Thiết kế bãi giữ xe tự động

Chương 1: TỔNG QUAN
1.1 Giới thiệu chung
Ngày nay ở các trung tâm thành phố lớn với sự phát triển mật độ dân cư và xe cộ
ngày càng đông đúc đặc biệt là sự gia tăng về số lượng xe ôtô ngày càng nhiều và điều
này cũng phản ánh sự phát triển của đất nước. Tuy vậy có một sự bất cập xảy ra đó là ôtô
ngày càng nhiều lên nhưng diện tích để giữ thì lại không thể tăng lên được. Vì vậy người
ta đặt ra vấn đề là xây dựng các bãi giữ xe để phục vụ người dân trong công việc cũng
như trong việc đi lại.
Để giải quyết bài toán có chỗ để giữ xe thì các nhà hoạch định nghĩ đến việc tận
dụng quỹ đất là chiều dài, chiều rộng, chiều cao và chiều sâu của không gian nhằm tăng
diện tích giữ xe. Sử dụng quỹ đất này người ta xây dựng hệ thống giữ xe ôtô tự động được
trang bị các thiết bị nâng hạ, di chuyển ngang. Đây là giải pháp giúp tăng số lượng xe trên
một diện tích truyền thống.
1.2 Sơ lược về hệ thống bãi giữ xe tự động
1.2.1 Khái niệm chung về hệ thống bãi giữ xe tự động
Hệ thống bãi giữ xe tự động là một công nghệ điều khiển tự động, trong đó người ta
sử dụng chủ yếu các pallet, robot tay kẹp và thang nâng cho phép đỗ được nhiều xe ô tô
hơn trên cùng một diện tích không gian. Hệ thống này có nhiều ưu điểm nối bật là an
toàn, tiết kiệm.
1.2.2 Cấu tạo của hệ thống
Hệ thống bao gồm nhiều tầng, mỗi tầng lại có số ô để chứa số xe nhất định. Kết cấu
của hệ thống phải đảm bảo an toàn, điều kiện bền thông qua trọng tải chịu được để không
xảy ra hư hại về người và xe.
Thường có 2 hệ thống là hệ thống cấu tạo bằng bê tông và hệ thống cấu tạo bằng
thép. Tuỳ thuộc vào chi phí, tuổi thọ cũng như nhu cầu xây dựng mà người ta lựa chọn hệ
thống mà xây dựng.


Sức chứa hệ thống thường được chia làm loại: loại nhỏ từ 30-60 ô và loại trên 60 ô.
*Ô chứa xe
Ô chứa là nơi một xe được đưa vào trong quá trình giữ xe. Ô chứa có kích thước

giống nhau và được phân ra làm nhiều tầng. Kích thước này được rút ra từ các thông số
kích thước của xe, của thiết bị nâng xe để đưa ra con số phù hợp.
*Thiết bị nâng xe
Là thiết bị dùng để vận chuyển ôtô trong hệ thống, từ lúc giữ đến lúc lấy ra. Thiết bị
phải đảm bảo là di chuyển được toàn hệ thống, di chuyển nhanh, chính xác, chịu được
trọng tải của xe.
Thiết bị nâng xe thông thường là pallet hoặc là robot tay kẹp.
* Hệ thống giao tiếp với khách hàng
Là nợi khách hàng trực tiếp thực hiện thao tác gửi, lấy xe theo nhu cầu ngoài ra hệ
thống này phải xác định chính xác vị trí xe trong từng ô thông qua cảm biến, camera.
Thao tác phải nhanh và chính xác để không mất thời gian của khách hàng (thường là từ
30s-60s).

