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

-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

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



-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


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


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)



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
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 :

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:


(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

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

-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 .