Thiết kế hệ thống cơ khí

1. CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN
NỘI DUNG
CHƯƠNG 1: KHẢO SÁT HIỆN TRẠNG – LÊN PHƯƠNG ÁN.....................3
CHƯƠNG 2: THIẾT KẾ HỆ THỐNG CƠ KHÍ................................................ 81
2.1 Thông số đầu vào ............................................................................................. 81
Dạng truyền động.................................................................................................. 81
Khối lượng xe........................................................................................................ 81
Vận tốc.................................................................................................................... 81
Thời gian làm việc.................................................................................................. 82
2.2 Chọn động cơ .................................................................................................... 82
Công suất động cơ................................................................................................. 82
Số vòng quay sơ bộ............................................................................................... 82
Tính toán bằng phần mềm.................................................................................... 82
2.3 Tính toán thiết kế bộ truyền xích................................................................. 84
Thông số đầu vào:................................................................................................. 84
Số răng.................................................................................................................... 84
Khoảng cách trục................................................................................................... 85
Số mắt xích ............................................................................................................ 85
2.2 Hệ thống thủy lực............................................................................................. 86
2.2.1 Yêu cầu......................................................................................................... 86
2.2.2 Nguồn thủy lực ............................................................................................ 87
a/ Bơm ................................................................................................................... 87
Chọn sản phầm và tính toán lại thông số.......................................................... 88
CHƯƠNG 2: KẾT CẤU CƠ KHÍ.......................................................................... 89

2. CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN
2.1 Bánh xe ............................................................................................................... 89
2.1 Dẫn hướng CABLE ......................................................................................... 89
2.2 Đế xe.................................................................................................................... 90
2.3 Máng dẫn cable điện....................................................................................... 90
CHƯƠNG 3: HỆ THỐNG ĐIỆN – ĐIỀU KHIỂN ............................................ 91
3.1 Sơ đồ hệ thống................................................................................................... 91
3.2 Điện động lực .................................................................................................... 91
3.2.1 Dây Điện....................................................................................................... 91
3.2.2 Contactor ...................................................................................................... 92
3.2.3 Circuit Breaker............................................................................................. 92
3.3 Điện điều khiển................................................................................................. 93
Tủ điện 1 ................................................................................................................... 93
Sensor vị trí.............................................................................................................. 93

3. CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN
CHƯƠNG 1: KHẢO SÁT HIỆN TRẠNG – LÊN PHƯƠNG ÁN

4. CHƯƠNG 2: THIẾT KẾ HỆ THỐNG CƠ KHÍ
2.1 Thông số đầu vào
Dạng truyền động
Hệ thống dẫn động xe chuyển hàng xử lý nhiệt
1-Động cơ điện; 2- Bộ truyền xích.
Khối lượng xe
+ Khối lượng khay + hàng: 500kg
+ Rulo cuốn cable: 40kg
+ Hệ thống thủy lực: 50kg
+ Khung tổng khung: 200kg
+ 4 cụm bánh xe: 120kg
+ Khối lượng motor: 20kg
Tổng khối lượng xe: 500 + 40 + 50 + 200 + 120 + 20 = 930𝑘𝑔
Vận tốc
Vận tốc yêu cầu

5. Thời gian làm việc
Làm việc 5 năm, 3 ca, tải va đập nhẹ (1 năm làm việc 300 ngày, 1 ca làm việc 8
giờ)
2.2 Chọn động cơ
Công suất động cơ
Công suất trên trục chính
Số vòng quay sơ bộ
Vận tốc trên trục chính: 𝑛 = 50 𝑣ò𝑛𝑔/𝑝ℎú𝑡. Với tỉ số truyền sơ bộ 1:1, số vòng
quay sơ bộ của động cơ: 𝑛 𝑠𝑏 = 50 𝑣ò𝑛𝑔/𝑝ℎú𝑡
Tính toán bằng phần mềm

6. Chọn động cơ 3P200V 4 cực𝑛 𝑠𝑏 = 50 𝑣ò𝑛𝑔/𝑝ℎú𝑡, , công suất 𝑃 = 𝑘𝑊.
Bảng thông số động cơ GTR: G3L32N30

7. Bảng Số Thông số Kỹ Thuật
Trục
Thông số
Động cơ Trục chính
Công suất P (kW) 0.75 0.75
Tỷ số truyền u 1
Số vòng quay n (vòng/phút) 1500 1500
Moment xoắn T (kgf.m) 11 11
2.3 Tính toán thiết kế bộ truyền xích
Thông số đầu vào:
+ Vận tốc motor: 𝑛1 = 50 𝑣ò𝑛𝑔/𝑝ℎú𝑡
+ Tải:
+ Tỉ số truyền: 𝑢 = 1
Thông thường với tải trọng nhỏ, vận tốc thấp chọn xính ống. Tuy nhiên do vị trí
lắp đặt và bảo trì khó chọn xính ống con lăn  kéo dài thời gian sử dụng.
Số răng
Số răng của đĩa xích càng ít thì xích bị mòn càng nhanh, va đập của mắt xích vào
răng càng nhiều và xích làm việc ồn.
Thông thường chọn số răng trên đĩa xích nhỏ theo công thức: 𝑧1 ≈ 29 − 2𝑢 =
27. Dựa theo sản phẩm thực tế chọn 𝑧1 = 28
Chọn số răng trên đĩa xích lớn: 𝑧2 = 𝑢𝑧2 = 28.

