Mô hình hóa và phân tích động lực học máy giặt lồng ngang

Nội dung tài liệu: Mô hình hóa và phân tích động lực học máy giặt lồng ngang

1. - i - ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƯỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP NGUYỄN THỊ HOA MÔ HÌNH HÓA VÀ PHÂN TÍCH ĐỘNG LỰC HỌC MÁY GIẶT LỒNG NGANG CHUYÊN NGÀNH: KỸ THUẬT CƠ KHÍ MÃ SỐ: 9520103 TÓM TẮT LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT THÁI NGUYÊN-NĂM 2021
2. - ii - Công trình được hoàn thành tại: Trường Đại học Kỹ thuật Công nghiệp-Đại học Thái Nguyên Người hướng dẫn khoa học: PGS.TS. Ngô Như Khoa Phản biện 1: . Phản biện 2: . Phản biện 3: . Luận án sẽ được bảo vệ trước Hội đồng chấm luận án cấp Đại học Thái Nguyên, họp tại Trường Đại học Kỹ thuật Công nghiệp, đường 3/2, phường Tích Lương, Thành phố Thái Nguyên. vào hồi giờ ngày .tháng năm Có thể tìm hiểu luận án tại thư viện: - Thư viện Quốc gia - Thư viện Đại học Thái Nguyên - Thư viện Trường Đại học Kỹ thuật Công nghiệp
3. - 3 - MỞ ĐẦU Tính cấp thiết của nghiên cứu Vật quay là đối tượng phổ biến trong các hệ thống cơ khí, có thể thấy trong các máy gia công cắt gọt, rôto của động cơ, trục của máy nghiền, lồng quay của máy giặt Trong quá trình hoạt động, các vật quay tạo ra rung động của hệ thống. Trong nghiên cứu này, đối tượng vật quay cụ thể được lựa chọn là lồng giặt của máy giặt vì đây là thiết bị điện dùng cho gia đình rất phổ biến trên thế giới cũng như ở Việt Nam. Lực kích thích chủ yếu gây ra rung động cho máy giặt là sự phân bố của quần áo trong lồng giặt tạo nên khối lượng không cân bằng. Chu trình làm việc của máy giặt được chia làm hai giai đoạn chủ yếu là giặt và vắt. Trong giai đoạn giặt, máy quay với tốc độ thấp để làm nhiệm vụ đảo khuấy đồ giặt nên hiện tượng rung động xảy ra với biên độ nhỏ. Tuy nhiên, trong giai đoạn vắt, hiện tượng rung lắc xảy ra rất mạnh và thay đổi liên tục do lồng giặt quay với tốc độ cao làm cho đồ giặt bị ép vào vách trong của lồng giặt, trở thành một khối lượng mất cân bằng lớn cho đến khi giai đoạn vắt kết thúc. Đặc biệt đối với máy giặt lồng ngang, hiện tượng mất cân bằng của đồ giặt càng dễ dàng xảy ra hơn do ảnh hưởng của trọng lực. Để giải quyết bài toán phân tích đặc tính rung động của máy, làm cơ sở giải quyết các bài toán thiết kế, vận hành máy giặt tốt hơn, trước tiên cần xây dựng mô hình mô phỏng hoạt động của máy. Do vậy, tác giả chọn vấn đề “Mô hình hóa và phân tích động lực học máy giặt lồng ngang” làm đề tài nghiên cứu. Mục đích nghiên cứu của luận án Xây dựng được mô hình động lực cho máy giặt lồng ngang trong cả hệ tọa độ phẳng và hệ tọa độ không gian, đồng thời đánh giá được ảnh hưởng của các thông số hệ thống đến rung động của máy. Từ đó đề xuất các chiến lược để kiểm soát và giảm rung động của máy giặt lồng ngang dân dụng trong khi vẫn giữ nguyên chế độ và đặc tính làm việc. Đối tượng nghiên cứu Đối tượng nghiên cứu của nghiên cứu là động lực học và rung động của máy giặt lồng ngang. Đề tài sử dụng hệ thống treo máy giặt lồng ngang dân dụng LG- WD 8990TDS là đối tượng thực để xây dựng mô hình động lực và kiểm nghiệm. Phương pháp nghiên cứu Nghiên cứu sử dụng lý thuyết mô hình hóa, mô phỏng số kết hợp với nghiên cứu thực nghiệm. Trong đó, bài toán mô hình hóa được giải quyết dựa trên các kiến thức nền tảng của cơ học, động lực học hệ thống để thiết lập các phương trình vi phân chuyển động của hệ thống treo. Phương pháp mô phỏng số được sử dụng trên
4. - 4 - phần mềm Matlab/Simulink. Các kết quả thực nghiệm được sử dụng để kiểm chứng mô hình lý thuyết. Ý nghĩa khoa học và ý nghĩa thực tiễn của nghiên cứu • Ý nghĩa khoa học Nghiên cứu đóng góp thêm một phần nhỏ kiến thức về rung động của vật quay có hệ thống treo, đặc biệt là bài toán mô hình hóa và phân tích rung động của máy giặt lồng ngang, cụ thể là: - Làm rõ đặc tính của quan hệ lực-vận tốc trong thiết bị giảm chấn ma sát nửa ướt sử dụng trong hệ thống treo của máy giặt lồng ngang. - Phát triển mô hình toán mô tả được mối quan hệ phi tuyến giữa các đại lượng độ cứng của lò xo, đặc tính cản của thiết bị giảm chấn, khối lượng của tải trọng lệch tâm, tọa độ các điểm liên kết mềm của hệ thống treo của máy giặt lồng ngang trong cả không gian hai chiều và ba chiều. Các kết quả thu được của đề tài cũng hình thành cơ sở lý thuyết và thực nghiệm cho các nghiên cứu tiếp sau về máy giặt, đồng thời, có thể dùng làm tài liệu tham khảo cho giảng dạy và nghiên cứu khoa học về rung động của hệ thống cơ khí. • Ý nghĩa thực tiễn Nghiên cứu đã xây dựng được mô hình tính toán động lực học cho máy giặt lồng ngang dân dụng. Kết quả thu được có thể áp dụng trực tiếp để xây dựng bài toán điều khiển hoặc ứng dụng giảm rung cho máy bằng hệ thống treo bán chủ động hoặc chủ động. Đề xuất hệ thống treo cải tiến giảm rung động cho máy giặt lồng ngang trong cùng chế độ làm việc. Những đóng góp mới của nghiên cứu 1-Mô hình hóa được một hệ thống treo kiểm soát rung động cho vật quay điển hình phỏng theo đối tượng thực phổ biến là máy giặt lồng ngang. Trong đó việc xây dựng mô hình dựa trên đối tượng thực bao gồm đánh giá, phân tích các yếu tố để xác định các lớp bài toán từ mô hình phẳng đến mô hình không gian, xác định đặc tính của từng thành phần của hệ thống treo bằng thực nghiệm. Các mô hình nhận được gồm mô hình phẳng với 02 và 03 bậc tự do, mô hình không gian với 06 bậc tự do. Kết quả nhận được là hệ phương trình vi phân phi tuyến với độ phức tạp khác nhau, bao gồm phi tuyến hình học và phi tuyến trong mối quan hệ lực cản – vận tốc của giảm chấn sử dụng trong hệ thống treo. 2-Thiết lập hệ thống thí nghiệm trên đối tượng thực có thể đo đồng thời các đại lượng: (1) 05 phản lực động lực tại các gối treo, gối đỡ hệ thống treo lồng giặt bằng các cảm biến lực; (2) dịch chuyển theo hai phương của lồng giặt bằng cảm
