Luận văn Thiết kế và chế tạo nhà giữ xe đạp ngầm tự động (Phần 1)

Nội dung text: Luận văn Thiết kế và chế tạo nhà giữ xe đạp ngầm tự động (Phần 1)

1. BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH LUẬN VĂN THẠC SĨ ĐỖ THẾ MẠNH THIẾT KẾ VÀ CHẾ TẠO NHÀ GIỮ XE ĐẠP NGẦM TỰ ĐỘNG S K C 0 0 3 9 5 9 NGÀNH: KỸ THUẬT CƠ KHÍ - 60520103 S KC 0 0 4 2 4 3 Tp. Hồ Chí Minh, tháng 4 năm 2014
2. BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH LUẬN VĂN THẠC SĨ ĐỖ THẾ MẠNH THIẾT KẾ VÀ CHẾ TẠO NHÀ GIỮ XE ĐẠP NGẦM TỰ ĐỘNG NGÀNH: KỸ THUẬT CƠ KHÍ – 605202 Hướng dẫn khoa học: PGS.TS LÊ HIẾU GIANG Tp. Hồ Chí Minh, tháng 4/2014
3. LÝ LỊCH KHOA HỌC (Dùng cho nghiên cứu sinh & học viên cao học) I. LÝ LỊCH SƠ LƯỢC: Họ & tên: ĐỖ THẾ MẠNH Giới tính: Nam Ngày, tháng, năm sinh: 05/08/1983 Nơi sinh: Nam Định Quê quán: Nam Định Dân tộc: Nam Chỗ ở riêng hoặc địa chỉ liên lạc: 64/5 – Đường 16 – Kp 1 – P. Linh Trung – Q. Thủ Đức Tp. Hồ Chí Minh Điện thoại: 093.8289.171 Điện thoại nhà riêng: E-mail: manhtd83@gmail.com II. QUÁ TRÌNH ĐÀO TẠO: 1. Trung học chuyên nghiệp: Hệ đào tạo: Thời gian đào tạo từ / đến / Nơi học (trường, thành phố): Ngành học: 2. Đại học: Hệ đào tạo: Chính quy Thời gian đào tạo từ 09/2003 đến 05/2009 Nơi học (trường, thành phố): Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật Tp.HCM. Ngành học: Công Nghệ Tự Động Tên đồ án, luận án hoặc môn thi tốt nghiệp: “Thiết kế - chế tạo hệ thống vặn nút chai tự động”. Ngày & nơi bảo vệ đồ án, luận án hoặc thi tốt nghiệp: 05/2009 – Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật Tp.HCM. Người hướng dẫn: TS. Lê Hiếu Giang 3. Thạc sĩ: Hệ đào tạo: Chính quy Thời gian đào tạo từ 08/2010 đến 04/2014 Nơi học (trường, thành phố): Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật Tp.HCM. Ngành học: Kỹ thuật cơ khí Trang i
4. Tên luận văn: “Thiết kế - chế tạo nhà giữ xe đạp ngầm tự động”. Ngày & nơi bảo vệ luận văn: 26/04/2014 - Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật Tp.HCM. Người hướng dẫn: PGS.TS. Lê Hiếu Giang. 4. Tiến sĩ: Hệ đào tạo: Thời gian đào tạo từ / đến / Tại (trường, viện, nước): Tên luận án: Người hướng dẫn: Ngày & nơi bảo vệ: 5. Trình độ ngoại ngữ (biết ngoại ngữ gì, mức độ): Tiếng Anh 6. Học vị, học hàm, chức vụ kỹ thuật được chính thức cấp; số bằng, ngày & nơi cấp: III. QUÁ TRÌNH CÔNG TÁC CHUYÊN MÔN KỂ TỪ KHI TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC: Thời gian Nơi công tác Công việc đảm nhiệm 08/2009 – Công ty KAO Việt Nam – KCN Giám sát sản xuất 05/2012 AMATA – Biên Hòa – Đồng Nai 07/2012 – Công ty Allied Tech Saigon – KCN Giám sát sản xuất 09/2013 Cao Tp. Hồ Chí Minh IV. CÁC CÔNG TRÌNH KHOA HỌC ĐÃ CÔNG BỐ: XÁC NHẬN CỦA CƠ QUAN CỬ ĐI HỌC Ngày 25 tháng 04 năm 2014 (Ký tên, đóng dấu) Người khai ký tên Trang ii
