ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƯỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP BÁO CÁO TỔNG KẾT ĐỀ TÀI KHOA HỌC VÀ CƠNG NGHỆ CẤP BỘ NGHIÊN CỨU XÂY DỰNG MƠ HÌNH RUNG ĐỘNG MÁY GIẶT CẢI TIẾN THIẾT KẾ VÀ THỬ NGHIỆM HỆ THỐNG GIẢM RUNG CHO MÁY GIẶT LỒNG NGANG DÂN DỤNG Mã số: B2016 – TNA - 05 Chủ nhiệm đề tài: PGS.TS Ngô Như Khoa THÁI NGUYÊN, NĂM 2018 ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƯỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP BÁO CÁO TỔNG KẾT ĐỀ TÀI KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ CẤP BỘ NGHIÊN CỨU XÂY DỰNG MÔ HÌNH RUNG ĐỘNG MÁY GIẶT CẢI TIẾN THIẾT KẾ VÀ THỬ NGHIỆM HỆ THỐNG GIẢM RUNG CHO MÁY GIẶT LỒNG NGANG DÂN DỤNG Mã số: B2016 – TNA - 05 Xác nhận quan chủ trì Chủ nhiệm đề tài PGS.TS Ngô Như Khoa Thái Nguyên, năm 2018 DANH SÁCH THÀNH VIÊN THAM GIA NGHIÊN CỨU ĐỀ TÀI Stt Họ tên/Chức danh PGS.TS Ngô Như Khoa NCS Nguyễn Thị Hoa TS Lê Văn Quỳnh KS Nguyễn Đại Phong ThS Đặng Văn Hiếu KS Nguyễn Quang Hưng KS Nguyễn Văn Sỹ Cơ quan công tác lĩnh vực chuyên môn Trường Đại học Kỹ thuật Công nghiệp – ĐHTN Ngành Cơ kỹ thuật Trường Đại học Kỹ thuật Công nghiệp – ĐH TN Ngành Cơ kỹ thuật Trường Đại học Kỹ thuật Công nghiệp – ĐHTN Ngành Cơ học máy Trường Trung cấp nghề Nam Thái Nguyên Ngành Kỹ thuật khí Trường Đại học Kỹ thuật Công nghiệp – ĐHTN Ngành Cơ kỹ thuật Trường Đại học Kỹ thuật Công nghiệp – ĐHTN Ngành Kỹ thuật khí Trường Đại học Kỹ thuật Cơng nghiệp – ĐHTN Ngành Kỹ thuật khí MỤC LỤC DANH MỤC BẢNG BIỂU i DANH MỤC HÌNH VẼ ii DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT v THÔNG TIN KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU vi INFORMATION ON RESEARCH RESULTS viii CHƯƠNG ĐẶT VẤN ĐỀ 1.1 GIỚI THIỆU 1.2 TÓM TẮT MỘT SỐ NGHIÊN CỨU LIÊN QUAN 1.3 KẾT LUẬN CHƯƠNG XÂY DỰNG MÔ HÌNH PHÂN TÍCH RUNG ĐỘNG 2.1 CẤU TẠO CỦA HỆ THỐNG TREO 2.2 MƠ HÌNH TỐN HỌC 10 2.2.1 Sơ đồ hóa hệ thống treo 10 2.2.2 Mơ hình 11 2.2.3 Mơ hình 14 2.2.4 Mơ hình 14 CHƯƠNG 22 THIẾT KẾ CHẾ TẠO THIẾT BỊ ĐO ĐẶC TÍNH CẢN NHỚT 22 3.1 LỰA CHỌN NGUYÊN LÝ THIẾT BỊ 22 3.1.1 Nguyên lý hoạt động thiết bị: 22 3.1.2 Thành phần thiết bị: 23 3.2 LỰA CHỌN THIẾT BỊ 23 3.2.1 Nguồn động lực hệ truyền, dẫn động: 23 2.3.2 Hệ thống đo lường, điều khiển thu thập số liệu 23 3.3 THÔNG SỐ KỸ THUẬT CÁC THÀNH PHẦN CỦA THIẾT BỊ 24 3.3.1 Hệ dẫn – truyền động 24 3.3.2 Hệ đo lực 31 3.3.3 Hệ cảm biến hành trình 31 3.3.4 Hệ điều khiển 32 3.4 CHẾ TẠO, LẮP RÁP, KIỂM THỬ THIẾT BỊ 33 3.4.1 Thiết kế mô 3D thiết bị 33 3.4.2 Chế tạo, lắp ráp thiết bị: 33 3.4.3 Đánh giá thông số kỹ thuật, hiệu chuẩn hệ thống: 33 3.5 THIẾT LẬP HỆ THỐNG ĐO LƯỜNG ĐIỀU KHIỂN 35 3.5.1 Lựa chọn chế độ làm việc cho hệ động – điều khiển servo 35 3.6 KẾT QUẢ XÁC ĐỊNH ĐẶC TÍNH CẢN CỦA GIẢM CHẤN MÁY GIẶT 42 3.6.1 Mẫu đo 42 3.6.2 Số liệu đo đánh giá: 43 3.7 KẾT LUẬN CHƯƠNG 52 3.7.1 Các thông số kỹ thuật chủ yếu đạt gồm: 52 3.7.2 Khả ứng dụng thiết bị: 52 3.7.3 Một số hạn chế thiết bị 52 CHƯƠNG THIẾT KẾ VÀ CHẾ TẠO HỆ THỐNG THÍ NGHIỆM 53 XÁC ĐỊNH ĐẶC TÍNH RUNG ĐỘNG MÁY GIẶT 53 4.1 THIẾT KẾ VÀ CHẾ TẠO HỆ THỐNG KHUNG ĐỠ 53 4.2 THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐO 55 4.2.1 Sơ đồ khối hệ thống đo xử lý tín hiệu 55 