ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐIỆN tử MÔ HÌNH BÃI LƯU HÀNG TỰ ĐỘNG
LỜI CẢM ƠN
Em xin chân thành cảm ơn các thầy cô, đặc biệt các thầy trong bộ môn Cơ-Điện-Tử đã tận tình tạo điều kiện học tập và truyền đạt kiến thức trong suốt khoá học để em được thực hiện đề tài này.
Đặc biệt em xin chân thành cảm ơn thầy đã hướng dẫn và giúp đỡ em tận tình trong thời gian vừa qua.
Em cũng xin gửi lời cảm ơn tới gia đình, bạn bè đã giúp đỡ và động viên em trong suốt thời gian học tập cũng như trong thời gian thực hiện đề tài.
LỜI GIỚI THIỆU
Ngày nay, với sự phát triển của nền kinh tế nước ta đã có nhiều thay đổi to lớn, khoa học kỹ thuật phát triển vượt bật và đồng thời cuộc sống người dân cũng được nâng cao.Trên đà phát triển đó vấn đề tự động hóa trong sản xuất, cũng không ngừng được phát triển nhầm phục vụ cho hoạt động sản xuất cũng như đời sống vật chất tinh thần của con người.
Sau quá trình tìm hiểu những nhu cầu thực tiễn của xã hội nhóm đã tiến hành nghiên cứu và thiết kế một thống: Bãi giữ xe ôtô tự động với mong muốn giải quyết một số nhu cầu trên, và lấy đó làm đề tài tốt nghiệp cho mình.
Những kiến thức và năng lực đạt được trong quá trình học tập ở trường sẽ được đánh giá qua đợt bảo vệ đồ án cuối khóa. Vì vậy nhóm tận dụng tất cả các kiến thức đã học ở trường cùng với sự tìm tòi nghiên cứu để có thể hoàn thành tốt đồán này. Đây cũng chính là thành công đầu tiên của nhóm trước khi ra trường.
Do có sự hạn chế về thời gian cũng như kiến thức và kinh nghiệm nên đề tài nhóm chúng em nghiên cứu không tránh khỏi những sai sót. Rất mong được sự chấp nhận và sự đóng góp ý kiến của quý thầy cô và các bạn về đề tài này, để chúng em cũng cố lại kiến thức và rút kinh nghiệm trước khi ra trường.
Xin chân thành cảm ơn.
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Niên khóa:2009 – 2013
GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN:
SINH VIÊN THỰC HIỆN:
TÊN ĐỀ TÀI: ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐIỆN tử MÔ HÌNH BÃI LƯU HÀNG TỰ ĐỘNG
NỘI DUNG YÊU CẦU CỦA ĐỀ TÀI:
- Cơ khí:
+ Thiết kế nhà để xe
+ Thiết kế hệ thống xe nâng
- Điện tử:
+ Thiết kế hệ mạch động cơ
+ Tìm hiểu lập trình plc
- Lập trình:
+ Giải thuật điều khiển của hệ thống
+ Lập trình cho mô hình
- Mục tiêu đề tài:
+ Thiết kế bãi giữ xe chạy hoàn chỉnh
+ Điều khiển vận hành bằng nút nhấn
Thời gian thực hiện từ ngày: 21/5/2013
Thời gian nộp đề tài ngày: 24/6/2013
MỤC LỤC
LỜI CẢM ƠN.. 2
LỜI GIỚI THIỆU.. 3
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP. 4
NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN.. 5
NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN.. 6
NHẬN XÉT CỦA HỘI ĐỒNG CHẤM ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP. 7
MỤC LỤC.. 8
DANH MỤC HÌNH VẼ. 11
CÁC THUẬT NGỮ VIẾT TẮT. 13
PHẦN A: ĐẶT VẤN ĐỀ. 14
ĐẶT VẤN ĐỀ: 14
TẦM QUAN TRỌNG CỦA ĐỀ TÀI: 14
CHƯƠNG III. GIỚI HẠN CỦA ĐỀ TÀI: 15
MỤC ĐÍCH NGHIÊN CỨU: 15
MỘT SỐ MÔ HÌNH BÃI GIỮ XE THỰC TẾ CỦA CÁC NƯỚC: 15
PHẦN B: THIẾT KẾ VÀ THI CÔNG.. 19
CHƯƠNG 1: CƠ KHÍ. 19
I.1 CHỌN PHƯƠNG ÁN GIA CÔNG.. 19
I.1.1 NHÀ GIỮ XE: 19
I.1.2 MÔ HÌNH XE NÂNG: 20
I.1.2.1 Tổng quan về xe nâng: 20
I.1.2.2 Tìm hiểu về động cơ DC trước khi thiết kế: 21
I.1.3 THIẾT KẾ XE NÂNG: 22
I.1.3.1 THIẾT KẾ KHUNG XE CHÍNH.. 23
I.1.3.2 GIÁ ĐỠ KHUNG XE: 23
I.1.3.2.1 Yêu cầu: 23
I.1.3.2.1 Thiết kế mô hình: 24
I.1.3.3 THIẾT KẾ HỆ THỐNG TỊNH TIẾN: 25
I.1.3.3.1Tính toán chọn động cơ. 25
I.1.3.3.2 Thanh ray và bánh xe: 27
