Thiết kế, chế tạo và lắp ráp xe đạp thể thao tích điện phục vụ chiếu sáng

GVHD: PGS.TS Lưu Đức Bình

Đồ Án Tốt Nghiệp

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA ĐÀ NẴNG
KHOA CƠ KHÍ
------

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
TÊN ĐỀ TÀI:
THIẾT KẾ VÀ CHẾ XE ĐẠP THỂ THAO TÍCH ĐIỆN

GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN

: PGS.TS Lưu Đức Bình

GIÁO VIÊN DUYỆT

:

Page 1


GVHD: PGS.TS Lưu Đức Bình

Đồ Án Tốt Nghiệp

LỜI NÓI ĐẦU
Trong những năm gần đây theo sự tiến bộ của khoa học kỹ thuật, công cuộc công
nghiệp hóa hiện đại hóa đất nước đang phát triển mạnh mẽ. Trước tình hình đó đã có khá
nhiều yêu cầu cấp bách và cũng là những thách thức được đặt ra cho giới trí thức.

Để tiếp tục dẫn dắt sự phát triển của đất nước ngày càng giàu mạnh, thì phải đầu tư cho
giáo dục, đào tạo thế hệ trẻ có đủ kiến thức để đáp ứng nhu cầu ngày càng cao của xã hội.
Đòi hỏi phải nâng cao chất lượng đào tạo, thì phải đưa các phương tiện dạy học hiện đại
vào trong giảng đường, trường học có như vậy thì trình độ con người ngày càng cao đáp
ứng được yêu cầu của xã hội. Để làm quen với công việc thiết kế, chế tạo và tìm
hiểu các về các loại linh kiện điện tử, chúng em đã được các Thầy trong khoa Cơ
Khí giao cho đề tài tốt nghiệp “ Thiết kế, chế tạo và lắp ráp xe đạp thể thao tích điện
phục vụ chiếu sáng” nhằm củng cố về kiến thức trong quá trình thực tế. Sau khi
nhận được đề tài, với sự hướng dẫn của thầy giáo PGS.TS Lưu Đức Bình cùng với sự
nỗ lực của bản thân, sự tìm tòi nghiên cứu tài liệu đến nay đồ án của chúng em về
mặt cơ bản đã hoàn thành. Trong quá trình thực hiện dù đã có gắng nhưng do thời
gian cũng như trình độ vẫn còn hạn chế nên không thể tránh khỏi sai sót. Vậy em
kính mong sự chỉ bảo giúp đỡ và đóng góp ý kiến của các thầy cô để đồ án của em
được hoàn thiện hơn.Chúng em xin chân thành cảm ơn!

Page 2


GVHD: PGS.TS Lưu Đức Bình

Đồ Án Tốt Nghiệp

MỤC LỤC

Page 3


GVHD: PGS.TS Lưu Đức Bình

Đồ Án Tốt Nghiệp

CHƯƠNG I: GIỚI THIỆU TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI
1.1 Nhu cầu rèn luyện sức khỏe:
Đạp xe là môn thể thao được rất nhiều người yêu thích bởi những lợi ích to lớn của nó mang
lại cho người tập như sức khỏe dẻo dai hay một thân hình săn chắc... Ngày nay, do cuộc sống
bận rộn dẫn tới con người ta không có đủ thời gian để đạp xe ngoài đường. Chính vì lý do này
mà xe đạp tập thể dục tại nhà được phát minh nhằm phục vụ nhu cầu tập luyện của những bạn
yêu thích đạp xe. Vậy, với xe đạp tập trong nhà thì nó mang lại những lợi ích gì cho người tập?

Hình 1.1 xe đạp thể thao
- Đạp xe giúp đốt cháy mỡ thừa: Đạp xe đạp ngoài giúp đốt cháy lượng mỡ thừa tích trữ còn
giúp làm thay đổi sự cân bằng cholesterol trong cơ thể. Từ đó làm giảm trọng lượng cơ thể và
giảm cholesterol để bảo vệ cơ thể được khỏe mạnh.
- Đạp xe giúp cơ thể săn chắc: Đạp xe trong nhà là bài tập lý tưởng giúp cải thiện hệ thống tim
mạch và phổi, nó làm cho hệ thống tim mạch của người tập làm việc hiệu quả hơn. Đạp xe giúp
cải thiện lưu lượng máu trong cơ thể và làm tăng tốc độ trao đổi oxy trong máu. Theo thời gian,
bài tập này sẽ giúp cải thiện tim, phổi hoạt động và tăng cường mức độ tập thể dục tổng thể.
- Đạp xe giúp xương khớp dẻo dai: Việc đi xe đạp thường xuyên giúp tăng cường tích cực đến
mật độ xương, giúp bảo vệ và tăng sức mạnh của hệ xương. Không những thế, tư thế khi đi xe
đạp sẽ kích thích cơ bắp ở lưng dưới, do đó cột sống cũng sẽ được tăng cường và có thể kích
thích các cơ bắp nhỏ của các đốt sống.
- Cải thiện sức khỏe tâm lý: Tập thể dục luôn là cách tuyện vời giảm căng thẳng và lỗi kéo bạn
ra suy nghĩ thường ngày. Đặc biệt, vận động thể dục sẽ làm sản sinh hormone endorphins có tác
dụng giúp con người thoát khỏi lo lắng, làm tinh thần trở nên vui vẻ và sảng khoái.
Page 4


