Luận Án Tiến Sĩ Về Mô Hình Hóa và Điều Khiển Hệ Thống Giảm Chấn Cho Máy Giặt Cửa Trước

• Tác giả: Bùi Quốc Duy
• Người hướng dẫn: PGS. Nguyễn Quốc Hưng
• Trường học: Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật Thành phố Hồ Chí Minh
• Chuyên ngành: Cơ Kỹ Thuật
• Đề tài: Thiết Kế, Mô Hình Hóa Và Điều Khiển Hệ Thống Giảm Chấn Cho Máy Giặt Cửa Trước Sử Dụng Vật Liệu Thông Minh
• Loại tài liệu: Luận án tiến sĩ
• Năm xuất bản: 2022
• Địa điểm: Tp. Hồ Chí Minh

Mục lục chi tiết

• LỜI CAM ĐOAN
• CẢM TẠ
• TÓM TẮT
• 1. MỞ ĐẦU
• 1.1. Lý do chọn đề tài
• 1.2. Mục đích nghiên cứu
• 1.3. Nhiệm vụ nghiên cứu
• 1.4. Phạm vi nghiên cứu
• 1.5. Hướng tiếp cận và phương pháp nghiên cứu
• 1.6. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài nghiên cứu
• 1.7. Cấu trúc của luận án
• 2. CHƯƠNG 1: CÁC CÔNG TRÌNH NGHIÊN CỨU KHOA HỌC
• 2.1. Các nghiên cứu về kiểm soát rung động của máy giặt
• 2.1.1. Phương pháp thứ nhất: kiểm soát sự cân bằng của khối lồng giặt để triệt tiêu nguồn gốc gây ra rung động
• 2.1.2. Phương pháp thứ hai: rung động của máy giặt được loại bỏ nhờ vào hệ thống giảm chấn
• 2.2. Các nghiên cứu về mô hình của giảm chấn
• 2.2.1. Nhóm thứ nhất: các mô hình giả tĩnh
• 2.2.2. Nhóm thứ hai: các mô hình động lực học
• 2.3. Các nghiên cứu về hệ thống điều khiển giảm chấn
• 2.4. Tính cấp thiết của đề tài
• 2.5. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài
• 2.6. Mục đích và đối tượng nghiên cứu
• 2.7. Nhiệm vụ và phạm vi nghiên cứu
• 2.8. Phương pháp nghiên cứu
• 3. CHƯƠNG 2: HỢP KIM NHỚ HÌNH (SMA) VÀ LƯU CHẤT TỪ BIẾN (MRF)
• 3.1. Hợp kim nhớ hình (SMA)
• 3.1.1. Hiệu quả nhớ hình (SME)
• 3.1.2. Đặc tính giả đàn hồi
• 3.1.3. Ứng xử của bộ phát động lò xo SMA
• 3.2. Lưu chất từ biến (MRF)
• 3.2.1. Đặc tính lưu biến của MRF
• 3.2.2. Phân tích dòng chảy MRF trong khe hở và tính toán lực giảm chấn
• 3.2.3. Tính toán từ trường cho các thiết bị MRF
• 3.2.3.1. Phương pháp giải tích
• 3.2.3.2. Phương pháp phần tử hữu hạn (FEM)
