Luận án tiến sĩ: Giải pháp giảm dao động xoắn cho trục máy sử dụng bộ hấp thụ dao động

• Tác giả: Vũ Xuân Trường
• Người hướng dẫn: TS. Khổng Doãn Điền
• Trường học: Học viện Khoa học và Công nghệ
• Chuyên ngành: Cơ kỹ thuật
• Đề tài: Nghiên cứu giảm dao động xoắn cho trục máy bằng bộ hấp thụ dao động
• Loại tài liệu: luận án tiến sĩ
• Năm xuất bản: 2018
• Địa điểm: Hà Nội

• LỜI CAM ĐOAN
• LỜI CẢM ƠN
• DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU
• 1. MỤC LỤC
• 2. DANH MỤC CÁC BẢNG
• 3. DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ
• 4. MỞ ĐẦU
• 4.1. Lý do chọn đề tài
• 4.2. Mục đích nghiên cứu của luận án
• 4.3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu của luận án
• 4.4. Phương pháp nghiên cứu
• 4.5. Những đóng góp mới của luận án
• 4.6. Bố cục của luận án
• 5. TỔNG QUAN NGHIÊN CỨU GIẢM DAO ĐỘNG XOẮN VÀ CÁC PHƯƠNG PHÁP XÁC ĐỊNH THAM SỐ TỐI ƯU
• 5.1. Tổng quan về các nghiên cứu giảm dao động xoắn
• 5.2. Tổng quan về bộ hấp thụ dao động DVA và các phương pháp tính toán giảm dao động
• 5.2.1. Giới thiệu chung
• 5.2.2. Nguyên lý cơ bản của bộ hấp thụ dao động thụ động
• 5.2.3. Tính bộ hấp thụ dao động thụ động cho hệ chính không có cản nhớt
• 5.2.4. Tính bộ hấp thụ dao động thụ động cho hệ chính có cản nhớt
• 5.2.5. Tính toán tham số tối ưu trong trường hợp hệ chính có nhiều bậc tự do
• 5.3. Một số tiêu chuẩn để xác định bộ hấp thụ dao động thụ động
• 5.4. Kết luận chương 1
• 6. PHƯƠNG TRÌNH VI PHÂN DAO ĐỘNG XOẮN CỦA TRỤC MÁY CÓ LẮP ĐẶT HỆ THỐNG GIẢM DAO ĐỘNG DVA
• 6.1. Phân tích mô hình tính toán dao động xoắn của trục máy có gắn bộ hấp thụ dao động được nghiên cứu trong luận án
• 6.2. Thiết lập phương trình vi phân dao động
• 6.3. Mô phỏng số dao động xoắn của trục máy có lắp bộ hấp thụ DVA
• 6.4. Kết luận chương 2
• 7. NGHIÊN CỨU, PHÂN TÍCH, TÍNH TOÁN VÀ XÁC ĐỊNH CÁC THAM SỐ TỐI ƯU CỦA BỘ HẤP THỤ DAO ĐỘNG DVA
• 7.1. Xác định tham số tối ưu trong trường hợp trục máy chịu kích động điều hòa
• 7.2. Xác định tham số tối ưu trong trường hợp trục máy chịu kích động ngẫu nhiên
• 7.3. Xác định tham số tối ưu trong trường hợp trục máy chịu kích động va chạm
• 7.4. Các bước thiết kế bộ hấp thụ dao động DVA giảm dao động xoắn cho trục
• 7.5. Kết luận chương 3
• 8. TÍNH TOÁN, MÔ PHỎNG SỐ HIỆU QUẢ GIẢM DAO ĐỘNG VÀ PHÁT TRIỂN CHO HỆ CHÍNH NHIỀU BẬC TỰ DO
• 8.1. Tính toán, mô phỏng số hiệu quả giảm dao động xoắn cho trục máy
• 8.2. Mô phỏng số trường hợp hệ chịu tác dụng của kích động điều hòa
• 8.3. Mô phỏng số trường hợp trục máy chịu tác dụng của kích động va chạm
• 8.4. Mô phỏng số trường hợp hệ chịu tác dụng của kích động ngẫu nhiên
• 8.5. Phát triển kết quả nghiên cứu cho trường hợp hệ chính nhiều bậc tự do
• 8.6. Mô hình nghiên cứu và phương trình vi phân dao động xoắn của trục máy nhiều bậc tự do
• 8.7. Nghiên cứu xác định tham số tối ưu của bộ hấp thụ dao động giảm dao động xoắn cho trục máy nhiều bậc tự do
• 8.8. Tính toán mô phỏng số các kết quả nghiên cứu cho hệ chính nhiều bậc tự do
• 8.9. Kết luận chương 4
• KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
• DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH ĐÃ CÔNG BỐ
• TÀI LIỆU THAM KHẢO

I. Giảm dao động xoắn trục máy

Giảm dao động xoắn trục máy là một vấn đề quan trọng trong kỹ thuật cơ khí, đặc biệt trong các hệ thống máy móc công nghiệp. Dao động xoắn gây ra bởi mô men xoắn không đều, dẫn đến rung động, tiếng ồn và phá hủy mỏi. Bộ hấp thụ dao động (DVA) được nghiên cứu như một giải pháp hiệu quả để giảm thiểu các tác động này. Các phương pháp tối ưu hóa tham số của DVA được áp dụng để đạt hiệu quả cao nhất trong việc giảm dao động.

