THIẾT KẾ, CHẾ TẠO GIÀN PHƠI ĐỒ THÔNG MINH
Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (4.81 MB, 105 trang )
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI
VIỆN CƠ KHÍ
BỘ MÔN CƠ SỞ THIẾT KẾ MÁY VÀ ROBOT
*
ĐỒ ÁN
TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC
CHUYÊN NGÀNH CƠ ĐIỆN TỬ
ĐỀ TÀI:
THIẾT KẾ, CHẾ TẠO GIÀN PHƠI THÔNG MINH
Sinh viên thực hiện:
Giáo viên hướng dẫn:
HÀ NỘI 06 - 2016
Đồ án tốt nghiệp
GVHD: ThS. Hoàng Văn Bạo
PHIẾU GIAO NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
1.
Thông tin về nhóm sinh viên
Họ và tên sinh viên:
Điện thoại liên lạc: 0964 – 810 – 699.
Email:
Lớp: KT. Cơ Điện Tử
Hệ đào tạo: Kỹ sư chính quy
Đồ án tốt nghiệp được thực hiện tại: Bộ môn Cơ sở Thiết kế máy và Robot,
trường Đại học Bách Khoa Hà Nội.
Thời gian làm ĐATN: từ ngày 11/ 01/ 2016 đến 10/ 06/ 2016
2.
Mục đích nội dung của ĐATN
Thiết kế, chế tạo giàn phơi thông minh.
3.
Các nhiệm vụ cụ thể của ĐATN
Tìm hiểu thị trường giàn phơi thông minh hiện nay, từ đó đề xuất ý tưởng cải
tiến và yêu cầu thiết kế, chế tạo giàn phơi thông minh.
Thiết kế hệ thống dẫn động cho giàn phơi thông minh.
Tính toán, lựa chọn các kết cấu cơ khí cho giàn phơi thông minh.
Thiết kế hệ thống điều khiển giàn phơi thông minh.
Chế tạo giàn phơi thông minh.
4.
Lời cam đoan của sinh viên
Nhóm sinh viên thực hiện Đồ án tốt nghiệp - Lê Công Vinh, Nguyễn Tiến
Diện, Lâm Quyết Thắng – cam kết ĐATN là công trình nghiên cứu của bản thân
nhóm thực hiện dưới sự hướng dẫn của ThS. Hoàng Văn Bạo.
Các kết quả nêu trong ĐATN là trung thực, không phải là sao chép toàn văn
của bất kỳ công trình nào khác.
Hà Nội, ngày
tháng
năm 2016
Nhóm Tác giả ĐATN
SVTH: Trang 1
Đồ án tốt nghiệp
GVHD: ThS. Hoàng Văn Bạo
NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN
.......................................................................................................................................
.......................................................................................................................................
.......................................................................................................................................
.......................................................................................................................................
.......................................................................................................................................
.......................................................................................................................................
.......................................................................................................................................
.......................................................................................................................................
.......................................................................................................................................
.......................................................................................................................................
.......................................................................................................................................
.......................................................................................................................................
.......................................................................................................................................
.......................................................................................................................................
.......................................................................................................................................
.......................................................................................................................................
.......................................................................................................................................
.......................................................................................................................................
.......................................................................................................................................
Điểm đánh giá (cho từng sinh viên):
Hà Nội, ngày
tháng
năm 2016
Giáo viên hướng dẫn
ThS. Hoàng Văn Bạo
SVTH: Trang 2
Đồ án tốt nghiệp
GVHD: ThS. Hoàng Văn Bạo
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI
BẢN NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN
Tên đề tài:......................................................................................................................
.......................................................................................................................................
Giáo viên phản biện:.....................................................................................................
1.
Nội dung thiết kế tốt nghiệp:
.......................................................................................................................................
.......................................................................................................................................
.......................................................................................................................................
.......................................................................................................................................
2.
Nhận xét của giáo viên phản biện:
.......................................................................................................................................
.......................................................................................................................................
.......................................................................................................................................
.......................................................................................................................................
.......................................................................................................................................
.......................................................................................................................................
.......................................................................................................................................
.......................................................................................................................................
.......................................................................................................................................
Điểm đánh giá (cho từng sinh viên):
Hà Nội, ngày
tháng
năm 2016
Giáo viên phản biện
SVTH: Trang 3
Đồ án tốt nghiệp
GVHD: ThS. Hoàng Văn Bạo
TÓM TẮT NỘI DUNG ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Nội dung của Đồ án tốt nghiệp được thực hiện dựa trên các nhiệm vụ chính như
sau:
Nhiệm vụ 1: Tìm hiểu về thị trường giàn phơi thông minh hiện nay, từ đó đề
xuất ý tưởng cải tiến và yêu cầu thiết kế, chế tạo giàn phơi thông minh.