5. LỜI CAM ĐOAN Tôi cam đoan đây là công trình nghiên cứu của tôi. Các số liệu, kết quả nêu trong luận văn là trung thực và chưa từng được ai công bố trong bất kỳ công trình nào khác Tp. Hồ Chí Minh, ngày 25 tháng 04 năm 2014 (Ký tên và ghi rõ họ tên) Trang iii
6. CẢM TẠ Qua thời gian nghiên cứu và thực hiện tôi đã hoàn thành nội dung luận văn “THIẾT KẾ VÀ CHẾ TẠO NHÀ GIỮ XE ĐẠP NGẦM TỰ ĐỘNG” do PGS.TS LÊ HIẾU GIANG hướng dẫn. Trong khoảng thời gian đó tôi đã gặp không ít khó khăn trở ngại khi nghiên cứu và thực hiện luận văn, với sự giúp đỡ tận tình từ các thầy cô, các bạn học viên, sinh viên trong trường ĐH Sư Phạm Kỹ Thuật Tp. Hồ Chí Minh cuối cùng tôi cũng đã hoàn thành đúng tiến độ luận văn được giao. Trước tiên tôi xin chân thành gửi lời cảm ơn sâu sắc tới PGS.TS LÊ HIẾU GIANG đã tin tưởng giao luận văn, cũng như đã chỉ bảo, hướng dẫn tận tình tôi trong xuất quá trình tôi nghiên cứu và thực hiện luận văn này. Tôi cũng chân thành cảm ơn các thầy cô Khoa Cơ Khí Chế Tạo Máy – ĐH Sư Phạm Kỹ Thuật Tp. Hồ Chí Minh đã tạo điều kiện cho tôi mượn trang thiết bị, máy móc trong trường để gia công mô hình. Tôi cũng chân thành cảm ơn các bạn học viên đã góp ý, giúp đỡ tôi để tôi hoàn thành luận văn đúng theo tiến độ được giao. Do thời gian có hạn, cũng như kiến thức chuyên môn còn thiếu nên nội dung luận văn chưa được sâu sắc và còn nhiều sai sót, tôi mong nhận được sự góp ý chân thành từ các thầy cô, các bạn học viên nhằm đưa những hướng nghiên cứu mới cho luận văn này. Tôi chân thành cảm ơn! Tác giả Trang iv
7. TÓM TẮT Việt Nam là một quốc gia đang phát triển, dân số đông và là một nước vẫn còn nghèo cho nên số lượng người sử dụng xe đạp làm phương tiện chính trong các công ty xí nghiệp, các trường học cấp 2, cấp 3, các trường đại học, các khu vui chơi, siêu thị vẫn còn nhiều. Bên cạnh đó vấn đề đất đai ngày càng bị thu hẹp cho nên diện tích đất dành cho bãi giữ xe ngày càng không đủ, một số thành phố lớn tận dụng cả vỉa hè để làm nơi giữ xe làm mất cảnh quan đô thị, cản trở giao thông. Trước những tình hình trên, việc xây dựng các nhà giữ xe tự động, dạng tầng hoặc ngầm là một giải pháp tối ưu để giải quyết những vấn đề trên. Xuất phát từ những vấn đề thực tế nhằm tìm ra hướng giải quyết tối ưu cho vấn đề bãi giữ xe, luận văn “Thiết kế - chế tạo nhà giữ xe đạp ngầm tự động” đã được hoàn thành với các nội dung sau: Trước tiên tôi tìm hiểu tổng quan các nhà giữ xe đạp tự động trên thế giới hiện nay và một số phương pháp cất giữ xe đạp. Tiếp theo tôi nghiên cứu lý thuyết lập trình PLC để lập trình cho mô hình mô phỏng nhà giữ xe tự động. Bên cạnh đó tôi đã nghiên cứu phần mềm WinCC để thiết kế giao diện điều khiển và giám sát hệ thống. Sau cùng tôi thiết kế và tính toán sơ bộ nhà giữ xe đạp ngầm tự động với diện tích 70 m2 có khả năng chứa được 150 xe đạp. Bên cạnh đó tôi đã thiết kế và thi công được mô hình mô phỏng nguyên lý hoạt động của nhà giữ xe ngầm tự động Luận văn này thực hiện nhằm mục đích giải quyết vấn đề bãi giữ xe đạp trong các khu vực có lượng người đi xe đạp đông như các trường học (cấp 2, cấp 3, đại học) các xí nghiệp, các siêu thị, khu công viên Trang v