5. - 5 - biến dịch chuyển và (3) đo gia tốc tại 04 điểm bất kì theo yêu cầu bằng cảm biến gia tốc. Dữ liệu đo được ghi nhận và lưu trữ theo thời gian thực, xử lý và hiển thị trên máy tính nhờ phần mềm NI Signal Express ở các chế độ quay khác nhau. 3-Thực hiện tính toán, mô phỏng, giải hệ phương trình vi phân phi tuyến của hệ thống treo nhận được bằng phương pháp số. Chương trình tính được xây dựng trong môi trường Matlab/Simulink. Kết quả chương trình có thể xác định và mô phỏng được các đại lượng mong muốn như: chuyển dịch, vận tốc, gia tốc, quỹ đạo của điểm trên hệ thống treo và các phản lực động lực tại các vị trí kết nối lò xo, giảm chấn, Các kết quả số của mỗi mô hình được đánh giá độ tin cậy so với kết quả thực nghiệm. 4-Dựa vào tính đúng đắn và độ tin cậy của mô hình động lực, nghiên cứu tìm kiếm các cấu hình tốt hơn cho hệ thống treo và một số cấu hình đã được xác định. Cấu hình đề xuất vừa có tính khả thi cao trong việc giảm rung cho máy giặt lồng ngang (có thể giảm đến 14.5%) mà không làm tăng đáng kể chi phí. Các kết quả nghiên cứu của đề tài được công bố trên 07 bài báo khoa học, trong đó có 04 bài báo đăng trong tuyển tập thuộc danh mục Scopus, Q4 và 03 bài báo quốc gia trên tạp chí được Hội đồng chức danh Giáo sư Nhà nước tính điểm. Cấu trúc nội dung của nghiên cứu Nội dung nghiên cứu gồm: phần Mở đầu, bốn chương và phần Kết luận. Phần Mở đầu trình bày tính cấp thiết, mục đích, đối tượng và phương pháp nghiên cứu của đề tài. Những đóng góp mới của nghiên cứu cũng được giới thiệu tóm tắt trong phần này. Chương 1 trình bày tổng quan tài liệu về xây dựng mô hình toán và cách thức kiểm soát rung động cho máy giặt lồng ngang. Chương 2 trình bày đặc tính từng thành phần của hệ thống treo máy giặt lồng ngang; thiết lập mô hình động lực cho máy giặt lồng ngang trong cả trường hợp hai chiều và ba chiều; xây dựng chương trình mô phỏng trong môi trường Matlab/Simulink. Chương 3 xây dựng hệ thống đo rung động của máy giặt trong chế độ thực, xác định phản lực khớp động tại các điểm kết nối hệ thống treo với vỏ máy theo thời gian thực. Kiểm chứng, đánh giá về độ sai lệch của kết quả mô phỏng của mô hình toán đã xây dựng so với kết quả thực nghiệm. Chương 4 trình bày ứng dụng mô hình động lực vào việc đánh giá ảnh hưởng của các tham số trong hệ thống treo đến rung động của vỏ máy giặt và đề xuất phương án giảm rung. Cuối cùng là phần kết luận và kiến nghị hướng nghiên cứu tiếp theo.
6. - 6 - CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 1.1. GIỚI THIỆU VỀ MÁY GIẶT 1.2. TỔNG QUAN CÁC CÔNG BỐ KHOA HỌC 1.2.1. Các nghiên cứu trong nước 1.2.2. Các nghiên cứu ngoài nước 1.2.2.1. Về xây dựng mô hình động lực hệ thống treo 1.2.2.2.Về cách thức kiểm soát rung động 1.3. KẾT LUẬN CHƯƠNG 1 Các kết quả nghiên cứu đạt được từ các công trình đã công bố Qua kết quả phân tích tổng quan về hướng mô hình hóa, có thể thấy mỗi công trình công bố có một cách thức tiếp cận khác nhau. Các mô hình được xây dựng chủ yếu mô tả rung động của nhóm rung lắc (gồm lồng chứa và lồng giặt), rung động của vỏ máy, chuyển động tương đối của lồng giặt và lồng chứa, Với các mô hình 2D, các nghiên cứu chỉ quan tâm đến dịch chuyển theo một hoặc hai phương của hệ lồng giặt, không quan tâm đến chuyển động lắc của lồng. Đối với mô hình 3D, hệ thống đã giản lược những thành phần phức tạp để mô hình toán nhận được tuyến tính từ đó phân tích giảm rung cho HWM. Một số mô hình không gian của HWM mới dừng ở nghiên cứu lý thuyết, chưa có sự kiểm chứng bằng thực nghiệm. Đề tài sẽ thực hiện các nghiên cứu thực nghiệm trên đối tượng thực nhằm đóng góp thêm cho lĩnh lực nghiên cứu. Qua khảo sát tổng quan về cách thức kiểm soát rung động, có thể nhận thấy sử dụng hệ thống treo bán chủ động cho hiệu quả rõ rệt trong việc giảm rung động cho máy giặt. Tuy nhiên, do tích hợp điều khiển nên cơ cấu phức tạp, chi phí sản xuất và bảo trì lớn cho nên hệ thống treo bị động vẫn được sử dụng chủ yếu. Vì vậy, việc cải tiến hệ thống treo bị động, đề xuất phương án tăng hiệu quả giảm rung cho hệ thống treo này trong các HWM có ý nghĩa thực tiễn và là hướng nghiên cứu của đề tài. Các vấn đề cần tiếp tục nghiên cứu Sau khi nghiên cứu các kết quả đã công bố về hệ thống treo của máy giặt lồng ngang có thể kết luận rằng các yếu tố tiềm năng ảnh hưởng đến đặc tính rung động của hệ thống treo trong máy giặt gồm: (i) đáp ứng của các thành phần lò xo và thiết bị giảm chấn; (ii) thông số hình học của các thành phần trong hệ thống gồm: mối tương quan về vị trí kết nối (phương) của lò xo, giảm chấn, kích thức của lồng giặt/lồng chứa, mà việc nghiên cứu ảnh hưởng tổng thể của các yếu tố (thông số) này chưa được thực hiện ở các công bố trước đó. Chính vì vậy, vấn đề đặt ra cho