Thông qua việc tìm hiểu, nguyên cứu về thị trường giàn phơi hiện nay, cụ thể
là đi sâu tìm hiểu về nhu cầu thị trường, tìm hiểu các loại giàn phơi hiện có trên thị
trường hiện nay. Từ đó, khoanh vùng thị trường nhắm đến là các hộ gia đình trong
các khu chung cư, các khu dân cư, tòa nhà cao tầng, nơi có diện tích sinh hoạt
không nhiều và nhu cầu tối ưu diện tích là rất cần thiết. Dựa vào việc tìm hiểu mà
đề xuất ý tưởng cải tiến các loại giàn phơi hiện tại trở nên thông minh hơn, thuận
tiên cho người sử dụng và chi phí chế tạo ở mức hợp lý, đồng thời đưa ra yêu cầu cụ
thể cho quá trình thiết kế, chế tạo giàn phơi thông minh. Nội dung cụ thể của nhiệm
vụ này được trình bày cụ thể trong Chương 1: TỔNG QUAN.
Nhiệm vụ 2: Thiết kế hệ thống cơ khí cho giàn phơi thông minh.
Từ ý tưởng cải tiến đã được đề xuất và yêu cầu thiết kế, chế tạo, chúng ta sẽ
tiến hành thiết kế hệ thống cơ khí cho giàn phơi thông minh, một phần vô cùng
quan trọng, là xương sống cho toàn bộ Đồ án tốt nghiệp. Ở đây, ta phải lên sơ đồ hệ
dẫn động giàn phơi, tính toán, thiết kế và lựa chọn động cơ, bộ truyền Trục vít –
Bánh vít, tang cuốn, cáp, ..v..v.. Toàn bộ nội dung của nhiệm vụ này được trình bày
ở
Chương 2: THIẾT KẾ HỆ THỐNG CƠ KHÍ.
Nhiệm vụ 3: Thiết kế hệ thống điều khiển cho giàn phơi thông minh.
Để thực sự là một giàn phơi thông minh, thiết kế hệ thống điều khiển cho
giàn phơi là điều tất yếu. Với các yêu cầu như khi trời mưa thì màn che tự động hạ
xuống che chắn quần áo khỏi ướt, khi hết mưa thì tự động kéo lên. Đồng thời, giàn
phơi thông minh được cài đặt sẵn hai chế độ, một dành cho người lớn, một cái khác
thì dành cho trẻ em, tạo thuận tiện cho quá trình phơi quần áo. Toàn bộ phần thiết
kế hệ thống điều khển sẽ nằm ở Chương 3: THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐIỀU
KHIỂN.
Nhiệm vụ 4: Chế tạo giàn phơi thông minh
Từ những nhiệm vụ trên, chúng ta sẽ thu được những thông tin cần thiết để
có thể tiến đến bước cuối cùng là tạo nên sản phẩm thực. Ở nhiệm vụ này, sẽ được
SVTH: Trang 4
Đồ án tốt nghiệp
GVHD: ThS. Hoàng Văn Bạo
trình bày một cách khái quát ở Chương 4: CHẾ TẠO GIÀN PHƠI THÔNG
MINH.
MỤC LỤC
LỜI CẢM ƠN ...........................................................................................................11
LỜI MỞ ĐẦU ...........................................................................................................12
Chương 1: TỔNG QUAN .........................................................................................13
1.1
Giời thiệu về giàn phơi ................................................................................13
1.2
Các loại giàn phơi hiện nay .........................................................................15
1.2.1
Giàn phơi quay tay ................................................................................16
1.2.2
Giàn phơi bấm điện ...............................................................................17
1.2.3
Giàn phơi điều khiển từ xa....................................................................18
1.3
Đề xuất cải tiến hệ thống giàn phơi thông minh..........................................19
1.4
Yêu cầu thiết kế, chế tạo giàn phơi thông minh ..........................................22
Chương 2: THIẾT KẾ HỆ THỐNG CƠ KHÍ ...........................................................23
2.1
Thiết kế hệ dẫn động khung phơi ................................................................23
2.1.1
Tính chọn cáp........................................................................................24
2.1.1.1
Cấu tạo ...........................................................................................24
2.1.1.2
Phân loại .........................................................................................24
2.1.1.3
Lựa chọn loại cáp ...........................................................................24
2.1.1.4
Tính toán thông số cáp ...................................................................24
2.1.2
Tính chọn tang cuốn .............................................................................28
2.1.2.1
Khái niệm .......................................................................................28
2.1.2.2
Phân loại .........................................................................................28
2.1.2.3
Lựa chọn loại tang cuốn .................................................................28
2.1.2.4
Tính toán thông số Tang ................................................................29
2.1.2.5
Cố định đầu cáp lên tang ................................................................32
2.1.3
Tính chọn động cơ ................................................................................32
2.1.3.1
SVTH: Trang 5
Động cơ điện ..................................................................................32
Đồ án tốt nghiệp
2.1.3.2
Các loại động cơ điện .....................................................................33
2.1.3.3
Công suất cần thiết trên trục tang ..................................................35