8. ABSTRACT Keyword: Automatic Parking, Automatic Underground Bicycle Parking, Automatic Bicycle Parking Viet Nam is a developing country, a high populated contry, a poor country so many persons has been used bicycles as a main vehicle in some plants, schools (second school, university, high school); parks; super – markets; Beside that, the landed area is become smaller so that not enough area to make a parking. In some big cities have been used the street side to make the parking so it make urban landscape and obstruct the traffic. With those issues, many countries are seeking some methods to solve it. One of the methods that build a high automatic parking or underground automatic parking is a best method to solve it. The thesis “Designing – Manufacturing Automatic Underground Parking” has been finished with these contents as bellow: Firstly, I have been researched some automatic bicycle parking and some stored bicycle methods in the world. Second, I studied the PLC programming theory to program the automatic parking model. Beside that I searched the Win-CC software made the controlling interface and supervisory interface the automatic parking. Finally, I have been made preliminary design and calculation the automatic underground parking with 70 m2 can store 150 bicycles. Furthermore, I have been designed and executed the automatic underground parking model to emulate the operating principle of parking. The purpose of this thesis resolves the issue of parking in some area that has many people use bicycle as schools, plants, super – markets, parks Trang vi
9. MỤC LỤC: LÝ LỊCH KHOA HỌC i LỜI CAM ĐOAN iii CẢM TẠ iv TÓM TẮT v ABSTRACT vi MỤC LỤC: vii DANH SÁCH HÌNH ẢNH TRONG LUẬN VĂN xi DANH SÁCH KÝ HIỆU DÙNG TRONG LUẬN VĂN xiii Chương 1: TỔNG QUAN 1 1.1 Đặt vấn đề 1 1.2 Một số phương pháp cất giữ xe đạp trên thế giới và ở Việt Nam 2 1.2.1 Các hệ thống đỗ đậu xe đạp nhỏ 2 1.2.1.1 Giá đỡ hình chữ U ngược 2 1.2.1.2 Bãi đỗ xe đạp dạng đứng 4 1.2.1.3 Hệ thống giá đỡ đậu xe đạp xếp thành dãy 6 1.2.2 Các thiết bị lưu trữ xe đạp 7 1.2.2.1 Các tủ khóa xe đạp riêng lẻ 7 1.2.2.2 Thiết bị lưu trữ xe đạp tập trung 9 1.2.3 Hệ thống lưu trữ xe đạp ngầm tự động 11 1.2.3.1 Hệ thống nhà giữ xe đạp ngầm dạng tròn 11 1.2.3.2 Hệ thống bãi đỗ xe đạp ngầm tự động nằm ngang 13 1.3 Mục tiêu đề tài: 15 1.4 Phạm vi nghiên cứu: 15 1.5 Hạn chế của đề tài: 16 1.6 Phương pháp nghiên cứu 16 Trang vii