GVHD: PGS.TS Lưu Đức Bình

Đồ Án Tốt Nghiệp

- Xe đạp tập rất tốt cho người già và tập phục hồi chức năng: Đối với người già hay người đang
tập phục hồi chức năng sau tai biến thì đạp xe với xe đạp phục hồi chức năng giúp vận động tay
chân và giúp tay chân được linh hoạt hơn. Từ đó nâng cao sức khỏe và giúp sống vui, sống
khỏe, sống có ích hơn. Trong một vài năm gần đây, xe đạp tập trong nhà là dụng cụ không thể
thiếu với rất nhiều ông bà già muốn rèn luyện sức khỏe.
- Các lợi ích sức khỏe khác: Tăng cường hệ thống miễn dịch.Phòng bệnh cột sống và đau lưng
do tư thế khi bạn đi xe đạp sẽ kích thích cơ bắp ở lưng dưới.Đi xe đạp cũng cũng giúp tăng
cường hoạt động chống lại các tế bào khối u, giúp phòng ngừa các bệnh liên quan đến u bướu.
1.2 Năng lượng nhân tạo
1.2.1 Năng lượng hiện nay:
Trong cuộc sống hằng ngày , chúng ta sử dụng khối lượng năng lượng khổng lồ. Cuộc sống
của chúng ta xoay quanh sự tiêu thụ các nguồn tài nguyên thiên nhiên và tiêu thụ năng lượng .
Phần lớn trong tỷ lệ tiêu thụ năng lượng dược dùng cho sưởi ấm-58% một phần trong số này
có thể cung cấp từ năng lượng mặt trời .
Kế tiếp là nấu nước, chiếm 24% tổng năng lượng tiêu thụ, hoàn toàn có thể nấu nước bằng
năng lượng mặt trời .
Điều dó có nghĩa là có thể đáp ứng 83% nhu cầu năng lượng bằng công nghệ năng lượng mặt
trời .
Phần năng lượng, 13% được dùng để tạo ra điện năng để cung cấp cho chiếu sáng và các thiết
bị gia dụng.
1.2.2 Motor phát điện một chiều một pha DC:
Nguyên lý hoạt động:
Stato của động cơ điện 1 chiều thường là 1 hay nhiều cặp nam châm vĩnh cửu, hay nam châm
điện, rotor có các cuộn dây quấn và được nối với nguồn điện một chiều, một phần quan trọng
khác của động cơ điện 1 chiều là bộ phận chỉnh lưu, nó có nhiệm vụ là đổi chiều dòng điện
trong khi chuyển động quay của rotor là liên tục. Thông thường bộ phận này gồm có một bộ cổ
góp và một bộ chổi than tiếp xúc với cổ góp.

Page 5

GVHD: PGS.TS Lưu Đức Bình

Đồ Án Tốt Nghiệp

Hình 1.2 nguyên lý hoạt động
Nếu trục của một động cơ điện một chiều được kéo bằng 1 lực ngoài, động cơ sẽ hoạt động
như một máy phát điện một chiều, và tạo ra một sức điện động cảm ứng Electromotive force
(EMF). Khi vận hành bình thường, rotor khi quay sẽ phát ra một điện áp gọi là sức phản điện
động counter-EMF (CEMF) hoặc sức điện độngđối kháng, vì nó đối kháng lại điện áp bên ngoài
đặt vào động cơ. Sức điện động này tương tự như sức điện động phát ra khi động cơ được sử
dụng như một máy phát điện (như lúc ta nối một điện trở tải vào đầu ra của động cơ, và kéo trục
động cơ bằng một ngẫu lực bên ngoài). Như vậy điện áp đặt trên động cơ bao gồm 2 thành
phần: sức phản điện động, và điện áp giáng tạo ra do điện trở nội của các cuộn dây phần ứng.
1.3 Kết hợp rèn luyện sức khỏe để tạo ra nguồn điện lưu trữ:
Sức người đạp xe sẽ tác động lên hệ thống chuyền động, phát động máy điện, cung cấp dòng
điện nạp cho ác quy. Dòng điện được dẫn đến các loại ổ cắm khác nhau trên hộp điều khiển của
xe phù hợp với các loại thiết bị như sạc điện thoại, đèn và quạt.
Ước tính, với 30 phút đạp xe liên tục, nguồn điện được tạo ra sẽ sạc đầy bình ác quy, đủ dùng
để thắp sáng cho 2 bóng đèn LED trong vòng 10 giờ. Với 1 giờ đạp xe, người sử dụng có đủ
lượng điện chay một quạt điện trong hơn 1 ngày. Trong khi đó, với 3 giờ đạp xe, bình ác quy sẽ
được sạc đầy, đủ thắp sáng bóng đèn Led trong gần 3 ngày. Sau từ 3-4 năm, người sử dụng cần
thay ác quy mới để tăng hiệu quả sử dụng.

Page 6


GVHD: PGS.TS Lưu Đức Bình

Đồ Án Tốt Nghiệp

CHƯƠNG II: GIỚI THIỆU MỘT SỐ CƠ CÂU,LINH KIỆN VÀ
THIẾT BỊ TRONG HỆ THỐNG
2.1 Bộ truyền đai:
2.1.1 Giới thiệu bộ truyền đai:
Bộ truyền đai thường dùng để truyền chuyển động giữa hai trục song song và quay cùng chiều
trong một số trường hợp có thể truyền chuyển động giữa các trục song song quay ngược chiều truyền động đai chéo, hoặc truyền giữa hai trục chéo nhau truyền động đai nửa chéo .