4.2.2 Hệ đo lực 56 4.2.3 Hệ đo gia tốc 58 3.2.4 Hệ đo dịch chuyển lồng giặt 60 4.3 XÂY DỰNG CHƯƠNG TRÌNH XÁC ĐỊNH CÁC THƠNG SỐ RUNG ĐỘNG 61 4.3.1 Chương trình đo, xác định phản lực gối đỡ dịch chuyển lồng giặt 61 4.3.2 Chương trình đo, xác định gia tốc 63 4.4 THÍ NGHIỆM XÁC ĐỊNH CÁC THÔNG SỐ RUNG ĐỘNG LỒNG GIẶT 67 4.4.1 Thiết lập thơng số thí nghiệm 67 4.4.2 Kết thí nghiệm 68 4.5 KẾT LUẬN CHƯƠNG 74 4.5.1 Các thông số kỹ thuật chủ yếu đạt gồm: 74 4.5.2 Khả ứng dụng thiết bị: 74 4.5.3 Một số hạn chế thiết bị: 74 CHƯƠNG KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 75 5.1 ĐÁNH GIÁ CÁC MÔ HÌNH RUNG ĐỘNG 75 5.1.1 Kết mô mơ hình 75 5.1.2 Nhận xét 75 5.1.3 Kết luận phạm vi ứng dụng mơ hình 76 5.2 ĐỀ XUẤT CẢI TIẾN HỆ THỐNG TREO GIẢM RUNG ĐỘNG 83 5.2.1 Phân tích nguyên nhân gây rung động 83 5.2.2 Phương án Giảm lực Fx, chuyển phần lực Fx chân đế 85 5.2.3 Phương án Dịch vị trí đặt gối đỡ giảm chấn tâm máy 85 5.2.4 Kết luận – phương án giảm rung 87 5.3 KẾT LUẬN CHUNG 87 5.3.1 Các kết đạt 87 5.3.2 Một số hạn chế đề tài 88 5.3.2 Một số hướng phát triển đề tài 89 TÀI LIỆU THAM KHẢO 90 i DANH MỤC BẢNG BIỂU Bảng 3.1 Phân tích liệu tốc độ 10 tốc độ (từ 16 mm/s đến 160 mm/s) 46 Bảng 3.2 Dữ liệu lực cản – vận tốc chu trình kéo/nén 49 Bảng Thông số kỹ thuật tham khảo PCB Accelerometor 355B04 59 Bảng Chuyển vị phản lực liên kết chế độ vắt 68 Bảng 5.1 Các thông số hệ thống 75 Bảng 5.2 Chuyển vị phản lực liên kết chế độ vắt 76 ii DANH MỤC HÌNH VẼ Hình 1 Máy giặt lồng đứng Hình Máy giặt lồng ngang Hình Sơ đồ hệ thống treo mơ hình động lực O.S Turkay Hình Sơ đồ hệ thống treo mơ hình Hee-Tae Lim Hình Sơ đồ hệ thống mơ hình động lực E Papadopoulos Hình Sơ đồ hệ thống treo mơ hình động lực C D Carroll Hình Sơ đồ hệ thống treo mơ hình động lực Thomas Nygårds Hình Sơ đồ hệ thống treo theo mơ hình động lực T Argentini Hình Các bậc tự lồng chứa motor mơ hình F Wagne Hình 10 Sơ đồ hệ thống treo 2D mơ hình động lực Ahmet rükoğlu Hình 11 Sơ đồ hệ thống treo mơ hình Pınar Boyraz Hình Các chi tiết cấu tạo điển hình máy giặt lồng ngang Hình 2 Cấu tạo hệ thống treo máy giặt LG WD 8990TDS Hình Mơ hình thực hệ thống treo máy giặt lồng ngang [] 10 Hình Sơ đồ hóa hệ thống treo máy giặt lồng ngang [13] 10 Hình Sơ đồ hóa hệ thống treo máy giặt lồng ngang [] 11 Hình Sơ đồ 2D tuyến tính hệ thống treo máy giặt lồng ngang 12 Hình 7: Sơ đồ phân tích biến dạng lực đàn hồi lò xo 12 Hình 8: Sơ đồ phân tích dịch chuyển lực cản giảm chấn 13 Hình Sơ đồ 2D phi tuyến hình học hệ thống treo máy giặt lồng ngang 15 Hình 10 Sơ đồ 2D phi tuyến hình học lò xo bên phải 15 Hình 11 Sơ đồ 2D phi tuyến hình học lò xo bên trái 16 Hình 12 Sơ đồ 2D phi tuyến hình học giảm chấn bên phải 17 Hình 13 Sơ đồ 2D phi tuyến hình học giảm chấn bên trái 18 Hình 14: Sơ đồ Simulink mơ hình – mơ hình 2D tuyến tính 19 Hình 15: Sơ đồ Simulink mơ hình – mơ hình 2D với quan hệ F-V phi tuyến 20 Hình 16: Sơ đồ Simulink mơ hình – mơ hình 2D phi tuyến hình học 21 Hình Nguyên lý hoạt động thiết bị thí nghiệm 22 Hình Thơng số điện-cơ động servo 24 Hình 3 Sơ đồ nối dây tín hiệu thiết bị với điều khiển servo 25 Hình Sơ đồ tín hiệu vào/ra modul điều khiển động servo AC 26 Hình Chân tín hiệu (CN1) chức