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

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
NGÀNH: CƠ KHÍ
CHUN NGÀNH: CƠNG NGHỆ CHẾ TẠO MÁY

C
C

R
L
T.

DU

TÊN ĐỀ TÀI:

THIẾT KẾ VÀ CHẾ TẠO MÁY NÂNG
MINI ĐIỀU KHIỂN TỪ XA
Giáo viên hướng dẫn
Giáo viên duyệt
Sinh viên thức hiện
Số thẻ sinh viên
Lớp
Sinh viên thức hiện
Số thẻ sinh viên
Lớp



C
C

1. Nhu cầu thực tế của đề tài:
Trong phần lớn các nhà máy, xí nghiệp hiện nay vẫn cịn rất nhiều dây chuy ền lạc
hậu khiến công nhân vất vả đặc biệt là di chuyển các khối hàng nặng, các chi tiết
khối lượng lớn từ nơi này qua nơi khác hoặc nâng lên hạ xuống các chi tiết cần gia
công. Để có thể tăng năng suất cũng như giảm gánh nặng lên người cơng nhân,
nhóm chúng em nảy sinh ý tưởng thiết kế và chế tạo máy nâng mini điều khiển từ
xa qua giao tiếp sóng vơ tuyến. Máy sử dụng 2 xi lanh điện kèm cơ cấu nâng chữ
X để nâng chi tiết. Dưới thân máy được trang bị 4 bánh lắp động cơ để di chuyển
linh hoạt. Để tăng độ tiện dụng, máy còn được trang bị module điều khiển từ xa
phạm vi lên tới 100m.
2. Phạm vi nghiên cứu đề tài:
Trên cơ sở thiết kế tiến hành chế tạo máy thực tế.
3. Nội dung cơng việc:

R
L
T.

DU

• Phần lý thuyết tìm hiểu:
✓ Giới thiệu chung về để tài
✓ Tổng quan về máy
✓ Sơ đồ động toàn máy
✓ Cơ sở lý thuyết về điện
✓ Thiết kế, tính tốn, chọn các thơng số của máy.


14C1VA

Cơ Khí

Ngành
Cơng Nghệ Chế Tạo
Máy
Cơng Nghệ Chế Tạo
Máy

1. Tên đề tài đồ án:
Thiết kế và chế tạo máy nâng mini điều khiển từ xa
2. Đề tài thuộc diện: ☐Có ký kết thỏa thuận sở hữu trí tuệ đối với kết quả thực hiện
3. Các số liệu và dữ liệu ban đầu:

C
C

R
L
T.

3.1.Xi lanh điện : 12V- 3A
3.2.Ắc quy : 12V-4AH

DU

3.3.Tốc độ đẩy xi lanh : Max 8.1mm/s


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 v ới cơng việc thiết kế, chế
tạo và tìm hiểu các về các loại linh kiện điện tử, chúng e m đ ã đ ư ợ c c á c Th ầ y
trong khoa Cơ Khí giao cho đề tài tốt nghiệp

“ Thiết kế, chế tạo máy nâng

C
C

mini điều khiển từ xa” nhằm củng cố về kiến thức trong quá trình th ực tế. Sau

R
L
T.

khi nhận được đề tài, với sự hướng dẫn của thầy giáo PGS. Trần Xuân Tùy cùng với
sự nỗ lực của bản thân, sự tìm tịi nghiên c ứu tài liệu đến nay đồ án c ủ a c h ú n g

DU

em về mặt cơ bản đã hồn thành. Trong q trình th ực hiện dù đã có gắng
nhưng do th ời gian cũng như trình đ ộ vẫn cịn hạn chế nên khơng th ể tránh
khỏi sai sót. Vậy em kính mong s ự chỉ bảo giúp đỡ và đóng góp ý ki ến của c á c
thầy cô để đồ án của em được hoàn thiện hơn. Chúng em xin chân thành cảm ơn!

i



Email

:

Ngày nộp

: 05/12/2019

C
C

R
L
T.