Hình 1.1 Hệ thống vân tay


Hình 1.2 Hệ thống thẻ cảm ứng
1.2.3 Ưu điểm của hệ thống bãi giữ xe tự động
*An toàn
-An toàn về người do không tham gia vào quá trình đỗ xe, lưu bãi.
-Kiểm soát được vị trí của xe nhờ hệ thống mã hoá vị trí tự động.
-Không bị mất mát, va đập, tình trạng tai nạn giao thông trong hầm đỗ xe cũng được
loại trừ hoàn toàn.
-Hệ thống được trang bị đầy đủ phương tiện phòng chống cháy, nổ, dừng khẩn cấp,
chống động đất, cảnh báo tình trạng khí thải, ngăn chặn quá tải.
*Tiết kiệm
-Gia tăng nhiều lần số chỗ đỗ xe trên cùng một diện tích.
-Là giải pháp thay thế tối ưu làm giảm chi phí đầu tư xây dựng.
-Chi phí hợp lý nhờ quá trình nội địa hoá và chuyển giao công nghệ.
-Thời gian gửi và lấy nhanh chóng

-Giảm thiểu nhu cầu sử dụng hệ thống thông gió, điều hoà không khí.


1.3 Một số hệ thống giữ xe tự động
1.3.1 Hệ thống giữ xe tầng hầm
Hệ thống đỗ xe dạng này là loại tân tiến và hiện đại trên thế giới. Nó giúp thiết kiệm
diện tích lớn, chứa được nhiều xe trên cùng một mặt phẳng, rất phù hợp với các thành
phố, đô thị thiếu diện tích đất.
Hoạt động của hệ thống đỗ xe tự động này rất đơn giản, dễ dàng sử dụng, khi tài xế
chạy xe vào vị trí chờ, lập tức các hệ thống đèn, hồng ngoại, âm thanh hoạt động nhắc
nhở tài xế dừng xe chính xác, an toàn. Sau đó tài xế ra ngoài hệ thống và hệ thống sẽ tự
động bắt đầu vận hành. Toàn bộ thân xe được dời lên trên thanh thông minh và đưa về vị
trí thang nâng hạ. Tiếp theo thang nâng hạ đưa xe tới vị trí chỉ định.

Hình 1.3 và 1.4 Hệ thống giữ xe tầng hầm


Hình 1.5 và 1.6 Cơ cấu và cách thức di chuyển xe vào ô
Hệ thống đỗ xe tự động kiểm tra xe khi gửi. Điểm khác biệt lớn nhất của hệ thống
này là nó không cần dùng tấm đỡ xe, vị trí đỗ hoàn toàn là kết cấu bê tông bình thường, vị
trí đỗ xe không cần lắp thêm thiết bị nào, cách thức lấy xe không làm hư tổn mặt nền, ít
phải bảo dưỡng, tận dụng không gian cao nên có sức chứa lớn hơn rất nhiều.


1.3.2 Hệ thống đỗ xe tự động lên xuống dịch chuyển ngang
Hiện nay hệ thống đỗ xe tự động lên xuống dịch chuyển ngang là loại thiết bị đỗ xe
được sử dụng nhiều nhất trên thị trường thế giới. Chủ yếu có 2 loại là kiểu lên xuống dịch
chuyển ngang có 2, 3 tầng và kiểu lên xuống dịch ngang nhiều tầng trên mặt đất.
Nguyên lý làm việc của hệ thống này là phải chạy xe vào chỗ để xe, có thể vào vị trí
trực tiếp vị trí đỗ xe, khi muốn đưa xe lên tầng thì nhập mã số tướng ứng cho vị trí đỗ, lập

tức tấm đỡ xe dịch chuyển theo vị trí trống, hạ xuống tầng hầm mặt đất để xe có thể vào
vị trí. Khi lấy xe chỉ cần nhập mã số vị trí xe cần lấy, tấm đỡ xe tự động hạ xuống tầng
mặt đất cho tài xế lấy xe.

Hình 1.7 Hệ thống đỗ xe lên xuống dịch chuyển ngang
Ưu điểm của hệ thống này là thiết bị đơn giản, dễ hiểu. Có thể kết hợp IC hoặc thao
tác nút bấm trên bảng điều khiển nên thuận tiện cho người sử dụng. Thường dùng cho
những nơi có mật độ xe nhiều như toà nhà cao tầng. khu vui chơi, siêu thị… Thiết bị được
thiết kế chống rung, động đất tránh trường hợp tấm đỡ xe khi có chấn động bị rơi xuống.
Với thiết kế lòng máng lõm 2 bên của tấm đỡ xe, tạo độ cứng cao, tuổi thọ sử dụng lâu
dài, đồng thời tính kết cấu máng lõm giúp xe đi vào vị trí chính xác và dễ dàng hơn rất
nhiều.