1.1. Nguyên lý hoạt động của bộ hấp thụ dao động

Bộ hấp thụ dao động hoạt động dựa trên nguyên lý hấp thụ năng lượng dao động từ hệ chính. Khi trục máy dao động, DVA sẽ hấp thụ và tiêu tán năng lượng này, giảm thiểu dao động xoắn. Các tham số như khối lượng, độ cứng lò xo và hệ số cản được tối ưu hóa để đạt hiệu quả cao nhất. Phương pháp hai điểm cố định và cực tiểu hóa năng lượng là những kỹ thuật phổ biến được sử dụng.

1.2. Ứng dụng trong máy móc công nghiệp

Trong máy móc công nghiệp, việc giảm dao động xoắn không chỉ cải thiện tuổi thọ của trục mà còn nâng cao hiệu suất làm việc. Các nghiên cứu đã chỉ ra rằng việc lắp đặt DVA giúp giảm đáng kể rung động và tiếng ồn, đặc biệt trong các hệ thống chịu kích động điều hòa, va chạm hoặc ngẫu nhiên. Công nghệ hấp thụ này đã được áp dụng rộng rãi trong các ngành công nghiệp nặng như khai thác mỏ, sản xuất và xây dựng.

II. Phương pháp tối ưu hóa tham số DVA

Việc tối ưu hóa tham số của bộ hấp thụ dao động là yếu tố quyết định hiệu quả giảm dao động. Các phương pháp như phương pháp hai điểm cố định, cực tiểu mô men bậc hai và cực đại độ cản tương đương được sử dụng để xác định các tham số tối ưu. Các phương pháp này dựa trên phân tích toán học và mô phỏng số để đảm bảo tính chính xác và hiệu quả.

2.1. Phương pháp hai điểm cố định

Phương pháp hai điểm cố định là một kỹ thuật phổ biến để tối ưu hóa tham số DVA. Phương pháp này dựa trên việc xác định hai điểm cố định trên đồ thị đáp ứng tần số, đảm bảo rằng dao động được giảm thiểu tại các tần số quan trọng. Kết quả nghiên cứu cho thấy phương pháp này đạt hiệu quả cao trong việc giảm dao động xoắn cho trục máy.

2.2. Phương pháp cực tiểu hóa năng lượng

Phương pháp cực tiểu hóa năng lượng tập trung vào việc giảm thiểu năng lượng dao động trong hệ thống. Bằng cách tối ưu hóa các tham số như khối lượng và độ cứng lò xo, phương pháp này giúp giảm đáng kể dao động xoắn. Các mô phỏng số đã chứng minh hiệu quả của phương pháp này trong các trường hợp kích động điều hòa và ngẫu nhiên.

III. Hiệu quả và ứng dụng thực tế

Các nghiên cứu về giảm dao động xoắn bằng bộ hấp thụ dao động đã mang lại nhiều kết quả tích cực. Việc áp dụng các phương pháp tối ưu hóa tham số DVA không chỉ cải thiện hiệu suất của máy móc mà còn kéo dài tuổi thọ của các bộ phận cơ khí. Các ứng dụng thực tế trong máy móc công nghiệp đã chứng minh tính hiệu quả và khả năng mở rộng của công nghệ này.

3.1. Cải thiện hiệu suất máy móc

Việc giảm dao động xoắn giúp cải thiện hiệu suất của máy móc, đặc biệt trong các hệ thống chịu tải nặng và hoạt động liên tục. Các nghiên cứu đã chỉ ra rằng việc lắp đặt DVA giúp giảm thiểu rung động và tiếng ồn, từ đó nâng cao chất lượng sản phẩm và giảm chi phí bảo trì.

3.2. Ứng dụng trong các ngành công nghiệp

Công nghệ hấp thụ dao động đã được áp dụng rộng rãi trong các ngành công nghiệp như khai thác mỏ, sản xuất và xây dựng. Các kết quả nghiên cứu cho thấy việc sử dụng DVA giúp giảm đáng kể dao động xoắn, từ đó nâng cao độ tin cậy và tuổi thọ của máy móc. Đây là một bước tiến quan trọng trong việc nâng cao hiệu quả sản xuất và giảm thiểu chi phí.