chân tín hiệu 27 Hình Tham số cho chế độ điều khiển chiều quay 28 Hình Tham số ngầm định cho chân số 29 Hình Xung điều khiển tốc độ xung max 29 Hình Tham số INHP cho chế độ điều khiển xung 29 Hình 10 Mô 3D thiết bị phần mềm SolidWorks 33 Hình 11 Lắp ráp hoàn chỉnh cấu thiết bị phần 33 Hình 12 Lưu đồ thuật tốn chương trình điều khiển 38 Hình 13: Cấu trúc chương trình điều khiển 39 Hình 14: Giao diện điều khiển Labview 40 Hình 15: Cấu trúc điều khiển LabView 40 Hình 16 Kết nối với DAQ USB-6221 LabView 41 iii Hình 17: Giao diện chương trình điều khiển Labview 41 Hình 18: Giao diện phần thu thập số liệu SignalExpress 42 Hình 19: Xi lanh giảm chấn máy giặt LG 42 Hình 20 Can nhiễu lên tín hiệu vận tốc thu trực tiếp từ encorder động 43 Hình 21 Đồ thị vận tốc lực mẫu giảm chấn với mức tốc độ 16*lần chạy (mm/s) giai đoạn chu kỳ kéo-nén 44 Hình 22 Đồ thị vận tốc lực tốc độ 16 32 mm/s 45 Hình 23 Đồ thị vận tốc lực dải tốc độ 144 - 192 mm/s 46 (1) Mẫu (giảm chấn mới), Hình 24 47 (2) Mẫu (giảm chấn mới), Hình 25 47 (3) Mẫu (giảm chấn sử dụng, mới), Hình 26 48 (4) Mẫu (giảm chấn sử dụng, mới), Hình 27 48 Hình 28 Xấp xỷ tuyến tính đường F-V theo trung bình hóa liệu giảm chấn 50 Hình 29 Xấp xỷ bậc quan hệ F-V theo trung bình hóa liệu giảm chấn 50 Hình 30 Xấp xỷ bậc quan hệ F-V theo trung bình hóa liệu giảm chấn 51 Hình 31 Xấp xỷ bậc quan hệ F-V theo trung bình hóa liệu giảm chấn 51 Hình Hình ảnh hệ giá đỡ thay khung máy giặt 54 Hình Sơ đồ nguyên lý hệ đo phản lực gối liên kết lò xo treo, giảm chấn 55 Hình Sơ đồ nguyên lý hệ đo gia tốc 55 Hình 4 Sơ đồ nguyên lý hệ đo dịch chuyển 55 Hình Cảm biến loadcell model MT 1041- 100 56 Hình Khuếch đại tín hiệu model SCC-SG04 56 Hình Sơ đồ khối SCC-SG04 57 Hình Chức ghép nối modul SCC, NI SCC-68 57 Hình Thông số kỹ thuật K-Shear 8702B50M 59 Hình 10 Thiết lập cổng vào DAQ USB-6251 61 Hình 11 Thiết lập lọc thơng thấp cho tín hiệu vào 62 Hình 12 Thiết lập hệ thức quy đổi tín hiệu (dữ liệu) sang số liệu đo 62 Hình 13 Thiết lập kênh AI0-AI3 cho giao diện thu thập liệu từ gia tốc kế UTest 64 Hình 14 Dữ liệu thu thập gia tốc kế hiển thị U-Test 65 Hình 15 Dữ liệu gia tốc gốc (hình trái) liệu qua lọc thơng thấp FIR, tần số cắt 50Hz (Hình phải) kênh gia tốc kế 66 Hình 16 Khối lượng lệch tâm giả lập 67 Hình 17 Giao diện thiết lập chế độ, thông số đo lường hiển thị, giám sát kết đo 69 Hình 18 Loadcell 1,2 – Số liệu phản lực các điểm treo lò xo tồn thời gian trích xuất 1s 70 Hình 19 Loadcell 3,4,5 - Số liệu phản lực gối giảm chấn tồn thời gian trích xuất 1s 71 Hình 20 LVDT 1,2 - Số liệu dịch chuyển theo phương x (LVDT 2) y (LVDT 1) tồn thời gian trích xuất 1s 72 Hình 21 Đồ thị lực cản giảm chấn chế độ vắt tốc độ 400 RPM 73 Hình 5.1 Đồ thị chuyển dịch theo x, y tốc độ 611RPM (M1) 77 Hình 5.2 Đồ thị lực đàn hồi cản nhớt theo phương y 611RPM 77 Hình 5.3 Đồ thị chuyển dịch theo x, y tốc độ 764.77RPM (M1) 78 iv Hình 5.4 Đồ thị lực đàn hồi cản (phương y) 764.77RPM (M1) 78 Hình 5.5 Đồ thị chuyển dịch theo x, y tốc độ 611RPM (M2) 79 Hình 5.6 Đồ thị lực đàn hồi cản nhớt theo phương y 611RPM 79 Hình 5.7 Đồ thị chuyển dịch theo x, y 764.77RPM (M2) 80 Hình 5.8 Đồ thị lực đàn hồi cản theo phương y 764.77RPM (M2) 80 Hình 5.9 Đồ thị chuyển dịch theo x, y 611RPM (M3) 81 Hình 5.10 Đồ thị lực đàn hồi cản theo phương y 611RPM (M3) 81 Hình 5.11 Đồ thị chuyển dịch theo x, y 764.77RPM (M3) 82 Hình 5.12 Đồ thị lực đàn hồi cản theo phương y 764.77RPM (M3) 82 Hình 5.13 Sơ đồ phân tích lực gây rung, lắc thân vỏ máy 83 Hình 5.14 Đồ thị mô men lật bên chân đế 84 Hình 5.15 Sơ đồ bổ sung dây đàn hồi mềm vào hệ thống treo, giảm rung 85 Hình 5.16 Sơ đồ bố trí giảm chấn cải tiến 86 Hình 5.17 Sơ đồ bố trí cảm biến đo gia tốc 86 Hình 5.18 Đồ thị so sánh gia tốc (rung động) cấu hình gốc cấu hình cải tiến 87 v DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT cd, c, ci Hệ số cản giảm xóc x k, K Độ cứng lò xo y M t l Độ biếng dạng lò xo r Tổng khối lượng lồng giặt, lồng chứa Khối lượng tải cân Bán kính lồng chứa Dịch chuyển theo phương ngang Dịch chuyển theo phương thẳng đứng Thời gian  S Vận tốc góc lồng giặt Góc lệch lò xo D Góc lệch giảm chấn LS Lò xo bên trái RS Lò xo bên phải LD Giảm chấn bên trái RD Giảm chấn bên phải m D Chuyển dịch tương đối giảm chấn VLD Vận tốc giảm chấn trái VRD Vận tốc giảm chấn phải FSx Lực đàn hồi lò xo theo phương x FSy Lực đàn hồi lò xo theo phương y FDx Lực giảm chấn theo phương x FDy Lực giảm chấn theo phương y Rpm, Số vòng quay/phút RPM 77 Hình 5.1 Đồ thị chuyển dịch theo x, y tốc độ 611RPM (M1) Hình 5.2 Đồ thị lực đàn hồi cản nhớt theo phương y 611RPM 78 Hình 5.3 Đồ thị chuyển dịch theo x, y tốc độ 764.77RPM (M1) Hình 5.4 Đồ thị lực đàn hồi cản (phương y) 764.77RPM (M1) 79 Hình 5.5 Đồ thị chuyển dịch theo x, y tốc độ 611RPM (M2) Hình 5.6 Đồ thị lực đàn hồi cản nhớt theo phương y 611RPM 80 Hình 5.7 Đồ thị chuyển dịch theo x, y 764.77RPM (M2) Hình 5.8 Đồ thị lực đàn hồi cản theo phương y 764.77RPM (M2) 81 Hình 5.9 Đồ thị chuyển dịch theo x, y 611RPM (M3) Hình 5.10 Đồ thị lực đàn hồi cản theo phương y 611RPM (M3) 82 Hình 5.11 Đồ thị chuyển dịch theo x, y 764.77RPM (M3) Hình 5.12 Đồ thị lực đàn hồi cản theo phương y 764.77RPM (M3) 83 5.2 ĐỀ XUẤT CẢI TIẾN HỆ THỐNG TREO GIẢM RUNG ĐỘNG 5.2.1 Phân tích nguyên nhân gây rung động a Nguyên nhân gây rung, lắc thân vỏ máy giặt Từ sơ đồ phân tích lực Hình 5.13 ta thấy: - Hợp thành phần lực điểm treo lò xo A01 A02 theo phương x (Fx) thành phần lực theo phương y (Fy) Fy_LD (trên giảm chấn trái) Fy_LS (trên lò xo trái) gây mơ men lật quanh chân đế Đây xem nguyên nhân tượng máy tự di chuyển sàn (walking) Khi đó: Fx mơ men M1_base (ví dụ xét điểm A03) lật xác định theo: 𝐹𝑥 = 𝐹𝑥_𝐿𝑆 + 𝐹𝑥_𝑅𝑆 ; 𝑀1_𝑏𝑎𝑠𝑒 = 𝐹𝑥 ∗ 𝐻 - Các thành phần lực điểm treo lò xo A01 A02 theo phương y chủ yếu tạo tượng xoắn thân máy quanh trục z Thành phần nguyên nhân gây độ cứng vững thân máy (gây biến dạng khung vỏ máy) đồng thời gây ồn vỏ máy Bên cạnh đó, thành phần (tính điểm A03 Fy_LS tạo mơ men lật quanh chân đế máy (cùng điểm xét A03) chiều với M1_base Các thành phần xác định sau: 𝐹𝑦 = 𝐹𝑦_𝐿𝐷 + 𝐹𝑦_𝐿𝑆 ; 𝑀2_𝑏𝑎𝑠𝑒 = 𝐹𝑦 ∗ 𝑊; 𝑀𝑏𝑎𝑠𝑒 = 𝑀1𝑏𝑎𝑠𝑒 − 𝑀2_𝑏𝑎𝑠𝑒 - Đồ thị biểu diễn thành phần mô men lật (đường M, liền nét, màu xanh) chế độ vắt, tốc độ quay 744 vòng/phút trình bày Hình 5.14 Fx A02 A01 W=0.58 Fx_LS Fx_RS Fy_RS Fy_LS x x S y y O y D x x Fy_LD A04 H=0,85 x y y A03 Hình 5.13 Sơ đồ phân tích lực gây