ĐỒ ÁN MÔN HỌC THIẾT KẾ HỆ THỐNG CƠ KHÍ Đề tài Thiết kế hệ dẫn động cho kho hàng tự động

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI
Viện Cơ Khí
Bộ Mơn Cơ Điện Tử
----------

ĐỒ ÁN MÔN HỌC
THIẾT KẾ HỆ THỐNG CƠ KHÍ
Đề tài: Thiết kế hệ dẫn động cho kho hàng tự động
Giảng viên hướng dẫn: TS.Hoàng Sỹ Tuấn
Sinh viên thực hiện

: Nguyễn Hồng Hà

MSSV

: 20184426

Mã HP

: ME4506

Hà Nội, 1/2022

1


Thiết kế hệ dẫn động cho kho hàng tự động

Nguyễn Hồng Hà 20184426

2

Thiết kế hệ dẫn động cho kho hàng tự động

Nguyễn Hồng Hà 20184426

3


Thiết kế hệ dẫn động cho kho hàng tự động

Nguyễn Hồng Hà 20184426

MỤC LỤC
CHƯƠNG 1: Phân tích nguyên lý và thông số kỹ thuật .................................. 7
1.1 Tổng quan về kho hàng tự
động
7
1.1.1 Giới thiệu chung về kho hàng tự động ...................................................... 7
1.1.2 Tìm hiểu về hệ thống kho hàng tự động ................................................... 8
1.1.3 Cấu trúc cơ bản của một hệ thống kho hàng tự động.............................. 10
1.2 Nguyên lý hoạt động của hệ thống dẫn động cho kho hàng tự
động
16
1.3 Xác định các thành phần của hệ dẫn
động
18
CHƯƠNG 2: Tính tốn thiết kế trong hệ thống cơ khí ................................. 19
2.1 Tính toán hệ thống xe
nâng

19
2.1.1 Chọn động cơ điện .................................................................................. 19
2.1.2 Chọn hệ bánh răng – thanh răng ............................................................. 25
2.1.3 Chọn hộp giảm tốc .................................................................................. 26
2.1.4 Chọn khớp nối ......................................................................................... 28
2.1.5 Thiết kế trục ............................................................................................ 30
2.1.6 Tính chọn then......................................................................................... 34
2.1.7 Kiểm nghiệm trục về độ bền mỏi và độ bền tĩnh .................................... 36
2.1.8 Chọn ổ lăn ............................................................................................... 39
4


Thiết kế hệ dẫn động cho kho hàng tự động

Nguyễn Hồng Hà 20184426

2.2 Tính tốn hệ thống xe di
chuyển
40
2.2.1 Chọn động cơ .......................................................................................... 41
2.2.2 Chọn hộp giảm tốc .................................................................................. 43
2.2.3 Tính tốn chọn bộ truyền xích ................................................................ 46
2.2.4 Thiết kế trục bánh xe chủ động ............................................................... 49
2.2.5 Tính then ................................................................................................. 53
2.2.6 Kiểm nghiệm trục về độ bền mỏi và độ bền tĩnh .................................... 55
2.2.7 Chọn ổ lăn ............................................................................................... 56
CHƯƠNG 3: Xây dựng bản vẽ lắp .................................................................. 58
3.1 Thiết kế chi tiết và xây dựng bản vẽ
lắp
58

3.1.1 Xây dựng bản vẽ lắp 2D/3D.................................................................... 58
3.1.2 Xây dựng bản vẽ chi tiết trục chủ động xe đẩy....................................... 59
3.1.3 Mô phỏng hệ thống kho hàng tự động .................................................... 61
CHƯƠNG 4: KẾT LUẬN ................................................................................. 61
4.1
luận

