CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU - Phương pháp nghiên cứu lý thuyết: thực hiện phân tích tổng hợp nhằm thu thập thông tin từ nhiều nguồn tài liệu khác nhau từ sách, báo, internet có ý nghĩa, sự liên quan đến đề tài. Từ đó phân loại và hệ thống lại toàn bộ dữ liệu đã thu thập được thành từng bộ phận riêng biệt như phần cơ khí, khí nén, phần lập trình điều khiển, phần điện, phần IOT,. - Phương pháp nghiên cứu thực tiễn: Thực hiện quan sát khoa học giúp kiểm chứng những kiến thức thu thâp, những thiết kế, kết quả thực hiện đề tài. Kết hợp phương pháp chuyên gia nhằm tham vấn ý kiến từ giảng viên hướng dẫn đề tài.
- Phương pháp toán học: Áp dụng phương pháp toán học để thiết kế, tính toán cho công việc chế tạo cấu kiện cơ khí cho hệ thống, tính toán lựa chọn thiết bị sử dụng trong hệ thống, phân tích, xử lí dữ liệu đầu vào, dữ liệu kết quả thu thập và tìm được trong suốt quá trình thực hiện đề tài. Kết cấu của ĐATN ĐATN bao gồm 5 chương, trong đó chương 2 trình bày tóm tắt những lý thuyết, nghiên cứu trong và ngoài nước trước đây có liên quan đến lĩnh vực nghiên cứu hẹp của đề tài. Chương 3 trình bày về các lý thuyết giải quyết các vấn đề liên quan đến nghiên cứu thiết kế, chế tạo máy kiểm tra độ bền mỏi ghế. Chương 4 trình bày về các yêu cầu của đề tài, các phương hướng và các giải pháp cụ thể để giải quyết các vấn đề, chọn giải pháp thực hiện và nêu rõ các bước công việc cần thực hiện để triển khải giải pháp đã chọn.
Trình bày về các tính toán, thiết kế máy kiểm tra độ bền mỏi của ghế bao gồm phần cơ khí và phần điều khiển. Chương 5 trình bày về phần thực nghiệm và đánh giá. 3 CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN MÁY KIỂM TRA ĐỘ BỀN MỎI GHẾ CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN MÁY KIỂM TRA ĐỘ BỀN MỎI GHẾ 2. Giới thiệu Xét về máy kiểm tra độ bền của ghế có các loại máy như sau: Thứ nhất, máy kiểm tra bền mỏi đa hướng: Loại máy này được sử dụng để kiểm tra độ bền mỏi của ghế trong các hướng khác nhau.
Máy này có thể thực hiện các thử nghiệm uốn, xoắn, va đập hoặc rung động đa hướng để kiểm tra khả năng chịu tải và tuổi thọ của ghế. Thứ hai, máy kiểm tra bền mỏi tác động: Được sử dụng để kiểm tra khả năng chịu tải và tuổi thọ của ghế khi chịu các tác động đột ngột hoặc liên tục. Máy này thường áp dụng các phương pháp thử như thử nghiệm va đập, thử nghiệm rung động hoặc thử nghiệm chấn động để tạo ra các tác động và đánh giá sự ổn định và độ bền của ghế. Thứ ba, máy kiểm tra độ bền cơ học: Loại máy này được sử dụng để đo đạc độ bền mỏi của ghế thông qua các thử nghiệm cơ học như tải trọng, áp lực, biến dạng và tác động.
Máy kiểm tra này có thể áp dụng các phương pháp thử như thử nghiệm độ bền tĩnh, độ bền động, hoặc độ bền mệt mỏi để đánh giá tính năng và tuổi thọ của ghế. Cuối cùng là máy kiểm tra bền mỏi căng-tĩnh đây cũng là loại máy được nghiên cứu trong đề tài này: Được sử dụng để kiểm tra độ bền mỏi của ghế khi chịu tải trọng căng-tĩnh. Máy này thường áp dụng các phương pháp thử như thử nghiệm kéo căng, thử nghiệm nén, thử nghiệm uốn, hoặc thử nghiệm xoắn. Các máy kiểm tra này thường đi kèm với cảm biến lực và cảm biến biên độ để ghi nhận và đo lường các thông số quan trọng trong quá trình kiểm tra.