10. Chương 2: TÍNH TOÁN LÝ THUYẾT 17 2.1 Các phương án thiết kế 17 2.1.1 Phương án 1: Nhà giữ xe đạp ngầm dạng tròn 17 2.1.2 Phương án 2: Nhà giữ xe đạp ngầm hình hộp gồm 1 dãy để xe 18 2.1.3 Phương án 3: Nhà giữ xe đạp ngầm dạng hình hộp gồm 2 dãy để xe song song 19 2.2 Tính toán cơ cấu nâng hạ xe với kích thước xe đạp thực theo phương án đã chọn 20 2.2.1 Đặc tính kỹ thuật của hệ thống nâng hạ: 21 2.2.2 Tính toán cabin 22 2.2.3 Tính toán đối trọng 26 2.2.4 Tính và chọn cáp thép 27 2.2.5 Tính pulley dẫn động và pulley dẫn hướng 29 2.2.5.1 Pulley dẫn động 29 2.2.5.2 Pulley dẫn hướng 31 2.2.6 Kiểm tra điều kiện bám của cáp trên pulley: 31 2.2.6.1 Làm việc với tải danh nghĩa 31 2.2.6.2 Làm việc khi không có tải 34 2.2.7 Tính toán công suất động cơ nâng hạ 35 Chương 3: SƠ ĐỒ GIẢI THUẬT GIAO DIỆN ĐIỀU KHIỂN VÀ GIÁM SÁT HỆ THỐNG 36 3.1 Quy ước ký hiệu sử dụng trong thi công mô mình mô phỏng 36 3.2 Sơ đồ khối nguyên lý hoạt động “Gửi Xe” và “Lấy Xe” của mô hình 37 3.2.1 Sơ đồ khối nguyên lý “Gửi xe”: 37 3.2.1.1 Sơ đồ khối nguyên lý “Gửi Xe 1”: 37 3.2.1.2 Sơ đồ khối nguyên lý “Gửi Xe 2”: 38 3.2.1.3 Sơ đồ khối nguyên lý “Gửi xe 3”: 38 Trang viii
11. 3.2.1.4 Sơ đồ khối nguyên lý “Gửi xe 4”: 39 3.2.1.5 Sơ đồ khối nguyên lý “Gửi xe 5”: 39 3.2.1.6 Sơ đồ khối nguyên lý “Gửi xe 6”: 40 3.2.1.7 Sơ đồ khối nguyên lý “Gửi xe 7”: 40 3.2.1.8 Sơ đồ khối nguyên lý “Gửi xe 8”: 41 3.2.2 Sơ đồ khối nguyên lý thực hiện “Lấy Xe” của mô hình 41 3.2.2.1 Sơ đồ khối nguyên lý “Lấy Xe 1”: 42 3.2.2.2 Sơ đồ khối nguyên lý “Lấy Xe 2”: 42 3.2.2.3 Sơ đồ khối nguyên lý “Lấy Xe 3”: 43 3.2.2.4 Sơ đồ khối nguyên lý “Lấy Xe 4”: 43 3.2.2.5 Sơ đồ khối nguyên lý “Lấy Xe 5”: 44 3.2.2.6 Sơ đồ khối nguyên lý “Lấy xe 6”: 44 3.2.2.7 Sơ đồ khối nguyên lý “Lấy Xe 7”: 45 3.2.2.8 Sơ đồ khối nguyên lý “Lấy Xe 8”: 45 3.3 Ký hiệu và quy ước ngõ vào ra trong chương trình PLC 46 3.1 Lưu đồ giải thuật chương trình điều khiển hệ thống sử dụng PLC S7- 200 50 3.1.1 Lưu đồ giải thuật chương trình chính 50 3.1.2 Lưu đồ giải thuật về vị trí ban đầu 51 3.1.3 Lưu đồ giải thuật xác định ngăn trống gần nhất 52 3.1.4 Lưu đồ giải thuật chương trình gửi xe 53 3.1.5 Sơ đồ giải thuật chương trình lấy xe 54 3.2 Giao diện điều khiển và giám sát chương trình bằng WinCC 55 3.2.1 Giao diện điều khiển và giám sát hệ thống 55 3.2.2 Giao diện giám sát người dùng khi gửi xe 56 3.2.3 Giao diện người dùng khi lấy xe 56 Trang ix
12. 3.3 Thiết kế và thi công mô hình mô phỏng nguyên lý hoạt động nhà giữ xe đạp ngầm tự động theo kích thước xe đạp mô hình 56 3.3.1 Thiết kế 3D mô hình nhà giữ xe đạp ngầm tự động theo kích thước xe đạp mô hình 56 3.3.2 Kết quả thi công mô hình nhà giữ xe đạp ngầm tự động theo kích thước xe đạp mô hình 58 Chương 4: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 60 TÀI LIỆU THAM KHẢO 61 PHỤ LỤC 63 Trang x
13. DANH SÁCH HÌNH ẢNH TRONG LUẬN VĂN Hình 1. 1: Giá đỡ chữ U ngược đặt tại trạm xe điện ngầm Anenue tại Brooklyn – New York [4] 3 Hình 1. 2: Kích thước và cách lắp đặt giá đỡ xe đạp chữ U ngược[5] 3 Hình 1. 3: Sơ đồ tiêu chuẩn lắp đặt và bố trí các giá đỡ chữ U ngược[5] 4 Hình 1. 4: Hệ thống đỗ xe đạp dạng dựng đứng thiết kế bởi Cyclepod[4] 5 Hình 1. 5: Các kích thước và tiêu chuẩn lắp ráp hệ thống đỗ xe đạp dạng thẳng đứng treo trên trần nhà[6] 5 Hình 1. 