Thiết bị cũng được thiết kế các biện pháp bảo vệ khác như công tắc hạn chế nâng hạ
xe an toàn chắc chắn, tia hồng ngoại đo, kiểm tra thân xe, cửa chắn an toàn, khoá điện để
đảm bảo an toàn cho người sử dụng và thiết bị khi vận hành.
1.3.3 Hệ thống đỗ xe kiểu tháp
Hệ thống này là một trong những giải pháp bãi đỗ xe hiệu quả nhất, giải quyết vấn
để đỗ xe tại các thành phố lớn hiện nay.
Hệ thống này chiếm diện tích chưa đến 50m2 với chiều cao khoảng 50m, số lượng
vị trí đỗ xe có thể đến 50 chỗ tức là 1m2 cho 1 xe. Mặt ngoài tháp lắp them các thiết bị
quảng cáo, tuyên truyền để làm đẹp cảnh quan. Loại hệ thống này sử dụng kỹ thuật thang
máy nhận và đưa xe vào vị trí hoàn toàn tự động. Tài xế sau khi chạy vào trong tháp chỉ
cần đóng cửa xe và có thể ra ngoài, mâm xoay tự động quay đầu xe và hệ thống thang
máy sẽ đưa lên vị trí được cài sẵn, sau đó cánh tay cơ giới thông minh sẽ đưa xe vào vị trí
để xe, hoàn thành thao tác nhập xe.

Hình 1.8 Hệ thống đỗ xe kiểu tháp
Bề mặt bảng thao tác có nhiều kiểu dáng khác nhau, cho phép khách hàng có thể lựa

chọn. Cửa tháp lắp đặt các thiết bị hướng dẫn tài xế có thể dừng xe chính xác như đèn
hướng dẫn, còi bào … Đồng thời trong tháp cũng lắp hệ thống đo kiểm tra kích thước của


xe bằng tia hồng ngoại, đảm bảo an toàn khi dừng xe và đưa xe vào vị trí. Với cánh tay
thông minh giúp cho việc lấy xe dễ dàng, an toàn. Kiểu bãi đỗ xe này phù hợp với những
nơi có mật độ xe dừng đỗ cao nhưng diện tích hạn chế.
1.3.4 Hệ thống dạng thang nâng di chuyển tự động
Hệ thống thang nâng di chuyển là hệ thống mà thiết bị vận chuyển chính là một
thang nâng động , có thể vừa nâng hạ vừa di chuyển ngang. Trên sàn thang nâng này có
một cặp robot vận chuyển xe, các xe được đỗ trực tiếp trên sàn để xe.

Hình 1.9 và 1.10 Hệ thống đỗ xe dạng thang nâng di chuyển tự động


Đặc điểm của hệ thống:
-Khu vực đỗ xe phải được xây dựng theo đúng tiêu chuẩn của hệ thống.
-Gồm nhiều tầng để xe.
-Hệ thống gồm một thang nâng duy nhất có thể nâng hạ và di chuyển ngang để vận
chuyển xe giữa khu vực thang nâng và các vị trí để xe.
-Thang nâng làm nhiệm vụ vận chuyển xe từ khu vực vào ra tới vị trí đón xe của
thang nâng di chuyển.
-Khu vực vào ra là sàn thang nâng.
-Xe được đặt trực tiếp trên các sàn để xe.
-Trên sàn thang nâng di chuyển có một cặp robot vận chuyển xe.
-Thang nâng di chuyển kết hợp các chuyển động để giảm thời gian vận chuyển xe.
-Sức chứa tối ưu cho mỗi hệ thống: 60 - 80 xe.
-Lắp đặt dưới hầm tòa nhà hay xây dựng nhà để xe độc lập.
1.3.5 Hệ thống đỗ xe hình trụ
Hệ thống đỗ xe có dạng hình trụ là loại hệ thống tận dụng tốt không gian đỗ xe và có

thể được xây dựng với mỹ quan đẹp. Thiết bị chính của hệ thống là một thang nâng, trên
sàn thang nâng có một cặp robot vận chuyển xe, các xe được đỗ trực tiếp trên sàn để xe.