rung, lắc thân vỏ máy 84 Mbase  MA03 (Nm) khung thời gian 5-6s, tốc độ 764.77 RPM 60 55 50 45 40 35 30 25 20 15 10 -5 -10 -15 -20 -25 -30 -35 -40 -45 -50 -55 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 M 0.6 0.7 0.8 0.9 M** Hình 5.14 Đồ thị mơ men lật bên chân đế Nhận xét: + Việc xét mô men lật chân đế phía trái hồn tồn tương tự Tuy nhiên, tính đối xứng bên chân đế, giá trị mô men lật đồ thị Hình 5.14 có ý nghĩa chiều dương; tương tự, xét cho chân đế bên trái, giá trị mơ men lật có nghĩa lại chiều âm + Như đồ thị, giá trị mô men lật lớn 55N.m Giá trị phản ánh chất nguyên nhân tượng rung nhấc chân máy máy giặt hoạt động tốc độ cao, khối lượng lớn; đặc biệt có suy giảm hệ số cản giảm chấn phía Do vậy:  Vấn đề 1: Có thể giảm rung cách giảm giá trị thành phần lực Fx điểm treo lò xo, cách chuyển phần lực chân đế  Vấn đề 2: Để giảm rung, giảm mơ men lật thành phần Fy_LD gây ra, cách dịch vị trí đặt gối đỡ giảm chấn gần mặt phẳng đối xứng dọc máy Tuy nhiên, thành phần lực cản giảm chấn bên phải, Fy_RD gây mô men lật b Bản chất trình giảm rung trực tiếp nguồn rung máy giặt - Năng lượng (cơng) rung động học lực qn tính ly tâm (yếu tố 1) tác động làm dịch chuyển lồng chứa (yếu tố 2) Trong đó: + Yếu tố khơng thể can thiệp, mà thiết kế tối ưu thông số gồm: (1) đường kính lồng giặt; (2) tốc độ quay (3) tính cơng nghệ q trình giặt, vắt Do yếu tố không đề cập phạm vi đề tài; 85 + Yếu tố 2, không điều chỉnh việc giảm độ lớn chuyển dịch x y không đáng kể (± - mm) nên khơng có ý nghĩa giảm lượng rung động mà làm tăng độ cứng hệ thống treo, dẫn đến tăng độ ồn máy - Năng lượng rung động học chuyển hóa thành: (1) rung động biến dạng thân vỏ máy; (2) bi hấp thụ (hao tán) giảm chấn Do vậy:  Vấn đề 3: nhiệm vụ đặt cho mơ hình giảm rung, tăng khả hấp thụ lượng rung động, cách tối ưu số lượng giảm chấn 5.2.2 Phương án Giảm lực Fx, chuyển phần lực Fx chân đế Giải pháp kết cấu đề xuất bổ sung dân đàn hồi mềm LSS RSS, sơ đồ bố trí mơ tả Hình 5.15: A1 A2 RSS LSS F2x_ex F1x_ex A3 A4 Hình 5.15 Sơ đồ bổ sung dây đàn hồi mềm vào hệ thống treo, giảm rung Khi đó, lực cản đàn hồi dây mềm RSS LSS, ký hiệu F1x_ex F2x_ex Bỏ qua lực căng ban đầu dây đàn hồi mềm, xét đến lực cản đàn hồi dây mềm theo phương ngang (Fx_ex) Ta có: Fx_ex = kex*x Trong đó: kex độ cứng dây mềm theo phương x Việc chọn độ đàn hồi (loại dây đàn hồi mềm) xác định thực nghiệm 5.2.3 Phương án Dịch vị trí đặt gối đỡ giảm chấn tâm máy Giải pháp kết cấu đề xuất điều chỉnh cách bố trí hệ giảm chấn cách chuyển gối đỡ giảm chấn bên trái bên phải theo hướng dịch tâm máy Hình 5.16 Nhờ mà đổi giá lực cản giảm chấn, dẫn đến mơ men lật tính chân máy giảm đáng kể trình bày Hình 5.14, đồ thị đường M*, nét đứt màu đỏ; với độ lớn giảm tới 14,7% 86 Fx A02 A01 W=0.58 Fx_LS Fx_RS Fy_RS Fy_LS x x S y y O y x Fy_LD A04 y A*04 H=0,85 x x Fy_RD y A*03 A03 Hình 5.16 Sơ đồ bố trí giảm chấn cải tiến Để đánh giá tính hiệu thực tế, đề tài thiết kế lại hệ giảm chấn theo sơ đồ Hình 5.16 đánh giá kết giảm rung hệ thống cải tiến thông qua số gia tốc đo số điểm khung máy (Hình 5.17) Phương đo rung Acc1 Acc2 Hình 5.17 Sơ đồ bố trí cảm biến đo gia tốc Thực phép đo trường hợp, trường hợp với hệ giảm chấn theo