2.1.3.4
Xác định hiệu suất chung của toàn hệ thống..................................35
2.1.3.5
Xác định công suất yêu cầu trên trục động cơ ...............................37
2.1.3.6
Xác định vận tốc quay của trục tang ..............................................37
2.1.3.7
Xác định vận tốc quay cần thiết của động cơ ................................37
2.1.3.8
Chọn động cơ điện .........................................................................37
2.1.4
2.2
GVHD: ThS. Hoàng Văn Bạo
Lựa chọn bộ truyền ...............................................................................38
2.1.4.1
Khái niệm .......................................................................................38
2.1.4.2
Phân loại .........................................................................................38
2.1.4.3
Truyền động trục vít – bánh vít......................................................38
2.1.4.4
Các dạng hỏng của bộ truyền trục vít ............................................39
2.1.4.5
Lựa chọn.........................................................................................40
Thiết kế hệ dẫn động bạt che .......................................................................41
2.2.1
Lựa chọn bạt che ...................................................................................41
2.2.2
Tính chọn động cơ ................................................................................41
2.2.2.1
Công suất cần thiết trên trục bạt che ..............................................41
2.2.2.2
Xác định hiệu suất chung của toàn hệ thống..................................42
2.2.2.3
Xác định công suất yêu cầu trên trục động cơ ...............................42
2.2.2.4
Chọn động cơ điện .........................................................................43
2.2.3
Tính chọn trục quấn bạt ........................................................................43
2.2.3.1
Chọn vật liệu ..................................................................................43
2.2.3.2
Tính thiết kế trục ............................................................................43
2.2.4
Tính chọn ổ bi .......................................................................................49
2.2.4.1
Khái niệm .......................................................................................49
2.2.4.2
Cấu tạo ...........................................................................................49
2.2.4.3
Chọn loại ổ lăn ...............................................................................50
2.2.4.4
Chọn sơ bộ kích thước ổ lăn ..........................................................50
2.2.4.5
Tính kiểm nghiệm khả năng tải của ổ ............................................50
SVTH: Trang 6
Đồ án tốt nghiệp
2.3
GVHD: ThS. Hoàng Văn Bạo
Lựa chọn thanh xếp .....................................................................................52
Chương 3: THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN .................................................53
3.1
Sơ đồ khối hệ thống điều khiển ...................................................................53
3.2
Giới thiệu về sensor và các động cơ dùng trong hệ thống ..........................55
3.2.1
Sensor ....................................................................................................55
3.2.2
Cảm biến mưa .......................................................................................55
3.2.3
Động cơ một chiều DC .........................................................................57
3.2.4
Encoder .................................................................................................61
3.2.5
Động cơ bước (Step) .............................................................................62
3.3 Tổng quan về vi điều khiển STM32, biên dịch và nạp Code vào vi điều
khiển 65
3.3.1
Sơ lược về STM32 ................................................................................65
3.3.2
Ứng dụng STM32 .................................................................................66
3.3.3
Tính năng nổi bật ..................................................................................66
3.3.4
Khái quát về vi điều khiển STM32F103C8T6 .....................................68
3.4
Trình biên dịch cho vi điều khiển KEILC 4, FLASH LOADER ................70
3.5
Sơ đồ các mạch thiết kế thực hiện trong đề tài ............................................78
3.5.1
Khối nguồn nuôi vi xử lý ......................................................................78
3.5.2
Khối IC L298 đảo chiều........................................................................78
3.5.3
Khối vi xử lý .........................................................................................80
3.5.4
Khối hiển thị LCD ................................................................................81
3.6
Mạch in ........................................................................................................81