Kết
61

5


Thiết kế hệ dẫn động cho kho hàng tự động

Nguyễn Hồng Hà 20184426

LỜI NĨI ĐẦU

Ngày nay, thay vì cách lưu trữ hàng hóa thủ cơng tốn nhiều diện tích và
nhân công lao động, nhiều công ty trên thế giới trang bị hệ thống kho hàng tự động
cho văn phòng, nhà xưởng của minh,... Với công việc ứng dụng công nghệ cao
trong việc cất giữ hàng hóa, giờ đây chúng ta có thể quản lý hàng hóa của mình
một cách khoa học, có hệ thống và có tính linh hoạt cao, từ đó nâng cao hiệu quả
hoạt động và giảm giá thành hoạt động.
Cách mạng khoa học kỹ thuật phát triển, đặc biệt là trong lĩnh vực điện tử,
công nghệ thông tin đã thúc đẩy các ngành khác cùng phát triển. Xu hướng phát
triển trong lĩnh vực công nghiệp hiện nay trên thế giới là tự động hóa, linh hoạt
trong sản xuất theo hướng ứng dụng các loại xe tự động vào các hoạt động sản
xuất và lưu kho. Ở Việt Nam hiện nay, việc ứng dụng tự động hóa vào trong sản

xuất đã được thực hiện nhưng còn rất hạn chế và mới mẻ. Những kỹ sư phải có
một kiến thức thiết kế, chế tạo các loại xe tự hành trong cơng nghiệp. Từ những
suy nghĩ này, em đã tìm hiểu và thực hiện đồ án:” Thiết kế hệ thống dẫn động
của kho hàng tự động”.
Là một sinh viên cơ khí năm 4 chuyên ngành cơ điện tử, do chưa được tiếp
xúc và nghiên cứu về hướng ứng dụng này nên em đã gặp khơng ít những khó
khăn khi tiếp cận với đề tài trên. Tuy nhiên được sự hướng dẫn, chỉ bảo tận tình
của thầy TS.Hồng Sỹ Tuấn mà em đã một phần nào đó thực hiện được đề tài
này.
Do đây là đồ án đầu tiên mà em thực hiện nên khơng tránh khỏi nhũng sai
sót do thiếu kinh nghiệm thực tế. Em rất mong nhận được sự chỉ bảo của các thầy
cơ để đồ án của được hồn thiện hơn.
Sau cùng em xin gửi lời cảm ơn tới thầy Hoàng Sỹ Tuấn đã hướng dẫn chỉ
bảo và giúp đỡ, tạo điều kiện thuận lợi giúp em thực hiện đồ án.

Hà Nội, ngày 01 tháng 3 năm 2022

6


Thiết kế hệ dẫn động cho kho hàng tự động

Nguyễn Hồng Hà 20184426

Sinh viên thực hiện
Hà
Nguyễn Hồng Hà

CHƯƠNG 1: Phân tích ngun lý và thơng số kỹ thuật
1.1 Tổng quan về kho hàng tự động

1.1.1 Giới thiệu chung về kho hàng tự động

Hiện tại, trên thế giới có nhiều hệ thống lưu trữ hàng hóa, các hệ thống này
rất đa dạng, phong phú về thiết bị cũng như cách thức thực hiện. Nhưng trong đó
chủ yếu là sử dụng nhân cơng để bốc dỡ hàng hóa, các thiết bị bốc dỡ hàng là các
máy nâng sử dụng người lái để sắp xếp hàng hóa vào kho.
Nhìn chung, các nhà kho hiện nay có các nhược điểm sau:
-Sử dụng nhiều diện tích để chứa hàng hóa.
-Khơng phân loại được các hàng hóa khác nhau (các hàng hóa thường để
chung với nhau trong 1 kho).
-Khơng bảo quản tốt hàng hóa khi số lượng nhiều (Chất hàng chồng lên
nhau).
-Rất khó kiểm sốt số lượng hàng hóa ra vào trong kho.
Với sự ra đời của các hệ thống xếp hàng hóa tự động, người ta có thể quản
lý tốt hàng hóa cũng như nhanh chóng trong việc lưu trữ và xuất hàng hóa ra khỏi
kho, các hệ thống kho tự động được sử dụng robot để vận chuyển hàng hóa, điều
này đồng nghĩa với việc đầu tư trang thiết bị hiện đại cho hệ thống kho tốn khá
nhiều chi phí cho việc vận chuyển hàng hóa nhưng bù lại là hàng hóa được bảo
quản tốt, thuận tiện cho việc quản lý và kiểm soát, tiết kiệm được nhân công …