DU

Lời cam kết: “ Tôi xin cam đoan đề tài tốt nghiệp này là cơng trình do nhóm của
chúng tơi gồm Phạm Hoàng Bảo và Võ Xuân Thái cùng nhau nghiên cứu thực hiện.
Chúng tôi không sao chép hoặc lấy ý tưởng của ai mà khơng được sự cho phép hoặc
trích dẫn nguồn gốc. Nếu có bất kỳ sự sai phạm nào, chúng tơi xin chịu hồn tồn
trách nhiệm.”

Sinh viên thực hiện

Võ Xuân Thái

ii



Email

:

Ngày nộp

: 05/12/2019

C
C

R
L
T.

DU

Lời cam kết: “ Tôi xin cam đoan đề tài tốt nghiệp này là cơng trình do nhóm của
chúng tơi gồm Phạm Hoàng Bảo và Võ Xuân Thái cùng nhau nghiên cứu thực hiện.
Chúng tôi không sao chép hoặc lấy ý tưởng của ai mà khơng được sự cho phép hoặc
trích dẫn nguồn gốc. Nếu có bất kỳ sự sai phạm nào, chúng tơi xin chịu hồn tồn
trách nhiệm.”

Sinh viên thực hiện

Phạm Hoàng Bảo

iii



2.1.2 Phân loại các hệ thống nâng: .................................................................................12
2.2 Chọn vật liệu chế tạo kết cấu:....................................................................................14
2.3.1 Khái niệm và cấu tạo: ..............................................................................................18
2.3.2 Ưu điểm của xi lanh điện:.......................................................................................19
2.3.3 Nhược điểm của xi lanh điện: ................................................................................19
2.3.4 Một số ứng dụng của xi lanh điện: ........................................................................19
2.3.5 Các thông số cơ bản của xi lanh điện:...................................................................20
2.3.6 Tính chọn xi lanh điện: ...........................................................................................20
2.4 Thiết kế động học: ......................................................................................................21
2.4.1 Phân tích và lựa chọn phương án thiết kế cho máy:............................................21
2.4.2 Sơ đồ động và nguyên lý làm việc: .......................................................................22

iv


2.4.3 Tính chọn kích thước máy từ xi lanh đã chọn:.....................................................24
2.4.4 Hộp giảm tốc cho hệ thống di chuyển:..................................................................25
2.4.5 Tính chọn hộp giảm tốc cho hệ thống di chuyển:................................................27
2.5 Hướng dẫn sử dụng:....................................................................................................29
2.6 Hướng dẫn bảo trì sửa chữa:.....................................................................................29
2.7 Một số hình ảnh trong quá trình chế tạo: .................................................................30
CHƯƠNG 3: THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN .................................................31
3.1 Mạch điều khiển qua sóng vơ tuyến: ........................................................................31
3.2 Nguồn điện:..................................................................................................................33
3.2.1 Cấu tạo Acquy:.........................................................................................................33