7. - 7 - nghiên cứu là xây dựng được mô hình toán phù hợp để có thể khảo sát ảnh hưởng của các yếu tố này đến rung động của hệ thống treo. Nhiệm vụ của luận án Từ những phân tích ở trên, nghiên cứu được đề xuất định hướng nghiên cứu nhằm giải quyết những vấn đề chính yếu sau: 1- Xây dựng mô hình rung động tổng quát sáu bậc tự do (3D) cho hệ thống treo máy giặt, trong đó kể đến yếu tố phi tuyến về mặt hình học của hệ treo, yếu tố phi tuyến của các thành phần lò xo và giảm chấn. 2- Xây dựng các mô hình thiết bị thí nghiệm nhằm xác định đặc tính thực tế (phi tuyến) của các thành phần trong hệ thống treo và kiểm chứng, đánh giá độ tin cậy của mô hình toán. Để thực hiện được mục tiêu nghiên cứu đặt ra, tiến trình nghiên cứu được cụ thể hóa thành các bước thực hiện sau: • Xây dựng một mô hình toán cho hệ thống treo vật quay phỏng theo kết cấu treo của máy giặt lồng ngang điển hình. • Xây dựng chương trình mô phỏng để biểu diễn các yếu tố đầu vào - đầu ra của mô hình toán. • Lời giải số được xác định dựa trên các thông số đầu vào thực tế của máy, bao gồm đặc tính kỹ thuật của từng bộ phận của hệ thống treo như độ cứng của lò xo, hệ số cản của giảm chấn, mômen quán tính, của mẫu máy giặt lồng ngang phổ thông LG. Tất cả các đại lượng này đều được xác định từ hệ thống đo thực nghiệm được thiết lập riêng cho nghiên cứu. • Kiểm chứng kết quả mô phỏng bằng cách đối chứng trực tiếp với kết quả thực nghiệm. Các kết quả thu nhận được là cơ sở tham chiếu để đánh giá mô hình toán xây dựng về độ tin cậy và phạm vi ứng dụng . • Lựa chọn mô hình động lực phù hợp. • Từ mô hình đã lựa chọn, tiến hành đánh giá ảnh hưởng của các tham số để tìm kiếm giải pháp giảm rung cho máy giặt. CHƯƠNG 2 XÂY DỰNG MÔ HÌNH ĐỘNG LỰC CHO HỆ THỐNG TREO MÁY GIẶT LỒNG NGANG 2.1. CƠ SỞ LÝ THUYẾT 2.1.1. Động lực học hệ nhiều vật 2.1.1.1. Xác định vị trí của vật rắn trong không gian 2.1.1.2. Xác định vận tốc góc của vật rắn 2.1.1.3. Xác định vị trí, vận tốc, gia tốc của một điểm bất kì thuộc vật 2.1.1.4. Các phương trình vi phân chuyển động của vật rắn
8. - 8 - Phương trình chuyển động Newton-Euler của vật rắn không gian được sử dụng để dẫn ra hệ phương trình vi phân chủ đạo của hệ thống [57]: n dvC M = Fk dt k =1 n (2.16) IICω+ ω ()() C ω =  m C F k k =1 trong đó M là khối lượng của cơ hệ, IC được gọi là tenxo quán tính khối của vật rắn đối với khối tâm C, vC là vận tốc khối tâm, ω là vận tốc góc của vật, Fk là các lực tác động lên cơ hệ và mC(Fk) là mô-men của các lực lấy đối với khối tâm C. 2.1.2. Lực cản Để biểu diễn quan hệ lực – vận tốc của thiết bị giảm chấn, một mô hình hàm mũ kết hợp ma sát Coulomb và ma sát nhớt được đưa ra [61]  −(/)xxs F( x )= FC sgn( x ) + F x x + ( F s − F C ) e (2.21) trong đó xs , là các tham số thực nghiệm, FC là mức ma sát Coulomb, Fs là mức giá trị lực cản tĩnh và Fx là hệ số ma sát nhớt. Khi  =1, phương trình (2.21) được biết đến ứng với mô hình Tustin [62] và được mô tả bởi biểu thức: −(/)xxs F( x )= FC sgn( x ) + F x x + ( F s − F C ) e (2.22) Trong phần sau, nghiên cứu sử dụng mô hình Tustin để xác định đường hồi quy lực – vận tốc từ dữ liệu thực nghiệm. 2.2. CẤU TẠO VÀ NGUYÊN LÝ LÀM VIỆC CỦA HỆ THỐNG TREO MÁY GIẶT LỒNG NGANG 2.2.1. Cấu tạo hệ thống treo máy giặt lồng ngang 2.2.2. Nguyên lý làm việc 2.3. MÔ HÌNH VẬT LÝ CỦA HỆ THỐNG TREO 2.3.1. Đặc tính của phần tử đàn hồi Hình 2.6. Đo đặc tính của lò xo
9. - 9 - Đồ thị kết quả đo bằng thực nghiệm của lò xo thực sử dụng trong hệ thống treo HWM được thể hiện trong Hình 2.6. Với mức độ xác định 99.7%, kết quả nhận được chỉ ra đặc tính lực đàn hồi của lò xo là tuyến tính và độ lớn hệ số độ cứng (k) có thể lấy là 5652 N / m. 2.3.2. Đặc tính của phần tử giảm chấn Hình ảnh thực của thiết bị giảm chấn sử dụng trong máy giặt lồng ngang, được chỉ ra trên Hình 2.8. Hình 2.8. Thiết bị giảm chấn trong hệ thống treo máy giặt lồng ngang 1-Vỏ ngoài, 2- Trục pit-tông, 3- Chất bôi trơn, 4- Đệm mút Để xác định đặc tính của thiết bị, sơ đồ nguyên lý hoạt động của thiết bị thí nghiệm được thể hiện trên Hình 2.9 và sơ đồ thí nghiệm đo lực cản theo vận tốc của giảm chấn được chỉ ra trên Hình 2.10. Hình 2.9. Nguyên lý hoạt động của thiết bị thí nghiệm [5] Hình 2.10. Sơ đồ thí nghiệm đo đặc tính cản của thiết bị giảm chấn [5]
10. - 10 - Hình 2.18. Đồ thị đường cong lực – vận tốc của thiết bị giảm chấn Để có được bộ dữ liệu thực nghiệm để xây dựng phương trình hồi quy lực cản -vận tốc (F-V) cho thiết bị giảm chấn trong điều kiện lý tưởng, thí nghiệm được thực hiện trên 04 giảm chấn ở 20 giá trị vận tốc khác nhau của pit-tông, với bước tốc độ 16mm/s, tương ứng với sự thay đổi từ 96 đến 400 mm/s. Mối quan hệ phi tuyến của lực và vận tốc của giảm chấn trong các chu kỳ kéo và nén có thể được xấp xỉ bằng phương trình: −sgn(VVC ). / 3 FD ( V )= C0 sgn( V ) + C 1 V + sgn( V ). C 2 . e (2.26) trong đó: C0 = 85.73, C1 = - 15.00, C2 = -93.50, C3 = 0.07. Kết quả so sánh giữa đường cong lực – vận tốc tính theo phương trình (2.26) (đường màu đỏ F_hq) với kết quả thực nghiệm (đường màu đen F_tn) chỉ ra trên Hình 2.18 cho thấy tính sát thực của mô hình lý thuyết xây dựng. 2.3.3.Đặc tính của phần tử quán tính Hình 2.19. Các thành phần của hệ thống treo