7


Thiết kế hệ dẫn động cho kho hàng tự động

Nguyễn Hồng Hà 20184426

Dưới đây là một vài hình ảnh về các thiết bị bốc dỡ cơ bản hiện nay:

Hình 1.1 Xe nâng hàng

Ngày nay, thay vì cách lưu trữ hàng hóa thủ cơng tốn nhiều diện tích và
nhân cơng lao động, nhiều công ty trên thế giới đã trang bị hệ thống kho hàng tự
động cho văn phòng, nhà xưởng của mình…Với việc ứng dụng cơng nghệ cao
trong việc cất giữ hàng hóa, giờ đây chúng ta có thể quản lý hàng hóa của mình
một cách khoa học, có hệ thống và có tính linh hoạt cao, từ đó nâng cao hiệu quả
hoạt động và giảm giá thành hoạt động.

Hình 1.2 Hệ thống kho hàng

1.1.2 Tìm hiểu về hệ thống kho hàng tự động

Kho hàng tự động là một hệ thống lấy cất hàng hóa tự động với cơng nghệ
hiện đại, được sử dụng trong các nhà kho hoàn toàn tự động. Hệ thống gồm có 2
phần chính: phần mềm và phần cứng.

8


Thiết kế hệ dẫn động cho kho hàng tự động

Nguyễn Hồng Hà 20184426

- Phần mềm gồm có phần mềm quản lý các robot lấy cất hàng và phần mềm
quản lý hàng hóa.
- Phần cứng bao gồm các hệ thống giá kệ cố định, các robot lấy cất hàng
,hệ thống các băng tải vận chuyển hàng và hệ thống các tự động trả hàng.
Kho hàng tự động ra đời giải quyết được các vấn đề khó trong cơng nghiệp
như:
- Mật độ lưu trữ cao: do giải pháp này tận dụng được chiều cao và đường

chạy của robot nhỏ nên diện tích sử dụng sẽ ít hơn những giải pháp khác, so sánh
trên cùng khả năng lưu trữ giúp tiết kiệm chi phí đầu tư cho diện tích sử dụng,
xây dựng và hệ thống lạnh.
- Tốc độ xuất nhập cao: trung bình 1 tấn hàng/ phút/ robot.
- Công nghệ chuyển đường cho phép chỉ cần một robot cho một nhà kho
giúp tiết kiệm đáng kể chi phí đầu tư.
- Khơng cần hệ thống chiếu sáng,do đó tiết kiệm chi phí đầu tư hệ thống
chiếu sáng, chi phí bảo trì, chi phí vận hành.
- Thất thoát nhiệt thấp: thất thoát nhiệt xuống đất, qua các cửa ra vào, bù
nhiệt cho hệ thống chiếu sáng là những nguồn thất thốt nhiệt chính trong các kho
lạnh. Sử dụng diện tích nhỏ hơn các giải pháp khác nên thất thốt nhiệt xuống đất
sẽ thấp hơn.
Ngồi ra với hệ thống cửa ra vào tự động và có phịng cách ly nên thất thốt
nhiệt sẽ là rất thấp,giảm thời gian xả đá của hệ thống lạnh.
- Không sử dụng lao động trong kho: tiết kiệm chi phí nhân công, quản lý,
bảo hiểm và thiết bị hỗ trợ.
- Quản lý chuyên nghiệp và hiệu quả nhờ phần mềm quản lý kho kết hợp
với công nghệ mã vạch (Barcode) hay thẻ từ (Transponder) giúp giảm chi phí
quản lý và nhân công, đồng thời cũng dễ dàng đạt được các tiêu chuẩn ISO để tạo
lợi thế cạnh tranh.