C
C

3.2.2 Nguyên lý hoạt động của acquy:............................................................................34

Hình 1.4 Pa lăng xích điện ................................................................................................. 04
Hình 1.5 Pa lăng cáp điện................................................................................................... 05
Hình 1.6 Xe nâng bằng tay................................................................................................. 07
Hình 1.7 Xe nâng bằng điện .............................................................................................. 08
Hình 1.8 Xe nâng bằng động cơ ........................................................................................ 09
Hình 1.9 Nguyên lý hoạt động của động cơ điện ............................................................ 10
Hình 2.1 Máy nâng trụ........................................................................................................ 12
Hình 2.2 Bàn nâng chữ X ................................................................................................... 13
Hình 2.3 Tính lực nâng ....................................................................................................... 13
Hình 2.4 Thép hộp 25x50................................................................................................... 15
Hình 2.5 Cấu tạo của xi lanh điện ..................................................................................... 18
Hình 2.6 Xi lanh điện sử dụng trong đề tài...................................................................... 20
Hình 2.7 Sơ đồ động hệ thống nâng.................................................................................. 22
Hình 2.8 Sơ đồ động hệ thống di chuyển ......................................................................... 23
Hình 2.9 Kích thước sơ bộ ................................................................................................. 24
Hình 2.10 Kích thước máy hồn chỉnh............................................................................. 25
Hình 2.11 Di chuyển của máy nâng .................................................................................. 25
Hình 2.12 Hộp giảm tốc ..................................................................................................... 26
Hình 2.13 Bánh xe 150mm ................................................................................................ 27
Hình 2.14 Kích thước giảm tốc ......................................................................................... 28
Hình 2.15 Một số hình ảnh trong quá trình chế tạo ........................................................ 30
Hình 3.1 Mạch điều khiển sử dụng sóng hồng ngoại ..................................................... 31
Hình 3.2 Mạch điều khiển sử dụng sóng vơ tuyến.......................................................... 32
Hình 3.3 Cấu tạo bên trong ắc quy.................................................................................... 33
Hình 3.4 Bình ắc quy 12V-4Ah......................................................................................... 36
Hình 3.5 Rơ le...................................................................................................................... 37
Hình 3.6 Cấu tạo rơ le......................................................................................................... 37
Hình 3.7 Nguyên lý hoạt động của rơ le .......................................................................... 38
Hình 3.8 Cơng tắc hành trình ............................................................................................. 39
Hình 3.9 Cơng tắc hành trình Omron ............................................................................... 40

C

R
L
T.

DU

vii


Thiết kế và chế tạo máy nâng mini điều khiển từ xa

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI

1.1 Các loại máy nâng hạ:
- Máy nâng chuyển là khoa học nghiên cứu việc cơ giới hóa q trình nâng
chuyển các vật nặng nhằm nâng cao năng suất lao động, giảm nhẹ sức lao động
cho con người. - Dựa vào đặc điểm của quá trình vận chuyển vật liệu,người ta
phần biệt 2 chủng loại chính:
+ Máy nâng (cịn gọi là máy trục): Đây là loại thiết bị mà quá trình làm việc lặp lại
có chu kỳ. Một chu kỳ cơng tác bao gồm thời gian có tải và thời gian chạy khơng.
+ Máy vận chuyển liên tục: ở loại thiết bị nầy, vật liệu được vận chuyển theo từng
dòng liên tục. - Với máy nâng người ta còn phân biệt:
+ Máy nâng đơn giản: Chỉ có một chuyển động cơng tác là nâng và hạ vật. Ví dụ
Các loại kích, Tời, palăng xích, vận thăng xây dựng...

C
C


cao.
Cơng dụng:
•
•
•

Sử dụng để nâng chuyển hàng hoá và lắp ráp máy trong các nhà công nghiệp như
nhà kho, nhà xưởng, phân xưởng sản xuất.
Đối với cần trục có tải trọng nâng lớn vài trăm tấn được dùng để lắp ráp, sửa chữa
thiết bị trong các cơng trình thuỷ điện, nhiệt điện.
Cần trục được tính tốn thiết kế và lắp đặt ngay trong giai đoạn xây dựng cơng
trình để thuận lợi cho việc lắp đặt.
Phân loại cần trục:

SVTH: Võ Xuân Thái – Phạm Hoàng Bảo

GVHD: PGS. Trần Xuân Tùy

Trang | 1


Thiết kế và chế tạo máy nâng mini điều khiển từ xa
•
•
•

Theo vào số dầm, được chia làm 2 loại : cầu trục 1 dầm và cầu trục 2 dầm
Theo cách bố trí cơ cấu di chuyển, chia 2 loại : cầu trục dẫn động chung và cầu
trục dẫn động riêng
Theo cách tựa của cầu trục trên ray, chia 2 loại : cầu trục đỡ trên ray và cầu trục