I.1.3.4 HỆ THỐNG DI CHUYỂN LÊN XUỐNG: 28
I.1.3.4.1 Tính toán đối trọng. 31
I.1.3.5 THIẾT KẾ CƠ CẤU NÂNG XE: 32
I.1.3.5.1 Tìm hiểu thiết kế cơ cấu nâng xe. 32
I.1.3.5.2 Thiết kế thi công. 33
CHƯƠNG 2: ĐIỆN TỬ.. 36
TÌM HIỂU VỀ CÁCH ĐIỀU KHIỂN CHIỀU QUAY CỦA ĐỘNG CƠ: 36
II.1MẠCH CẦU H.. 36
II.1.1 GIỚI THIỆU MẠCH CẦU H.. 36
II.1.2 CÁC DẠNG ĐẢO CHIỀU ĐỘNG CƠ.. 36
II.1.2.1 Dùng Relay đảo chiều. 36
II.1.2.2 Mạch cầu H dùng MOSFET: 38
II.2THIẾT KẾ BỘ ĐIỀU KHIỂN ĐỘNG CƠ DÙNG RELAY.. 40
II.2.1Thông số kĩ thuật relay sử dụng trong mô hình : 42
II.2.2Một số chú ý khi sử dụng Relay: 43
II.2.3Dùng một relay điều khiển động cơ: 43
II.2.4Hai relay đảo chiều điều khiển động cơ: 44
II.2.5 MỘT SỐ LINH KIỆN KHÁC.. 46
II.2.5.1Giới thiệu về về cảm biến sử dụng trong mô hình : 46
II.2.5.2Giới thiệu về DOMINO thanh : 46
II.2.5.3Giới thiệu các loại nút nhấn trong mô hình : 47
CHƯƠNG 3: GIỚI THIỆU VỀ BỘ ĐIỀU KHIỂN LẬP TRÌNH PLC.. 49
III.1 ĐỊNH NGHĨA PLC: 49
III.2 ĐẶC ĐIỂM BỘ LẬP TRÌNH.. 49
III.3 ỨNG DỤNG PLC TRONG TRONG SẢN XUẤT: 50
III.4 SO SÁNH HỆ ĐIỀU KHIỂN RELAY VÀ HỆ ĐIỀU KHIỂN PLC: 50
III.4.1 Hệ rơle: 50
III.4.2 Hệ PLC.. 51
III.5 CẤU TRÚC PHẦN CỨNG CỦA PLC: 51
III.5.1 BỘ XỬ LÝ TRUNG TÂM: 51
III.5.1.1 Bộ nhớ: 51
III.5.2 HỆ THỐNG KẾT NỐI. 52
III.5.2 GIỚI THIỆU PLC SỬ DỤNG TRONG MÔ HÌNH.. 53
III.5.2.1 THÔNG SỐ KỸ THUẬT : 54
CHƯƠNG 4: LẬP TRÌNH.. 55
VI.1 PHÂN TÍCH NGÕ RA VÀ NGÕ VÀO: 55
VI.1.1 NGÕ VÀO (INPUT) : 55
VI.1.1.1 QUY ĐỊNH TRẠNG THÁI NGÕ VÀO: 57
VI.1.1 .1 TÍN HIỆU NÚT NHẤN: 57
VI.1.1 .1.2 TÍN HIỆU CÔNG TẮC HÀNH TRÌNH: 57
VI.1.2 NGÕ RA (OUTPUT): 58
VI.2 Ý TƯỞNG VỀ CÁCH THỨC HOẠT ĐỘNG CỦA MÔ HÌNH BÃI GIỮ XE Ô TÔ TỰ ĐỘNG: 58
VI.2.1 Chế độ hoạt động bình thường: 58
VI.2.2 Chế độ hoạt động khi nhấn Mode auto(chế độ tự động): 59
VI.3 LƯU ĐỒ GIẢI THUẬT: 59
VI.3 .1 CHẾ ĐỘ HOẠT ĐỘNG BÌNH THƯỜNG: 60
VI.3 .2 CHẾ ĐỘ TỰ ĐỘNG.. 66
PHẦN C: KẾT QUẢ VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN.. 68
KẾT QUẢ ĐẠT ĐƯỢC: 68
HẠN CHẾ VÀ HƯỚNG PHẮC PHỤC: 68
HƯỚNG PHÁT TRIỂN.. 69
TÀI LIỆU THAM KHẢO.. 70
DANH MỤC HÌNH VẼ
Hình A.1 : Mô hình bãi giữ xe xếp chồng (Auto Stacker). 16
Hình A.2 : Bãi giữ xe nhiều tầng (Driver in Parking). 16
Hình A.3 : Bãi giữ xe tự động hoá (Above ground Automated Parking). 17
Hình A.4 : Bãi giữ xe tự động hoá dạng ngầm (Underground Automated Parking) 18
Hình A.5 : Mô hình bãi giữ xe tự động hóa dạng tròn. 18
Hình B.1.1 : Mô hình nhà giữ xe nhóm đã thi công. 20
Hình B.1.2.1 : Cấu tạo động cơ DC. 22
Hình B.1.2.2 : Mô hình khung xe khi thiết kế. 23
Hình B.1.3.1 : Ổ bi gắn trục bánh xe. 24
Hình B.1.3.2 : Giá đỡ cho khung xe. 24
Hình B.1.3.3 : Hệ thống tịnh tiến khi thiết kế. 25
Hình B.1.3.4 : Hình ảnh bánh xe. 27
Hình B.1.3.5 : Hệ thống tịnh tiến khi thi công. 28
Hình B.1.3.6 : Hệ thống di chuyển lên xuống cũ. 29
Hình B.1.3.7 : Thanh trượt bi. 30
Hình B.1.3.8 : Cơ cấu di chuyển lên xuống khi thiết kế. 30
Hình B.1.3.9 : Cơ cấu nâng xe sau khi gia công trong đồ án Cơ điện tử. 32
Hình B.1.3.9 : Cơ cấu nâng xe. 33
Hình B.1.3.10 : Thanh trượt ngang. 34
Hình B.1.3.11 : Cơ cấu truyền động của cơ cấu nâng xe. 34
Hình B.1.3.12 : Hình ảnh xe nâng sau khi thi công. 35
Hình B.2.1.1 : Sơ đồ mạch cầu H. 36
Hình B.2.1.2 : Cấu tạo Relay. 37
Hình B.2.1.3 : MOSFET kênh P loại D – MOSFET và loại E – MOSFET. 38
Hình B.2.1.4 : Phân cực cho MOSFET kênh N. 38
Hình B.2.1.4 : Dùng MOSFET kênh N điều khiển motor DC. 40
Hình B.2.2.1 : Hình ảnh thực của Relay. 41