6: Kích thước và cách lắp đặt giá đỡ đậu xe đạp dạng thẳng đứng treo vào tường[6] 5 Hình 1. 7: Tiêu chuẩn – kích thước lắp đặt hệ thống đậu xe đạp dạng thẳng đứng[6] 6 Hình 1. 8: Hệ thống bãi đậu xe đạp hai tầng Josta sử dụng cho việc đỗ xe đạp trong nhà – Nguồn: www.josta.de[4] 7 Hình 1. 9: Hệ thống bãi đậu xe đạp hai tầng có cần đẩy bằng thủy lực tại Taipei – Trung Quốc – Nguồn: www.trtc.com.tw [4] 7 Hình 1. 10: Tủ khóa xe đạp riêng lẻ được sử dụng tại Brugge[7[ 8 Hình 1. 11: Kích thước của một tủ khóa xe đạp riêng lẻ[6] 9 Hình 1. 12: Mô hình thiết bị lưu trữ xe đạp tự động tập trung dạng trụ tại Budaors – Hungary[8] 10 Hình 1. 13: Cấu tạo bên trong của thiết bị lưu trữ xe đạp tập trung tại Budaors – Hungary[8] 10 Hình 1. 14: Cấu tạo mô hình thực tế và qui trình lưu giữ xe của thiết bị tại Budaors – Hungary[8] 11 Hình 1. 15: Hệ thống lưu trữ xe đạp ngầm Eco-Cycle tại Tokyo – Nhật Bản[10] 13 Hình 1. 16: Nguyên lý hoạt động của hệ thống giữ xe đạp ngầm Eco-Cycle tại Tokyo – Nhật Bản[9] 13 Trang xi
14. Hình 1. 17: Hệ thống bãi đỗ xe đạp ngầm tự động cơ khí nằm ngang tại Tokyo – Nhật Bản[11] 14 Hình 1. 18: Kết cấu bên trong hệ thống và qui trình lấy – gửi xe[11] 14 Hình 2. 1: Bản vẽ tính toán sơ bộ nhà giữ xe đạp ngầm dạng tròn 17 Hình 2. 2: Bản vẽ tính toán sơ bộ nhà giữ xe đạp ngầm dạng hình chữ nhật 1 dãy để xe 18 Hình 2. 3: Bản vẽ tính toán sơ bộ nhà giữ xe đạp ngầm hình chữ nhật 2 dãy để xe 19 Hình 2. 4: Bản vẽ thiết kế mô hình nhà giữ xe đạp ngầm tự động với phương án đã chọn 20 Hình 2. 5: Bản vẽ cụm cơ cấu xoay – nâng hạ xe 22 Hình 2. 6: Bản vẽ cabin nâng hạ xe với kích thước xe đạp thật 22 Hình 2. 7: Hình ảnh xe đạp Martin mini MT600B 24 Hình 2. 8: Hình cáp 6x19 FC 28 Hình 2. 9: Biên dạng hình nêm của rãnh pulley 30 Hình 2. 10: Hình dạng rãnh pulley 31 Hình 2. 11: Sơ đồ tính lực căng dây cáp khi hệ thống làm việc với tải danh nghĩa 33 Hình 2. 12: Sơ đồ tính lực khi pulley làm việc không có tải 34 Hình 3. 1: Giao diện điều khiển và giám sát hệ thống 55 Hình 3. 2: Giao diện người dùng khi gửi xe 55 Hình 3. 3: Giao diện người dùng khi lấy xe 56 Hình 3. 4: Mô hình tổng thể nhà giữ xe đạp tự động với kích thước xe đạp mô hình . 57 Hình 3. 5: Kết cấu khung nhà giữ xe đạp của mô hình 57 Hình 3. 6: Cơ cấu nâng - hạ và xoay xe của mô hình 58 Hình 3. 7: Kết quả thi công mô hình mô phỏng nhà giữ xe ngầm tự động 58 Hình 3. 8: Nhà giữ xe đạp ngầm tự động 3D với kích thước xe đạp thực 59 Trang xii