9


Thiết kế hệ dẫn động cho kho hàng tự động

Nguyễn Hồng Hà 20184426

Mơ hình nhà kho có khả năng lưu trữ cao nhưng tốc độ thấp thích hợp cho
các nhà máy mà sản phẩm của họ được sản xuất với năng suất cao, số lượng lớn.

Hình 1.3 Hệ thống kho hàng tự động trong công nghiệp

Đối với các nhà máy chỉ sản xuất một sản phẩm thì hệ thống băng chuyền
chỉ đơn thuần phân phối sản phẩm cho các robot một cách tối ưu. Nhưng với
những nhà máy sản xuất nhiều loại sản phẩm cùng lúc thì hệ thống băng chuyền
còn thực hiện phân loại sản phẩm vào khu vực thích hợp.
1.1.3 Cấu trúc cơ bản của một hệ thống kho hàng tự động

Cấu trúc cơ bản của một nhà kho tự động bao gồm nhiều hành lang, dọc
theo mỗi hành lang có một hay nhiều máy xếp, dỡ tự động. Hai bên hành lang là
các khoang chứa hàng. Đầu mỗi hành lang là trạm xếp dỡ. Các trạm xếp dỡ liên
hệ với nhau theo hệ thống băng chuyền.
Tổng quan, một kho hàng tự động được cấu thành từ 3 phần:
- Hệ thống dẫn động
- Hệ thống xuất nhập
- Hệ thống lưu giữ

10


Thiết kế hệ dẫn động cho kho hàng tự động

Nguyễn Hồng Hà 20184426

Hình 1.4 Hệ thống kho hàng tự động

i)

Hệ thống dẫn động của kho hàng tự động

Hệ thống dẫn động trong kho hàng tự động rất đa dạng, tùy theo từng u
cầu cơng nghệ, về hàng hóa, hình thức xuất nhập…. mà có những phương thức
vận chuyển hàng trong kho tương ứng. Hiện nay hệ thống vận chuyển trong
kho tự động ở các nước đã có áp dụng như: băng tải, robot, xe tự hành, máy
nâng, máy xếp dỡ…
Hệ thống băng tải được sử dụng như một giải pháp tối ưu cho kho tự động
của các siêu thị, các công ty dược ... băng tải ở những môi trường này có nhiệm
vụ vận chuyển hàng hóa từ kho đến nơi giao hàng cho khách. Đối với nhà máy
chỉ sản xuất một sản phẩm thì hệ thống băng chuyển chỉ đơn thuần phân phối sản
phẩm cho các robot một cách tối ưu. Nhưng với nhữmg nhà máy sản xuất nhiều
loại sản phẩm cùng lúc, hệ thống băng chuyển còn thực hiện phân loại sản phẩm
vào khu vực thích hợp.

11


Thiết kế hệ dẫn động cho kho hàng tự động

Nguyễn Hồng Hà 20184426

Robot, xe tự động là thiết bị tất yếu của một hệ thống kho tự động. Chúng
di chuyển trong diện tích của nhà kho theo 3 trục, làm nhiệm vụ đưa hàng từ cổng
nhập đến những ô trống và lấy hàng từ ô chứa hàng ra cổng xuất.
Robot lấy cất hàng tải trọng thấp được thiết kế chuyên cho các hộp, thùng,
khay hoặc là những hàng hóa có tải trọng thấp. Robot này có tốc độ lấy hàng rất
cao. Robot lấy cất hàng tải trọng trung bình có tốc độ lấy cất khá nhanh, hiệu quả
và chính xác đối với lưu trữ dùng pallet. Robot lấy cất hàng tải trọng cao được
thiết kế riêng theo yêu cầu lưu trữ cũng như môi trường làm việc đặc trưng của
khách hàng.