Hình B.2.2.2 : Relay 8 chân. 42
Hình B.2.2.3 : Cách đảo chiều động cơ dùng 1 Relay hình A. 43
Hình B.2.2.4 : Cách đảo chiều động cơ dùng 1 Relay hình B. 44
Hình B.2.2.5 : Điều khiển chiều quay động cơ sử dụng 2 Relay đảo chiều. 44
Hình B.2.2.6 : Hình ảnh thực tế sử dụng hai relay đảo chiều điều khiển chiều quay động cơ. 45
Hình B.2.2.7 : Công tắc hành trình. 46
Hình B.2.2.8 : DOMINO thanh. 47
Hình B.2.2.9 : Nút nhấn công nghiệp. 47
Hình B.2.2.10 : Sơ đồ kết nối PLC.. 48
Hình B.3.5.1 : PLC FX1N-60MR-001. 53
Hình B.3.5.2 : Cáp lập trình PLC Mitsubishi FX SC09 . 54
Hình B.4.1.1 : Bảng symbol input. 56
Hình B.4.1.2 : Bảng symbol output. 58
Hình B.4.3.1 : Lưu đồ giải thuật chế độ điều khiển tự động. 66
CÁC THUẬT NGỮ VIẾT TẮT
- PLC viết tắt của Programmable Logic Controller
- CPU viết tắt của Central Processing Units
-
RAM viết tắt của Random Access Memory
ROM viết tắt của Read-Only Memory - EPROM viết tắt của Electrically Programmable Read Only Memory
- EEPROM viết tắt của Electrically Erasable Programmable Read Only Memory
- ATM viết tắt của Automated Teller Machine
NỘI DUNG BÁO CÁO
PHẦN A: ĐẶT VẤN ĐỀ
ĐẶT VẤN ĐỀ:
Hiện nay đất nước ta đang hội nhập vào sự phát triển chung của nền kinh tế thế giới bằng nền sản xuất đa dạng và đầy tiềm năng, nền kinh tế đã và đang phát triển này không chỉ đòi hỏi số lượng về nguồn nhân lực, nhân công khổng lồ, mà còn yêu cầu về trình độ tay nghề, kỹ thuật lao động và thiết bị sản xuất. Trên đà phát triển đó vấn đề tự động hóa trong sản xuất, trong các hoạt động sinh hoạt hằng ngày của con người đã trở thành nhu cầu cần thiết. Ngày nay với sự xuất hiện của các Chip điện tử, PLC, máy tính, CNC…Cùng với việc sử dụng rộng rãi của nó đã thúc đẩy sự phát triển của tự động hóa lên một bước cao hơn.
Cùng với sự phát triển của đất nước phương tiện đi lại là ôtô được sử dụng khá phổ biến, chính vì vậy việc xây dựng bãi giữ xe là cần thiết, nhất là ở các khu đô thị lớn như: Thành phố Huế, thành phố Hồ Chí Minh hay thủ đô Hà Nội. Nhưng với diện tích đất ngày càng bị thu hẹp thì việc xây dựng các bãi giữ xe có diện tích lớn là việc gây khó giải quyết.
Chính vì vậy, với sự phát triển của công nghệ hiện đại thì việc khó khăn đó được giải quyết dễ dàng. Đó là việc xây dựng các bãi giữ xe theo dạng tầng (hay còn gọi là dạng chung cư), một việc làm hoàn toàn có thể, phù hợp với sự phát triển của đô thị hiện đại, giúp giảm được diện tích xây dựng.
Từ những nhu cầu thực tế và rất thực tiễn của đất nước ta, nhóm đã quyết định chọn đề tài: “Bãi giữ xe ôtô tự động, sử dụng PLC Misubishi” để nghiên cứu và phát triển. Trong đề tài này sử dụng một số nút nhấn để truyền dữ liệu kỹ thuật, và nhiều chế độ hoạt động để phù hợp cho người sử dụng.
TẦM QUAN TRỌNG CỦA ĐỀ TÀI:
Đây là một đề tài nghiên cứu mang tính thực tiễn trong việc vận dụng các kiến thức đã được học dưới mái trường vào trong thực tế.
Về mặt khoa học, đề tài sẽ giúp cho nhóm sinh viên thực hiện hiểu rõ thêm về cơ cấu và nguyên lý làm việc thực tiễn cũng như phương hướng phát triển của các hệ thống giữ xe tự động trong thực tế.
Về mặt thực tiễn, đề tài này có thể áp dụng vào thực tế để tạo ra một hệ thống giữ xe ôtô thật sự với nguyên tắc làm việc giống nhau hoặc tương tự.
CHƯƠNG III. GIỚI HẠN CỦA ĐỀ TÀI:
Với thời gian sáu tuần thực hiện đề tài, cũng như trình độ chuyên môn có hạn, nhóm đã cố hết sức để thực hiện đề tài này và đã giải quyết được một số vấn đề sau:
- Hoàn thành tập đồ án.