3.7
Kết quả đạt được ..........................................................................................82
Chương 4: CHẾ TẠO GIÀN PHƠI THÔNG MINH ...............................................83
4.1
Chế tạo khung phơi ......................................................................................83
4.1.1
Khung thép V ........................................................................................83
4.1.2
Khung thép hộp .....................................................................................84
4.1.3
Thanh phơi ............................................................................................84
4.1.4
Thanh xếp .............................................................................................85
4.2
Chế tạo bạt che ............................................................................................86
SVTH: Trang 7
Đồ án tốt nghiệp
4.3
GVHD: ThS. Hoàng Văn Bạo
Lắp ghép giàn phơi hoàn chỉnh ...................................................................86
KẾT LUẬN ...............................................................................................................87
PHỤ LỤC ..................................................................................................................88
TÀI LIỆU THAM KHẢO .......................................................................................104
DANH MỤC HÌNH
STT
Tên
Trang
1.1
Dân số thành thị cả nước từ năm 1995 đến sơ bộ năm 2014
13
1.2
13
1.4
Dân số thành thị Hà Nội từ năm 1995 đến sơ bộ năm 2014
Dân số thành thị Thành phố Hồ Chí Minh từ năm 1995
đến sơ bộ năm 2014
Khu chung cư Times City
1.5
Khu chung cư Royal City
14
1.6
Khung cảnh phơi quần áo khu chung cư
15
1.7
Cảnh phơi quần áo tạm bợ
15
1.8
Giàn phơi quay tay
16
1.9
Giàn phơi bấm điện
17
1.10 Giàn phơi điều khiển từ xa
18
1.11 Ý tưởng cải tiến giàn phơi thông minh
19
1.12 Khung gá của giàn phơi thông minh
19
1.13 Thanh xếp
20
1.14 Trục cuốn bạt che nằm trên hai ổ bi liền gối
20
1.15 Thanh phơi quần áo
21
1.3
14
14
2.1
Sơ đồ dẫn động khung phơi
23
2.2
Các loại cáp thép
24
2.3
Cáp thép
27
2.4
Hình dạng một số loại tang cuốn
28
2.5
Các kích thước cơ bản của Tang
29
2.6
Tang cuốn cáp
32
SVTH: Trang 8
Đồ án tốt nghiệp
GVHD: ThS. Hoàng Văn Bạo
2.7
Cố định đầu cáp lên tang
32
2.8
Cấu tạo động cơ bước
34
2.9a Cấu trúc động cơ bước nam châm vĩnh cửu
34
2.9b Cấu trúc động cơ bước biến từ trở
34
2.10 Động cơ bước kéo giàn phơi
38
2.11 Kết cấu của trục vít liền trục và bánh vít
39
2.12 Bộ truyền Trục vít – Bánh vít mua trên thị trường
40
2.13 Sơ đồ hệ dẫn động bạt che
41
2.14 Động cơ giảm tốc truyền động bạt che
43
2.15 Ống inox quấn bạt
45
2.16 Lục phân bố tải trọng trên trục
46
2.17 Mặt cắt ngang ống inox
47
2.18 Cấu tạo ổ lăn
49
2.19 Các thông số của ổ lăn
50
2.20 Ổ bi đỡ liền gối
51
2.21 Thanh xếp
52
3.1
Sơ đồ khối hệ thống điều khiển
53
3.2
Cấu trúc một hệ thống có Sensor
55
3.3
Mô hình của một thiết bị đo đơn giản
55
3.4
Sơ đồ chân nối cảm biến
56
3.5
Động cơ một chiều
57
3.6
Mạch cầu H
58
3.7
Sơ đồ mạch sử dụng L293B để điều khiển động cơ
59
3.8
Miêu tả ứng dụng điển hình của L298
60
3.9
Cho ứng dụng dòng lớn hơn, chúng ta dùng 2 kênh
60
3.10 Cấu tạo, nguyên lý hoạt động Encoder
61
3.11 Động cơ bước (Step)
62
3.12 Sơ lược lịch sử phát triển STM32
64
3.13 Ứng dụng STM32
64
3.14 Năng lượng tiêu thụ
65
SVTH: Trang 9
Đồ án tốt nghiệp
GVHD: ThS. Hoàng Văn Bạo
3.15 Hiệu suất
65
3.16 Sơ đồ chân STM32F103C8T6
66
3.17 Sơ đồ mô hình tổng quan điều khiển dùng vi điều khiển
67
3.18 Khối nguồn nuôi vi xử lý
76
3.19 Sơ đồ chân của L298
76
3.20 Khối L298 (Mạch cầu H)
78
3.21 Khối vi xử lý
78
3.22 Khối hiển thị LCD
79
3.23 Mạch in
79
3.24 Mô hình Mạch điều khiển
80
4.1
Khung thép V lỗ
81
4.2
Khung thép hộp
82
4.3
Thanh phơi
82
4.4
Thanh xếp
83
4.5
Bạt che
84
4.6
Giàn phơi thông minh hoàn chỉnh
84
DANH MỤC BẢNG
STT
Tên
Trang
2.1
Bảng hệ số kinh nghiệm đối với lực kéo đứt nhỏ nhất
26
2.2
Nhóm chế độ làm việc của cơ cấu
27
2.3
Hệ số
27
2.4
Bảng hệ số đường kính tang
29
2.5
Trị số hiệu suất của các loại bộ truyền và ổ
36
2.6
Moduyn đàn hồi E của một số loại vật liệu
46
2.7
Ứng suất uốn cho phép của một số loại vật liệu
48
3.1
Chức năng của các chân
77
SVTH: Trang 10
Đồ án tốt nghiệp
GVHD: ThS. Hoàng Văn Bạo
1 LỜI CẢM ƠN
Để hoàn thành được đồ án tốt nghiệp chúng em đã phải vượt qua bao nhiêu khó
khăn và thử thách. Trên chặng đường ấy, nhờ có sự động viên của thầy cô, bạn bè,
gia đình cùng với sự tạo điều kiện tốt nhất từ phía nhà trường, chúng em mới có thể
đi đến đích như ngày hôm này. Chúng em thật sự thấy biết ơn và muốn xin gửi lời
cảm ơn tới tất cả mọi người, những người đã ủng hộ, giúp đỡ chúng em trên con
đường hoàn thiện Đồ án tốt nghiệp này.
Chúng em xin chân thành cảm ơn trường Đại học Bách Khoa Hà Nội, Viện Cơ
khí, Bộ môn Cơ sở Thiết kế máy và Robot cùng các thầy cô đã dạy dỗ, quan tâm,
giúp đỡ, ủng hộ và tạo điều kiện cho chúng em trong những năm học tập tại trường.