Tải trọng căng-tĩnh là một khái niệm trong lĩnh vực kiểm tra độ bền mỏi. Nó thể hiện lực tác động tĩnh lên một cấu trúc hoặc vật liệu trong một thời điểm cố định, không có sự thay đổi hay biến đổi trong thời gian. Tải trọng căng-tĩnh được áp dụng một cách đồng đều và ổn định, không gây tác động đột ngột hay dao động. Trong trường hợp của máy kiểm tra độ bền mỏi của ghế, tải trọng căng-tĩnh thường áp dụng lực tác động đứng yên lên ghế trong một khoảng thời gian nhất định.
Điều này nhằm mô phỏng các tình huống trong quá trình sử dụng thực tế khi người dùng ngồi trên ghế trong thời gian dài mà không có sự thay đổi đột ngột trong tải trọng. Tải trọng căng-tĩnh trong kiểm tra độ bền mỏi của ghế có thể được áp dụng theo tiêu chuẩn và quy định cụ thể, đảm bảo rằng ghế đáp ứng được các yêu cầu về độ bền và an toàn trong quá trình sử dụng. Đề tài nghiên cứu máy kiểm tra độ bền mỏi của ghế hiện nay có khá nhiều khâu để kiểm tra độ bền của ghế như kiểm tra chân ghế, lực tác động hay lực rơi đột ngột lên mặt ghế, kiểm tra độ bền mặt ghế và tựa ghế, đồ bào của tay kê ghế,…Đề tài này nhóm sẽ thực hiện việc nghiên cứu chế tạo máy kiểm tra độ bền mỏi của ghế thông qua lực tác động lên mặt ghế và tựa ghế. Quá trình kiểm tra này là dựa trên hành vi sử dụng ghế của đại đa số người dùng đó là quá trình ngồi xuống tựa lưng vào ghế.
Dựa vào hành vi này mà máy sẽ có phần tác động lực vào mặt ghế sau đó sẽ tác động vào tựa ghế quá trình này dựa vào hành vi sử dụng đã nêu ở trước đó. Sau khi quá trình này thực hiện lặp đi lặp lại đến n chu kì, hệ thống sẽ lưu lại sau bao nhiêu lần chu kì thì ghế bị phá huỷ do mỏi. Nếu quá trình kiểm tra ghế trong thời gian ngắn thì sẽ sử dụng dữ liệu từ cảm biến thước đo độ dịch chuyển 4 CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN MÁY KIỂM TRA ĐỘ BỀN MỎI GHẾ để xác định được khoảng cách dịch chuyển so với vị trí ban đầu. Lực tác động vào ghế sẽ được mô phỏng thông qua xy lanh khí nén nên trong máy sẽ sử dụng hai xy lanh để tạo lực tác động vào ghế.
Hệ thống dùng vi điều khiển STM32F407-VET6 để lập trình điều khiển cho máy, dùng thuật toán điều khiển PID để xây dựng mô hình điều khiển cho máy. Ngoài ra máy còn được ứng dụng thêm công nghệ IOT để sử dụng app trên điện thoại điều khiển thiết bị cũng như thu thập, giám sát trạng thái. Để xác định kết luận độ bền cho ghế sau quá trình kiểm tra với số chu kì xác định được áp dụng phương pháp như sau: - Thu thập dữ liệu: Thu thập các thông tin liên quan đến hoạt động của máy, bao gồm thông tin về tải trọng, tần số tác động, chu kỳ tải trọng và độ dịch chuyển của ghế sau quá trình kiểm tra. - Xác định đường cong mỏi: Dựa trên dữ liệu thử nghiệm hoặc thông tin từ các nghiên cứu trước đó, xác định đường cong mệt mỏi của vật liệu hoặc cấu trúc.