15. DANH SÁCH KÝ HIỆU DÙNG TRONG LUẬN VĂN - m: khối lượng riêng của vật [kg] - W: trọng lượng riêng của vật [kg] - WGear1: trọng lượng riêng của bánh răng bị dẫn [kg] - WGear2: trọng lượng riêng của bánh răng dẫn [kg] - Wl: trọng lượng riêng của tải [kg] - Wp: trọng lượng riêng của pulley [kg] - Wb: trọng lượng riêng của dây đai băng tải [kg] - g: gia tốc trọng trường [m/s2] - R: bán kính của vật [m] - Rl: bán kính của tải [m] - Ro: bán kính ngoài của hình trụ rỗng [m] - Ri: bán kính trong của hình trụ rỗng [m] 2 - αacc: gia tốc góc [rad/s ] - L: chiều dài vật [m] - Lls: chiều dài của trục vít me [m] - ρ: mật độ khối lượng của vật [kg/m3] - ωm: vận tốc góc của động cơ [rad/s] - ωl: vận tốc góc của tải [rad/s] - ωf: vận tốc góc cuối [rad/s] - ωi: vận tốc góc ban đầu [rad/s] - T: moment xoắn của vật [N.m] - Tm: moment xoắn của động cơ [N.m] - Tl: moment xoắn của tải [N.m] - Tf: moment xoắn ma sát [N.m] Trang xiii
16. - Tr: moment xoắn tham chiếu về trục động cơ [N.m] - Tacc: moment xoắn gia tốc [N.m] - Tt: moment xoắn tổng cộng [N.m] - Tu: moment xoắn cần thiết để nângải của trục vít me [N.m] - Td: moment xoắn cần thiết để hạ/kéo tải của trục vít me [N.m] - N2: số răng của bánh răng dẫn - N1: số răng của bánh răng bị dẫn - N: tỷ số truyền của động cơ - J: lực quán tính của hình trụ [kg.m2] 2 - Jt: lực quán tính tổng cộng của hệ [kg.m ] 2 - Jl: lực quán tính của tải [kg.m ] 2 - Jm: lực quán tính của động cơ [kg.m ] 2 - Jlb: lực quán tính của dây đai [kg.m ] 2 - Jp: lực quán tính của pulley [kg.m ] 2 - Jls: lực quán tính của trục vít me [kg.m ] 2 - JGear1: lực quán tính của bánh răng bị dẫn [kg.m ] 2 - JGear2: lực quán tính của bánh răng dẫn [kg.m ] - RGear1: bán kính vòng chia của bánh răng bị dẫn [m] - RGear2: bán kính vòng chia của bánh răng dẫn [m] - Rls: bán kính của trục vít me [m] - e: hiệu suất làm việc - Vl: vận tốc chuyển động của tải [m/s] - Fl: lực tác dụng lên tải [N] - Ff: lực ma sát [N] - Fpf: lực trước khi đặt tải [N] - µ: hệ số ma sát - µr: hệ số ma sát động của ổ đỡ tịnh tiến Trang xiv
17. - µ1: hệ số ma sát giữa các sản phẩm bị tích tụ với băng tải - p: bước ren của trục vít me (pitch) [m] - Ks: hệ số an toàn của động cơ - l: độ sâu của đai ốc (lead) [m/vòng] - dm: đường kính vòng chia của trục vít me [m] - λ : góc nghiêng ren [o] - rm: bán kính vòng chia của trục vít me [m] - ns: số đầu mối ren của trục vít me - dm: đường kính vòng chia của trục vít me [m] - D: đường kính đỉnh ren của trục vít me [m] - d: đường kính chân ren của trục vít me [m] - h: bề dày của chân ren [m] - t: chiều cao của ren [m] - b: chiều dài của ren chịu tải [m] - a: bề dày của đai ốc [m] - vs: vận trượt tương đối giữa đai ốc và trục vít me [m/s] - θ: chuyển vị góc của trục vít me - x: quãng đường dịch chuyển tịnh tiến của đai ốc [m] - σb: ứng suất nén trong ren [MPa] - σu: ứng suất uốn trong ren [MPa] - σs: ứng suất cắt trong ren [MPa] - σa: ứng suất chịu kéo (nén) dọc trục tại chân ren [MPa] t - MF : moment xoắn tác dụng lên chân ren [N.m] 2 bh 3 - I : moment quán tính tại chân ren [m4] 12 h - y : độ võng của chân ren khi chịu uốn [m] 2 Trang xv