Hình 1.11 Hệ thống đỗ xe hình trụ


Đặc điểm:
-Khu vực đỗ xe phải được xây dựng theo đúng tiêu chuẩn của hệ thống.
-Hệ thống để xe có dạng một hình trụ duy nhất (xếp xe xung quanh).
-Mỗi tầng để xe có sức chứa 12 xe.
-Thang nâng làm nhiệm vụ vận chuyển xe từ khu vực vào ra tới các tầng để xe.
-Trên sàn thang nâng có một cặp robot vận chuyển xe.
-Khu vực vào ra có thể theo hướng bất kỳ.
-Thang nâng có thể xoay 3600
-Tốc độ cao nhờ kết hợp chuyển động nâng hạ và chuyển động quay.
-Cửa vào và cửa ra có thể ở hướng bất kỳ.
-Kết cấu thép hoặc bê tông (nên sử dụng kết cấu bê tông).
1.4 Mục tiêu, nhiệm vụ và phạm vi đề tài
1.4.1 Mục tiêu và nhiệm vụ đề tài
Tìm hiểu thông tin, quy trình hoạt động của bãi giữ xe tự động.
Liệt kê, phân tích các mô hình bãi giữ xe phổ biến để lựa chọn phương án thiết kế
phù hợp với đề tài.
Lập phương án thiết kế cơ khí, mạch điện, giao diện với người sử dụng và khách
hàng cũng như phương án điều khiển hệ thống.
Lập phương án giải thuật điều khiển xe ra/vào, gửi/trả và giải thuật tìm vị trí xe
trong hệ thống.
1.4.2 Phạm vi đề tài
Thiết kế mô hình bãi giữ xe gồm 3 phần chính:
-Thiết kế cơ khí bao gồm việc xây dựng kích thước hệ thống, kích thước riêng từng
ô chứa xe, thiết kế thiết bị thang nâng và robot kẹp xe.

-Phần điện và phần lập trình: thiết kế hệ thống điện hệ thống, các thiết bị ngõ vào/ra
kết nối với bộ điều khiển PLC, thiết kế giao diện với người quản lý và khách hàng.
1.5 Tổ chức luận văn
Luận văn gồm 5 chương:
-chương 1: Tổng quát với nội dung đã trình bày ở trên.
-chương 2: Thiết kế phần cơ khí cho hệ thống.
-Chương 3:Thiết kế phần hệ thống điện.
-Chương 4:Giải thuật điều khiển bãi giữ xe tự động.
-Chương 5:Kết quả đạt được và hướng phát triển đề tài.


Chương 2 THIẾT KẾ CƠ KHÍ
Cơ khí của hệ thống gồm 3 phần chính: kích thước của hệ thống xe, thang nâng - hạ
và robot tay kẹp mang xe.
2.1 Yêu cầu thiết kế hệ thống
-Sức chứa của hệ thống là từ 40-60 xe có kích thước khác nhau.
-Sử dụng được quỹ đất hợp lý và tăng số lượng giữ xe trên cùng một diện tích đất.
-Chi phí xây dựng và vận hành không quá cao.
2.2 Thông số kỹ thuật của một số loại xe ôtô phổ biến
Bảng 2.1 Thông số kỹ thuật một số loại xe
Kích thước chung

Trọng tải

Chiều dài

Khoảng sáng

(dài x rộng x cao)mm

(kg)

cơ sở(mm)

gầm xe(mm)

Innova

4580 x 1770 x 1745

1565 - 1585

2750

191

Fortuner

4705 x 1840 x 1850

1825 - 1875

2750

220

Camry 2.5

4825 x 1825 x 1470

1480 - 1490

2775

160

Vios G,E,J

4410 x 1700 x 1475

1075- 1090

2550

145

Ford Everest

5009 x 1788 x 1835

1545 - 1610

2860

210

Honda Civic

4525 x 1755 x 1450

1235 - 1280

2670

Tên xe

2014

170

Từ bảng thông số kỹ thuật các loại xe thường có ở Việt Nam. Kích thước chung của
1 loại xe mẫu để phục vụ cho việc thiết kế bãi đỗ xe tự động như sau:


Bảng 2.2 Thông số dùng để thiết kế kích thước hệ thống
Kích thước

Chiều dài cơ sở

Trọng tải

5100x1900x1900

2550-2860

2000

Khoảng sáng

gầm xe (mm)

Bán kính bánh xe

145

380

2.3 Lựa chọn phương án thiết kế
Xây dựng hệ thống bãi giữ xe tự động theo hướng thang nâng-robot kẹp xe
Ưu điểm của mô hình này:
-Hệ thống phù hợp với quy mô vừa và lớn, có kết cấu đơn giản, dễ thi công xây
dựng và lắp đặt thiết bị.
-Hệ số sử dụng diện tích đất khá cao với k=2/3 – 4/5.
-Thiết kế giao diện và điều khiển hoàn toàn tự động, dễ dàng với người quản lý và
khách hàng.
2.4 Thiết kế kích thước hệ thống bãi giữ xe tự động
Hệ thống bãi giữ xe tự động được thiết kế có thể lưu trữ 60 xe có kích thước khác
nhau. Kích thước chung của xe (dài x rộng x cao):
Hệ thống có sức chứa gồm 60 xe với 6 hàng ,5 tầng tạo thành 3 dãy. (với 2 dãy chứa xe
và 1 dãy để thang nâng di chuyển toàn hệ thống.)
Kích thước của hệ thống:

R=3 x+a  =3 5100+500 =16800mm

(2.1)

D=ny  y+b  =6 1900+500 =14400mm

(2.2)

C=nz  z+c  =5 1900+500 =12000mm

(2.3)

Trong đó:
a,b,c là khoảng dư an toàn cho hệ thống theo chiều dài, rộng và cao.
chiều dài, rộng, cao của xe lấy mẫu.
D,R,C là chiều dài, rộng, cao của hệ thống.


Hình 2.1 Sơ đồ kết cấu của hệ thống bãi giữ xe theo phương dọc (5 tầng chứa xe)

Hình 2.2 Sơ đồ kết cấu của hệ thống bãi giữ xe theo phương ngang (6 hàng chứa xe)


2.5 Tính toán thiết kế thang nâng
Thang nâng có nhiệm vụ di chuyển ô tô tới vị trí ô chứa theo phương ngang và thẳng
đứng với tầm hoạt động theo chiều cao 12m và chiều ngang 15m.
2.5.1 Yêu cầu thiết kế thang nâng
Yêu cầu thiết kế thang nâng như sau:
-Khối lượng vận chuyển của cabin: Q > 2000kg.
-Tốc độ nâng hạ của cabin: 0.5-1 m/s.
-Tốc độ di chuyển của thang nâng theo phương ngang: 0.5-1 m/s.
-Bộ tời kéo có hộp giảm tốc.
-Hệ thống cân bằng sử dụng đối trọng.
-Giữa phần điện và phần cơ phải có khóa liên động.
2.5.2 Cấu tạo của thang nâng

Hình 2.3 Cấu tạo của thang nâng

Chú thích :
1 :Động cơ, 2: Puly kéo, 3: Ngàm dẫn hướng ,4: Ray dẫn hướng, 5: Cabin,
6:Puly nâng cabin ,7: Khung thang nâng, 8: Puly nâng đối trọng , 9: Đối trọng,
10: Bánh xe
2.5.3 Cabin thang nâng
Buồng cabin là một hệ thống có thể tháo rời được gồm sàn, trần và vách cabin. Các
phần này có liên kết với nhau và liên kết với khung chịu lực của cabin.
Các yêu cầu chung đối với buồng cabin:
-Phải đảm bảo độ bền, độ cứng cần thiết đặc biệt là đủ cứng để lắp đặt các trang
thiết bị và cơ cấu mở cửa trên nóc và chịu được lực tập trung tại điểm bất kỳ do người
đứng trên nóc thực hiện công việc lắp đặt, sửa chữa và kiểm tra.
-Buồng cabin phải đảm bảo các yêu cầu về thông gió, ánh sáng.
-Phải có các thiết bị liên lạc với bên ngoài trong trường hợp có sự cố.