Chúng em xin đặc biệt gửi lời cảm ơn đến thầy giáo ThS. Hoàng Văn Bạo,
người thầy đã luôn tận tâm hướng dẫn, giúp đỡ và đặc biệt hơn cả là luôn động viên
chúng em, tiếp thêm động lực cho chúng em hoàn thiện Đồ án tốt nghiệp này.
Chúng em cũng vô cùng biết ơn Bộ môn Cơ sở Thiết kế máy và Robot, cùng
các thầy giáo trong bộ môn đã luôn tận tâm, nhiệt tình giảng dạy chúng em trong
những năm tháng ở giảng đường Đại học.
Chúng em xin chân thành cảm ơn!
Hà Nội, ngày
tháng
năm 2016
Nhóm Tác giả ĐATN
SVTH: Trang 11
Đồ án tốt nghiệp
GVHD: ThS. Hoàng Văn Bạo
2 LỜI MỞ ĐẦU
Ngày nay với dự phát triển của khoa học kỹ thuật, cũng như nhu cầu đòi hỏi
con người càng cao trong nhiều lĩnh vực của đời sống xã hội. Trong đó có nhu cầu
về cuộc sống tiện nghi, thông minh. Điều này đã thôi thúc những nhà thiết kế, chế
tạo ra những sản phẩm đáp ứng những tiệng nghi, thông minh đó. Một trong số đó
cần kể tới là giàn phơi thông minh. Với các nước phát triển thì nó được sử dụng
rất rộng rãi và phổ biến, còn ở các nước đang phát triển trong đó có Việt Nam thì
đang có xu hướng tìm cho mình tiện nghi thông minh đó. Mặt khác với sự phát triển
hiện đại của các khu nhà hay các khu chung cư với điện tích không lớn lắm không
gian đa số còn hạn chế vì thế mà việc nhỏ gọn mà vẫn đáp ứng được yêu cầu là rất
cần thiết nhất là các khu chung cư. Vì vậy việc có một giàn phơi thông minh sẽ
không chiếm diện tích của ban công hoặc là những nơi ban công rất nhỏ cũng có thể
lắp đặt được giàn phơi thông minh ngoài ra nó còn giúp ta thoát khỏi những rắc rối
trong việc phơi quần áo như việc điều chỉnh các mức độ cao tiện lợi cho các độ tuổi
sử dụng, tích hợp thêm cơ cấu bạt che tự động, đèn sưởi, quạt… giúp việc phơi
quần áo dễ dàng, tiện lợi, bảo vệ quần áo khỏi tác động của thời tiết như mưa, độ
ẩm cao giúp quàn mau khô hơn.
Trên nhu cầu và thị trường rộng mở đó chúng em đã bắt tay vào nghiên cứu
thiết kế, chế tạo giàn phơi thông minh. Và trong Đồ án tốt nghiệp này, chúng em sẽ
trình bày về quá trình nghiên cứu thiết kế, chế tạo giàn phơi thông minh.
Cụ thể là, chúng em sẽ bắt đầu từ việc phân tích thị trường giàn phơi thông
minh. Sau đó, đề xuất ý tưởng cải tiến giàn phơi thông minh. Từ ý tưởng này chúng
em bắt tay vào thiết kế hệ thống cơ khí, hệ thống điều khiển và cuối chế tạo giàn
phơi thông minh này. Những nội dung trên sẽ được trình bầy cụ thể trong đồ án.
Trong quá trình thiết kế, chế tạo chắc chắn chúng em sẽ không tránh khỏi
những sai sót. Chúng em rất mong nhận được những đóng góp quý báu của thầy cô
để hoàn thiện hơn nữa đồ án của mình.
Chúng em xin chân thành cảm ơn!
SVTH: Trang 12
Đồ án tốt nghiệp
GVHD: ThS. Hoàng Văn Bạo
1 Chương 1: TỔNG QUAN
1.1 Giời thiệu về giàn phơi
Trong bối cảnh xã hội Việt Nam ngày nay, sự bùng nổ về dân số và đời sống
người dân ngày càng tăng lên đã tạo nên những thách thức mới trong cuộc sống.
Theo số liệu thống kê của Tổng cục thống kê Việt Nam [1], ta có số liệu về dân số
thành thị cả nước từ năm 1995 đến sơ bộ năm 2014 (hình 1), dân số thành thị Hà
Nội từ năm 1995 đến sơ bộ năm 2014 (hình 2) và dân số thành thị Thành phố Hồ
Chí Minh từ năm 1995 đến sơ bộ năm 2014 (hình 3). Dựa vào những số liệu này, ta
có thể thấy được rằng, dân số thành thị trên cả nước và dân số thành thị ở các thành
phố lớn đang ngày càng tăng lên và chưa hề có dấu hiệu của việc sụt giảm.