Đường cong mệt mỏi biểu thị mối quan hệ giữa số lần tác động và chuyển vị của bộ phận ghế. - Đánh giá độ bền: So sánh số lần tác động dự đoán với giới hạn mệt mỏi của vật liệu hoặc cấu trúc để đánh giá tuổi thọ dự kiến của máy. Tuổi thọ dự đoán sẽ phụ thuộc vào số lần tác động và chu kỳ tải trọng. Nếu số lần tác động dự đoán lớn hơn giới hạn mệt mỏi, có thể xem đó là một dấu hiệu cho thấy máy có thể gặp sự hỏng hóc hoặc suy giảm hiệu năng.
Lưu ý rằng việc xác định độ bền của ghế là một ước lượng và có thể được ảnh hưởng bởi nhiều yếu tố khác nhau. Cần lưu ý rằng các điều kiện vận hành và môi trường cụ thể cũng có thể ảnh hưởng. 1: Máy kiểm tra độ bền mỏi ghế với tải trọng đột ngột [16] 2. Đặc tính của máy kiểm tra độ bền mỏi của ghế Máy kiểm tra độ bền mỏi của ghế có thể kiểm tra áp dụng được cho nhiều loại ghế khác nhau.
Máy được thiết kế chế tạo để kiểm tra cho loại ghế có tựa thông qua hai cụm xy lanh phối hợp tạo lực tác đồng lần lượt lên bộ phận của ghế. Đối với loại ghế không có tựa lưng 5 CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN MÁY KIỂM TRA ĐỘ BỀN MỎI GHẾ thì máy vẫn có thể áp dụng kiểm tra độ bền được, với việc chỉ sử dụng cơ cấu tác động lực dọc vuông góc với mặt ghế - mô phỏng thao tác ngồi của hành vi sử dụng ghế của người sử dụng để kiểm tra độ bền của ghế. 2: Các loại ghế [10] Hệ thống sử dụng khí nén để tạo lực mô phỏng để tác động lực nên có một số ưu điểm của hệ thống khí nén mang lại khi áp dụng cho máy kiểm tra độ bền mỏi của ghế như giúp cho máy có thiết kế tương đối đơn giản, an toàn, độ bền độ tin cậy cao,… Mỗi quá trình kiểm tra độ bền của ghế phải tiến hành lên đến hàng nghìn chu kì tác động lực mỗi chu kì kiểm tra mất tầm 4s vì thế mà thời gian vận hành máy chạy trong 1 khoảng thời gian dài, khung máy phải chịu phản lực liên tục. Kết cấu của máy kiểm tra độ bền mỏi của ghế Một máy kiểm tra độ bền mỏi của ghế có thể có các thành phần và kết cấu sau: - Khung máy: Đây là khung chịu lực chính của máy.
Nó được thiết kế để chịu tải trọng và cung cấp độ ổn định cho các phần khác của máy. - Hệ thống tạo lực: Máy kiểm tra độ bền mỏi của ghế sử dụng hệ thống tạo lực để tác động lên ghế. Hệ thống tạo lực này bao gồm xy lanh khí nén làm hệ thống tạo lực để tạo ra lực tác động và biên độ cần thiết. - Bộ điều khiển và cảm biến: Máy kiểm tra được điều khiển bằng một bộ điều khiển là một bộ vi xử lý.
Bộ điều khiển này điều chỉnh quá trình kiểm tra và thu thập dữ liệu từ các cảm biến để đánh giá độ bền mỏi của ghế. - Cơ cấu cố định ghế: Đây là cơ cấu giúp giữ ghế ở trạng thái ổn định trong suốt quá trình kiểm tra ghế. - Ghế thử nghiệm: Đây là đối tượng được đặt lên để thử nghiệm. Ghế thử nghiệm có thể có các thiết kế và kích thước khác nhau tùy thuộc vào mục đích và tiêu chuẩn kiểm tra.
Đặc điểm của ghế văn phòng, ghế gỗ có tựa: Kích thước: - Chiều cao trong kích thước ghế văn phòng từ đất đến mặt ngồi: từ 450 – 480 mm. - Chiều cao lưng ghế văn phòng: từ 900 – 1300 mm.