11. - 11 - 1-Lồng giặt, 2-Trục quay, 3-Stato, 4-Rotor, 5-Lồng chứa, 6-Đối trọng Các thành phần của hệ thống treo được cân khối lượng, đo kích thước để xác định khối tâm và mômen quán tính. Vị trí khối tâm C của hệ thống treo xC = 0.06 mm, yC = -0.22mm, zC = 89.68mm. Mômen quán tính của hệ thống treo đối với các 2 2 trục đi qua khối tâm được xác định [66]: ICx =1.95 kgm , ICy = 3.12 kgm , 2 ICz = 2.95 kgm . 2.3.4.Đặc tính của phần tử kích thích rung động Rung động của máy giặt xảy ra là do tải không cân bằng trong lồng giặt khi máy giặt hoạt động. Tải là các vật phẩm giặt, chuyển động của vật phẩm giặt phụ thuộc vào nhiều yếu tố, trong đó tốc độ quay của lồng giặt là một yếu tố quan trọng. Theo kết quả trong [19], phương trình sau đây được sử dụng để biểu diễn cho vận tốc góc của lồng giặt  =−Ne(1−1/1.8t )( / 30) (2.28) trong đó, N tốc độ quay lớn nhất của lồng giặt tính theo số vòng quay/ phút, t là thời gian (s),  là vận tốc góc tính theo rad/s . Từ phương trình (2.28), tích phân theo biến thời gian sẽ nhận được biểu thức của góc quay  và với một lần đạo hàm sẽ có được gia tốc góc  của lồng giặt, từ đó lực quán tính gây ra bởi khối lượng không cân bằng được xác định. 2.4. XÂY DỰNG MÔ HÌNH ĐỘNG LỰC CỦA HỆ THỐNG TREO 2.4.1. Xây dựng mô hình không gian (Mô hình 1) Hình 2.22. Mô hình không gian của hệ thống treo HWM Và bỏ qua các đại lượng vô cùng bé bậc cao, nhận được hệ 06 phương trình vi phân cấp hai dùng để xác định dịch chuyển và góc quay của hệ thống treo máy giặt:
12. - 12 - 23 M x= FiSx + F jDx + F mx ij==11 23 rr r r r −sgn(VVCjD ) jD / 3 =( −k LiS )cos iSx + − ( C0 sgn( V jD ) + C 1 V jD + sgn( V jD ) C 2 e ) c os jDx ij==11 ++(mr2 cos  mr  sin  ) 23 M y= FiSy + F jDy + F my ij==11 2 3 rr r rr−sgn(VVCjD ) jD / 3 =( −k LiS )cos iSy + − ( C01 sgn( V jD ) + C V jD+ sgn(V jD ) C2 e ) c os jDy i=1 jj==1 3,4,5 +−(mr2 sin  mr  cos  ) 23 M z= FiSz + F jDz + F mz ij==11 23 rr r r r −sgn(VVCjD ) jD / 3 =( −k LiS )cos iSz + − ( C0 sgn( V jD ) + C 1 V jD + sgn( V jD ) C 2 e ) c os jDz ij==11 (2.53) 23 ICx +()()()() I Cz − I Cy  = m CxFFF iS + m Cx jD + m Cx mu ij==11 2 =( −k LiS ) ( y iS − y )cos iSz − ( z iS − z )cos iSy i=1 3 rr r r r −sgn(VVCjD ) jD / 3 + −(CVCV0 sgn(jD ) + 1 jD + sgn( VCe jD ) 2 ) ( yyc jD − ) os jDz − ( zzc jD − ) os jDy j=1 2 −zu ( mrsin − mr  cos  ) 23 ICy+()()()() I Cx − I Cz  = m CyFFF iS + m Cy jD + m Cy mu ij==11 2 =( −k LiS ) ( z iS − z )cos iSx − ( x iS − x )cos iSz i=1 3 rr r r r −sgn(VVCjD ) jD / 3 + −(CVCV0 sgn(jD ) + 1 jD + sgn( VCe jD ) 2 ) ( zzc jD − ) os jDx − ( xxc jD − ) os jDz j=1 2 +zu ( mrcos + mr  sin  ) 23 ICz+()()()() I Cy − I Cx  = m CzFFF iS + m Cz jD + m Cz mu ij==11 2 =( −k LiS ) ( x iS − x )cos iSy − ( y iS − y )cos iSx i=1 3 rr r r r −sgn(VVCjD ) jD / 3 + −(CVCV0 sgn(jD ) + 1 jD + sgn( VCe jD ) 2 ) ( xxc jD − ) os jDy − ( yyc jD − ) os jDx j=1 −mr 2
13. - 13 - 2.4.2. Xây dựng mô hình động lực đối với hệ thống treo chuyển động phẳng (Mô hình 2) Khi tải trọng lệch tâm và khối tâm của hệ thống treo nằm trong cùng mặt phẳng, mô hình không gian sáu bậc tự do được đưa về mô hình phẳng ba bậc tự do. Hình 2.26. Mô hình hệ thống treo phẳng Hệ phương trình Newton - Euler mô tả hệ hệ thống treo được viết dưới dạng: M x= Fkx = F1 Sx + F 2 Sx + F 1 Dx + F 2 Dx + F mx k M y= Fky = F1 Sy + F 2 Sy + F 1 Dy + F 2 Dy + F my (2.54) k n ICz = m Cz()()()()()()FFFFFF k = m Cz1 S + m Cz 2 S + m Cz 1 D + m Cz 2 D + m Cz mu k=1 trong đó, các thành phần lực kích thích gây ra bởi lực quán tính của tải trọng lệch tâm và mômen của chúng đối với khối tâm C là tương tự như trong mô hình không gian. Còn biểu thức các thành phần lực đàn hồi của lò xo và lực cản của giảm chấn tính có sự thay đổi (trong hệ phương trình (2.54) chỉ số 1 ứng với lò xo và giảm chấn bên phải, chỉ số 2 ứng với lò xo và giảm chấn bên trái). 2.4.3. Mô hình phẳng hai bậc tự do (Mô hình 3) Ngoài các giả thiết đã nêu ra ở mô hình 2, thêm vào điều kiện ràng buộc là cố định chuyển động xoay lắc của lồng chứa quanh trục z thì cơ hệ chỉ còn hai bậc tự do, chuyển động của lồng chứa được xem như chuyển động tịnh tiến. Khi đó hệ phương trình Newton – Euler có dạng M x= F1Sx + F 2 Sx + F 1 Dx + F 2 Dx + F mx (2.64) M y= F1Sy + F 2 Sy + F 1 Dy + F 2 Dy + F my 2.4.4. Biểu diễn Simulink của các mô hình 2.4.4.1. Sơ đồ Simulink
14. - 14 - Để giải hệ hệ phương trình vi phân phi tuyến của hệ thống treo, chương trình giải số được viết trong môi trường Matlab/ Simulink bằng cách sử dụng các khối hàm có sẵn trong Simulink kết hợp với biểu thức tính được viết trong Matlab. Sơ đồ giải hệ phương trình biểu diễn hệ thống treo trong không gian được biểu diễn trong Hình (2.31), đối với hệ thống treo phẳng được biểu diễn trong hình (2.32). Phần tính toán chính nằm trong khối hàm F_Func chính giữa sơ đồ. Các thông số đầu vào của sơ đồ khối là các thông số về khối lượng, đặc tính hình học của hệ thống, tọa độ vị trí của các điểm kết nối lò xo và giảm chấn với lồng chứa và vỏ máy, tốc độ quay của lồng giặt, khối lượng và vị trí của khối lượng lệch tâm, hệ số độ cứng của lò xo (k), các hệ số của biểu thức lực cản của giảm chấn. Các thông số đầu ra (kết quả mô phỏng) là chuyển dịch, góc lắc của hệ thống và các phản lực động lực tại các điểm kết nối lò xo và giảm chấn với vỏ máy.