Hình 2.1 bộ truyền đai thông thường

Hình 2.2 bộ truyền đai chéo và nửa chéo
Bộ truyền đai thông thường gồm 4 bộ phận chính:
+ Bánh đai dẫn số 1, có đường kính d1, được lắp trên trục dẫn I, quay với số vòng quay n1, công
suất truyền động P1, mô men xoắn trên trục M1.
+ Bánh đai bị dẫn số 2, có đường kính d2, được lắp trên trục bị dẫn II, quay với số vòng quay n2,
công suất truyền động P2, mô men xoắn trên trục M2.
+ Dây đai 1, mắc vòng qua hai bánh đai.
- Nguyên lý làm việc của bộ truyền đai: dây đai mắc căng trên hai bánh đai, trên bề mặt tiếp
xúc của dây đai và bánh đai có áp suất, có lực ma sát Fms
Fms = f.N

Page 7


GVHD: PGS.TS Lưu Đức Bình

Đồ Án Tốt Nghiệp

Lực ma sát cản trở chuyển động trượt tương đối giữa dây đai và bánh đai. Do đó khi bánh dẫn

quay sẽ kéo dây đai chuyển động và dây đai lại kéo bánh bị dẫn quay. Như vậy chuyển động đã
được truyền từ bánh dẫn sang bánh bị dẫn nhờ lực ma sát giữa dây đai và các bánh đai.
2.1.2 Phân loại bộ truyền đai.
Tùy theo hình dạng của dây đai, bộ truyền đai được chia thành các loại:
- Đai dẹt (hay còn gọi là đai phẳng): Tiết diện đai là hình chữ nhật hẹp, bánh đai hình trụ tròn,
đường sinh thẳng hoặc hình tang trống, bề mặt làm việc là mặt rộng của đai.

Hình 2.3 đai dẹt
Kích thước b và h của tiết diện đai được tiêu chuẩn hóa. Giá trị chiều dày h thường dùng là 3 ;
4,5 ; 6 ; 7,5 mm. Giá trị chiều rộng b thường dùng 20 ; 25 ; 32 40 ; 50 ; 63 ; 71 ; 80 ; 90 ;
100 ; .... mm.
Vật liệu chế tạo đai dẹt là: da, sợi bông, sợi len, sợi tổng hợp, vải cao su. Trong đó đai vải cao
su được dùng rộng rãi nhất.
- Đai thang : Tiết diện đai hình thang, bánh đai có rãnh hình thang, thường dùng nhiều dây đai
trong một bộ truyền.
Vật liệu chế tạo đai thang là vải cao su. Gồm lớp sợi xếp hoặc lớp sợi bện chịu kéo, lớp vải bọc
quanh phía ngoài đai, lớp cao su chịu nén và tăng ma sát. Đai thang làm việc theo hai mặt bên.

Page 8


GVHD: PGS.TS Lưu Đức Bình

Đồ Án Tốt Nghiệp

Hình 2.4 đai thang
Hình dạng và diện tích tiết diện đai thang được tiêu chuẩn hóa. TCVN 2332-78 quy định 6 loại
đai thang thường Z, O, A, B, C, D. TCVN 3210-79 quy định 3 loại đai thang hẹp SPZ, SPA,
SPB.
Đai thang được chế tạo thành vòng kín, chiều dài đai cũng được tiêu chuẩn hóa. Bộ truyền đai

thang thường dùng có chiều dài: 400, 450, 500, 560, 630, 710, 800, 900, 1000, 1120, 1250,
1400, 1600, 1800, 2000, 2240, 2500, 2800, 3150, 3550, 4000, 4500, 5000,... mm.
- Đai tròn : Tiết diện đai hình tròn, bánh đai có rãnh hình tròn tương ứng chứa dây đai Đai tròn
thường dùng để truyền công suất nhỏ.

Hình 2.5 đai tròn
- Đai hình lược : Là trường hợp đặc biệt của bộ truyền đai thang. Các đai được làm liền nhau
như răng lược. Mỗi răng làm việc như một đai thang. Số răng thường dùng 2÷20, tối đa là 50
răng. Tiết diện răng được tiêu chuẩn hóa. Đai hình lược cũng chế tạo thành vòng kín, trị số tiêu
chuẩn của chiều dài tương tự như đai thang.

Page 9


GVHD: PGS.TS Lưu Đức Bình

Đồ Án Tốt Nghiệp

Hình 2.6 đai hình lược
- Đai răng : là một dạng biến thể của bộ truyền đai. Dây đai có hình dạng gần giống như thanh
răng, bánh đai có răng gần giống như bánh răng. Bộ truyền đai răng làm việc theo nguyên tắc ăn
khớp là chính, ma sát là phụ, lực căng trên đai khá nhỏ Cấu tạo của đai răng bao gồm các sợi
thép bện chịu tải, nền và răng bằng cao su hoặc chất dẻo.
Thông số cơ bản của đai răng là mô đun m, mô đun được tiêu chuẩn hóa, giá trị tiêu chuẩn của
m: 1 ; 1,5 ; 2 ; 3 ; 4 ; 5 ; 7 ; 10 mm. Dây đai răng được chế tạo thành vòng kín. Giá trị tiêu chuẩn
của chiều dài đai tương tự như đai hình thang.

Hình 2.6 đai răng
Trong thực tế bộ truyền đai dẹt và đai thang được dùng nhiều hơn cả.
Dựa vào tính chất của máy và ứng dụng của các loại đai trên ta lựa chọn đai thang cho bộ truyền

động.
2.1.3 Các thông số làm việc chủ yếu của bộ truyền đai.
Số vòng quay trên trục dẫn, ký hiệu là n1, trên trục bị dẫn n2; v/ph.
- Tỷ số truyền, ký hiệu là I, I = n1 / n2.
- Công suất trên trục dẫn, ký hiệu là P1, công suất trên trục bị dẫn P2; kW.
- Hiệu suất truyền động U, U = P2 / P1.
- Vận tốc vòng của bánh dẫn v1, bánh bị dẫn v2, vận tốc dài của dây đai vđ; m/s.
- Mô men xoắn trên trục dẫn M1, trên trục bị dẫn M2; Nmm.
- Hệ số trượt , = (v1-v2) / v1.
- Thời gian phục vụ của bộ truyền, còn gọi là tuổi bền của bộ truyền tb; h.
- Lực căng đai ban đầu trên mỗi nhánh đai F0; N.
Page 10