Hình 2.4 Cabin của thang nâng


2.5.4 Ray dẫn hướng
Ray dẫn hướng được lắp dọc theo khung của thang nâng để dẫn hướng cho cabin và
đối trọng di chuyển dọc theo thang. Ray dẫn hướng đảm bảo cho cabin và đối trọng luôn
nằm ở vị trí không dịch chuyển theo phương ngang trong quá trình dịch chuyển.
Chọn dạng ray dẫn hướng chữ T90/B của công ty Nova Elevator (bảng (3) phụ lục)
chuyên dùng cho thang máy chở hàng có Q<2500kg có độ dày ray 16mm, chiều dài mặt
trượt của ray 42mm.
Ray được cố định chắc chắn vào khung thang chịu lực của thang nâng bằng bulong.
Các đai ốc cố định ray cách nhau 1m. Ray được lắp ở 4 góc của cabin và đối trọng với độ
chính xác cần thiết theo yêu cầu tiêu chuẩn lắp đặt thang máy.

Hình 2.5 Ray dẫn hướng


2.5.5 Ngàm dẫn hướng
Ngàm dẫn hướng có tác dụng dẫn hướng cho cabin và đối trọng chuyển động dọc
theo ray dẫn hướng và khống chế độ dịch chuyển ngang của cabin và đối trọng không
vượt quá giá trị cho phép. Có 2 loại ngàm dẫn hướng là ngàm trượt (bạc trượt) và ngàm
con lăn.
Ngàm trượt của các hãng thang máy khác nhau có kết cấu rất đa dạng. Ngàm trượt
thường dùng cho thang máy có tốc độ không lớn. Đối vối thang máy có tốc độ lớn người
ta thường dùng con lăn cho phép giảm ma sát, giảm độ ồn và khả năng va đập khi ca bin
đi qua mối nối giữa các đoạn ray dẫn hướng.
Ngàm con lăn bao gồm ba con lăn lắp trên đế qua các tay đòn, chốt xoay và lò xo.
Con lăn được đặt và tiếp xúc với mặt đầu của ray còn các con lăn được đặt ở hai bên ray
dẫn hướng.
Thang nâng trong bài toán thiết kế có tốc độ di chuyển v=0.5-1m/s và tải trọng vận
chuyển lớn nhất Q=2500kg. Vì vậy ta sử dụng ngàm NV25S-0002 của công ty Nova
Elevator phù hợp với tiêu chuẩn thiết kế ngàm trượt trong thang máy vận chuyển hàng.

Hình 2.6 Ngàm trượt


2.5.6 Hệ thống cân bằng thang nâng
Đối trọng, cáp nâng, cáp điện là những bộ phận của hệ thống cân bằng trong thang
nâng để cân bằng với trọng lượng cabin và tải trọng nâng.
Sơ đồ hệ thống như sau
4

1. Cáp thép
2. Puly ma sát

1

5

3. Đối trọng
4. Bộ tời kéo
5. Cabin

2

3

Hình 2.7 Sơ đồ hệ thống cân bằng
*Đối trọng
Đối trọng là những thanh gang đúc có hình dạng nhất định và được đặt vào trong
một khung thép. Trên khung cũng có hệ thống treo cáp đối trọng. Khung đối trọng có lắp
ngàm dẫn hướng để chạy trên ray dẫn hướng. Đối trọng là bộ phận quan trọng đóng vai
trò chính trong hệ thống cân bằng của thang. Nó ảnh hưởng đến momen tải trọng và công
suất động cơ của cơ cấu dẫn động, đến lực căng lớn nhất của cáp nâng và khả năng kép
puly ma sát. Đối với thang máy có chiều cao không lớn thì chọn đối trọng sao cho trọng
lượng của nó cân bằng với trọng lượng cabin và một phần tải trọng nâng bỏ qua trọng
lượng cáp nâng, cáp điện và không dùng cáp hoặc xích cân bằng.