8. Khoảng cách trục
+ Khoảng cách trục 𝑎 𝑚𝑎𝑥 = 50𝑝𝑐 = 50𝑥19.05 = 975𝑚𝑚
+ Khoảng cách trục a nhỏ nhất được giới hạn bởi khe hở giữa 2 đĩa xích là
30𝑚𝑚: 𝑎 𝑚𝑖𝑛 =
𝑑1+𝑑2
2
+ 30 = 120 + 30 = 150𝑚𝑚
(𝑑1 = 𝑑2 = 120𝑚𝑚 là đường kính đỉnh răng)
Theo thực tế khoảng cách trục a hiện tại 𝑎 = 560.02𝑚𝑚 (thỏa)
Số mắt xích
Do kích thước giới hạng chọn xíc loại CHEM40, để tăng khả năng kéo chọn xích
2 dãy có bước xích 𝑃𝑐 = 19.05𝑚𝑚
Số mắt xích: 𝑋 =
2𝑎
𝑃 𝑐
+ 𝑧1 =
2𝑥560.02
12.7
+ 28 = 116 mắt xích

9. 2.2 Hệ thống thủy lực
2.2.1 Yêu cầu
Hệ thống thủy lực cung cấp cho bàn nâng dạng chữ X với 2 thông số cơ bản:
+ Khối lượng hàng 500kg.
+ Thời gian nâng hàng 6s.
Cylinder (ký hiệu bằng thanh màu vàng) ở hành trình ngắn nhất (bàn hạ thấp
nhất) và cylinder ở hành trình dài nhất (bàn nâng cao nhất):
176mm
500kgf
500kgf/sin78
= 510kgf
42
196mm
176mm
500kgf
500kgf/sin42
= 746kgf
78
83mm
BÀN NÂNG Ở VỊ
TRÍ THẤP NHẤT
BÀN NÂNG Ở VỊ
TRÍ CAO NHẤT

10. Kết luận: chọn Fmax = 746kgf (bàn nâng ở vị trí thấp nhất) để tính cho cylinder
2.2.2 Nguồn thủy lực
Thành phần: motor, pump, tank, valve
a/ Bơm
Lưu lượng
Hệ thống có 2 cylinder chính 35x150mm và 2 xy lanh phụ 32x40mm. Thể tích
của tất cả xylanh:
𝑉 = 2𝑥 (150𝑥𝜋
352
4
) + 50𝑥𝜋
502
4
= 386808 𝑚𝑚3
= 0.39 𝑙í𝑡
Với thời gian nâng bàn là 6s tính lưu lượng của bơm:
𝑉
𝑡
=
0.39
6𝑠
=
0.39
(6/60) 𝑝ℎú𝑡
= 3.8𝑙í𝑡/𝑝ℎú𝑡
Tính lưu lượng riêng của bơm
𝑞 𝑣 =
𝑄
𝑛
=
3.8𝑙/𝑝
1720
=
3.5𝑥1000𝑐𝑐3
/𝑝
1720
= 2.25𝑐𝑐3
/𝑣ò𝑛𝑔
+ Q-Là lưu lượng của bơm (lít/ph.).
+ qv-Là lưu lượng riêng của bơm (cc/v).
+ n-Là số vòng quay của động cơ kéo bơm (v/ph).
Áp suất

11. Với lực yêu cầu Fmax = 746kgf chia đều cho 2 xi lanh. Vậy 1 cylinder cần F =
373kgf . Tiết diện cylinder:
𝐴 = 𝜋𝑥
𝐷2
4
= 𝜋𝑥
352
4
= 962𝑚𝑚2
= 9.6𝑐𝑚2
Áp suất: 𝑃 =
𝐹
𝐴
=
373
9.6
= 38.85 𝑘𝑔𝑓 𝑐𝑚2⁄ = 40𝐵𝑎𝑟
Chọn áp suất của pump với hệ số an toàn 2: 80 𝑘𝑔𝑓 𝑐𝑚2⁄ ≈ 80𝐵𝑎𝑟
Công suất motor điện
Pdc =
𝑝𝑥𝑄
612𝑥𝑛
=
80𝑥4
612
= 0.5𝐾𝑤
-Pđc-Là công suất động cơ điện (KW).
-p-Là áp suất của bơm (kG/cm2).
-Q–Là lưu lượng riêng của bơm (lít /ph.).
-ŋ -Là hiệu suất của động cơ kéo bơm (%)
Chọn sản phầm và tính toán lại thông số
Gear pump: HGP-2A-F3R-X-4B
+ Áp suất lớn nhất: 250𝑘𝑔𝑓/𝑐𝑚2
(≥ 80 𝑘𝑔𝑓 𝑐𝑚2⁄ thỏa, dùng valve tràn để giảm
xuống áp suất yêu cầu)
+ Lưu lượng của pump: 3𝑐𝑐/𝑣
Lưu lượng pump:
𝑄 = 𝑞 𝑣 𝑥𝑛 = 3𝑥1720 = 5160 𝑐𝑚3
𝑣⁄ = 5.16 𝑙/𝑝
Tính toán lại thời gian nâng:
0.38
5.16𝑙 𝑝⁄
= 0.074𝑝 = 4.4𝑠 (để an toàn dùng valve tiết
lưu để giảm tốc)