- Thiết kế hoàn chỉnh mô hình Bãi giữ xe ôtô tự động bao gồm:
- Nhà để xe
- Cơ cấu xe nâng
- Hoàn thành bộ điều khiển động cơ bằng relay
- Lắp đặt PLC và hệ thống nút nhấn.
- Lập trình PLC hoạt động ở 2 chế độ:
- Chế độ điều khiển theo tầng
- Chế độ auto
MỤC ĐÍCH NGHIÊN CỨU:
Mục đích trước hết của đề tài này là hoàn tất chương trình môn học để đủ điều kiện ra trường.
Cụ thể là khi thực hiện đề tài này chúng em muốn phát huy những thành quả những ứng dụng của PLC nhầm tạo ra những sản phẩm, những thiết bị tiên tiến hơn và đạt được hiệu quả cao hơn trong quá trình sản xuất.
Mặt khác đồ án này cũng có thể giúp những sinh viên khóa sau phát triển mô hình cao hơn chúng em thực hiện.
Ngoài ra quá trình nghiên cứu thực hiện đề tài, là để ứng dụng vào đời sống sản xuất của xã hội.
Và đây cũng là cơ hội để chúng em tự kiểm tra lại những kiến thức đã học tại trường, nâng cao trình độ chuyên môn trong quá trình nghiên cứu, thi công mô hình, đồng thời phát huy tính sáng tạo, khả năng làm việc nhóm, cũng như khả năng giải quyết vấn đề theo yêu cầu đặt ra. Đây cũng là dịp chúng em khẳng định mình trước khi ra trường tham gia các hoạt động sản xuất của xã hội.
MỘT SỐ MÔ HÌNH BÃI GIỮ XE THỰC TẾ CỦA CÁC NƯỚC:
Bãi giữ xe tự động có rất nhiều dạng. Tuỳ vào tình hình cụ thể, diện tích xây dựng mà ta có thể thiết kế bãi giữ xe dạng cao tầng như các toà nhà hay ngầm dưới mặt đất.
Mô hình xếp chồng (Auto Stacker):
Mô hình này sử dụng một hệ thống thủy lực để nâng tối đa 4 ôtô xếp cạnh nhau lên một tầng cao để dành chỗ cho 4 xe khác ở bên dưới.
Tuy nhiên, giải pháp này chỉ phù hợp với qui mô nhỏ, hiệu quả kinh tế không cao.
Hình A.1 : Mô hình bãi giữ xe xếp chồng (Auto Stacker).
Mô hình bãi xe nhiều tầng (Driver in Parking):
Mô hình này với các đường dốc để chủ xe tự lái vào và ra khỏi bãi xe. Mức độ tự động hoá tương đối không cao.Giải pháp này tuy phổ biến nhưng chưa phổ biến về mặt không gian, cấu trúc không thuận với một số địa hình.
Hình A.2 : Bãi giữ xe nhiều tầng (Driver in Parking).
Mô hình bãi giữ xe tự động hoá (Above ground Automated Parking):
Mô hình này là một bước cải tiến so với 2 mô hình trên,sức chứa có thể tăng gấp nhiều lần so với mô hình bãi giữ xe nhiều tầng. Bố trí các xe sát nhau và thu hẹp khoảng cách giữa các tầng, các khâu nhận bão quản và trả xehoàn toàn được tự động hóa,với sự trợ giúp của công nghệ hiện đại việc điều khiển, giám sát bãi giữ xe tự động được thực hiện khá dễ dàng.
Hình A.3 : Bãi giữ xe tự động hoá (Above ground Automated Parking).
Mô hình bãi xe tự động hoá dạng ngầm (Underground Automated Parking):
Có cấu trúc tương tự mô hình bãi giữ xe tự động hoá nhưng đươc thiết kế dạng ngầm dưới đất. Do đó ở mô hình này có thể tiết kiệm không gian nhưng thi công tương đối khó khăn.
Hình A.4 : Bãi giữ xe tự động hoá dạng ngầm (Underground Automated Parking)
Mô hình bãi giữ xe tự động hóa dạng tròn:
Mô hình này là một trong những bước phát triển lớn của mô hình bãi giữ xe tự động hóa, xe được xếp thành nhiều tầng và những ô hay vị trí nâng xe được xếp theo dạng vòng tròn, mức độ hiện đại cao hơn so với những mô hình trước, dùng sử dụng cho các thành phố lớn có mức độ xe ô tô tương đối cao,ở mô hình bãi giữ xe ô tô tự động dạng tròn có những ưu điểm số lượng xe gửi vào tương đối lớn,mức độ tự động hóa cao,việc điều khiển giám sát dễ dàng .
Hình A.5 : Mô hình bãi giữ xe tự động hóa dạng tròn.
PHẦN B: THIẾT KẾ VÀ THI CÔNG
CHƯƠNG 1: CƠ KHÍ
I.1 CHỌN PHƯƠNG ÁN GIA CÔNG
Mô hình bãi giữ xe tự động bao gồm 2 phần: mô hình nhà để xe và mô hình xe nâng.
I.1.1 NHÀ GIỮ XE:
Ban đầu do nhà giữ xe được gia công sơ sài, thiếu chắc chắn, vị trí các ô để xe được sắp xếp và bố trí không được hợp lý nên kém hiệu quả.
- Các vị trí gờ để xe được lắp sai vị trí so với mẫu thiết kế trên lý thuyết nên tạo ra một số sai lệch lớn về kích thước khung nhà giữ xe cũng như kích thức thực của các ô giữ xe.
- Tính thẩm mỹ của nhà giữ xe kém.