GVHD: PGS.TS Lưu Đức Bình

Đồ Án Tốt Nghiệp

- Lực vòng tác dụng lên đai, còn gọi là lực căng có ích Ft; N. Ft = 2M1 / d1.
- Hệ số kéo , = Ft/(2F0).
- Yêu cầu về môi trường làm việc của bộ truyền.
- Chế độ làm việc.
2.1.4 Ưu, nhược điểm và phạm vi sử dụng của bộ truyền đai
 Ưu điểm của bộ truyền đai.
- Bộ truyền đai có kết cấu đơn giản, dễ chế tạo, giá thành hạ.
- Bộ truyền đai có khả năng truyền chuyển động giữa hai trục khá xa nhau, mà kích thước của
bộ truyền không lớn lắm.
- Bộ truyền làm việc êm, không có tiếng ồn.
- Đảm bảo an toàn cho động cơ khi có quá tải.
 Nhược điểm của bộ truyền đai.

- Bộ truyền đai có trượt, nêu tỷ số truyền và số vòng quay n2 không ổn định.
- Bộ truyền có khả năng tải không cao. Kích thước của bộ truyền lớn hơn các bộ truyền khác,
khi làm việc với tải trọng như nhau.
- Tuổi thọ của bộ truyền tương đối thấp, đặc biệt khi làm việc với vận tốc cao.
- Lực tác dụng lên trục và ổ lớn, có thể gấp 2÷3 lần so với bộ tuyền bánh răng.
 Phạm vi sử dụng của bộ truyền đai.
- Bộ truyền đai được dùng nhiều trong các máy đơn giản. Khi cần truyền chuyển động giữa các
trục xa nhau. Kết hợp dùng làm cơ cấu an toàn để bảo vệ động cơ.
- Bộ truyền đai thường dùng truyền tải trọng từ nhỏ đến trung bình. Tải trọng cực đại có thể đến
50 kW.
- Bộ truyền có thể làm việc với vận tốc nhỏ, đến trung bình. Vận tốc thường dùng không nên
quá 20 m/s, vận tốc lớn nhất có thể dùng là 30 m/s.
- Tỷ số truyền thường dùng từ 1 đến 3 cho đai dẹt, từ 2 đến 6 cho đai thang. Tỷ số truyền tối đa
cho một bộ truyền đai dẹt không nên quá 5, cho bộ truyền đai thang không nên quá 10.
- Hiệu suất trung bình trong khoảng 0,92 đến 0,97.
2.1.5 Chọn loại đai :
Trong công nghiệp sử dụng các loại đai như sau : đai da, đai vải cao su, đai sợi, đai vải bông.
Đai vải cao su gồm nhiều lớp vải bông và cao su Sunfua hóa được sếp từng lớp cuộn từng vòng
kín hoặc xoắn ốc.
Nhờ đặc tính bền dẻo, ít bị ảnh hưởng của độ ẩm sự thay đổi của nhiệt độ, đai vải cao su được
sử dụng khá rộng rãi.
Do những đặc tính trên ta chọn đai là : đai vải cao cao su có tiết diện hình thang va là loại đai
thang thường.
Page 11


GVHD: PGS.TS Lưu Đức Bình

Đồ Án Tốt Nghiệp

Hình 2.7 đai thang

Page 12


GVHD: PGS.TS Lưu Đức Bình

Đồ Án Tốt Nghiệp

2.2 Chọn vật liệu chế tạo kết cấu:
Xe đạp thể thao là tổ hợp của nhiều chi tiết mà trong đó mỗi chi tiết có chức năng và điều
kiện làm việc không giống nhau. Do đó phải căn cứ vào yêu cầu kĩ thuật của từng chi tiết để lựa
chọn vật liệu chế tạo cơ bản sao cho hợp lý. Vừa phải đảm bảo chất lượng năng suất và giá
thành chế tạo kết cấu. Nói cách khác là vật liệu phải đảm bảo đồng thời 2 chỉ tiêu kinh tế và kĩ
thuật.
+ Đối với phần trục, then do là việc trong điều kiện chịu mài mòn lớn nên yêu cầu độ cứng cao
và khản năng chịu mài mòn tốt. Vì vậy yêu cầu vật liệu chế tạo phải là thép có độ cứng cao và
chịu mài mòn tốt, có tính kinh tế cũng như tính sẵn có trên thị trường ta chọn thép 45 để chế tạo
Bảng 2.1 thành phần hóa học của thép 45
Mác

C

Si

Mn

P≤

S≤

Cr

Ni

Cu

thép

Thàn
h
phần
khác

45

0,42-

0,17-

0,50-

0,50

0,37

0,80

0,035 0,04

≤0,25 ≤0,25

≤0,25

-

Bảng 2.2 cơ tính của thép 45
Cơ tính, 

Trạng
Mác

thái

thép

nhiệt

Ủ hoặc
b/MPa

st/Mpa 5 %

luyện
45

Thường

Độ cứng (HBS)
,

ak/J*cm-

Cán

rấm

%

2

nóng

nhiệt độ
cao

598

353

16

hoá

Page 13

40

49

229

197


GVHD: PGS.TS Lưu Đức Bình

Đồ Án Tốt Nghiệp

+ Đối với các bộ phận khác như: Cụm khung đế, cụm bàn máy có nhiệm vụ đỡ cụm thân máy và
một số chi tiết nhỏ khác làm việc trong điều kiện ít bị mài mòn nên yêu chỉ cần chọn vật liệu là
thép cacbon thấp cũng đảm bảo, mặt khác dùng thép cacbon thấp giá thành rẻ hơn các loại thép
khác, do dễ chế tạo, tính công nghệ tốt, và đặc biệt là tính hàn rất tốt. So sánh về giá thành và
tính sẵn có trên thị trường ta chọn thép CT3
Bảng 2.3 bảng so sánh thành phần hoá học của các mác thép cacbon thấp
Thành phần hóa học
Tiêu chuẩn