18. 2 - At: tiết diện chịu ứng suất kéo (nén) tại chân ren [m ] - d: đường kính vòng chia của pulley [m] - zp: số răng của pulley - zb: số răng của băng tải - p: bước răng danh nghĩa của pulley [m] - do: đường kính ngoài của pulley [m] - u: độ chênh lệch bước ren [m] - Lb: chiều dài toàn bộ dây đai [m] - C: khoảng cách tâm giữa hai trục pulley [m] o - θ1: góc ôm của dây đai xung quanh pulley dẫn động [ ] o - θ2: góc ôm của dây đai xung quanh pulley bị dẫn động [ ] - 2 : góc ôm dây đai quanh con lăn không tải nhánh đai dẫn động - 2 : góc ôm dây đai quanh con lăn không tải nằm bên nhánh bị dẫn. - θe: góc ôm dây đai quanh pulley căng - d1: đường kính vòng chia của pulley dẫn động [m] - d2: đường kính vòng chia của pulley bị dẫn động [m] - db: đường kính lỗ khoan của pulley tăng đai - di: đường kính vòng chia của pulley không tải (idle pulley) - Te: lực căng hiệu dụng (có ích) của dây đai [N] - T1: lực căng của dây đai nhánh dẫn động [N] - T2: lực căng của dây đai nhánh bị dẫn động [N] - η: hiệu suất của truyền động dây đai [0.94 – 0.96] - M1: moment xắn tại pulley truyền động [N.m] - M2: moment xoắn cần thiết để quay pulley bị dẫn [N.m] - P2: công suất cần thiết của pulley bị dẫn [W] - ω1: vận tốc góc của pulley dẫn động [rad/s] - ω2: vận tốc góc của pulley bị dẫn [rad/s] Trang xvi
19. - n1: tốc độ góc của pulley dẫn động [vòng/phút] - n2: tốc độ góc của pulley bị dẫn [vòng/phút] - Fa: lực gia tốc của bộ trượt (bàn máy) [N] - Ff: lực ma sát trượt [N] - Fg: lực trọng trường [N] - Fab: lực quán tính để tăng tốc dây đai [N] - Fai: lực quán tính của pulley tăng đai tự động [N] - Fw: ngoại lực tác dụng lên bàn máy [N] - Ffi: lực ma sát nghỉ (ma sát tĩnh) [N] - Fs1: lực trục tác dụng lên pulley dẫn động [N] - Fs2: lực trục tác động lên pulley không tải [N] - Fe: lực căng dây đai ngoài [N] 2 - Ji: moment quán tính của pulley không tải [kg.m ] - a: gia tốc dài của bộ trượt (bàn máy) [m/s2] - ms: khối lượng của bộ trượt (bàn máy) [kg] - mp: khối lượng của pulley truyền động [kg] - mi: khối lượng của pulley không tải [kg] - β: góc nghiêng của bộ trượt (bàn máy) so với phương ngang [o]. - zp1: số răng của pulley dẫn động - zp2: số răng của pulley bị dẫn động Trang xvii
20. Chương 1: TỔNG QUAN 1.1 Đặt vấn đề Sự phát triển mạnh mẽ của dân số thế giới dẫn theo nhiều vấn đề cần được đặt ra và giải quyết, một trong số đó là vấn đề về giao thông. Do dân số ngày càng tăng cho nên lượng phương tiện giao hiện đại (ô tô, xe buýt, tàu lửa, ) ngày càng tăng nhằm đáp ứng nhu cầu đi lại của người dân. Lượng phương tiện tham gia giao thông ngày càng nhiều dẫn đến nảy sinh nhiều vấn đề: khí thải, tắc đường, nhiên liệu, tiếng ồn, Để giải quyết những vấn đề trên, một số nước tiên tiến trên thế giới khuyến cáo người dân sự dụng các loại phương tiện thân thiện với môi trường chẳng hạn: các loại phương tiện chạy bằng điện, đi xe đạp, đi bộ, Xe đạp là phương tiện giao thông rất quen thuộc với mỗi chúng ta, đây là phương tiện giao thông có rất nhiều ưu điểm: không gây tiếng ồn, không thải khí độc ra môi trường, giúp tăng cường sức khỏe cho người sử dụng, giá thành thấp do vậy