Sau khi hiểu được tầm quan trọng của nhà giữ xe và những hạn chế yếu kém của nhà giữ xe trước chúng em đã đặt ra những yêu cầu, tiêu chuẩn cần thiết cho một nhà giữ xe hoàn chỉnh.
- Mô hình nhà giữ xe cần phải có độ bền chắc, độ cứng vững cần thiết, không bị biến dạng khi chịu tải trọng khi xe nâng đưa xe vào.
- Cần phải có độ chính xác cao, khoảng cách giữa các ô giữ xe phải bằng nhau, có tỉ lệ phù hợp với nhà giữ xe trong thực tế.
- Số lượng các ô giữ xe phải phù hợp với kích thước.
- Cần phải có độ thẩm mỹ cao.
- Nhà giữ xe phải có ngõ vào và ngõ ra riêng biệt, vì sẽ có tính thực tế cao hơn, so với nhà giữ xe có ngõ vào và ngõ ra cùng một vị trí.
Từ những yêu cầu trên nhóm đưa ra phương án thiết kế như sau.
- Nhà giữ xe có kích thước 600x150mm.
- Bao gồm 3 tầng,mỗi tầng có 4 ô giữ xe (riêng tầng 3 có 3 ô giữ xe).
- Kích thước mỗi ô giữ xe là: 120x150mm.
- Nhóm đưa ra phương án thiết kế như sau:
- Khung nhà xe được làm từ nhôm trụ 125x250.
- Các vị trí đặt xe được làm từ nhôm chữ V125.
- Các vị trí trên và dưới của khung nhà xe được cố định bằng nhôm chữ V250.
Hình B.1.1 : Mô hình nhà giữ xe nhóm đã thi công.
Ta có:
- Vị trí 1 xe vào.
- Vị trí 1 xe ra.
- Từ vị trí 9 vị trí giữ xe.
I.1.2 MÔ HÌNH XE NÂNG:
I.1.2.1 Tổng quan về xe nâng:
Trong mô hình bãi giữ xe có dạng tầng thì mô xe nâng được xem là quan trọng nhất trong toàn bộ mô hình cơ khí.
Nó quyết định xe có thể đưa tới vị trí cần mong muốn và nếu như khi xe nâng có vấn đề thì sẽ gây ra hậu quả rất nghiêm trọng.
Do đó mô hình xe nâng phải được thiết kế đảm bảo một số yêu cầu về mặt kỹ thuật như sau:
- Xe phải được thiết kế một cách chắn chắn.
- Cần phải có độ chính xác cao.
- Chịu được lực lớn trong quá trình nâng xe.
- Đáp ứng yêu cầu cách thức di chuyển của xe (cáp, xích,động cơ dẫn động trực tiếp,khí nén,thủy lực.v.v.)
- Động cơ khi dùng cần phải mạnh vì phải kéo khối lượng lớn.
- Xe nâng không bị ngã hay sai lệch trong khi di chuyển.
- Đảm bảo yêu cầu về mặt thẩm mỹ.
Từ những yêu cầu trên nhóm đưa ra những phương án thiết kế ban đầu như sau.
Xe nâng có thể di chuyển qua lại đến vị trí của các ô bằng những phương pháp: dùng cáp dẫn động bằng động cơ DC có hợp số,sử dụng băng chuyền để di chuyển,sử dụng thanh trượt và di chuyển dẫn động bằng động cơ,sử dụng xích vòng kéo bằng động cơ DC,dùng động cơ DC dẫn động trực tiếp cho bánh xe…
Xe có thể di chuyển lên xuống đến các tầng bằng những phương pháp sau: dùng cáp dẫn động bằng động cơ DC, dùng cáp dẫn động bằng động cơ DC có thanh trượt, dùng xích vòng kéo phần nâng xe di chuyển lên xuống,dùng đai thang…
Cơ cấu đưa xe ra vào có thể sử dụng một số phương pháp: Dùng cơ cấu khí nén (hay thủy lực), dùng đai, dùng bánh răng, dùng xích, dùng cáp cuộn…
Sau khi phân tích được những ưu, nhược điểm và tính thực tế của từng cơ cấu nhóm chúng em đã lựa chọn được phương án thiết kế thang máy nâng xe như sau:
+ Xe nâng di chuyển tịnh tiến bằng xích.
+ Xe nâng tịnh tiến lên xuống bằng xích có thanh trượt và đối trọng.
+ Cơ cấu đưa xe ra vào bằng xích.
I.1.2.2 Tìm hiểu về động cơ DC trước khi thiết kế:
Cấu tạo động cơ điện gồm Stator, rotor và hệ thống chổi than - vành góp. Stator bao gồm vỏ máy, cực từ chính, cực từ phụ, dây quấn phần cảm (dây quấn kích thích) gồm các bối dây đặt trong rãnh của lõi sắt.Số lượng cực từ phụ thuộc vào tốc độ quay.
Rotor(còn gọi là phần ứng) gồm các lá thép kỹ thuật điện ghép lại có rãnh để đặt các phần tử của dây quấn phần ứng. Điện áp một chiều được đưa vào phần ứng của chổi than - vành góp. Kết cấu của giá đỡ chổi than có khả năng điều chỉnh áp lực tiếp xúc và tự động duy trì áp lực tùy theo độ mòn của chổi than.
Chức năng của chổi than - vành góp là để đưa điện áp một chiều vào cuộn dây phần ứng và đổi chiều dòng điện trong cuộn dây phần ứng. Số lượng chổi than bằng số lượng cực từ (một nữa có cực tính dương và một nữa có cực tính âm)
Hình B.1.2.1 : Cấu tạo động cơ DC.