Hình 1.5 Robot vận chuyển hàng hóa vào các ngăn chứa

Giới thiệu về palet chứa hàng:
-Pallet: Pallet là một cấu trúc phẳng dùng để cố định hàng hóa khi hàng
được nâng lên bởi một xe hay tời nâng hoặc các thiết bị vận chuyển khác. Pallet
có cấu tạo cơ bản của một đơn vị lượng tải cho phép di chuyển và xếp vào kho
một cách hiệu quả. Sản phẩm công nghiệp này được sử dụng rộng rãi trong kho
vận và vận chuyển hàng hóa. Pallet giúp việc bốc xếp, di chuyển hàng hóa trong
kho và giữa các phương tiện được dễ dàng và nhanh chóng. Pallet khơng chỉ được
làm từ kim loại như sắt, thét, mà còn được làm từ gỗ, nhựa, giấy…

12


Thiết kế hệ dẫn động cho kho hàng tự động

Nguyễn Hồng Hà 20184426

Cơng dụng của Pallet:
1.

Hạn chế tối đa tình trạng vỡ hỏng hàng hóa

2.

Đóng gói các sản phẩm điện tử, sành sứ dễ vỡ, hàng hoá giá trị cao

3.

Hàng hóa cách mặt đất nên chống ẩm mốc từ đất

4.

Mỗi lần di chuyển hàng hóa có thể di chuyển số lượng lớn (cả pallet)

5.

Có thể nâng cả pallet chứa hàng lên kệ hoặc nâng cả pallet vào container
một cách nhanh chóng

6.

Hàng hóa trong kho sẽ được bảo quản một cách khoa học và cơ giới hóa

ii)

Hệ thống xuất nhập của kho hàng tự động

Hệ thống xuất nhập của kho tự động có thể áp dụng nhiều phương thức
khác nhau có thể kể đến như sử dụng nhân công, thẻ từ, tích kê, mã vạch, máy
tính, camera. Trong phạm vi đồ án này, em xin giới thiệu sơ qua về phương pháp
xuất nhập bằng mã vạch và mã QR.

Hình 1.6 Mã vạch

Mã vạch (Barcode) là hình gồm nhiều sọc đứng rộng và hẹp được in để đại
diện cho các mã số dưới dạng máy có thể đọc được.
Các mã sọc phù hợp với tiêu chuẩn Universal Product Code (UPC) được in
trên hầu hết các sản phẩm hàng hóa bày bán trong các siêu thị hiện nay. Khi hình

13


Thiết kế hệ dẫn động cho kho hàng tự động

Nguyễn Hồng Hà 20184426

mã sọc được kéo lướt qua một dụng cụ quét quang học, máy tính sẽ đối chiếu số
hiệu sản phẩm với cơ sở dữ liệu các danh sách và in ra thơng tin đúng với mã đó.
Cơng nghệ mã vạch ứng dụng trong nhà kho tự động: Mỗi đơn vị hàng khi
nhập vào kho sẽ được dán nhãn mã vạch tương ứng với 1 ô trong kho. Mã vạch
đó sẽ lưu và được máy tính xử lý, truyền qua PLC để đưa hàng đến đúng vị trí
của nó. Q trình xuất hồn tồn ngược lại.
Tương tự với mã QR (Quick Response), định nghĩa là hình mã hai chiều
gồm các ma trận có thể giải mã được ở tốc độ cao

Hình 1.7 Mã QR
Trong những kho hàng lớn và có nhiều mẫu mã sản phẩm, mã QR thể hiện
sự thông dụng trong việc ứng dụng vào các app quản lý truy xuất dữ liệu do được
tích hợp với hệ thống quét từ camera điện thoại, máy scan…
iii)