Trang | 2


Thiết kế và chế tạo máy nâng mini điều khiển từ xa

1.1.2 Pa lăng:
Pa lăng là sản phẩm để kéo các vật , bao gồm dây ( cáp hoặc xích ) vắt qua các
puli như 1 chiếc dòng dọc giúp con người nâng hạ các vật nặng một cách đơn giản và
nhẹ nhạng hơn.
Pa lăng được sử dụng trong các lĩnh vực sản xuất thi công trong xưởng, khai thác
mỏ, nông nghiệp, điện lực, xây dựng cũng như việc lắp đặt máy móc, bốc dỡ hàng,
nâng hạ hang trong các nhà ga, bến tàu, kho bãi. Ngoài ra, Pa lăng cịn được dùng để
hỗ trợ sửa chữa máy móc thiết bị.
Trên thị trường hiện nay có các loại pa lăng hiện hành như:
- Pa lăng xích kéo tay :
Đây là loại pa lăng được sử dụng phổ biến nhất bởi các tính năng tuyệt vời của
sản phẩm như :
+ Tính cơ động . Có thể dùng ở bất cứ nơi nào vì sản phẩm này sử dụng sức người
để kéo dây xích
+ Tải trọng nâng lớn : từ 1 - 30 tấn với chiều dài dây xích từ 3 - 15 mét
+ Đa dạng về chủng loại để khách hàng lựa chon và có nhiều mức giá khác nhau
như

C
C

R
L
T.

nhất định và cuốn nhả xích vào 1 túi đựng xích. Loại Pa lăng xích điện có 2 loại là có
con chạy di chuyển trên dầm chữ I và loại cố định. Loại pa lăng xích điện được sử
dụng chủ yếu trong các nhà kho , nhà xưởng , những nơi làm việc cố định.

DU

Hình 1.4 Pa lăng xích điện
SVTH: Võ Xn Thái – Phạm Hoàng Bảo

GVHD: PGS. Trần Xuân Tùy

Trang | 4


Thiết kế và chế tạo máy nâng mini điều khiển từ xa

- Pa lăng cáp điện
Loại này có cấu tạo và hoạt động tương tự như Pa lăng xích điện nhưng khơng sử
dụng dây xích mà thay bằng dây cáp và có tang cuốn cáp tương tự như tời kéo mặt đất.
Đây là loại pa lăng tương đối phổ biến dùng động cơ điện và có hộp giảm tốc để
cuốn nhả cáp thơng qua hệ thống Puly và móc cẩu.

C
C

R
L
T.

DU

buộc chắc chắn chưa, vật tải hoặc dây treo đã được đặt ở đúng vị trí chưa; và kiểm tra
lại hệ thống phanh trước khi tiếp tục nâng vật tải.
6. Vì mục tiêu an tồn cho người sử dụng, tuyệt đối không được đi qua hoặc làm
việc dưới vật tải đang nâng lên.
7. Trong khi nâng hoặc hạ vật tải, kéo tay xích đều đặn để tránh tình trạng xích bị
giật hoặc xoắn xích.
8. Dừng hoạt động ngay lập tức nếu xích khơng thể kéo thêm được nữa. Tiến hành
kiểm tra các trường hợp có thể xảy ra như sau:
(1) Nếu có vật gì bị mắc vào vật tải.
(2) Các bộ phận của Palăng gặp trục trặc.
(3) Trọng lượng vật tải vượt quá sức tải của Palăng.
Cơ bản cần biết về pa lăng:
Cáp dùng trong pa lăng
- Chọn cáp theo tiêu chuẩn:
+ Cáp có cấu tạo phù hợp với tính năng sử dụng của nó
+ Cáp phải đủ chiều dài cần thiết. Đối với cáp dùng để buộc thì phải đảm bảo góc
giữa các nhánh cáp khơng lớn hơn 90 0 .
+ Cáp sử dụng phải có khả năng chịu lực phù hợp với lực tác dụng lên cáp.
- Loại bỏ cáp:
Sau một thời gian sử dụng cáp sẽ bị mịn do ma sát, rỉ và có thể bị đứt gẫy các sợi
do cuốn vào tang và qua ròng rọc. Hiện tượng này sẽ phát triển dần dần đế n một lúc
nào đó mới bị đứt hồn tồn. Do đó thường xuyên tiến hành kiểm tra để loại bỏ những
cáp khơng đủ điều kiện an tồn.
Xích dùng trong Pa lăng:

C
C

R
L


Thiết kế và chế tạo máy nâng mini điều khiển từ xa

- Chọn phanh: Tính tốn và chọn phanh theo yêu cầu.
- Loại bỏ má phanh:
+ Khi má phanh mòn khơng đều, má phanh mịn đến đỉnh vít giữ má phanh,
phanh có hiện tượng rạn nứt thì cần phải loại bỏ và thay mới.
+ Khi phanh làm việc má phanh chỉ tiếp xúc với bánh một góc nhỏ hơn 80 % góc
quy định.
+ Khi báng phanh bị mịn q 30 % chiều dày trở lên, độ dày của má phanh mịn
q 50%.
- Loại bỏ phanh đai:
+ Khi có vết nứt ở trên đai phanh, khi độ hở giữa đai phanh và bánh phanh nhỏ
hơn 2mm hoặc lớn hơn 4mm.
+ Khi bánh phanh bị mòn quá 30% chiều dày ban đầu của bánh phanh
+ Khai đai phanh bị mòn quá 50% chiều sâu ban đầu.
+ Khi phanh làm việc với bánh phanh và đai phanh chỉ tiếp xúc với nhau 1 góc
nhỏ hơn 80% góc tính tốn.
+ Khi bánh phanh và đai phanh mịn khơng dần đều.
Trên đây là u cầu đối xích, cáp, tang, rịng rọc và phanh, các bạn tham khảo nhé.
Đồng thời nên thường xuyên kiểm tra và bảo dưỡng pa lăng để tăng tuổi thọ của pa
lăng và đạt hiệu quả cao trong công việc.
1.1.3 Xe nâng:

C
C

R
L
T.

+ Xe nâng tay cao có thể nâng cao tối đa tới 3.5m, tải trong nâng từ 400kg-2 tấn 5.
Có loại có mặt bàn và có loại có càng để nâng pallet. Xe nâng tay cao thường dùng để
nâng di chuyển hành hóa trong kho hoặc xếp lên oto, container,.. Xe nâng mặt bàn có
thể dùng nâng cây cảnh, module máy…Càng nâng pallet có độ dịch chuyển nên dễ
dàng nâng được pallet có kích thước khác nhau. Tuy nhiên xe nâng tay cao chỉ sử
dụng được pallet một mặt và khơng có thanh giằng.
2. Xe nâng hạ bằng điện

C
C

Xe nâng hạ bằng điện còn được gọi là xe nâng tự động, đây là loại xe nâng dùng
ắc quy hoặc cắm điện để thay cho sức người để di chuyển hàng và nâng hàng. Có 2
loại xe nâng bằng điện:

R
L
T.

DU

Hình 1.7 Xe nâng bằng điện

SVTH: Võ Xuân Thái – Phạm Hoàng Bảo

GVHD: PGS. Trần Xuân Tùy

Trang | 8



lực để nâng hàng hóa. Tải trọng của loại xe nâng bằng động cơ xuất phát có thể từ 1
tấn lên đến hàng chục tấn.
Thông thường các loại xe nâng từ 5 tấn trở xuống dùng đại trà trong các nhà máy
xí nghiệp, các loại xe có tải trọng từ 10 tấn trở lên dùng ở các cảng biển phục vụ cho
việc nâng hạ container có trọng tải lớn.