thiết kế ban đầu máy, trường hợp với hệ giảm chấn cải tiến, chế độ làm việc tốc độ đặt 800 v/p, khối lượng lệch tâm 620g Kết trình bày đồ thị Hình 5.18 Trong đó, đường Acc1_O, Acc2_O (nét đứt) đồ thị gia tốc điểm trường hợp thiết kế gốc; đường Acc1_N, Acc2_N (nét liền) đồ thị gia tốc trường hợp hệ cải tiến 87 So sánh gia tốc mơ hình tốc độ 800 v/p (764.77) 0.5 0.45 0.4 0.35 0.3 0.25 0.2 0.15 0.1 0.05 -0.05 -0.1 -0.15 -0.2 -0.25 -0.3 -0.35 -0.4 -0.45 -0.5 0.1 0.2 0.3 Acc1_N 0.4 Acc2_N 0.5 0.6 Acc1_O 0.7 0.8 0.9 Acc2_O Hình 5.18 Đồ thị so sánh gia tốc (rung động) cấu hình gốc cấu hình cải tiến Từ kết cho thấy, với việc chuyển vị trí gối đỡ giảm chấn tâm máy, rung động máy (đánh giá thông qua gia tốc ghi nhận thân máy) giảm, với mức độ giảm là: điểm Acc1, 14,5%; điểm Acc2, 11,2% Tuy nhiên mức độ rung chủ yếu tính theo vùng có gia tốc lớn Do kết luận, với phương án cải tiến giảm rung cho máy đạt 14,5% So với kết mơ tính theo mức độ giảm mơ men lật (nguồn tạo rung động thân máy) 14,7% gần Ở cần lưu ý rằng, tiêu đánh giá kết mô mô men tác động lên khung thực nghiệm gia tốc điểm khung; tiêu có mối liên hệ mang tính nhân thơng qua thơng số độ cứng khung, nhiên độ cứng khung bất đẳng hướng, chí có tính phi tuyến, nhiên mức độ sai lệch số cho phép kết luận mức độ giảm rung hệ treo cải tiến có đủ sở lý thuyết thực tiễn 5.2.4 Kết luận – phương án giảm rung Phương án giảm rung đề xuất cải tiến bố trí vị trí gối đỡ giảm chấn, đồng thời thay đổi phương giảm chấn phương án hoàn toàn khả thi, đáp ứng tiêu chí: (1) có khả giảm rung cho máy tới 15%; (2) chi phí chế tạo nhà sản xuất khơng tăng mức độ thay đổi kết cấu máy giặt khơng đáng kể, áp dụng để thiết kế lại phần đế máy thay cho hầu hết loại máy giặt lồng ngang gia dụng sử dụng bán thị trường 5.3 KẾT LUẬN CHUNG 5.3.1 Các kết đạt - Chế tạo 01 thiết bị thí nghiệm đo đặc tính cản loại giảm chất ma sát ướt, ma sát khô ma sát nửa ướt cỡ nhỏ; sử dụng để xây dựng đặc tính cản phi tuyến giảm chấn ma sát máy giặt Với thông số kỹ thuật: (1) Lực kéo/nén lớn 500 N; độ phân giải 0,02 N; độ sai lệch khơng lớn ± 5% tồn dải; (2) Tốc độ 88 lớn 0,8m/s; độ sai lệch tốc độ không lớn -1,0%, + 4% toàn dải; biên độ dịch chuyển tới 600 mm, độ phân giải 0,0015 mm; (3) Điều khiển tốc độ, chu kỳ máy tính; liệu đo ghi nhận lưu trữ theo thời gian thực, xử lý hiển thị máy tính - Chế tạo 01 thiết bị thí nghiệm đo đặc tính rung động hệ thống treo lồng chứa máy giặt Thiết bị sử dụng để xác định đặc tính rung động máy giặt lồng ngang LG nhằm đánh giá mơ hình rung động cho máy giặt xây dựng Với thông số kỹ thuật: (1) Đo theo thời gian thực, đồng thời thành phần lực gối treo, gối đỡ hệ thống treo lồng giặt, độ phân giải 0,68 N; (2) Đo theo thời gian thực đồng thời dịch chuyển theo phương lồng giặt gia tốc 04 điểm theo yêu cầu bất kỳ, độ phân giải 0,0015 mm (dịch chuyển) 0.029 mm/s^2 (gia tốc), sai số gia tốc kế ±5%; (3) Dữ liệu đo ghi nhận lưu trữ theo thời gian thực, xử lý hiển thị máy tính - Xây dựng 03 mơ hình rung động 2D cho máy giặt lồng ngang Trong đó, mơ hình mơ hình mơ hình với việc đưa vào mơ hình lực cản phi tuyến; riêng mơ hình kể đến tính phi tuyến hình học hệ thống treo Qua so sánh, đánh giá kết