớn D1 = 200mm

- Chiều ngang của xe: 610mm

29 b Tính toán tọa độ trọng tâm của xe theo phương x

18 + 18.2 + 3.2 = 270 c Tính toán phản lực tại các bánh

𝑍 2 = 158𝑁 d Lựa chọn bánh dẫn và bánh điều hướng

Hình 3-9: Bánh xe dẫn 250-4MI

- Tên gọi : Bánh xe mâm liền 250-4 MI

- Chất liệu: Cao su và Tole

- Đường kính bánh xe: 205 mm

- Độ dày bánh xe: 57 mm

- Chiều cao ống bạc đạn: 55 mm

- Trọng lượng của bánh xe: 2 Kg

Hình 3-10: Bánh xe điều hướng PL80

- Chất liệu bánh rời: PU (Poli Urethane)

- Loại vòng bi:Bi vòng

- Tùy chọn cốt bánh xe:Cốt nhựa PP

- Độ dày thép: Khung càng: 2,5 mm Mặt đế: 3,5 mm e Tính toán và chọn động cơ

* Tính toán lực kéo cần thiết

Lực cản chuyển động của máy được tính theo công thức trang 328 tài liệu

“Máy và thiết bị nâng,Pts Trương Quốc Thành, Pts Phạm Quang Dũng –NXB

 M = 310 kg : tổng khối lượng máy và hàng nâng

 f = 0,02 : Hệ số cản lăn của mặt đường bê tông

Tải trọng gió được xác định theo hướng ngược với vận tốc di chuyển, dựa trên công thức được trình bày trong tài liệu "Máy xếp dỡ" của tác giả Nguyễn Danh Sơn, xuất bản bởi NXB ĐHQG TPHCM.

 F = 0,61.0,7 + (0,6.2,2-0,5.2,1) = 0,7 (m 2 ) diện tích chịu gió của xe

 p 0N/m 2 : áp lực riêng của gió tác dụng vào xe khi làm ở phân xưởng, kho hàng

Tổng lực cản di chuyển của máy là:

Vì thiết kế dùng hai động cơ truyền động nên lực cản chuyển động mỗi động cơ là:

* Tính toán công suất động cơ

- Công suất động cơ để xe di chuyển là:

 W’ ,5kg :lực cản di chuyển

 V = 1m/s : Vận tốc di chuyển của xe

 η = 0,92 : Hiệu suất bộ truyền động

Công suất động cơ được lựa chọn dựa trên các thông số lớn nhất

Trong quá trình hoạt động, xe thường bị ảnh hưởng bởi các yếu tố bên ngoài như địa hình và gió, dẫn đến việc tăng lực cản Do đó, công suất cần thiết để vận hành xe có thể cao hơn so với mức bình thường.

* Chọn sơ bộ tỷ số truyền và số vòng quay của động cơ.

- Số vòng quay sơ bộ của động cơ điện : nsb=u.nlv

 nsb:Số vòng quay sơ bộ của động cơ điện

 nlv:Số vòng quay của bánh dẫn Trong đó:

+ Số vòng quay cần thiết của bánh dẫn: n = 60000 𝑣

2 𝜋 100 = 96(vòng/phút) + Số vòng quay của động cơ: nsb=u.nlv = 3,56 96 = 342 (vòng/phút)

Trong quá trình hoạt động, xe sẽ bị ảnh hưởng bởi nhiều yếu tố bên ngoài như địa hình và gió, dẫn đến việc tăng lực cản và làm gia tăng công suất cần thiết Vì vậy, việc lựa chọn động cơ có công suất P lớn hơn Pct và số vòng quay n gần với n~nsb là rất quan trọng.

Chọn động cơ chổi than MY1016Z3 có công suất Pđc 350W, tốc độ sau giảm tốc nđc = 350 vòng/phút

Hình 3-11: Động cơ chổi than MY1016Z3

- Công suất của trục công tác:

- Momen cần thiết của các trục:

- Số liệu ban đầu công suất P10w, số vòng quay bánh dẫn n150 vg/ph, tỉ số truyền u=3,56

- Vì số vòng quay thấp, tải trọng va đập nhẹ nên ta chọn loại xích ống con lăn f Tính toán bộ truyền xích

* Thiết kế bộ truyền xích

- Chọn số răng đĩa xích dẫn theo công thức :

- Số răng đĩa xích bị dẫn:

- Xác định hệ số điều kiện sử dụng xích k : k= kokakđckbtkđk= 1.1.1.1,3.1,2.1,25= 1,95

 ko =1 Đường nối tâm hai đĩa xích hợp với phương ngang P1

 Chọn bước xích pc ,7 mm < pmax = 50,8mm

Số lần va đập của xích trong một giây: i = 𝑧 1 𝑛 1

15.62 = 2,9 ≤ [i] 0 Theo bảng 5.9 với bước xích 12,7mm ta chọn [i]`

*Tính kiểm nghiệm xích về độ bền

- Kiểm tra xích theo hệ số an toàn:

𝑘 đ 𝐹 𝑡 + 𝐹 𝑣 + 𝐹 𝑜 Với tải trọng Q= 9kN 00N, khối lượng 1m xích q=0,3kg (tra theo bảng 5.2 xích con lăn 1 dãy xích với bước xích p c = 12,7mm)

+ Lực căng li tâm gây nên:

+Lực căng ban đầu của xích :

Trong đó: kf= 4 với bộ truyền nghiêng 1 góc [S] = 8,5

Vậy S > [S] nên bộ truyền đảm bảo độ bền

- Kiểm nghiệm độ bền tiếp xúc của đĩa xích theo công thức 5.18: Đĩa xích 1: σ H1 = 0,47 √𝑘 𝑟 (𝐹 𝑡 𝑘 đ + 𝐹 𝑣đ ) 𝐸

 kr = 0,5 hệ số ảnh hưởng số răng xích (z1 = 9)

 kđ = 1,2 hệ số tải trọng động (tải động, va đập nhẹ)

 kr = 0,367 hệ số ảnh hưởng số răng xích (z2 = 32)

 kđ = 1,2 hệ số tải trọng động (tải động, va đập nhẹ)

Do đó ta dùng thép 45 tôi cải thiện có [σH] P0MPa để đạt độ bền tiếp xúc

- Lực tác dụng lên trục:

Với km = 1,15, ứng với góc nghiêng giữa đường tâm trục và phương nằm ngang nhỏ hơn 40 o

- Đường kính vòng đỉnh răng: da1 = p(0,5 + cotg 𝝅

- Đường kính vòng chân răng: df1 = d1-2r = 37,13 – 2.8,3 = 20,53 (mm) df2 = d2-2r = 129,6 – 2.8,3 = 113 (mm)

Với bán kính đáy r = 0,5025d 1 +0,05 = 0,5025.7,75 + 0,05 = 8,3 (mm) với d 1 =7,75 (xem bảng 5.2)

*Các thông số của bộ truyền:

Thông số Kí hiệu Trị số

Số răng đĩa xích dẫn z1 9 (răng)

Số răng đĩa xích bị dẫn z2 32 (răng)

Số mắt xích là 82, với đường kính vòng chia đĩa xích dẫn là 37,13 mm và đường kính vòng chia đĩa xích bị dẫn là 129,6 mm Đường kính vòng đỉnh đĩa xích dẫn đạt 41,2 mm, trong khi đường kính vòng đỉnh đĩa xích bị dẫn là 135,3 mm Đường kính vòng chân răng đĩa xích dẫn là 20,53 mm, còn đường kính vòng chân răng đĩa xích bị dẫn là 113 mm.

Số dãy xích 1 (dãy) g Thiết kế trục

* Chọn vật liệu và xác định đường kính sơ bộ:

+ Vật liệu chế tạo: Thép C45 thường hóa Giới hạn bền δb = 600MPa

+ Tra bảng 10.5 tài liệu [1] với δb = 600MPa ta có [σ1] = 63MPa

+ Ứng suất xoắn cho phép [τ] = 12÷20 MPa

+ Xác định đường kính trục d ≥ √ 𝑇

- Tính toán momen tại tiết diện nguy hiểm:

- Đường kính các đoạn trục: d 30 =d 31 ≥ √ 𝑀 𝐶 𝑡𝑑

- Tải trọng hướng tâm tác dụng lên ổ A:

- Tải trọng hướng tâm tác dụng lên ổ B:

Ta chọn ổ bi đỡ một dãy cỡ 6203 : d D b C(kN) Co(kN)

- Tải trọng quy ước của các ổ:

QO = XO.V.Fro.Kt.Kđ = 1 1 262 1 1,1 = 288,2 (N)

- Ổ 1 chịu tải trọng lớn hơn nên xét khả năng tải động tại đó:

→ Thỏa mãn khả năng tải động

- Kiểm tra khả năng tải tĩnh:

→ Thỏa mãn khả năng tải tĩnh