Hệ thống lưu trữ kho hàng tự động

Giá chứa hàng: Giá để hàng hay cịn có tên gọi là giá chứa hàng là vật dụng
được sử dụng để nâng đỡ, chứa đựng hàng hóa cho nhiều đơn vị thuộc các ngành
nghề khác nhau. Có nhiều loại giá để hàng khác nhau dựa theo tải trọng và kiểu
dáng hay mục đích sử dụng của từng đơn vị. Hàng hóa, sản phẩm khi được chứa
trên các loại kể đựng hàng sẽ đảm bảo không bị ẩm ướt, hư hỏng, rơi vỡ… Ngoài
ra những giá hàng hóa có trọng tải nặng có giúp các kho có thể chứa được nhiều

hàng, mang lại sự gọn gàng thông thoáng cho nhà kho, giúp cho việc quản lý xuất
nhập hàng hóa được diễn ra một cách thuận tiện.
+ Cấu tạo giá để hàng: đế giá hàng, ốc vít, bulơng đai ốc, giá đỡ. Với những
giá để hàng có trọng tải nặng thì cần thêm các thanh đỡ, thanh beam phía dưới
giá đỡ của mỗi tầng.
14


Thiết kế hệ dẫn động cho kho hàng tự động

Nguyễn Hồng Hà 20184426

+ Các mẫu giá hàng thường dùng: Có nhiều mẫu giá đựng hàng hóa khác

nhau dựa vào tải trọng mà nó có thể chứa đựng hoặc theo nhu cầu sử dụng.
-Giá tải trọng nặng: đây là loại kệ chứa hàng hóa được thiết kế thành nhiều
tầng, có thể chứa được lượng hàng hóa có trọng tải hàng nghìn kg/ tầng. Loại kệ
này thường được sử dụng trong các kho hàng tại các khu công nghiệp, nhà máy…
-Giá kệ chứa pallet: đây là hệ thống kệ tải trọng nặng được sử dụng phổ
biến hiện nay, có thể chứa được lượng hàng hóa có trọng lượng từ 800 – 6000kg/
tầng.
-Giá kệ Driver in racking: là loại kệ có trọng tải lớn chứa pallet kho hàng
đồng nhất sản phẩm, mật độ hàng hóa lớn.
-Giá khn: đây là mẫu kệ chứa hàng có trọng tải nặng thường được sử
dụng trong các ngành cơ khí, cơng nghiệp xe hơi, tàu biển…
-Giá tải trung bình: là những loại kệ chứa hàng có nhiều tầng, mỗi tầng
được được ngăn bởi mâm tole hoặc ván ép. Mỗi tầng của loại kệ này có thể chịu
được tải trọng từ 300 – 700 Kg, thích hợp cho việc lưu trữ, chứa đựng nhiều chủng
loại hàng hóa khác nhau.
Phần mềm quản lý được thiết kế để hỗ trợ người quản lý kiểm soát mọi

hoạt động liên quan đến kho. Nhờ nắm vững thông tin hàng trong kho và số lượng,
khả năng hàng hóa bị loại bỏ do quá hạn hoặc lưu trữ quá số lượng cần thiết sẽ
được giảm tối đa. Ta có thể ứng dụng phần mềm quản lý hệ thống của TIA Portal
V15 của hãng Siemens, trong đó ta có thể đáp ứng những yêu cầu sau:
* Tối ưu hóa việc lưu kho:
15


Thiết kế hệ dẫn động cho kho hàng tự động

Nguyễn Hồng Hà 20184426

Các quá trình nhập và xuất hàng được kiểm soát liên tục nhở phần mềm
quản lý kho dựa trên các điều kiện tối ưu do người sử dụng đặt ra. Vì vậy, hàng
hóa sẽ ln được lưu trữ ở số lượng vừa đủ làm giảm việc tồn đọng vốn.
* Tự động hóa q trình nhập / xuất hàng:
Thời gian công sức (kể cả giấy tờ quản lý) được giảm thiểu khi giao nhận
hàng, vì thế người sử dụng sẽ khơng bao giờ cần phải tự đi tìm trong kho vị trí
cất hàng thích hợp hay món hàng đúng theo u cầu.
*An tồn phịng chống cháy nổ cho nhà kho:
Trong không gian kho chứa phải đặt hệ thống báo động với những detector
khói, và nhiệt. Nếu có hỏa hoạn, thì hệ thống này sẽ kích hoạt cái cịi (90 dB)
trong hành lang chung.
Trong khn khổ của đồ án thì chúng em sẽ chưa ứng dụng phần này vào
, tuy nhiên đây là một hướng mở rộng thông thường cho đồ án tốt nghiệp sau này.
1.2 Nguyên lý hoạt động của hệ thống dẫn động cho kho hàng tự động
Hệ thống dẫn động cho kho hàng tự động gồm có 3 mô đun độc lập bao
gồm cơ cấu nâng (modun1), chuyển động tịnh tiến của xe (modun2) và một
băng tải con lăn vận chuyển hàng (modun3).