Mác
thép

C

Si

Mn

P (max)

S (max)

0.04

0.045

0.05

0.05

0.045

0.045

TCVN
1765 –
85(1765 -

CT38

0.14 - 0.22 0.12 - 0.30 0.40 - 0.65

85 )
JIS 3101
1995
ΓOCT
380 - 89

SS 400
CT3

0.20 max

A572

1997

Gr42

BS 4360
1986

40B

DIN 17100 ST44-2

1.60 max

0.14 - 0.22 0.12 - 0.30 0.40 - 0.60

GB700 - 88 Q235A 0.14 -0.22
ASTM

0.55 max

0.30 max

0.30 -0.65

0.045

0.05

0.21 max

0.40 max

1.35 max

0.04

0.05

0.20max

0.50max

1.50max

0.050

0.050

0.21max

-

-

0.050

0.050

Bảng 2.4 bảng so sánh tính chất cơ lý
Page 14


GVHD: PGS.TS Lưu Đức Bình

Đồ Án Tốt Nghiệp

Độ bền cơ lý
Tiêu chuẩn

Mác thép

Giới hạn chảy
(N/mm2)

Giới hạn bền
kéo
(N/mm2)

Độ giãn dài
(%)

TCVN
1651 - 85

CT 38

250 min

380 ÷ 490

26 min

CT3

225 min

373 ÷ 461

22 min

SS 400

235 min

400 ÷ 510

21 min

GB700 - 88

Q235A

225 min

375 min

21 min

ASTM 1997

A572 Gr42

250

400 ÷ 550

20 min

40B

245

340 ÷ 550

22

ST44-2

225

340 ÷ 470

26

(1765 - 85 )
ΓOCT

380 - 89
JIS G3101
1995

BS 4360
1986
DIN 17100

(theo bảng thành phần thép của công ty cổ phần luyện cán thép Sóc Sơn, Tusso steel,.jsc)

2.3 Cơ cấu căng đai:
Bộ tăng đai tự động có một lò xo bên trong để cung cấp một lực căng đủ để giữ đai bám sát
vào puli. Bộ tăng đai còn có thể hấp thụ các rung động trên dây đai khi ly hợp máy nén tắt hoặc
mở. Từ đó cung cấp một lực căng bù để luôn giữ độ căng dây đai ổn định.
Nếu bộ tăng đai tự động hư hỏng, độ căng dây đai sẽ không đảm bảo. Dây sẽ bị trùng và
Page 15


GVHD: PGS.TS Lưu Đức Bình

Đồ Án Tốt Nghiệp

không truyền được công suất, cũng như bị trượt trên puli. Từ đó gây ra các tiếng kêu ken két khi
xe tăng tốc đột ngột. Lò xo trong bộ tăng đai yếu sẽ khiến dây đai bị mòn nhanh hơn vì dây đai
sẽ bị dao động ngang khi puli quay.

Hình 2.8 bộ căng đai
Các dấu hiệu nhận biết khi bộ căng đai bị hư hỏng:
+ Dây đai bị trượt do độ căng đai không đủ.
+ Ắc-quy không được nạp điện từ máy phát nên nhanh hết điện.

+ Dây đai bị chai do trượt nhiều.
+ Tiếng kêu rít trong khoang động cơ khi xe tăng tốc.
+ Bộ tăng đai bị nứt.
+ Tiếng kêu từ bạc đạn puli.
Kiểm tra bộ tăng đai:
Kiểm tra sự chuyển động của cánh tay đòn trên bộ tăng đai khi động cơ tắt. Sử dụng một cần
tuýp dài để xoay cánh tay đòn này, không có những thông số cụ thể để đo lường lực cản của
cánh tay đòn này nhưng nếu bạn cảm thấy lực cản yếu hoặc không có thì có thể lò xo bên trong
bộ tăng đai bị yếu hoặc lỏng. Nếu cánh tay đòn không thể di chuyển thì có thể nó bị kẹt và cần
thay thế.
Góc đặt puli cũng nên được kiểm tra để chắc chắn không có vấn đề nào về sự lắp đặt. Bất kì
sự lắp đặt nào sai lệch cũng khiến hoạt động của puli trên bộ tăng đai bị ảnh hưởng

Page 16


GVHD: PGS.TS Lưu Đức Bình

Đồ Án Tốt Nghiệp

2.4 Ắc quy:
2.4.1 Cấu tạo Acquy:
Ắc quy tuy được chia ra nhiều loại và sử dụng ở nhiều mục đích khác nhau, nhưng đều
có điểu chung ở cấu tạo và nguyên lý làm việc.

Hình 2.9 cấu tạo bên trong ắc quy
Cấu tạo : Hầu hết các ắc quy sử dụng trên xe nâng đều là loại ắc quy điện cực chì. Các bản cực
của ắc quy có dạng vỉ lưới, bản cực dương của ắc quy làm bằng ôxít chì (PbO2), còn các bản
cực âm làm bằng chì (Pb); các bản cực dương và âm được bố trí xen kẽ nhau và giữa chúng có
các vách ngăn. Các vách ngăn có dạng tấm mỏng, có tính thẩm thấu cao và không được dẫn

điện. Một ắc quy thường có nhiều ngăn (hộc) nối tiếp nhau, tuỳ theo điện thế cần cung cấp ắc
quy sẽ có số ngăn khác nhau. Mỗi ngăn của ắc quy chỉ có thể sinh ra điện áp 2.1 ~ 2.2V, như vậy
nếu điện áp ắc quy là 12V thì có 6 ngăn; nếu điện áp khoảng 48V thì phải có 24 ngăn .