mô số mơ hình với số liệu thực nghiệm cho thấy tính sát thực mơ hình Đặc biệt, mơ hình mô tả chất rung động thực hệ - Đề xuất 01 phương án cải tiến hệ thống treo giảm rung cho máy giặt có tính khả thi ứng dụng cho máy giặt lồng ngang gia dụng 5.3.2 Một số hạn chế đề tài a Về thiết bị thí nghiệm 1) Các thiết bị thí nghiệm thiết kế chế tạo chưa mang tính đồng bộ, chuẩn hóa để tiến tới thiết kế chuẩn có tính thương mại hóa Do khn khổ đề tài mục đích đặt ban đầu chế tạo thiết bị đơn phục vụ thí nghiệm Do thiết kế chủ yếu dựa việc tích hợp linh liện, modul thiết bị tiêu chuẩn đặt mua thị trường 2) Phần hiệu chuẩn toàn dải cho thiết bị chưa thực với thiết bị đo chuyên dụng Cơng việc kiểm chuẩn chủ yếu mang tính nguyên lý, mức tin cậy độ xác chưa đủ thuyết phục sử dụng phương tiện hiệu chuẩn phổ thông lực kế, đồng hồ so 3) Chưa xây dựng phần mềm điều khiển, thu thập xử lý liệu hoàn chỉnh, thuận tiện cho người dùng khác a Về mơ hình rung động 1) Các mơ hình dừng lại mơ hình 2D, chưa cho phép phân tích đầy đủ tốn khơng gian Những hạn chế như: - Yêu cầu phân tích lực cản phận giảm chấn bố trí bất đối xứng cấu hình hệ giảm chấn trình bày phần trên; - Yêu cầu tính đến khối lượng phần đối trọng tĩnh đặt lệch tâm lồng chứa; 89 - Yêu cầu phân tích độ xoay ngang máy giặt bị rung động rung động xoay quanh trục y 2) Ở mơ hình 3, mơ hình xem sát thực chưa giải triệt để sai lệch so với số liệu thực nghiệm, mà nguyên nhân chủ yếu gồm: - Chưa kể đến khối lượng vị trí phần đối trọng lệch tâm; - Ở sơ đồ hóa cho mơ hình này, kể đến yếu tố hình học hệ treo, thay đổi phương lực động phần tử treo gây mô men tạo nên dao động xoay lồng chứa quanh trục quay Và bậc dao động lại ảnh hưởng đáng đến thành phần lực động Tuy nhiên bậc dao động chưa kể đến 5.3.2 Một số hướng phát triển đề tài (1) Tiếp tục hồn chỉnh mơ hình kể đến thành phần rung động xoay quanh trục quay lồng giặt; (2) Xây dựng phần mềm thu thập xử lý liệu hồn chỉnh cho thiết bị thí nghiệm đo đặc tính động lực học giảm chấn để thuận tiện cho nhiều đối tượng người dùng (3) Phân tích rung động kết cấu thân, vỏ máy giặt; cải tiến thiết kế đế máy theo kết cấu treo cải tiến; chế tạo đế máy thử nghiệm hoàn chỉnh hệ thống thực đầy đủ chế độ 90 TÀI LIỆU THAM KHẢO Benoit Lebot, Isaac Thrlel, and Gregory Rosenquist (1990), Horizontal axis domestic clothes washers: an alternative technology that can reduce residential energy and water use, Building Equipment and Appliances, P.1.147- 1.156 O S Turkay, I.T Sumer, A.K Tugcu, B Kiray (1998), Modeling and Experimental Assessment of Suspension Dynamics of a Horizontal-Axis Washing Machine, Journal of Vibration and Acoustics, vol 120, pp534-543 O S Turkay, I T Sumer, A K Tugcu, B Kiray (1995), Formulation and implementation of parametric optimization of a washing machine suspension system, Mechanical Systems and Signal Processing 9(4), 359–377 Lim, H.-T., Jeong, W.-B., Kim, K.