Cơ cấu nâng (modun 1): Hộp giảm tốc – 1, gắn với hệ thống nâng - 9, đầu
vào được nối với động cơ – 4a tạo chuyển động quay với tốc độ lớn, đẩu ra được
gắn với bánh răng trong hệ bánh răng thanh răng – 3. Hệ thanh răng bánh răng 3:
thanh răng cố định thẳng đứng nên bánh răng sẽ lăn trên thanh răng theo phương
thẳng đứng, với hệ thống con lăn – 2 có chức năng giữ cân bằng tạo ra sự di
chuyển theo phương thẳng đứng(lên, xuống) của hệ thống nâng – 9.
Xe di chuyển (modun 2): Hộp giảm tốc – 5, gắn với xe di chuyển - 11, đầu
vào được nối với động cơ – 4b tạo chuyển động quay với tốc độ lớn, đẩu ra được
gắn với 2 bánh xe – 8 qua bộ truyền xích – 6. Bánh xe biến chuyển động quay
thành chuyển động tịnh tiến giúp xe di chuyển – 11 có thể di chuyển theo phương
ngang(vào, ra).
Hệ con lăn (modun 3 : Hệ con lăn – 7 nối với động cơ – 4c(động cơ biến
tần) thơng qua bộ truyền xích – 13. Động cơ tạo chuyển động quay, qua bộ truyền
xích để giảm tốc độ truyền đến hệ con lăn, hệ con lăn tạo ra sự chuyển động theo
phương ngang(trái, phải) của hàng hóa – 12.

16


Thiết kế hệ dẫn động cho kho hàng tự động

Nguyễn Hồng Hà 20184426

Các thông số kỹ thuật quan trọng của hệ thống dẫn động cho kho hàng
tự động như sau:

Hình 1.8 Sơ đồ hệ thống
-

Thời hạn phục vụ: lh = 18500 (h)

-

Đặc tính tải trọng: Va đập vừa
Cụm xe nâng:

-

Đường kính lăn bánh răng 3 d3 = 130 (mm)

-

Chiều cao xe nâng h = 312,5 (mm)

-

Chiều dài xe nâng L = 1250 (mm)

-

Vận tốc nâng Vn = 2,9 (m/ph)

-

Trọng lượng tối đa của xe nâng (1, 2, 3, 4, 9) Gn = 175 (kg)
Cụm xe di chuyển:

-

Trọng lượng tối đa của hàng và xe di chuyển ngang (5,6,7,8,11,12,13) Gd =

70 (kg)

-

Đường kính bánh xe 8 d8 = 100 (mm)

17


Thiết kế hệ dẫn động cho kho hàng tự động

-

Vận tốc xe di chuyển hàng Vx = 5,0 (m/ph)

-

Chiều dài xe di chuyển L1 = 950 (mm)

-

Chiều dài phần đặt hàng trên xe L2 = 650 (mm)

Nguyễn Hồng Hà 20184426

1.3 Xác định các thành phần của hệ dẫn động

Hệ có 2 thành phần độc lập, tách biệt nhau, bao gồm hệ thống nâng hạ sử
dụng bàn nâng và xe di chuyển chở hàng.
a) Hệ thống con lăn và cơ cấu xe giữ xe nâng

Hệ bao gồm:
- 1 động cơ điện biến tần
- 1 hộp số
- 2 thanh răng được gắn với 2 cột dẫn hướng cố định