Động cơ có hộp số :
Máy của xe nâng kiểu kéo có hộp số sử dụng bộ giảm tốc nối vào động cơ có tốc độ cao truyền động đến pulley hay đĩa xích. Kết quả là tốc độ của pulley giảm xuống và moment tăng cao cần thiết cho sự làm việc của xe.
Máy kéo có hộp số được truyền động bằng động cơ AC một tốc độ hoặc hai tốc độ hoặc sử dụng động cơ DC dùng phương pháp điều khiển động cơ AC hay DC điều khiển bằng chỉnh lưu hay mạch điện tử.
Động cơ AC dùng cho tốc độ từ 25 đến 150 fpm (0.125 đến 0.75m/giây) và với mạch điện tử tốc độ có thể lên đến 350 fpm (1.75m/giây ).
Đối với động cơ một tốc độ, người ta dừng bằng cách tắt nguồn và hãm phanh. Động cơ hai tốc độ hoạt động với bộ dây quấn kép. Dây quấn tốc độ nhanh dùng để vận hành, dây quấn tốc độ chậm dùng để hãm phanh và dừng đúng mức
Sau khi tìm hiểu nhóm chọn động cơ DC 12v có hộp giảm tốc phù hợp với từng cơ cấu .
I.1.3 THIẾT KẾ XE NÂNG:
Xe nâng bao gồm các thành phần chính sau:
- Khung xe chính.
- Hệ thống di chuyển tịnh tiến.
- Hệ thống di chuyển lên xuống.
- Hệ thống nâng xe ra, vào.
I.1.3.1 THIẾT KẾ KHUNG XE CHÍNH
Yêu cầu:
Khung xe là phần chịu tải trọng lớn nhất trong mô hình cơ khí, khung xe phải chịu tải trọng của tất cả các cơ cấu, chịu tải trọng va đập lớn nếu như có sự cố xảy ra, chịu tải trọng của thanh trượt bi khi hoạt động ở chế độ làm việc bình thường, giúp cho xe nâng làm việc ổn định hiệu quả hơn và đảm bảo yêu cầu về thẩm mỹ của xe nâng.
Thiết kế mô hình:
Từ những yêu cầu trên nhóm đã quyết định phương án thiết kế khung xe chính như sau:
Khung xe chính được chế tạo từ sắt chữ nhật 12.5x25 hàn lại để đảm bảo độ bền chắc của xe.
Có khả năng gắn với thanh trượt bi chắc chắn.
Gắn cơ cấu cố định đối trọng.
Có khả năng cố định động cơ giúp tịnh tiến qua lại và lên xuống.
Có vị trí cố định các ổ bi giúp giảm lực ma sát trong quá trình tịnh tiến qua lại.
Hình B.1.2.2 : Mô hình khung xe khi thiết kế.
I.1.3.2 GIÁ ĐỠ KHUNG XE:
I.1.3.2.1 Yêu cầu:
Là phần chịu tải trọng lớn trong mô hìnhxe nâng, có vị trí đặt ổ bi gắn trục bánh xe. Do đó mô hình giá đỡ cần được thiết kế vững chắc, chịu được tải trọng lớn.
Hình B.1.3.1 : Ổ bi gắn trục bánh xe
I.1.3.2.1 Thiết kế mô hình:
Từ những yêu cầu trên nhóm đề xuất ý tưởng sử dụng sắt hợp kim để làm mô hình giá đỡ khung xe, nhầm đảm bảo tới mức tối đa yêu cầu về độ bền chắc.
Trong mô hình nhóm đã sử dụng bốn miếng giá đỡ hợp thành giá đỡ khung xe hoàn chỉnh và được ghép với khung xe chính bằng bulong đai ốc.
Hình B.1.3.2 : Giá đỡ cho khung xe.
Lưu ý: ban đầu mô hình giá đỡ được thiết kế bằng sắt hoặc hợp kim cứng chịu tải trọng lớn, tuy nhiên do mô hình có kết cấu phức tạp nên không thể gia công hoàn chỉnh.
Từ đó nhóm đã nghiên cứu và đề ra phương án khác là sử dụng mica với kích thước lớn hơn tuy không thể bền chắc như khi gia công bằng sắt, hoặc các loại hợp kim cứng chịu tải trọng lớn, nhưng vẫn có thể đảm bảo được độ bền cơ học và tình thẩm mỹ của xe.
I.1.3.3 THIẾT KẾ HỆ THỐNG TỊNH TIẾN:
Hệ thống di chuyển tịnh tiến của xe nâng và đồng thời cũng là cơ cấu chịu tải trọng cao nhất của xe khi xe nâng làm việc.
Hình B.1.3.3 : Hệ thống tịnh tiến khi thiết kế.
Do xe nâng phải chịu tải trọng lớn nên nhóm đã quyết định chọn động cơ có hộp số và truyền động bằng xích để giảm ma sát trượt cũng như lực tiêu hao trong quá trình truyền động.
Hệ thống được truyền động bằng xích qua hai đĩa xích có số răng là 11.
Nguyên lý làm việc:
Động cơ truyền động qua đĩa xích dẫn, bộ truyền xích truyền động cho đĩa xích bị động nối với trục bánh trước của xe làm cho xe nâng di chuyển tịnh tiến theo phương xác định. Khi thay chiều quay của động cơ thì chiều tịnh tiến của xe nâng cũng thay đổi theo chiều ngược lại.
I.1.3.3.1Tính toán chọn động cơ.
Số vòng quay chưa qua hộp giảm tốc n = 5000 vòng/phút, số vòng quay của động cơ qua hộp giảm tốc n=100 vòng/phút và ta có vận tốc di chuyển V=0.2 m/s
Lực tác dụng: P = 4.5kg = 45N
Công suất tải:
Trong đó:
Nt: Công suất tải của động cơ chính.