 Phân loại ắc quy:
-

Ắc quy sử dụng điện môi bằng a xít (gọi tắt là ắc quy a xít hoặc ắc quy Chì-Axít)
+ Ắc quy axít kiểu hở thông thường
+ Ắc quy axít kiểu kín khí
+ Ắc quy sử dụng điện môi bằng kiềm (gọi tắt là ắc quy kiềm)

Page 17


GVHD: PGS.TS Lưu Đức Bình

Đồ Án Tốt Nghiệp

2.4.2 Nguyên lý hoạt động của acquy
Ở trạng thái được nạp đầy, cực dương của ắc quy là PbO2, cực âm là Pb, trong các quá trình
phóng điện và nạp điện cho ắc quy, trạng thái hóa học của các cực bị thay đổi.
khi này xảy ra phản ứng hóa học sau:
Tại cực dương:
2PbO2 + 2H2SO4 =2PbSO4 +2H2O +O2
Tại cực âm:
Pb + H2SO4 = PbSO4 + H2
Phản ứng chung gộp lại trong toàn bình là: Pb+PbO2+2H2SO4 = 2PbSO4 + 2H2O
Quá trình phóng điện kết thúc khi mà PbO2 ở cực dương và Pb ở cực âm hoàn toàn chuyển
thành PbSO4.

Quá trình nạp điện cho ắc quy, do tác dụng của dòng điện nạp mà bên trong ắc quy sẽ có phản
ứng ngược lại so với chiều phản ứng trên, phản ứng chung gộp lại trong toàn bình sẽ là:
2PbSO4 + 2H2O = Pb+PbO2+2H2SO4.
Trong thực tế, các cực của ắc quy có số lượng nhiều hơn (để tạo ra dung lượng bình ắc quy
lớn) và mỗi bình ắc quy lại bao gồm nhiều ngăn như vậy. Nhiều tấm cực để tạo ra tổng diện tích
bản cực được nhiều hơn, giúp cho quá trình phản ứng xảy ra đồng thời tại nhiều vị trí và do đó
dòng điện cực đại xuất ra từ ắc quy đạt trị số cao hơn – và tất nhiên là dung lượng ắc quy cũng
tăng lên.
Do kết cấu xếp lớp nhau giữa các tấm cực của ắc quy nên thông thường số cực dương và cực
âm không bằng nhau bởi sẽ tận dụng sự làm việc của hai mặt một bản cực (nếu số bản cực bằng
nhau thì các tấm ở bên rìa sẽ có hai mặt trái chiều ở cách nhau quá xa, do đó phản ứng hóa học
sẽ không thuận lợi). Ở giữa các bản cực của ắc quy đều có tấm chắn, các tấm chắn này không
dẫn điện nhưng có độ thẩm thấu lớn để thuận tiện cho quá trình phản ứng xảy ra khi các cation
và anion xuyên qua chúng để đến các điện cực

Page 18


GVHD: PGS.TS Lưu Đức Bình

Đồ Án Tốt Nghiệp

2.4.3 Các thông số cơ bản của acquy
Điện lượng: là điện lượng của acquy được nạp đầy, rồi đem cho phóng điện 1A liên tục cho
đến điện áp của acquy giảm xuống đến một giá trị quy định bởi nhiệt độ qui định dung lượng
của acquy được tính băng ampe-giờ(Ah)
Điện áp: tuỳ thuộc vào nồng độ chất điện phân và nguồn nạp cho acquy mà điện áp đầy
của mỗi ngăn của acquy là nó được nạp đầy là 2,6V-2.7V,khi acquy phóng điện hoàn toàn là
1,7V-1,8V.Điện áp của acquy không phụ thuộc vào số lượng bản cực nhiều hay ít
Điện trở trong :là giá trị điện trở bên trong của acquy bao gồm giá trị điện trở của các bản

cực,điện trở dung dịch có xét đến sự ngăn cách các tấm ngăn các bản cực. thường thì giá trị
điện trở trong của acquy khi được nạp đầy là(0,001-0,0015)Ω , và khi acquy đã phóng điện
hoàn toàn là(0,02-0,025)Ω
2.4.4 Các phương pháp nạp cho acquy
Có 3 cách để nạp cho acquy:
+ Phương pháp nạp điện áp
+ Phương pháp nạp dòng điện
+ Phương pháp dòng áp
a/ Phương pháp nạp acquy với điện áp không đổi
Phương pháp này yêu cầu acquy được mắc song song với nguồn nạp. Hiệu điện thế của
nguồn nạp không đổi và được tính bằng (2,3-2,5)V cho mỗi ngăn đơn. Phương pháp nạp với
điện áp không đổi có thời gian nạp ngắn dòng điện giảm dần theo thời gian. Tuy nhiên với
phương pháp này acquy dược nạp không no, do đó nó chỉ dung bổ sung nạp cho acquy trong
quá trình sủ dụng.
b/ Phương pháp nạp acquy với dòng điện không đổi
Đây là phương pháp nạp cho phép chọn được dòng nạp thích hợp với mỗi loại acquy, bảo
đảm cho acquy được no.Đay là phương pháp sủ dụng trong các xưởng sửa chữa để nạp điện
cho acquy hoặc nạp sửa chưã cho các acquy bị sunfat hoá. Với phương pháp này acquy được
mắc nối tiếp với nhau và phải thoả mãn điều kiện:
Un ≥ 2,7.Naq
Page 19