Hình 1.1. Dân số thành thị cả nước từ năm 1995 đến sơ bộ năm 2014
Hình 1.2. Dân số thành thị Hà Nội từ năm 1995 đến sơ bộ năm 2014
SVTH: Trang 13
Đồ án tốt nghiệp
GVHD: ThS. Hoàng Văn Bạo
Hình 1.3. Dân số thành thị Thành phố Hồ Chí Minh từ năm 1995
đến sơ bộ năm 2014
Mâu thuẫn ở đây chính là dân số ngày càng tăng lên mà diện tích đất thì cố
định, nó không thể tăng lên theo sự tăng dân số này. Chính vì vậy, các tòa nhà cao
tầng, các khu chung cư hình thành để giải quyết mâu thuẫn này. Chỉ ước tính trên
địa bàn Thủ đô Hà Nội thì đã có khoảng trên 20 chung cư và dự án chung cư đang
triển khai. Ta có thể kể ra một vài cái tên ở đây như: Times City, Royal City,
Vincom Bà Triệu, Imperia Sky Garden - 423 Minh Khai, D’. Le Pont D’or - 36
Hoàng Cầu, ..v...v..
Hình 1.4. Khu chung cư Times City
Hình 1.5. Khu chung cư Royal City
Các tòa nhà chung cư xuất hiện ngày càng nhiều, giúp cho người dân có
thêm nơi cư trú. Nhưng cũng chính từ đây mà kéo theo không ít các vấn đề, đặc biệt
là trong sinh hoạt cá nhân. Vì không gian sinh hoạt của một căn hộ chung cư không
phải là nhiều, với một gia đình căn bản của Việt Nam gồm 4 thành viên thì phải tận
dụng không gian thật hiệu quả mới có thể sinh hoạt một cách tốt được. Những hoạt
SVTH: Trang 14
Đồ án tốt nghiệp
GVHD: ThS. Hoàng Văn Bạo
động sinh hoạt cá nhân, đặc biệt là việc phơi quần áo đã trở thành một trong những
vấn đề khó khăn đối với nhiều hộ gia đình. Họ tận dụng tốt đa không gian để thực
hiện việc này, nhưng xem như có vẻ không hiệu quả lắm. Ta có thể thấy cảnh người
dân ở các khu chung cư phơi quần áo như thể nào ở Hình 6. Không gian sinh hoạt bị
chiếm khá lớn cho việc phơi quần áo, tạo ra khung cảnh xấu cho khu đô thị. Chưa
kể nhiều hộ gia đình còn không có cả nơi để phơi quần áo, họ phải phơi ở những
chỗ tạm bợ (Hình 7), nơi ít gió và ánh sáng, điều này làm cho quần áo trở nên ẩm
mốc và gây khó chịu cho người mặc.
Hình 1.6. Khung cảnh phơi quần áo khu
chung cư
Hình 1.7. Cảnh phơi quần áo tạm bợ
Trước vấn đề cấp thiết đó và với tiềm năng lớn của nhu cầu thị trường, sản
phẩm giàn phơi quần áo đã được ra đời để phục vụ cho nhu cầu của cuộc sống. Với
cuộc sống ngày càng hiện đại, đời sống của con người ngày được nâng lên mà sản
phẩm giời phơi cũng đã ngày càng được cải tiến và nâng cấp thành nhiều loại khác
nhau. Sau đây chúng ta sẽ tìm hiểu về các loại giàn phơi hiện có trên thị trường.
1.2 Các loại giàn phơi hiện nay
Trên thị trường hiện nay có 3 loại giàn phơi chủ yếu: giàn phơi quay tay, giàn
phơi bấm điện và giàn phơi điều khiển từ xa. Chúng ta sẽ cùng tìm hiểu 3 loại giàn
phơi này trong phần sau, cùng tìm hiểu ưu và nhược điểm của mỗi loại.
SVTH: Trang 15
Đồ án tốt nghiệp
GVHD: ThS. Hoàng Văn Bạo
1.2.1 Giàn phơi quay tay
Hình 1.8. Giàn phơi quay tay
Ưu điểm:
Kết cấu đơn giản và dễ chế tạo nhất trong các loại giàn phơi.
Giá thành rẻ nhất trong các loại giàn phơi. Giá trung bình của một bộ giàn
phơi loại này rơi vào khoảng 1,5 triệu đồng.
Nhược điểm:
Vận hành phức tạp, tốn thời gian và công sức do phải quay tang cuốn
bằng tay.
Không thể nâng hạ đồng thời cả hai thanh phơi mà chỉ nâng hạ một trong
hai thanh phơi.
Dễ bị dao động khi bị gió thổi vì thanh phơi chỉ được giữ bởi hai sợi dây
cáp.
Lắp đặt khá tốn thời gian.
Không tự động bảo vệ quần áo trành được mưa.
Đây là sản phẩm được sử dụng rộng rãi nhất trên thị trường vì nó đáp ứng
được những yêu cầu cơ bản nhất của người sử dụng đồng thời giá thành rẻ là yếu tố
ảnh hưởng nhất đến việc nhiều người sử dụng sản phẩm này.