Trọng lượng đối trọng được xác định theo công thức (theo công thức 2.1 [7])
G = G + Ψ.G =500+0,5.2000=1500kg
dt
cb

Trong đó :

G

cb

(2.4)

=500kg trọng lượng cabin.

G=2000kg - tải trọng nâng danh nghĩa.
Ψ=(0.4÷0.6) - Hệ số cân bằng, chọn   0.5

*Cáp nâng
Cáp được bó từ những sợi thép cacbon tốt có giới hạn bền kéo từ 1400-1800 N/mm.
Các sợi thép được chế tạo từ công nghệ kéo nguội tạo ra các sợi có đường kính từ
0.5-3mm và được bó thành cáp bằng các thiết bị chuyên dùng.
Yêu cầu đối với cáp nâng:
-Độ mềm cao, dễ uốn cong, đảm bảo nhỏ gọn của cơ cấu.
-Đảm bảo độ êm dịu, không gây ồn khi làm việc.
-Trọng lượng riêng nhỏ, giá thành thấp.
-Đảm bảo độ bền lâu, thời gian sử dụng dài.
Đặc điểm khi làm việc của cáp nâng trong thang máy là cáp luôn bị kéo căng ngay
cả khi thang không làm việc. Do đó việc tính toán, chọn và sử dụng cáp đúng đắn theo các
yêu cầu và quy định trong tiêu chuẩn
Lực căng cáp lớn nhất ở dây cuốn vào puly theo sơ đồ của hệ thống cân bằng
G+G
Smax =

cb = 2000+500 =104.2kg
a.n

4.6

(2.5)


Trong đó: G=2000kg - trọng lượng tải
G

cb

=500kg - trọng lượng cabin.

a=4 - bội suất palang treo cáp.
n=6 - hệ số sợi cáp riêng biệt trên puly với thang nâng vận tốc chậm, tải trọng
nâng lớn.
Cáp nâng được chọn theo điều kiện sau:
Smax .n  S
d

(2.6)

Trong đó:
SMAX – lực căng cáp lớn nhất
Sd – tải trọng phá hỏng cáp do nhà chế tạo xác định.
n- hệ số an toàn của cáp từ 8-15 chọn n=8
Vì vậy lực kéo đứt dây khi chọn cáp Sd  833.6kg . Do đó chọn cáp loại bện kép loại
6x19 có đường kính 20mm và lực kéo đứt cáp S=1044kg
*Puly ma sát
Bộ tời kéo với puly ma sát được sử dung thay vì dùng tang quấn cáp do các ưu điểm
sau đây:

Cáp treo cabin và đối trọng chỉ vắt qua các rãnh cáp của puly ma sát do đó bộ tời có
kích thước nhỏ gọn, không phụ thuộc vào chiều cao nâng.
Bán kính rãnh puly

r=(0,53÷0,6)dc =(0,53÷0,6).20=10,6÷12mm
Chọn r=11mm. Với dc =20mm - đường kính cáp nâng.
Góc nghiêng của hai thành bên rãnh puly: 2α=40÷60 . Chọn 2α=50
Chiêu sâu rãnh puly h=(2÷2,5)dc =40÷50mm . Chọn h=45mm

(2.7)


Đường kính puly đảm bảo độ bền cáp theo điều kiện sau
Dp  e.dc =31.20=620mm

(2.8)

Trong đó:
e=30 cho thang máy chở hàng với tốc độ dưới 1,4m/s
e=40 cho thang máy chở người với tốc độ dưới 1,4m/s
e=45 cho thang máy chở người tốc độ trên 1,4m/s
Tra bảng tiêu chuẩn puly của công ty Nova Elevator ta chọn puly có đường kính
Dp=640mm có 6 rãnh cáp và tải trọng an toàn nhỏ hơn 3000kg
Góc lệch cho phép của cáp
tanγ<

tanα
D
1+
h

(2.9)

Trong đó γ=60 -góc lệch cho phép của cáp
α=25 - Góc nghiêng của 2 thành bên rãnh puly
tan60 =0,1<

tan25
=0,12
640
1+
45

2.5.7 Truyền động cho thang nâng
*Chọn công suất động cơ dựa trên tải trọng vận chuyển của thang nâng.
Lực vòng khi nâng tải được xác định theo công thức sau:
P=[(G+G +W)/η-G .η].g=[
cb
dt

2000+500+300
0.7

-1500.0,7].9,8=28910N

Trong đó: Gcb =500kg - khối lượng buồng thang.
G=2000kg - khối lượng hàng.