15. - 15 - #HWM_6dof_1209_2020.slx #HWM_6dof_12092020.m Hình 2.31. Sơ đồ Simulink cho cơ hệ không gian của hệ thống treo HWM
16. - 16 - #HWM_3dof_1009_2020.slx #HWM_3dof_10092020.m Hình 2.32. Sơ đồ Simulink cho mô hình phẳng của hệ thống treo HWM
17. - 17 - 2.4.4.2. Một số kết quả của chương trình mô phỏng Chương trình tính và mô phỏng cho hệ thống treo máy giặt bằng Matlab/Simulink được thực hiện với các thông số đầu vào được cho trong Bảng 2.5. Bảng 2.5. Các thông số hệ thống của máy giặt lồng ngang LG-WD 8990TDS Thông số Kí hiệu Giá trị Đơn vị Khối lượng hệ thống treo M 32.5 kg Khối lượng lệch tâm m 0.62 kg 610.99 Tốc độ vòng quay N vòng/phút 764.77 Độ cứng lò xo k 5652 N/m Tọa độ điểm kết nối lò xo • Lò xo 1 A10(x10,y10,z10) (-0.328,0.284,0) A11(x11,y11,z11) (-0.154,0.221,0) m • Lò xo 2 A20(x20,y20,z20) (-0.328,-0.248,0) m A21(x21,y21,z21) (-0.154,-0.221,0) Tọa độ điểm kết nối giảm chấn A30(x30,y30,z30) (0.402,0.278,0) • Thiết bị giảm chấn 3 m A31(x31,y31,z31) (0.218,0.158,0) A40(x40,y40,z40) (0.402,-0.278,0.1) • Thiết bị giảm chấn 4 m A41(x41,y41,z41) (0.218,-0.158,0.1) • Thiết bị giảm chấn 5 A50(x10,y10,z10) (0.402,-0.278,-0.1) m A51(x11,y11,z11) (0.218,-0.158,-0.1) Mô-men quán tính khối 2 ICx, ICy, ICz 1.95, 3.12, 2.95 kgm lượng đối với khối tâm Hệ số cản Ci trong biểu thức C0 85.73 quan hệ lực – vận tốc của C1 - 15 thiết bị giảm chấn theo mô C2 -93.5 hình Tustin C3 0.07 Bán kính lồng chứa R 0.27 m Bán kính lồng giặt r 0.24 Vị trí khối lượng lệch tâm zu 0, 0.1 m Để có dữ liệu so sánh với thực nghiệm, các thông số chuyển dịch cũng như phản lực động lực của lò xo và giảm chấn được được xác định giá trị lớn nhất, nhỏ nhất, biên độ ở giai đoạn hệ thống treo làm việc ổn định (kết quả tổng hợp trong Bảng 3.2).
18. - 18 - 2.5. KẾT LUẬN CHƯƠNG 2 Trong chương 2, nghiên cứu đã thực hiện được một số kết quả sau: - Xây dựng được bộ dữ liệu để xác định đặc tính của thiết bị giảm chấn bằng cách thực hiện thí nghiệm trên 04 mẫu thiết bị giảm chấn, tại 20 giá trị vận tốc khác nhau, các dữ liệu đo được ghi nhận và lưu trữ theo thời gian thực, xử lý và hiển thị trên máy tính. - Xây dựng được mô hình động lực của hệ thống treo của HWM trong cả trường hợp phẳng (2D) và không gian (3D), cụ thể: đã mô tả được các thành phần của HWM thực tế, đưa ra các giả định để xây dựng mô hình toán, chỉ rõ các đại lượng đầu ra và đầu vào của mô hình, mỗi thành phần hệ thống mô hình hóa được giải thích một cách riêng biệt với đặc tính kỹ thuật của từng bộ phận của hệ thống được đo đạc xác định từ thực nghiệm, biểu thức ứng xử theo thời gian của lực đàn hồi, lực giảm chấn và lực kích thích được giải thích chi tiết. Điểm đặc biệt ở mô hình động lực của hệ thống treo của HWM xây dựng trong nghiên cứu này đó là: lực đàn hồi của lò xo là hàm phi tuyến hình học, lực cản nhớt của thiết bị giảm chấn có quan hệ lực – vận tốc theo hàm mũ ứng với mô hình ma sát Tustin. Do vậy, hệ phương trình vi phân nhận được là các phương trình vi phân phi tuyến. - Xây dựng chương trình giải số cho hệ phương trình vi phân phi tuyến trong môi trường Matlab/Simulink. CHƯƠNG 3 XÂY DỰNG MÔ HÌNH THỰC NGHIỆM ĐO RUNG ĐỘNG ĐÁNH GIÁ KIỂM CHỨNG MÔ HÌNH ĐỘNG LỰC HỆ THỐNG TREO MÁY GIẶT LỒNG NGANG 3.1. MÔ HÌNH THỰC NGHIỆM ĐO RUNG ĐỘNG 3.1.1. Hệ thống khung đỡ Hình 3.1. Hệ thống khung đỡ thay thế vỏ máy giặt
19. - 19 - 3.1.2. Hệ thống thiết bị đo 3.1.2.1. Sơ đồ khối các hệ thống đo và xử lý tín hiệu Sơ đồ nguyên lý của hệ thống đo được trình bày trên Hình 3.4 và sơ đồ kết nối với các thiết bị đo, thu thập, xử lý số liệu được trình bày trên Hình 3.5. Hình 3.4. Sơ đồ nguyên lý hệ thống đo Loadcell, cảm DAQ Computer biến gia tốc, cảm Bộ khuếch đại chuyển đổi Xử lý, lưu trữ biển dịch chuyển dữ liệu Hình 3.5. Sơ đồ kết nối các thiết bị 3.1.2.2. Các dụng cụ đo và thiết bị thu thập dữ liệu sử dụng trong hệ thống 3.1.3. Xây dựng chương trình xác định các thông số rung động 3.1.3.1. Chương trình đo, xác định phản lực gối đỡ và dịch chuyển lồng giặt 3.1.3.2. Chương trình đo, xác định gia tốc 3.2. ĐO ĐẶC TÍNH RUNG ĐỘNG CỦA HỆ THỐNG TREO 3.2.1. Thiết lập các thông số thí nghiệm Trong nghiên cứu này, để máy giặt không bị dừng chu trình làm việc khối lượng giả lập được chọn là 620g và các chế độ quay vắt của máy giặt LG WD 8990TDS được cài đặt tại các tốc độ: 600 và 800 vòng/phút. 3.2.2. Kết quả thực nghiệm Các thông số chuyển dịch cũng như phản lực động lực của lò xo và giảm chấn đo được từ thực nghiệm sẽ được xác định giá trị lớn nhất, nhỏ nhất, biên độ ở giai đoạn hệ thống treo làm việc ổn định (kết quả tổng hợp trong Bảng 3.2).