GVHD: PGS.TS Lưu Đức Bình

Đồ Án Tốt Nghiệp

Trong đó : UN_ Điện áp nạp
Naq số ngăn của acquy
Trong quá trình nạp điện sức điện động acquy tăng dần lên, để duy trì dòng điện nạp không

đổi ta phải bố trí trong mạch biến trở R. Trị số giới hạn của biến trở được xác định theo công
thức :
R=
Nhược điểm của phương pháp này nạp với dòng không đổi là thời gian nạp kéo dài và yêu
cầu của acquy đưa vào nạp có cung dung lượng định mức. Để khắc phục thời gian nạp ,người
sủ dụng phương pháp nạp với dòng điện thay đổi theo hai hay nhiều nấc. Trong trường hợp
hai nấc, dòng điện điện nạp thứ nhất chọn bằng (0,3-0,6)C10 tức là nạp cưỡng bức và kết thúc
ở nấc một khi acquy đã bắt đầu sôi. Dòng điện nạp ở nạp ở nắc thứ hai lá 0,1C10
c/ Phương pháp nạp dòng áp
Đây lá phương pháp tổng hợp của hai phương pháp trên. Nó tận dụng được những ưu điểm
của mỗi phương pháp.
Đối với yêu cầu trong quá trình nạp quá trình biến đổi vá chuyển hoá được tự động diễn ra
theo một trình tự đã đặt sẵn thì ta chon phương pháp nạp acquy là phương pháp dòng áp.
 Đối với acquy axit:
Để đảm bảo thời gian nạp cũng như hiệu suất nạp thì trong khoảng thời gian t n=8h tương
ứng với 75%-80% dung lượng acquy ta nạp với dòng không đổi là In=0,1C10. Vì theo đặc tính
nạp của acquy trong doạn nạp chính thì kho ding điện không đổi thì điện áp,sức điện động tải
ít thay đổi,do đó bảo đảm tính đồng đều về tải cho thiết bị nạp. Sau thời gian 8h acquy bắt đầu
sôi lúc dó ta chuyển sang nạp ở chế độ nạp ổn áp. Khi thời gian nạp được 10h thì acquy bắt
đầu no, ta nạp bổ sung thêm 2-3h
 Đối với acquy kiềm:
Trình tự nạp cũng giống như acquy axit nhưng do khả năng quá tải của acquy kiềm lớn nên
lúc ổn dòng ta có thể nạp In=0,2.C10 hoặc nạp cưỡng bức để tiếm kiềm thời gian với dòng nạp
In=0,5.C10 . Các quá trình nạp acquy tự động kết thúc khi bị cắt nguồn nạp hoặc khi nạp ổn áp
với điện áp bằng điện áp trên hai cực của acquy, lúc dó dòng nạp sẽ từ từ giảm về không.

2.5 Động cơ phát điện :
2.5.1 Phân loại động cơ phát điện
 Có 4 loại động cơ phổ biến
- Động cơ xoay chiều 1 pha

- Động cơ xoay chiều 3 pha
- Động cơ 1 chiều 1 pha
Page 20


GVHD: PGS.TS Lưu Đức Bình

Đồ Án Tốt Nghiệp

- Động cơ 1 chiều 3 pha
Trong đồ án này chúng ta chọn động cơ 1 chiều 1 pha vì những ưu điểm: do sạc cho ắc quy
cần dòng 1 chiều 1 pha, giá thành hạ, không qua các bộ chuyển đổi nên hiệu suất cao hơn động
cơ 1 chiều 3 pha.

2.5.2 Định nghĩa động cơ điện 1 chiều 1 pha
Động cơ một chiều DC ( DC là từ viết tắt của "Direct Current Motors") là Động cơ điều
khiển bằng dòng có hướng xác định hay nói dễ hiểu hơn thì đây là loại động cơ chạy bằng
nguồn điện áp DC- điện áp 1 chiều(Khác với điện áp AC xoay chiều). Đầu dây ra của đông cơ
thường gồm hai dây (dây nguồn- VCC và dây tiếp đất- GND). DC motor là một động cơ một
chiều với cơ năng quay liên tục.
2.5.3 Cấu tạo và nguyên tắc hoạt động
Gồm có 3 phần chính stator( phần cảm), rotor ( phần ứng), và phần cổ góp- chỉnh lưu.

Hình 2.10 cấu tạo chi tiết động cơ DC

1. - Stator của động cơ điện 1 chiều thường là 1 hay nhiều cặp nam châm vĩnh cửu, hay nam
châm điện.
2. - Rotor có các cuộn dây quấn và được nối với nguồn điện một chiều.
3. - Bộ phận chỉnh lưu, nó có nhiệm vụ là đổi chiều dòng điện trong khi chuyển động quay
của rotor là liên tục. Thông thường bộ phận này gồm có một bộ cổ góp và một bộ chổi