• 3.2.4. Phương pháp tối ưu hóa thiết kế của giảm chấn MRF
• 3.3. Mô hình động lực học của máy giặt
• 3.3.1. Sự truyền dẫn lực từ khối lồng giặt sang khung máy
• 3.3.2. Tính toán lực giảm chấn cần thiết cho máy giặt
• 4. CHƯƠNG 3: GIẢM CHẤN HỢP KIM NHỚ HÌNH
• 4.1. Cấu hình và nguyên lý hoạt động giảm chấn SMA
• 4.2. Mô hình hóa giảm chấn SMA
• 4.2.1. Đặc tính lò xo SMA
• 4.2.2. Thiết kế giảm chấn SMA
• 4.3. Đánh giá thực nghiệm giảm chấn SMA
• 4.4. Mô hình trễ phi tuyến của giảm chấn SMA
• 4.5. Thử nghiệm trên máy giặt cửa trước
• 5. CHƯƠNG 4: GIẢM CHẤN LƯU CHẤT TỪ BIẾN
• 5.1. Cấu hình và nguyên lý hoạt động giảm chấn MRF
• 5.2. Mô hình hóa giảm chấn MRF
• 5.3. Đánh giá thực nghiệm giảm chấn MRF
• 5.4. Mô hình trễ phi tuyến của giảm chấn MRF
• 5.4.1. Thiết lập mô hình
• 5.4.2. Kết quả và nhận xét
• 5.5. Hệ thống kiểm soát rung động của máy giặt lắp giảm chấn MRF
• 5.5.1. Thiết kế hệ thống
• 5.5.2. Kết quả và nhận xét
• 6. CHƯƠNG 5: GIẢM CHẤN LƯU CHẤT TỪ BIẾN TỰ ĐÁP ỨNG
• 6.1. Giảm chấn MRF tự cấp năng lượng
• 6.1.1. Cấu hình và nguyên lý hoạt động giảm chấn MRF tự cấp năng lượng
• 6.1.2. Mô hình hóa giảm chấn MRF tự cấp năng lượng
• 6.1.2.1. Bộ phận thu thập năng lượng (EH)
• 6.1.2.2. Bộ phận giảm chấn MR
• 6.1.3. Đánh giá thực nghiệm giảm chấn MRF tự cấp năng lượng
• 6.1.3.1. Hiệu năng bộ phận thu thập năng lượng
• 6.1.3.2. Hiệu năng giảm chấn dưới từ trường không đổi
• 6.1.3.3. Khả năng tự đáp ứng lực giảm chấn
• 6.1.4. Cải tiến giảm chấn MRF tự cấp năng lượng với 4 cuộn dây cảm ứng
• 6.2. Giảm chấn MRF tự kích hoạt bằng hành trình
• 6.2.1. Cấu hình và nguyên lý hoạt động giảm chấn MRF tự kích hoạt bằng hành trình
• 6.2.2. Mô hình hóa giảm chấn MRF tự kích hoạt bằng hành trình
• 6.2.3. Đánh giá thực nghiệm giảm chấn MRF tự kích hoạt bằng hành trình
• KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN
• 7. Hướng phát triển
• TÀI LIỆU THAM KHẢO
• DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH ĐÃ CÔNG BỐ
• DANH SÁCH CÁC KÝ HIỆU KHOA HỌC VÀ CHỮ VIẾT TẮT