20. - 20 - 3.3. KIỂM CHỨNG MÔ HÌNH ĐỘNG LỰC CỦA HỆ THỐNG TREO Bảng 3.2. Chuyển vị và phản lực động lực của chương trình mô phỏng và kết quả thực nghiệm ở chế độ quay vắt. Tốc độ 600 (764.77) vòng/phút 800 (764.77) vòng/phút Kết quả so sánh Thực nghiệm Mô phỏng Thực nghiệm Mô phỏng x_max 4.30 4.63 4.31 4.47 x_min -4.18 -4.55 -3.86 -4.23 Chuyển x_amp 4.22 4.56 4.04 4.41 dịch y_max 6.23 5.65 5.28 3.95 (mm) y_min -5.03 -5.53 -4.59 -6.04 y_amp 6.19 5.6 4.95 4.98 F_RSx_max 29.28 29.78 30.93 27.56 F_RSx_min -34.20 -34.22 -33.35 -30.37 F_RSx_amp 30.88 31.33 31.29 28.19 F_LSx_max 26.96 28.27 28.43 28.64 F_LSx_min -27.55 -29.21 -25.68 -25.99 Phản F_LSx_amp 26.06 27.3 25.82 23.62 lực F_RDx_max 50.22 54.24 57.96 55.29 động F_RDx_min -44.81 -49.24 -51.91 -55.51 lực F_RDx_amp 46.66 50.44 54.07 55.39 (N) F_LD1x_max 55.88 53.35 61.00 61.81 F_LD1x_min -57.21 -55.45 -59.67 -63.46 F_LD1x_amp 54.43 54.08 59.41 62.49 F_LD2x_max 51.51 53.8 60.23 61.87 F_LD2x_min -52.72 -51.59 -60.19 -60.11 F_LD2x_amp 51.41 52.4 58.90 60.7 Để đánh giá độ tin cậy của mô hình động lực đã xây dựng, biểu đồ thể hiện % sai lệch về biên độ của các đại lượng mô phỏng (chuyển dịch và phản lực động lực của lò xo và thiết bị giảm chấn) so với thực nghiệm được trình bày trên hình 3.27 ÷ hình 3.29. Trong đó, mức độ % sai lệch tương đối được tính theo công thức:  ế푡 푞 ả ô ℎỏ푛𝑔 – ế푡 푞 ả 푡ℎự 푛𝑔ℎ𝑖ệ  % 푠 𝑖 푙ệ ℎ = 100 ế푡 푞 ả 푡ℎự 푛𝑔ℎ𝑖ệ
21. - 21 - Hình 3.27. Biểu đồ % sai lệch so với thực nghiệm của chuyển dịch theo phương x và y Hình 3.28. Biểu đồ đánh giá mức độ sai lệch so với thực nghiệm của biên độ lực đàn hồi lò xo bên trái và bên phải Hình 3.29. Biểu đồ đánh giá mức độ sai lệch so với thực nghiệm của biên độ lực cản các giảm chấn Các kết quả nhận được cho thấy mức sai lệch giữa kết quả mô phỏng và thực nghiệm là tương đối nhỏ (nhỏ hơn 10%) nên mô hình động lực không gian (mô hình 1) đã xây dựng cho hệ thống treo của máy giặt lồng ngang là đúng đắn và độ tin cậy có thể chấp nhận được. Do vậy, mô hình này có thể được sử dụng để đánh giá ảnh hưởng của các thông số đến rung động hệ thống treo từ đó đề xuất các phương án giảm rung cho máy giặt. Kết quả so sánh mô hình 2 với mô hình 3 và với mô hình 1:
22. - 22 - Hình 3.30. Đồ thị chuyển dịch theo phương x và y của mô hình 2 và 3 Hình 3.31. Đồ thị lực cản của giảm chấn bên phải của mô hình 2 và 3 Hình 3.32. Biểu đồ đánh giá mức độ sai lệch biên độ dịch chuyển x và y
23. - 23 - Hình 3.33. Biểu đồ đánh giá mức độ sai lệch biên độ lực đàn hồi của lò xo phải và trái Hình 3.34 Biểu đồ đánh giá mức độ sai lệch biên độ lực cản của giảm chấn phải và trái Kết quả cho thấy mô hình 2 và 3 đều kém tin cậy hơn so với mô hình 1 (thể hiện qua % sai lệch khá lớn), trong đó mô hình 2 có độ chính xác và đáng tin cậy hơn so với mô hình 3. 3.4. KẾT LUẬN CHƯƠNG 3 Trong chương 3, nghiên cứu đã trình bày một số kết quả chính sau: - Thiết lập hệ thống thí nghiệm đo các phản lực động lực của hệ thống treo. Thiết bị đo theo thời gian thực, đồng thời năm thành phần lực tại các gối treo, gối đỡ hệ thống treo lồng giặt, độ phân giải 0.68 N; Đo theo thời gian thực đồng thời dịch chuyển theo hai phương của lồng giặt và gia tốc tại 04 điểm theo yêu cầu bất kỳ, độ phân giải 0.0015 mm (dịch chuyển) và 0.029 mm/s2 (gia tốc), sai số của gia tốc kế ±5%; Dữ liệu đo được ghi nhận và lưu trữ theo thời gian thực, xử lý và hiển thị trên máy tính. - Xác định được giá trị phản lực động lực tại các điểm nối lò xo và thiết bị giảm chấn với vỏ máy theo phương thẳng đứng, giá trị chuyển dịch, gia tốc tại một điểm trên lồng chứa theo các tốc độ quay đặt sẵn. - Dựa trên dữ liệu đo rung động hệ thống treo từ thực nghiệm đánh giá, kiểm chứng mô hình động lực của máy giặt được xây dựng trong chương 2. Kết quả nhận được khẳng định tính đúng đắn và độ tin cậy của mô hình toán xây dựng. Từ đó đưa ra kết luận về phạm vi ứng dụng của các mô hình động lực hệ thống treo đã xây dựng.