than tiếp xúc với cổ góp.
Page 21


GVHD: PGS.TS Lưu Đức Bình

Đồ Án Tốt Nghiệp

2.5.4 Nguyên lý hoạt động
Pha 1: Từ trường của rotor cùng cực với stator, sẽ đẩy nhau tạo ra chuyển động quay của
rotor.
Pha 2: Rotor tiếp tục quay
Pha 3: Bộ phận chỉnh điện sẽ đổi cực sao cho từ trường giữa stator và rotor cùng dấu, trở lại
pha 1.
Nếu trục của một động cơ điện một chiều được kéo bằng 1 lực ngoài, động cơ sẽ hoạt động
như một máy phát điện một chiều, và tạo ra một sức điện động cảm ứng Electromotive force
(EMF). Khi vận hành bình thường, rotor khi quay sẽ phát ra một điện áp gọi là sức phản điện
động counter-EMF (CEMF) hoặc sức điện độngđối kháng, vì nó đối kháng lại điện áp bên ngoài
đặt vào động cơ. Sức điện động này tương tự như sức điện động phát ra khi động cơ được sử
dụng như một máy phát điện (như lúc ta nối một điện trở tải vào đầu ra của động cơ, và kéo trục
động cơ bằng một ngẫu lực bên ngoài). Như vậy điện áp đặt trên động cơ bao gồm 2 thành
phần: sức phản điện động, và điện áp giáng tạo ra do điện trở nội của các cuộn dây phần ứng.
Dòng điện chạy qua động cơ được tính theo biều thức sau:
I = (V_{Nguon}-V_{Phan Dien Dong})/R_{Phan Ung}

2.6 Mạch ổn áp và sạc ắc quy :
2.6.1 Định nghĩa ổn áp
Mạch ổn áp một chiều có nhiệm vụ ổn định điện áp một chiều ở đầu ra của mạch khi điện áp
một chiều ở đầu vào mạch thay đổi trong một phạm vi cho phép.

Hình 2.11 Mạch PMC

2.6.3 Nguyên lí hoạt động
Ổn áp biến đổi điện áp dựa trên nguyên lý cảm ứng điện từ giữa 2 cuộn dây. Mạch điều khiển
điều chỉnh để động cơ Servo 1 chiều di chuyển chổi than đến vị trí cho ra điện áp thích hợp. Khi

Page 22


GVHD: PGS.TS Lưu Đức Bình

Đồ Án Tốt Nghiệp

mất điện chổi than tự động trở về vị trí ban đầu để không bị cộng dồn điện áp khi có điện trở lại.
Chức năng này gọi là auto reset rất quan trọng trong ổn áp.

Page 23


GVHD: PGS.TS Lưu Đức Bình

Đồ Án Tốt Nghiệp

CHƯƠNG III: TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẾ CHO MÁY
3.1 Tính và chọn Ắc quy-Motor :
Do chỉ làm mô hình nhỏ mini, tải là một bóng đèn led một chiều có điện áp 12v với dòng 1,5A ,
công suất 10W được sủ dụng lien tục trong 5 giờ .Như vậy ta chọn bình có điện áp 12v
*Tính dung lượng của bình ắc quy

Hình 3.1 bình ắc quy 6V-5AH

Áp dụng công thức ta có
AH = (T * W) / (V * pf)
Trong đó:
T: Thời gian cần có điện của hệ thống
W: Tổng Công suất tiêu thụ trong hệ thống
V: Hiệu điện thế của mạch nạp bình ắc quy (Số lượng bình x 12Vol)
AH: Dung lượng của bình ắc quy
pf: Hệ số năng suất của bộ lưu điện: thường là 0,7 hoặc 0,8
Vậy ta có Ah=(5*10)/(6*0.75) =5
Do vậy ta chọn bình acquy có thông số như sau:5Ah
Kết luận: Cũng để đánh giá dung lượng của acquy a-xít, người ta có các thí nghiệm đo đạc và
cho thấy dung lượng ắc quy phụ thuộc vào mức độ điện áp (lúc không phát dòng) như hình sau
Page 24


GVHD: PGS.TS Lưu Đức Bình

Đồ Án Tốt Nghiệp

Nếu biểu diễn ở dạng bảng thì thông số như bảng dưới đây
Bảng 3.1 bảng điện áp thông qua dụng lượng trong bình ắc quy
Dung lượng

Điện áp ắc quy 6V

Điện áp một ngăn

100%

6.7

1.12

90%

6.5

1.04

80%

6.4

1.03

70%

6.3

1.02

60%

6.2

1.015

50%

6.06

1.01

40%

5.9

0.98

30%

5.95

0.96

20%

5.58

0.93

* Chọn mua động cơ:
Để có thể sạc bình ắc quy hiệu quả, chúng ta nên tính được công suất. Công suất để sạc đủ và
an toàn cho bình 6V, 5Ah là P = 6x 5 = 30 Wh . Nghĩa là cần đầu vào là :
P(vào) = P/0.7 = 45(Wh) = 0.045 số điện.
Công thức cụ thể được tính bằng Dung lượng ắc quy chia cho dòng điện nạp. Ví dụ để tính
thời gian nạp điện cho loại bình ắc quy 5 Ah, dòng điện nạp 1A chúng ta sẽ mất khoảng = 5giờ.
Trước khi thực hiện nạp điện bình ắc quy ta cần kiểm tra cẩn thận xe bình ắc quy đang ở tình
trạng nào. Bạn có thể thực hiện thao tác kiểm tra đối với các ắc quy kín khí qua mắt chỉ thị. Nếu
mắt chỉ thị hiển thị màu xanh nhạt là bình đã đầy. Còn nếu bình hiển thị màu đỏ nghĩa là bình đã

yếu.
Khi thực hiện nạp điện bình ắc quy ta hãy chú ý ngắt sạc và cẩn thận chuyển sang chế độ nạp
duy trì điều này sẽ giúp đảm bảo bình ắc quy thực sự đầy Đây là tính năng chỉ có ở những bộ
sạc chuyên dụng. Cùng với đó, đối với việc nạp điện cho một số loại ắc quy bạn cần có sự giám
sát nhiệt độ chặt chẽ.
Để tạo ra nguồn điện 6V ta chọn củ phát điện với các thông số kĩ thuật sau:
+Điện áp 24V DC
+Công suất 500W
+Tốc độ quay trục chính 2500 vòng/phút
Page 25