ngày nay nó là một phương tiện không thể thiếu trong đời sống con người. Rất nhiều nước phát triển trên thế giới (Nhật Bản, Mỹ, Trung Quốc, Úc, ) khuyến khích người dân sử dụng xe đạp làm phương tiện giao thông chính trong các thành phố lớn. Ở Việt Nam, thủ tướng Nguyễn Tấn Dũng vừa có chủ chương áp dụng chương trình sử dụng xe đạp công cộng trong năm 2014 ở 5 thành phố lớn: Hải Phòng, Hà Nội, Đà Nẵng, Tp. Hồ Chí Minh và Cần Thơ nhằm giải quyết một số vấn đề về giao thông đô thị. Chiếc xe hai bánh đầu tiên ra đời vào những năm thập niên 80 do một bá tước người Đức sáng chế có tên Draisine hay Velocipede (1817), và thuật ngữ bicycle (bi: hai, cycle: bánh) được đặt ra ở Pháp năm 1860 [1], nó được hình thành và phát triển cho đến ngày nay. Ở Việt Nam xe đạp được đưa vào sử dụng nhiều vào thời kỳ Pháp Trang 1
21. thuộc, chiếc xe đạp thồ đã trở nên niềm tự hào của người dân Việt Nam bởi vì nó đã góp phần vào thắng lợi của chiến dịch Điện Biên Phủ, trong chiến dịch này quân và dân ta đã sử dụng 21.000 chiếc xe đạp thồ để chở lương thực, thuốc men, cung cấp cho tiền tuyến [2]. Và từ đó xe đạp trở nên thân thuộc với người Việt Nam cho đến ngày nay, đặc biệt đối với người có thu nhập thấp (học sinh, sinh viên, công nhân, ). Một số năm gần đây văn hóa đi xe đạp ở Việt Nam đang dần bị mai một vì xe máy và ô tô đang xâm nhập mạnh mẽ vào thị trường và thay thế dần xe đạp ở Việt Nam. Xe đạp giờ chỉ còn là phương tiện đi lại của tầng lớp có thu nhập thấp (học sinh – sinh viên, công nhân, người nghèo), tuy vậy nó vẫn chiếm một vị trí quan trong xã hội. Ngược lại trên thế giới một số nước tiên tiến đã và đang khuyến khích người dân sử dụng xe đạp làm phương tiện giao thông chính, chính phủ một số nước còn cấp xe đạp cho người dân sử dụng nhằm mục đích giảm ô nhiễm môi trường, tiếng ồn. Theo số liệu thống kê vào năm 2004 dân số Nhật Bản có 86 triệu người thì có đến 23 triệu người sử dụng xe đạp và mỗi năm bán ra khoảng 11 triệu chiếc [3]. 1.2 Một số phương pháp cất giữ xe đạp trên thế giới và ở Việt Nam 1.2.1 Các hệ thống đỗ đậu xe đạp nhỏ 1.2.1.1 Giá đỡ hình chữ U ngược Giá đỡ hình chữ U ngược trở nên phổ biến vào những năm thập niên 80 và trở thành một trong những giá đỡ được sử dụng rộng rãi nhất ngày nay bởi những người đi xe đạp. Kích thước thiết kế tiêu chuẩn của giá đỡ hình chữ U ngược 30 inches chiều dài và 36 inches chiều cao, các thiết kế có đường kính nhỏ hơn sẽ không cung cấp sự chống đỡ đầy đủ cho xe đạp [4]. Thông thường hai xe đạp có thể đậu đối xứng hai bên của giá đỡ và nó không gây ra vấn đề gì cho xe đạp cũng như người sử dụng nó. Giá đỡ hình chữ U ngược mang lại sự vững vàng ngăn cho xe đạp bị đổ, nghiêng, cho phép bánh trước và bánh sau được khóa một cách riêng biệt hoặc khóa cùng với khung xe bằng cách sử dụng ổ khóa hình chữ U hoặc bằng dây xích. Giá đỡ hình chữ U ngược được giới thiệu một cách rộng rãi như một giá đỡ Trang 2