N\: Công suất cần thiết.
. η = η1 + (η2)3 = 0.97- 0.993= 0.94
Trong đó:
η: Hiệu suất bộ truyền.
η= 0,97 – hiệu suất bộ truyển xích bánh răng.
η= 0,99 – hiệu suất của một cặp ổ lăn.
- Công suất cần thiết:
Cần phải chọn động cơ có công suất lớn hơn công suất cần thiết:
Nđc >= Nct = 10 w .
I.1.3.3.2 Thanh ray và bánh xe:
Là bộ phận dẫn hướng chuyển động của xe 4 bánh xe được cố định sao cho có thể di chuyển độc lập và được di chuyển trong thanh ray. Thanh ray được nhóm em làm từ nhôm V250.
Thông thường thanh ray cố định 2 mặt của bánh xe nhưng trong mô hình này do bánh xe được bố trí song song và được cố định lại nên mỗi bánh xe có thể chỉ cần 1 mặt là xe có thể di chuyển được bình thường.
Bánh xe của xe nâng được thiết kế đặt biệt giúp bánh xe có thể di chuyển dễ dàng trên thanh ray, nhóm đề xuất ý tưởng thiết kế bánh xe có rãnh tam giác phù hợp với hình dạng của thanh ray.
Khi xe nâng làm việc ở chế độ bình thường cũng như là chế độ chờ thì bánh xe là nơi tiếp xúc trực tiếp của toàn bộ trọng lượng xe với mặt phẳng nền, bánh xe cần được chế tạo bằng hợp kim cứng chịu tải trọng lớn.
Hình B.1.3.4 : Hình ảnh bánh xe.
Trong khi chuyển động tịnh tiến giúp xe nâng hoạt động chính xác nên nhóm đã sử dụng mạch hãm động cơ. Nhưng khi động cơ bắt đầu hoạt động hay khi động cơ ngừng hoạt động sẽ sinh ra lực quán tính. Lực quán tính này gây ra chấn động lớn cho xe và gây ra sai số không đáng có.
Để giảm thiểu lực quán tính nhóm đã dùng cáp kết hợp với thành rây. Có chức năng giảm thiểu tương đối tác dụng của lực quán tính đồng thời giúp xe nâng có thể tịnh tiến với độ chính xác cao hơn.
Hình B.1.3.5 : Hệ thống tịnh tiến khi thi công.
I.1.3.4 HỆ THỐNG DI CHUYỂN LÊN XUỐNG:
Hệ thống di chuyển lên xuống là hệ thống đòi hỏi phải có độ chính xác cao, và tốc độ hợp lý.
Không những thế, động cơ sử dụng cho hệ thống di chuyển lên xuống trong xe nâng phải có momen lớn, vì kết cấu của hệ thống này là giúp cho cơ cấu nâng xe có thể di chuyển lên xuống một cách linh hoạt, vì thế phải chịu được khối lượng của hệ thống nâng xe, và chịu tác dụng trực tiếp của trọng lực lên toàn bộ cơ cấu.
Ban đầu hệ thống di chuyển lên xuống của xe được thiết kế truyền động bằng cáp, do có quá nhiều lỗi kỹ thuật cùng với cách phân bố vị trí không hợp lý, nên đã làm ảnh hưởng đến những cơ cấu khác trong hệ thống xe nâng và làm giảm tính thẩm mỹ của toàn bộ hệ thống.
Hình B.1.3.6 : Hệ thống di chuyển lên xuống cũ.
Sau khi tìm hiểu về cơ cấu này, nhóm đã thấy được tầm quan trọng của nó trong toàn bộ hệ thống xe nâng, từ đó đề ra phương án khi thiết kế.
- Cơ cấu được truyền động bằng xích nhầm giảm ma sát trượt trong quá trình truyền động.
- Sử dụng thanh trượt bi để hạn chế ma sát trong khi di chuyển.
Để khớp trượt trượt lên dễ dàng ta có thể dùng thanh trượt bi. Thanh trượt này là loại thanh trượt được dùng nhiều trong các máy in, máy công nghiệp… Kết cấu thanh trượt khá phức tạp phần di động được ăn khớp với phần cố định và bên trong mối ăn khớp này là những viên bi nhỏ, những viên bi này được làm bằng thép chống ăn mòn do ma sát cao giúp cho thanh trượt có thể trượt mịn, không rơ trượt với độ chính xác cao.
Hình B.1.3.7 : Thanh trượt bi
- Có đối trọng để cân bằng trọng lực.
- Sử dụng động cơ có hộp số lớn với tốc độ vừa phải.
Hình B.1.3.8 : Cơ cấu di chuyển lên xuống khi thiết kế.
Lưu ý:
Khi vận dụng phương án thiết kế vào trong quá trình thi công thì nhóm đã phát hiện ra một số vấn đề cơ bản:
Khi sử dụng đối trọng sẽ làm tăng chấn động của xe khi di chuyển; do đó, nhóm đã thay đổi phương án thực hiện là tăng momen lực của động cơ, nhầm giảm tầm ảnh hưởng của đối trọng lên xe nâng.
Để khớp có thể trượt lên xuống được dễ dàng, nhóm đã chọn phương pháp dùng động cơ có momen lớn, như động cơ có hộp giảm tốc lớn được gắn với đĩa xích cho truyền động bám trực tiếp với dây xích đã được gắn trên thanh trụ đứng.