SVTH: Trang 16
Đồ án tốt nghiệp
GVHD: ThS. Hoàng Văn Bạo
1.2.2 Giàn phơi bấm điện
Hình 1.9. Giàn phơi bấm điện
Ưu điểm:
Kết cấu tương đối đơn giản.
Vận hành dễ dàng, nhanh tróng nhờ sử dụng động cơ điện. Có thể nâng
thanh phơi lên, xuống hoặc dừng giữa trừng.
Có thể đồng thời nâng hạ hai thanh phơi.
Nhược điểm:
Dễ giao động khi bị gió tác động do thanh phơi chỉ được giữ bởi hai sợi
cáp.
Lắp đặt mất thời gian.
Không có khả năng bảo vệ quần áo chống lại mưa.
Với giá thành rơi vào khoảng 4 đến 5 triệu đồng, đồng thời kết cấu khá đơn
giản, vận hành dễ dàng nên giàn phơi bấm điện cũng tương đối phổ biến trên thị
trường nhưng vẫn không bằng giàn phơi quay tay.
SVTH: Trang 17
Đồ án tốt nghiệp
GVHD: ThS. Hoàng Văn Bạo
1.2.3 Giàn phơi điều khiển từ xa
Hình 1.10. Giàn phơi điều khiển từ xa
Ưu điểm:
Có khả năng điều khiển từ xa.
Dễ dàng trong việc vận hành.
Kết cấu vững chắc, hạn chế giao động thanh phơi khi bị gió tác động.
Lắp đạt dễ dàng.
Có hệ thống đèn để sử dụng vào ban đêm.
Có hệ thống quạt để làm khô quần áo khi cần thiết.
Sử dụng nhiều thanh phơi cỏ thể dùng để phơi quần áo và phơi chăn màn.
Nhược điểm:
Giá thành cao. Giá thành của bộ sản phẩm này rơi vào khoảng từ 9 đến 15
triệu.
Chưa có khả năng tự động bảo vệ quần áo khi trời mưa.
Sử dụng động cơ điện không có encoder, nên tạo cữ cho thanh phơi phải
sử dụng kết cấu cơ khí phức tạp.
Loại giàn phơi này được xem là loại giàn phơi cao cấp nhất trên thị trường
hiện nay. Nó đem lại rất nhiều tính năng hữu ích cho người sử dụng. Tuy nhiên, vì
giá thành quá cao nên vẫn chưa được nhiều người sử dụng.
SVTH: Trang 18
Đồ án tốt nghiệp
GVHD: ThS. Hoàng Văn Bạo
1.3 Đề xuất cải tiến hệ thống giàn phơi thông minh
Dựa trên những tìm hiểu về các hệ thống giàn phơi hiện có trên thị trường,
chúng em đưa ra ý tưởng để cái tiến giàn phơi thông minh như sau:
Hình 1.11. Ý tưởng cải tiến giàn phơi thông minh
Với tiêu chí, tận dụng tối đa các Module có sẵn trên thị trường để giúp giảm
giá thành sản phẩm, tận dụng các ưu điểm và khắc phục các nhược điểm của các
loại giàn phơi có sẵn trên thị trường. Chúng em đề xuất ý tưởng cải tiến giàn phơi
thông minh với những phần chính như sau:
1. Khung gá
Hình 1.12. Khung gá của giàn phơi thông minh
SVTH: Trang 19
Đồ án tốt nghiệp
GVHD: ThS. Hoàng Văn Bạo
2. Thanh xếp
Hình 1.13. Thanh xếp
3. Trục cuốn bạt che nằm trên hai ổ bi liền gối
Hình 1.14. Trục cuốn bạt che nằm trên hai ổ bi liền gối
SVTH: Trang 20
Đồ án tốt nghiệp
GVHD: ThS. Hoàng Văn Bạo
4. Thanh phơi
Hình 1.15. Thanh phơi quần áo
Nguyên lý hoạt động của giàn phơi thông minh như sau:
Hệ thống thanh xếp mang thanh phơi được nâng hạ nhờ hệ thống dây cáp
được cuốn trên tang và được dẫn động bởi một động cơ Steps. Thông qua mạch
điều khiển động cơ ta có thể cài đặt ba độ cao hoạt động cho thanh phơi, bao gồm:
vị trí để người lớn treo quần áo, vị trí để trẻ em treo quần áo và vị trí phơi. Tùy
thuộc vào người sử dụng mà ta lựa chọn vị trí mong muốn.
Khi trời mưa, cảm biến mưa trên giàn phơi sẽ nhận tín hiệu, điều khiển động
cơ quấn bạt che, hạ bạt che xuống, che chắn cho quần áo tránh khỏi nước mưa hắt
vào làm ướt quần áo. Khi hết mưa, bề mặt cảm biến mưa khô, bạt che sẽ được điều
khiển để tự động quấn lên, quần áo tiếp tục được phơi.