12. Động cơ:
Chọn motor điện có công suất 1HP
CHƯƠNG 2: KẾT CẤU CƠ KHÍ
2.1 Bánh xe
2.1 Dẫn hướng CABLE
Kích thước phi 14 chọn lắp lỏng

13. 2.2 Đế xe
Sai số kích thước 0.1
2.3 Máng dẫn cable điện
Quy cách cable điện:

14. CHƯƠNG 3: HỆ THỐNG ĐIỆN – ĐIỀU KHIỂN
3.1 Sơ đồ hệ thống
3.2 Điện động lực
3.2.1 Dây Điện
Mạng điện cung cấp: 3P200V. Hệ thống gồm có:
+ 2 động cơ 0.75kw.
+ Các thành phần điện điều khiển.
Gần đúng coi như công suất hệ thống tương đương 2kw. Dòng điện trên dây:
𝐼 =
𝑃
𝑈. 𝑐𝑜𝑠𝜑
=
2.1000
200𝑥0.6
= 17𝐴
Với hệ số an toàn 1.4 tính dòng điện trên dây: 𝐼 = 17𝑥1.4 = 20𝐴
Chọn rulo cuốn cable: ECC-240-4

15. 3.2.2 Contactor
3.2.3 Cầu dao (Circuit Breaker)
Dùng để đóng ngắt mạch điện khi có sự cố quá tải, ngắn mạch, bảo vệ an toàn
cho con người và cho thiết bị sử dụng điện. Lựa chọn MCB, MCCB thỏa mãn điều
kiện sau:
𝐼 𝐵 ≤ 𝐼𝑛 ≤ 𝐼𝑍
𝐼𝑆𝐶𝐵 > 𝐼𝑆𝐶
Trong đó:
• 𝐼 𝐵 = 20𝐴 là dòng điện tải lớn nhất.
• 𝐼𝑛 = là dòng điện định mức của MCB, MCCB.
• 𝐼𝑍 = 20𝐴 là dòng điện cho phép lớn nhất của dây dẫn điện (được cho bởi nhà
sản xuất).
• 𝐼𝑆𝐶𝐵 = 7.5𝑘𝐴 là dòng điện lớn nhất mà MCB, MCCB có thể cắt.
• 𝐼𝑆𝐶 =? ? là dòng điện ngắn mạch.
1/ Chọn CP tổng
Lưu ý: theo lý thuyết chọn 𝐼𝑛 ≤ 𝐼𝑍 (dòng định mức trên dây lớn hơn dòng trên
CB  khi xảy ra sự cố sẽ cắt CB trước mà không bị cháy dây). Nhưng do thực tế dùng
CB có sẵn (tạm chấp nhận)

16. 2/ Chọn CP motor kéo
3.3 Điện điều khiển
Chọn nguồn 24V (power supply)
Tủ điện 1
Thành phần
CP tổng 2P 25A NF63-CV-2P 25A Mitsubishi 1
CP tổng 3P 25A NF63-CV-3P 25A Mitsubishi 1
CP 3P 10A NF63-CV-3P 10A Mitsubishi 1
CP 2P 6A NF63-CV-2P 6A Mitsubishi 1
Domino
Nhóm Kí hiệu Số lượng
Nguồn vào CP1 N, S, T, G 4
CP2 qua power supply L, N, G 3
Sensor vị trí
Phương pháp phát hiện lò
Sensor E2EM

17. Thuộc nhóm cảm biến có khoảng cách phát hiện dài (long-distance proximity
sensor)
Sự phụ thuộc kích thước mục tiêu (side length of object) và khoảng cách
(đistance) phát hiện
Thiết lập khoảng cách từ sensor đến tấm sắt (sensingobject) có kích thước
15mmx40mmx5mm là 12mm
Cách bố trí

18. Tấm đích:
 Để tránh nhiễu, khoảng cách gần nhất là 24mm
 Khoảng cách giữa sensor và tấm đích là 8mm
 Chiều cao của tấm đích: 24 – 8 = 16mm

19. Giới hạn hành trình xylanh giữ khay hàng