Động cơ được sử dụng cho hệ thống xe nâng được thay đổi. Động cơ DC có hộp giảm tốc, tốc độ trước khi vào hộp giảm tốc là 5000 vòng/phút tốc độ sau khi qua hộp giảm tốc là 200 vòng/phút, được thay đổi bằng động cơ có hộp giảm tốc lớn hơn, tốc độ trước khi vào hộp giảm tốc là 5000 vòng/phút tốc độ sau khi qua hộp giảm tốc là 50vòng /phút.
I.1.3.4.1 Tính toán đối trọng.
Chức năng của đối trọng là cung cấp lực căng cho dây cáp. Nó nằm đối diện cơ cấu nâng qua rãnh ròng rọc để hình thành lực kéo và giảm tối đa tải cho máy kéo. Trọng lượng của đối trọng thường bằng trọng lượng của cơ cấu cộng 40 đến 50% trọng lượng tải làm việc (hay có thể tính theo công thức dưới). Trọng lượng này giữ khoảng lớn nhất và nhỏ nhất của tải mà máy phải mang để đảm bảo giá trị trung bình của tải là bé nhất, đạt được tỷ lệ cáp là bé nhất và lực máy kéo khi đầy tải cũng như ít tải là bé nhất.
............................................................
VI.3 .2 CHẾ ĐỘ TỰ ĐỘNG
Hình B.4.3.1 : Lưu đồ giải thuật chế độ điều khiển tự động
Bước 1 : Nhấn nút Mode auto để chuyển sang chế độ auto.
Bước 2 : Nhấn Start để khởi động chế độ hoạt động auto.
Bước 3 :Cho xe vào.
Nếu có xe vào ở vị trí chờ gởi xe thì hệ thống sẽ quét các vị trí chờ của các ô để xe và xác định các, vị trí ô chưa có xe vào, sau đó hệ thống nâng xe sẽ đưa xe vào vị trí trống và ưu tiên cho các vị trí đầu tiên.
Bước 4 :Khi xe đã vào vị trí để xe thì khi xe thứ 2 vào hệ thống tự động sẽ tự động để xe vào những ô trống tiếp theo, nhưng không cần thiết phải nhấn nút Start.
Bước 5: Khi nhấn Mode auto một lần nữa chế độ hoạt động điều khiển auto không còn hoạt động. Hệ thống trở về chế độ điều khiển theo vị trí.
Lưu ý: Nếu hệ thống đang hoạt động ở chế độ điều khiển tự động thì vẫn có thể sử dụng bộ điều khiển ở chế độ điều khiển theo vị trí .
PHẦN C: KẾT QUẢ VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN
KẾT QUẢ ĐẠT ĐƯỢC:
Sau thời gian tìm hiểu và nghiên cứu thiết kế thi công Mô hình bãi giữ xe ôtô tự động, tùy gặp không ít khó khăn, trở ngại khi thực hiện đề tài nhưng nhờ có sự hỗ trợ giúp đỡ của thầy cô bộ môn nên chúng em đã đạt được những kết quả khả quan đó cũng là động lực để nhóm hoàn thiện đề tài tốt hơn như:
- Cơ khí đã đáp ứng được như yêu cầu đề tài.
- Điện tử hoạt động ổn định.
- Lập trình hoàn chỉnh.
- Nhìn chungMô hình bãi giữ xe ôtô tự động đã làm việc khá ổn định phù hợp với yêu cầu nhiệm vụ đưa ra.
HẠN CHẾ VÀ HƯỚNG PHẮC PHỤC:
Tuy có những kết quả khả quan bước đầu nhưng không ít những thiếu sót dần được hiện ra qua thời gian nhóm thực hiện đề tài:
- Các cơ cấu hoạt động chưa thật sự chính xác.
- Các công tắc hành trình hoạt động chưa hiệu quả.
- Giải pháp đưa ra chưa thật sự là tối ưu.
Những thiếu sót trên được nhóm tập trung xử lý để tìm ra nguyên nhân từ đó đưa ra các biện pháp khắc phục .
- Về cơ khí các cơ cấu hoạt động đã được nhóm không ngừng tìm hiểu sửa đổi các cơ cấu sau cho làm việc được ổn định nhất, phù hợp với yêu cầu của đề tài nhưng vẫn đảm bảo về tính thẩm mỹ của mô hình.
- Về điện tử điều chỉnh, thay thế các công tắc hành trình chưa được hợp lý nhầm giúp cho cơ cấu làm việc đúng với yêu cầu.
- Lập trình chỉnh sửa, nâng cấp tầm hoạt động của mô hình.
Nhìn chung những mặt hạn chế trên đã khắc phục được trong thời gian thực hiện đề tài với sự hướng dẫn của Thầy và đồng thời có sự hỗ trợ của các bạn.Càng gặp nhiều khó khăn khi thực hiện đề tài, chúng em càng học hỏi được nhiều và đó cũng là những kinh nghiệm quý báu trước khi chúng em ra trường.
HƯỚNG PHÁT TRIỂN
Như đã trình bài do sựhạn chế về mặt tài chính cũng như sự hạn chế về thời gian thực hiện đề tài nên nhóm vẫn chưa nâng cấp thành công một số tính năng của đề tài, bao gồm:
Giao tiếp giám sát hoạt động của bãi giữ xe tự động bằng Win cc.
Phần thanh toán tiền chưa được tự động hóa, hướng giải quyết là thanh toán tiền qua mạng hay thẻ ATM , ngoài ra còn có thể thanh toán hàng tháng hoặc theo quý, điều này đòi hỏi sinh viên phải am hiểu về lĩnh vực an ninh tài chính.
Về kỹ thuật còn hạn chế tính năng bảo vệ xe. Ở đây nhóm đưa ra hướng khắc phục là thiết kế thêm một số bộ phận trong hệ thống nâng xe.