24. - 24 - Từ việc khẳng định tính chính xác, độ tin cậy của các mô hình toán đã xây dựng, phần tiếp theo của nghiên cứu tiến hành đánh giá ảnh hưởng các thông số hệ thống, đề xuất các giải pháp cải tiến hệ thống treo theo hướng giảm rung động cho vỏ máy giặt. CHƯƠNG 4 ẢNH HƯỞNG CỦA MỘT SỐ THÔNG SỐ HỆ THỐNG TREO ĐẾN RUNG ĐỘNG CỦA THÂN VỎ MÁY GIẶT LỒNG NGANG 4.1. HỆ PHƯƠNG TRÌNH CÂN BẰNG CỦA THÂN VỎ MÁY Các phương trình cân bằng cho vỏ máy được thiết lập FFFFNNLSx+ RSx − LDx − RDx −04 − 03 +W0 G = (4.1) FFFFFFLSy− RSy + LDy −R Dy − 04 − 03 = 0 (4.2) L (LN )+ ( LdF − ) + dF + hF − hF − ( LF ) − W = 0 (4.3) 03 RDx LDx RSy LSy RSx2 G F fN, F fN 03 03 04 04 (4.4) trong đó: h là độ cao, L là độ rộng của máy giặt, d là khoảng cách từ mép máy giặt đến vị trí kết nối giảm chấn với vỏ máy, f là hệ số ma sát trượt tĩnh, hệ số ma sát giữa chân đế cao su và mặt sàn bê tông thường được lấy trong khoảng 0.6 < f < 0.9 [66]. Điều kiện để vật không bị lật quanh chân đế phải: hd W ()()()FFFFFF− + − + − G (4.7) LDx LSxLL LSy RSy RDx LDx 2 Tương tự, để vật không bị lật quanh chân đế trái: hd W ()()()FFFFFF− + − + − G (4.8) RDx RSxLL RSy LSy LDx RDx 2 Điều kiện để máy giặt không bị lật FFFFLSy− RSy + LDy − R Dy f (4.10) WG+FFFF RSx + LSx − RDx − LDx Từ điều kiện để vỏ máy không bị lật quanh đế và không bị trượt ngang thu được, nghiên cứu xem xét ảnh hưởng của thiết bị giảm chấn đến rung động của vỏ máy giặt khi máy hoạt động. 4.2. ẢNH HƯỞNG CỦA MỘT SỐ THÔNG SỐ HỆ THỐNG ĐẾN RUNG ĐỘNG CỦA VỎ MÁY 4.2.1. Ảnh hưởng của vị trí kết nối giảm chấn với vỏ máy
25. - 25 - Hình 4.2. Đồ thị hàm FD theo vị trí kết nối giảm chấn Kết quả nhận được trên đồ thị cho thấy, nếu di chuyển điểm kết nối giảm chấn với vỏ máy về điểm giữa (d=L/2) thì hàm FD cho kết quả nhỏ nhất. Vì điểm kết nối của lò xo và giảm chấn với vỏ máy có tính chất đối xứng, cho nên kết quả nhận được tương tự khi xét khả năng gây lật quanh chấn đế trái. Để kiểm chứng suy luận về ảnh hưởng của vị trí kết nối thiết bị giảm chấn với vỏ máy đưa ra ở trên bằng thực nghiệm, nghiên cứu tiến hành thiết kế lại hệ thống giảm chấn của máy giặt LG WD 8990TDS theo sơ đồ Hình 4.3. Hình 4.3. Mô hình cải tiến khi thay đổi vị trí kết nối giảm chấn và sơ đồ bố trí các cảm biến đo gia tốc Kết quả được trình bày trên đồ thị Hình 4.4 và Hình 4.5, trong đó, các đường Acc3_O, Acc4_O (đường màu đỏ) là đồ thị gia tốc tại hai điểm trong trường hợp thiết kế gốc; các đường Acc3_N, Acc4_N (đường màu xám) là đồ thị gia tốc trong trường hợp hệ cải tiến.
26. - 26 - Hình 4.4&4.5. Đồ thị so sánh gia tốc tại điểm Acc3, Acc4 giữa cấu hình gốc và cấu hình cải tiến Từ kết quả trên cho thấy, với việc chuyển vị trí gối đỡ giảm chấn về tâm máy, rung động của vỏ máy giảm, lần lượt: tại điểm Acc3 là 14.5%; tại điểm Acc4 là 11.2%. Như vậy, với kết quả nhận được có thể đề xuất phương án cải tiến giảm rung cho HWM dựa trên thay đổi vị trí kết nối giảm chấn, khả năng giảm rung của hệ treo cải tiến có sự phù hợp về cơ sở lý thuyết và thực tiễn. Ngoài ra, phương án thay đổi vị trí kết nối của giảm chấn với vỏ máy cũng không làm thay đổi nhiều kết cấu của máy giặt nguyên mẫu nên chi phí phát sinh là không đáng kể. 4.2.2. Ảnh hưởng của số lượng giảm chấn Xem xét, đánh giá một số cấu hình giảm chấn của HWM. Đồ thị hàm biên độ quỹ đạo điểm tâm lồng chứa ứng với các trường hợp tại các tốc độ 610.99 vòng/phút và 764.77vòng/phút được biểu diễn trên Hình 4.6, góc lắc biểu diễn trên Hình 4.7 và Hình 4.8. Giá trị biên độ của các phản lực động lực của lò xo và thiết bị giảm chấn theo phương thẳng đứng ứng với các cấu hình thiết bị giảm chấn được biểu diễn trong Bảng 4.1. (a) (b) Hình 4.6. Đồ thị quỹ đạo điểm tâm ứng tại tốc độ (a) 610.99 vòng/phút, (b) 764.77 vòng/phút
27. - 27 - 0.02 0.02 0.01 0 0 1000 2000 3000 4000 5000 0 -0.02 0 1000 2000 3000 4000 5000 -0.01 Góc lắc (rad) Góc lắc (rad) -0.04 -0.02 Bước thời gian Bước thời gian R1L1 R1L2 R2L2 R1L1 R1L2 R2L2 R2L3 L3R3 R2L3 L3R3 Hình 4.7&4.8. Đồ thị góc lắc với các cấu hình giảm chấn tại tốc độ 610.99 vòng/phút và 764.77 vòng/phút ảng 4.1. Các phản lực động lực Biên độ R1L1 R1L2 R2L2 R2L3 R3L3 (N) n = 764.77 vòng/phút F_LSx 29.72 28.17 25.79 23.83 23.68 F_RSx 27.72 23.37 24.66 24.53 24.19 F_LDx 61.14 59.02 58.81 58.62 58.38 F_RDx 54.99 54.12 54.02 53.85 53.37 n = 610.99 vòng/phút F_LSx 28.49 23.11 23.05 22.87 22.34 F_RSx 32.57 28.67 27.13 24.06 24.85 F_LDx 58.48 55.75 55.47 55.22 55.13 F_RDx 53.09 51.36 51.02 50.50 50.36 Bảng 4.2. Đánh giá các cấu hình giảm chấn theo biểu thức (4.13) và (4.14) Giá trị R1L1 R1L2 R2L2 R2L3 R3L3 GTLN vế trái (4.13) 0.227 0.290 0.265 38816.79 6938.222 GTLN vế trái (4.14) 204.836 205.248 225.714 265.981 296.6162 Từ các phân tích ở trên nhận thấy để tăng khả năng hấp thụ năng lượng rung động, giảm biên độ quỹ đạo của điểm trên lồng chứa mà vẫn đảm bảo sự ổn định của hệ thống có thể chọn cấu hình R2L2 (04 giảm chấn: 02 bên phải và 02 bên trái) để cải tiến hệ thống treo của HWM. Việc thay đổi này làm tăng không đáng kể chi phí, không ảnh hưởng lớn đến kết cấu của máy giặt. 4.3. KẾT LUẬN CHƯƠNG 4 Trong chương 4, luận án đã trình bày các kết quả chính đạt được: -Phân tích được nguyên nhân gây rung động, xác định được biểu thức quan hệ giữa các phản lực động lực để vật không bị lật quanh chân đế. -Đánh giá được ảnh hưởng của vị trí kết nối giảm chấn với lồng chứa, số lượng lồng chứa đến rung động của HWM.