- 2 bánh răng nằm trên trục ra của hộp số và liên kết với thanh răng
- 6 bánh xe có nhiệm vụ tỳ và dẫn hướng cho cơ cấu
- Khung xe và các khớp nối
=> Hệ thống có nhiệm vụ nâng và hạ xe tới ray dẫn để đi vào kho
Nguyên lý hoạt động hệ thống xe nâng hạ:

Hình 1.9 Chuyển động nâng

-

Khi có tín hiệu điều khiển, động cơ được cấp điện sẽ quay và kéo theo toàn
bộ giá nâng di chuyển tịnh tiến dọc trục Z đến vị trí yêu cầu nhờ bộ truyền
18


Thiết kế hệ dẫn động cho kho hàng tự động

Nguyễn Hồng Hà 20184426

thanh răng – bánh răng biến chuyển động quay thành chuyển động tịnh tiến.
Chiều chuyển động của giá nâng phụ thuộc vào chiều của điện áp đặt vào
động cơ. Việc dừng và khống chế hành trình của giá nâng phụ thuộc vào
các cảm biến và công tắc hành trình đặt dọc theo các ray dẫn hướng.
b) Hệ thống xe di chuyển chở hàng
-

Hệ bao gồm:
2 động cơ điện biến tần
1 hộp số
2 bộ truyền xích gắn trên trục ra của hộp số và trục bánh xe
4 bánh xe di chuyển trên ray của bàn nâng hạ
Hệ thống con lăn có nhiệm vụ dẫn hàng vào kho
Nguyên lý hoạt động của xe di chuyển chở hàng:

Hình 1.10 Chuyển động di chuyển xe chở hàng

-

Khi bàn nâng của xe nâng hạ được nâng đến vị trí dãy (tầng) được yêu cầu
của hệ thống thì xe chở hàng di chuyển vào ray của bàn nâng sau đó thực
hiện nhiệm vụ đẩy hàng vào trong kho hàng nhờ các con lăn

-

CHƯƠNG 2:Tính tốn thiết kế trong hệ thống cơ khí
2.1 Tính tốn hệ thống xe nâng
2.1.1 Chọn động cơ điện
Để chọn động cơ điện tiến hành các bước sau:
- Tính cơng suất cần thiết của động cơ;
19


Thiết kế hệ dẫn động cho kho hàng tự động

Nguyễn Hồng Hà 20184426

- Xác định sơ bộ số vòng quay đồng bộ của động cơ;
- Dựa vào công suất và số vòng quay đồng bộ kết hợp với các yêu cầu về
quá tải, momen mở máy và phương pháp lắp đặt động cơ để chọn kích
thước động cơ phù hợp với yêu cầu thiết kế.
a) Xác định công suất động cơ
Công suất yêu cầu trên trục động cơ điện: 𝐏𝐜𝐭 =

𝐏𝐥𝐯
𝛈𝐜

(kW)

Trong đó: Pct - là cơng suất u cầu trên trục động cơ điện
Plv - là công suất trên bộ phận máy công tác ( trục của bộ phận làm
việc )
𝜂𝑐-là hiệu suất chung của tồn cụm
Cơng suất trên trục ra của hộp giảm tốc của bộ phận nâng:
𝐏𝐥𝐯 =

𝐅𝐜,𝐧 . 𝑽𝒏
𝟔𝟎 . 𝟏𝟎𝟎𝟎 . 𝛈 𝐭𝐫 . 𝛈 𝐨𝐱𝐧

(kW)

Trong

đó:

 𝜂𝑡𝑟 – là hiệu suất thanh răng – bánh răng

[0,93 – 0,95] => chọn 𝜂𝑡𝑟 = 0,93
 𝜂𝑜xn – là hiệu suất ổ trục con lăn xe nâng
[0,99 – 0,995] => chọn 𝜂𝑜xn = 0,99
 Vn – là vận tốc nâng ( đầu bài cho)
Vn = 2,9 (m/ph)

20