-J (2010), Dynamic modeling and analysis of drumtype washing machine, International Journal of Precision Engineering and Manufacturing, 11407-417 Papadopoulos, E., Papadimitriou, I (2001), Modeling, design and control of a portable washing machine during the spinning cycle, Advanced Intelligent Mechatronics, Proceedings of 2001 IEEE/ASME International Conference, Vol 2, pp 899-904, IEEE Daniel Carroll Conrad (1994), The fundamentals of Automatic Washing Machine design based upon dynamic constraints, Purdue University graduate School Thomas Nygårds & Viktor Berbyuk (2011), Multibody modelling and vibration dynamics analysis of washing machines, Multibody System Dynamics, Published online: 30-10-2011 http://dx.doi.org/10.1007/s11044-011-9292-5 Argentini, T., Belloli, M., Gaudiano, N., Fraternale, G., Panetta, F., Sabato, D., Vanali, M (2007), On a numerical model of a complete washing machine, Computational Methods and Experimental Measurements XIII Dipl.-Ing F Wagner, Prof Dr.-Ing Dr H.C F Pfeiffer (2000), On the Dynamics of Washing Machines, S 308 ZAMM.Z Angew Math Mech 80 S2 10 Ahmet Yửrỹkolu, Erdinỗ Altu (2009), Determining the Mass and Angular Position of the Unbalanced Load in Horizontal Washing Machines, 2009 IEEE/ASME International Conference on Advanced Intelligent Mechatronics Suntec Convention and Exhibition Center Singapore, July 14-17 11 Boyraz, P., Gündüz, M (2013), Dynamic modeling of a horizontal washing machine and optimization of vibration characteristics using genetic algorithms, Mechatronics 23581-593 12 Shao Ruiying, Wang Hongjun, Songjuan, Wang Haiyan (2014), Dynamics Analysis and Simulation of Drum Washing Machine Vibration Isolation System, Applied Mechanics and Materials Vol 441 pp 439-442 Online: 2013-12-04 © (2014) Trans Tech Publications, Switzerland, doi: 10.4028/www.scientific.net/AMM.441.439 91 13 MenderesKalkat (2013), Experimentally vibration and noise analysis of two types of washing machines with a proposed neural network predictor, Measurement, Volume 47, January 2014, Pages 184-192 https://doi.org/10.1016/j.measurement 14 Baris Can Yalỗin and Haluk Erol (2015), Semiactive Vibration Control for Horizontal Axis, Washing Machine, Shock and Vibration, Article ID 692570, 10 pages http://dx.doi.org/10.1155/2015/692570 15.https://www.deltaww.com/Products/CategoryListT1.aspx?CID=060201&PID=133&hl =en-US&Name=ASDA-A+Series 16 https://www.hiwin.com/pdf/ballscrews.pdf 17.https://www.mt.com/mt_ext_files/Editorial/Generic/8/MT1260_LoadCell_Datasheet_ Editorial-Generic_1159451077207_files/DataSheet_MT1260_en_0707.pdf 18 https://www.omega.com/manuals/manualpdf/M2390.pdf 19 www.autonicsonline.com/image/pdf/BS5.pdf 20 http://sine.ni.com/nips/cds/view/p/lang/en/nid/203620 21 Pham Ha Phuong (2018), Study, design and manufacture of testing equipment for dynamics analysis of small size dampers, Master thesis, TNU-University of Technology 22 http://www.ni.com/pdf/manuals/374748b.pdf 23 http://www.ni.com/datasheet/pdf/en/ds-20 24.https://www.kistler.com/fileadmin/files/divisions/sensor-technology/test-andmeasurement/t-m-_acceleration/900-380a.pdf 25 https://www.pcb.com/products.aspx?m=355B04 26.https://www.adlinktech.com/Products/Data_Acquisition/USBDAQ/USB2405?lang=en 27 http://www.twk.de/contend/en/products_catalogue.html?pid=99 28 Nguyen Dai Phong (2017), Experimental model of vibration analysis of horizontal washing machines, Master thesis, TNU-University of Technology