28. - 28 - -Từ các kết quả nhận được, nghiên cứu đề xuất một số phương án giảm rung cho HWM: (1) Phương án cải tiến thay đổi trí vị gối đỡ giảm chấn, đồng thời là thay đổi phương các giảm chấn là phương án hoàn toàn khả thi có khả năng giảm rung cho máy tới gần 14.5%. (2) Phương án sử dụng cấu hình 02 giảm chấn phải và 02 giảm chấn trái (R2L2) tăng khả năng hấp thụ năng lượng rung động, giảm biên độ quỹ đạo của điểm trên lồng chứa mà vẫn đảm bảo sự ổn định của hệ thống. Các phương án đề xuất đều cho thấy chi phí chế tạo của nhà sản xuất có thể không tăng do mức độ thay đổi kết cấu hiện tại của máy giặt không đáng kể, do đó có thể áp dụng để thiết kế lại phần đế máy và thay thế cho hầu hết các loại máy giặt lồng ngang gia dụng hiện đang sử dụng. KẾT LUẬN VÀ ĐỀ XUẤT Kết luận chung So sánh với các nghiên cứu cùng lĩnh vực của các tác giả khác thực hiện trước, nghiên cứu đạt được những kết quả có giá trị khoa học và thực tiễn như sau: 1- Mô hình hóa được một hệ thống treo kiểm soát rung động cho vật quay điển hình phỏng theo đối tượng thực phổ biến là máy giặt lồng ngang. Trong đó việc xây dựng mô hình dựa trên đối tượng thực bao gồm đánh giá, phân tích các yếu tố để xác định các lớp bài toán từ mô hình phẳng đến mô hình không gian, xác định đặc tính của từng thành phần của hệ thống treo bằng thực nghiệm. Kết quả nhận được là ba mô hình đều đưa về dạng hệ phương trình vi phân phi tuyến với độ phức tạp khác nhau. 2- Thực hiện tính toán, mô phỏng, giải hệ phương trình toán nhận được bằng phương pháp số. Chương trình tính có thể xác định và mô phỏng được các đại lượng mong muốn như: chuyển dịch, vận tốc, gia tốc, quỹ đạo của điểm trên hệ thống treo và các phản lực động lực tại các vị trí kết nối lò xo, giảm chấn, 3- Kiểm định được tính đúng đắn và độ tin cậy của mô hình động lực thông qua các thí nghiệm trên đối tượng thực để từ đó đề xuất các giải pháp thiết thực, có tính khả thi cao nhằm giảm rung cho máy giặt lồng ngang mà không làm tăng đáng kể chi phí. Đề xuất nghiên cứu tiếp theo 1) Nghiên cứu và xác định tỉ lệ tối ưu giữa đường kính và độ sâu của lồng giặt (dựa vào ảnh hưởng của sự phân bố tải trọng lệch tâm dọc theo phương trục lồng giặt) đến độ rung lắc của lồng chứa để phục vụ cho thiết kế lồng giặt đối với máy giặt có công suất lớn, đánh giá tối ưu các thông số của hệ thống. 2) Nghiên cứu xác định hàm điều khiển mômen xoắn/tốc độ quay nhằm giảm rung hoặc khử hiện tượng lật của máy giặt bằng phương pháp chủ động. 3) Phát triển mô hình không gian cho hệ thống treo đối với máy giặt cửa nghiêng.
29. - 29 - CÁC CÔNG TRÌNH KHOA HỌC ĐÃ CÔNG BỐ 1. Ngo Nhu Khoa, Nguyen Thi Hoa, and Nguyen Thi Bich Ngoc, The Effect of Damper Configurations on the Vibration of Horizontal Washing Machines, Proceedings of the International Conference, ICERA 2018, LNNS 63, pp. 298– 308, 2019 (SCOPUS). 2. Ngo Nhu Khoa, Nguyen Thi Hoa, and Nguyen Thi Bich Ngoc, Numerical Modeling and Experimental Study on Vibration of a Horizontal Washing Machine, Proceedings of the International Conference, ICERA 2018, LNNS 63, pp. 415–424, 2019 (SCOPUS). 3. Nguyen Thi Hoa, Ngo Nhu Khoa, and Nguyen Thi Bich Ngoc, New Vibration Model to Analyze the Correlation of Components in the Washing Machine Suspension System, Proceedings of the International Conference, ICERA 2019, LNNS 104, pp. 500–511, 2020 (SCOPUS) 4. Nguyen Thi Hoa, Ngo Nhu Khoa, Force-velocity relation of dampers in horizontal washing machines, Advances in Engineering Research and Application - Proceedings of the International Conference, ICERA 2020, K.-U. Sattler et al. (Eds.): ICERA 2020, LNNS 178, pp. 469–477, 2021. 5. Nguyễn Thị Hoa, Nguyễn Đại Phong, Mô hình và mô phỏng động lực của máy giặt cửa ngang, Tạp chí Cơ khí Việt Nam, 3.2017, ISSN 0866 – 7056, trang 170-175. 6. Nguyễn Thị Hoa, Ngô Như Khoa, Giảm rung động cho máy giặt lồng ngang bằng cách cải tiến thiết kế hệ thống treo, Tạp chí Cơ khí Việt Nam, 6.2019, ISSN 0866-7056, trang 52 – 55. 7. Nguyễn Thị Hoa, Ngô Như Khoa, Sự ảnh hưởng của hệ số độ cứng lò xo tới rung động của máy giặt trục ngang, Tạp chí Cơ khí Việt Nam, 6.2019, ISSN 0866-7056, trang 78-82.