SVTH: Võ Xuân Thái – Phạm Hoàng Bảo

GVHD: PGS. Trần Xuân Tùy

Trang | 9


Thiết kế và chế tạo máy nâng mini điều khiển từ xa

- Ở các xí nghiệp hiện nay,việc nâng hạ và di chuyển hàng hóa, các chi tiết có khối
lượng lớn hầu hết đều sử dụng xe nâng. Tuy nhiên, hạn chế của xe nâng là phải có
người ngồi lên lái và không thể đi vào những nơi chật hẹp được. Để giải quyết về vấn
đề di chuyển nơi chật hẹp, họ đã phát triển các mẫu xe nâng mini sử dụng bằng tay và
có bánh di chuyển.
Tuy nhiên, người công nhân vẫn phải nâng vật và đẩy đi bằng tay mất thời gian
làm giảm năng suất lao động.
1.2 Sử dụng điện năng trong nâng hạ và di chuyển.
1.2.1 Motor 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 nhi ệm

C


1.2.2 Kết hợp hệ thống điều khiển từ xa trong việc nâng hạ và di chuyển:
Máy sử dụng 2 xi lanh điện kèm cơ cấu nâng chữ X để nâng chi tiết. Dưới thân
máy được trang bị 4 bánh lắp động cơ để di chuyển linh hoạt. Để tăng độ tiện dụng,
máy còn được trang bị module điều khiển từ xa phạm vi lên tới 100m.
1.3 Ý nghĩa của đề tài:
Công dụng: Máy nâng hạ trong đề tài được chế tạo ra để nâng hạ các bộ phận máy,
chi tiết máy có thể điều chỉnh ở nhiều độ cao giúp thợ máy có thể sửa chữa một cách
dễ dàng. Module điều khiển từ xa kết hợp với động cơ gắn giảm tốc cùng bánh xe ở
dưới giúp máy nâng có thể di chuyển linh hoạt, khơng bị bó buộc trong phạm vi đặt
máy. Tổng thể máy khá nhỏ nên phù hợp để di chuyển linh hoạt trong các phân xưởng,
module điều khiển từ xa giảm thiểu dây nối tránh các sự cố xảy ra trong quá trình nâng

C
C

hạ và di chuyển.

R
L
T.

DU

SVTH: Võ Xuân Thái – Phạm Hoàng Bảo

GVHD: PGS. Trần Xuân Tùy

Trang | 11


sẽ không thích hợp với những nơi chật hẹp cần di chuyển trong phân xưởng nhà máy.
SVTH: Võ Xuân Thái – Phạm Hoàng Bảo

GVHD: PGS. Trần Xuân Tùy

Trang | 12


Thiết kế và chế tạo máy nâng mini điều khiển từ xa

Hệ thống nâng chữ X:
Ở hệ thống này, xi lanh và mặt nâng sẽ tạo một góc α, góc này sẽ thay đổi mỗi khi
bàn nâng nâng lên hay hạ xuống. Lực nâng lớn nhất cần có khi α đạt góc nhỏ nhất.

C
C

R
L
T.

DU

Hình 2.2 Bàn nâng chữ X

Cơng thức nâng sẽ là: F ≥ Mg/sin(α)
VD: Khi gấp gọn α = 11⁰, để nâng vật khoảng 300kg thì lực nâng ban đầu cần thiết
là 1573kg.

Hình 2.3 Tính lực nâng

L
T.

Bảng 2.1 thành phần hóa học của thép 45
Mác thép

45

C

Si

Mn

P≤

DU

0,42-

0,17-

0,50-

0,50

0,37

0,80


thái
nhiệt

b/MPa

st/Mpa  %

, % ak/J*cm-2

luyện
45

Thường

598

353

16

40

49

Cáng
nóng

Ủ hoặc rấm
ở nhiệt độ
cao

DU

Hình 2.4 Thép hộp 25x50

SVTH: Võ Xuân Thái – Phạm Hoàng Bảo

GVHD: PGS. Trần Xuân Tùy

Trang | 15