Những cải tiến mà ý tưởng đề xuất đem lại:
Tận dụng tối đa các kết cấu có sẵn trên thi trường như thanh xếp của loại
giàn phơi điều khiển từ xa, làm giảm giá thành chế tạo.
Sử dụng thanh xếp, tránh xảy ra dao động thanh phơi dưới tác dụng của gió.
Có thể chủ động bảo vệ quần áo khi trời mưa xảy ra thông qua bạt che.
Toàn bộ thành phần được gắn lên khung gá giàn phơi tạo thuận tiện tối đa
cho quá trình lắp đặt giàn phơi.
Sử dụng động cơ có Encoder để truyền động, cho phép người sử dụng có thể
tự thiết lập chiều cao phơi quần áo mong muốn. Đơn giản hóa kết cấu cơ khí.
SVTH: Trang 21
Đồ án tốt nghiệp
GVHD: ThS. Hoàng Văn Bạo
1.4 Yêu cầu thiết kế, chế tạo giàn phơi thông minh
Từ ý tưởng thiết kế đã được đề ra và việc khảo sát thực tế các loại giàn phơi
có mặt trên thị trường, ta đề ra yêu cầu thiết kế, chế tạo cho giàn phơi thông minh.
Với tiêu chí tính toàn cho trường hợp lớn nhất có thể, để có thể sử dụng thiết kế đó
cho các không gian lắp đặt và yêu cầu sử dụng khác nhau, ta đề ra yêu cầu thiết kế,
chế tạo giàn phơi thông minh như sau:
Yêu cầu thiết kế, chế tạo khung phơi
Thông số yêu cầu
Đơn vị
Giá trị
Phạm vi phơi quần áo
m
2,5
Chiều cao nâng, hạ
m
Tải trọng nâng, hạ
kg
Vận tốc nâng, hạ
m/s
Thông số
Kí hiệu
Ghi chú
Yêu cầu thiết kế, chế tạo bạt che
Thông số yêu cầu
Đơn vị
Giá trị
Chiều rộng vùng che
m
3
Chiều cao vùng che
m
2
m/s
0,05
Thông số
Vận tốc quấn bạt
SVTH: Trang 22
Kí hiệu
Ghi chú
Đồ án tốt nghiệp
GVHD: ThS. Hoàng Văn Bạo
2 Chương 2: THIẾT KẾ HỆ THỐNG CƠ KHÍ
2.1 Thiết kế hệ dẫn động khung phơi
Thông số yêu cầu
Đơn vị
Giá trị
Phạm vi phơi quần áo
m
2,5
Chiều cao nâng, hạ
m
Tải trọng nâng, hạ
kg
Vận tốc nâng, hạ
m/s
Thông số
Kí hiệu
Sơ đồ hệ dẫn động khung phơi
Hình 2.1. Sơ đồ dẫn động khung phơi
Động cơ được nối với bộ truyền trục vít thông qua khớp nối.
Trục vít được gá lên 1 cặp ổ lăn
Tang cuốn được gá trên 1 cặp ổ trượt
SVTH: Trang 23
Ghi chú
Đồ án tốt nghiệp
GVHD: ThS. Hoàng Văn Bạo
2.1.1 Tính chọn cáp
2.1.1.1 Cấu tạo
Dây là bộ phận quan trọng trong máy nâng, trong đó cáp thép bện là loại dây
được sử dụng rộng rãi. Thực tế thường sử dụng cáp bện kép: Các sợi thép con được
bện lại với nhau thành tao (dánh), sau đó các tao được bện liền với nhau quanh lõi
để tạo thành sợ cáp.
2.1.1.2 Phân loại
Theo cấu tạo:
Cáp bện đơn, nếu được bện trực tiếp từ các sợi thép.
Cáp bên kép, được hình thành từ những tao cáp (cáp bện đơn) bằng
phương pháp bện.
Theo tính chất tiếp xúc:
Cáp tiếp xúc điểm: nếu các sợi thép trong cáp tiếp xúc nhau theo điểm.
Cáp tiếp xúc đường: nếu các sợi thép trong cáp tiếp xúc nhau theo đường.
Theo chiều bện:
Cáp bện xuôi: khi chiều bện của các lớp sợi và tao cáp là như nhau.
Cáp bện chéo: khi chiều bện của các lớp sợi và tao cáp là ngược nhau.
Hình 2.2. Các loại cáp thép
2.1.1.3 Lựa chọn loại cáp
Thông qua quá trình tìm hiểu giàn phơi thông minh, nhận thấy tính phổ biến
của loại cáp
với lõi sợi thép được sử dụng nhiều trong việc nâng hạ thanh
phơi, nên chúng em quyết định lựa chọn loại cáp này để tính toán.
2.1.1.4 Tính toán thông số cáp
Trong quá trình làm việc, các sợi thép trong cáp chịu lực phức tạp gồm kéo,
uốn, xoắn, dập…trong đó kéo là chủ yếu. Để tính chọn cáp sử dụng công thức kinh
nghiệm sau:
SVTH: Trang 24