(2.10)

G =1500kg - khối lượng của đối trọng.
dt
W=K.(G+G

cb

)=0,12.(500+2000)=300kg - Tổng lực cản ma sát (bỏ qua ma

sát tại các puly dẫn hướng) với hệ số ma sát K=0,12.
η=0,7 - hiệu suất của cơ cấu nâng (thường chọn từ 0.5 đến 0.8).

Công suất động cơ
N=

P.v
28910
=
=32.1kW
3
10 .η
103.0,9
bt

(2.11)

Trong đó : v=1m/s - vận tốc nâng.
η =0,9 - hiệu suất của bộ tời nâng (thường chọn từ 0.5 đến 0.9).
bt

Dựa vào bảng tra động cơ mục lục động cơ 3 pha ta chọn động cơ 3K225M2 có
công suất 45kW 3000 vòng/phút khi hệ số an toàn 1,5.
* Sơ đồ truyền động chung của bộ tời kéo.
5

4

1.Động cơ
2. Nối trục và phanh
3. HGT trục vit-bánh vít

4. Puly ma sát
5. Giá đỡ trục

1

2

3

Hình 2.8 Sơ đồ bộ tời kéo
Vận tốc của puly khi thang máy di chuyển với vận tốc 1m/s là 24 vòng/phút. Do đó
hộp giảm tốc trục vít- bánh vít có tỉ số truyền u 

3000
 125 .
24


Phanh được chọn theo momen phanh sao cho nó có thể giữ cabin ở trạng thái treo

trong quá trình thử tải tĩnh:
M ph =bph

P.D
2000.0,8
g.h=1,2
9,8.0,85=64N.m
2.u
2.125

(2.1
2)

Trong đó: P=G.Kqt +Gcb -Gdt =1700.2+500-1500=2000kg - lực kéo trên vành puly
( Kqt =1,5 - hệ số quá tải).
βph =1,2 - hệ số dự trữ momen phanh 1,2-1,3.
u=125 - tỉ số truyền.

2.6 Tính toán thiết kế robot tay kẹp
2.6.1 Yêu cầu
Cơ cấu mang chuyển xe phải đảm bảo yêu cầu sau:
-Chịu được trọng tải lớn.
-Có thể mang chuyển xe có chiều dài cơ sở khác nhau.
-Đảm bảo độ ổn định khi mang chuyển xe.
-Làm việc êm ái, không gây tiếng ồn.
2.6.2 Lựa chọn phương án thiết kế
-Robot mang xe sử dụng cánh tay để nâng xe và di chuyển từ ô chứa đến thang nâng
hoặc ngược lại.
-Robot dùng tay kẹp 4 bánh xe để nâng xe lên cao so với mặt sàn và di chuyển theo
phương ngang nhờ robot.

-Nhờ cơ chế nâng nên xe hoàn toàn nằm trên robot nên tốc độ di chuyển của xe
được kiểm soát thông qua kiểm soát tốc độ của robot.
-Có thể mang xe có chiều dài cơ sở khác nhau nhờ vào bộ phận tự điều chỉnh cánh
tay kẹp.


2.6.3 Sơ đồ robot tay kẹp
Xylanh thủy lực

Bánh răng tay kẹp

Cụm tay
kẹp trước

Cụm tay
kẹp sau

Cụm điều
chỉnh tay kẹp

Hình 2.9 Sơ đồ động robot mang xe dạng kẹp 4 bánh xe
2.6.4 Cụm tay kẹp
Tính toán thiết kế tay kẹp
Bài toán thiết kế cánh tay robot dựa vào kích thước trung bình của bánh xe ở mục
2.1 là: R=380mm .