Tóm tắt

I. Tổng Quan Về Mô Hình Hóa Hệ Thống Giảm Chấn Cho Máy Giặt

Hệ thống giảm chấn cho máy giặt cửa trước sử dụng vật liệu thông minh đang trở thành một xu hướng quan trọng trong ngành công nghiệp chế tạo. Việc áp dụng vật liệu thông minh như hợp kim nhớ hình (SMA) và lưu chất từ biến (MRF) giúp cải thiện hiệu suất và độ tin cậy của máy giặt. Mô hình hóa hệ thống giảm chấn không chỉ giúp tối ưu hóa thiết kế mà còn nâng cao khả năng điều khiển, từ đó giảm thiểu rung động trong quá trình hoạt động.

1.1. Khái Niệm Về Hệ Thống Giảm Chấn

Hệ thống giảm chấn là một phần quan trọng trong máy giặt, giúp giảm thiểu rung động và tiếng ồn. Các loại hệ thống giảm chấn hiện nay chủ yếu sử dụng công nghệ truyền thống, nhưng việc áp dụng vật liệu thông minh đang mở ra nhiều cơ hội mới.

1.2. Lợi Ích Của Việc Sử Dụng Vật Liệu Thông Minh

Việc sử dụng vật liệu thông minh trong hệ thống giảm chấn mang lại nhiều lợi ích như khả năng tự điều chỉnh, giảm thiểu tiêu thụ năng lượng và tăng cường độ bền. Điều này không chỉ cải thiện hiệu suất mà còn giảm chi phí bảo trì cho máy giặt.

II. Vấn Đề và Thách Thức Trong Thiết Kế Hệ Thống Giảm Chấn

Mặc dù có nhiều lợi ích, việc thiết kế hệ thống giảm chấn cho máy giặt vẫn gặp phải nhiều thách thức. Các vấn đề như độ tin cậy, chi phí và khả năng tương thích với các thiết bị hiện có cần được xem xét kỹ lưỡng. Đặc biệt, việc tối ưu hóa hiệu suất máy giặt trong điều kiện hoạt động thực tế là một thách thức lớn.

2.1. Độ Tin Cậy Của Hệ Thống Giảm Chấn

Độ tin cậy của hệ thống giảm chấn là yếu tố quan trọng quyết định hiệu suất của máy giặt. Các nghiên cứu cho thấy rằng việc sử dụng vật liệu thông minh có thể cải thiện đáng kể độ tin cậy, nhưng vẫn cần có các thử nghiệm thực tế để xác nhận.

2.2. Chi Phí Thiết Kế và Sản Xuất

Chi phí thiết kế và sản xuất hệ thống giảm chấn sử dụng vật liệu thông minh thường cao hơn so với các phương pháp truyền thống. Tuy nhiên, lợi ích lâu dài từ việc giảm thiểu bảo trì và nâng cao hiệu suất có thể bù đắp cho chi phí ban đầu.

III. Phương Pháp Mô Hình Hóa Hệ Thống Giảm Chấn

Mô hình hóa hệ thống giảm chấn cho máy giặt sử dụng các phương pháp hiện đại như mô hình động lực học và mô hình giả tĩnh. Việc áp dụng các phương pháp này giúp dự đoán chính xác hành vi của hệ thống trong các điều kiện khác nhau, từ đó tối ưu hóa thiết kế và hiệu suất.

3.1. Mô Hình Động Lực Học

Mô hình động lực học cho phép phân tích các lực tác động lên hệ thống giảm chấn trong quá trình hoạt động. Các mô hình này giúp dự đoán chính xác hành vi của hệ thống giảm chấn và tối ưu hóa thiết kế.

3.2. Mô Hình Giả Tĩnh

Mô hình giả tĩnh được sử dụng để phân tích các trạng thái tĩnh của hệ thống. Phương pháp này giúp đánh giá hiệu suất của hệ thống giảm chấn trong các điều kiện không thay đổi, từ đó đưa ra các giải pháp cải tiến.

IV. Ứng Dụng Thực Tiễn Của Hệ Thống Giảm Chấn

Hệ thống giảm chấn cho máy giặt sử dụng vật liệu thông minh đã được áp dụng thành công trong nhiều mô hình máy giặt hiện đại. Các nghiên cứu thực nghiệm cho thấy rằng việc sử dụng hệ thống này giúp giảm thiểu rung động và tiếng ồn, nâng cao trải nghiệm người dùng.

4.1. Kết Quả Nghiên Cứu Thực Nghiệm

Các thử nghiệm cho thấy rằng hệ thống giảm chấn sử dụng vật liệu thông minh có khả năng giảm rung động lên đến 30% so với các hệ thống truyền thống. Điều này chứng minh tính khả thi và hiệu quả của công nghệ mới.

4.2. Tương Lai Của Hệ Thống Giảm Chấn

Với sự phát triển không ngừng của công nghệ, tương lai của hệ thống giảm chấn hứa hẹn sẽ mang lại nhiều cải tiến hơn nữa. Việc nghiên cứu và phát triển các vật liệu mới sẽ mở ra nhiều cơ hội cho ngành công nghiệp chế tạo.

V. Kết Luận Về Mô Hình Hóa Hệ Thống Giảm Chấn

Mô hình hóa và điều khiển hệ thống giảm chấn cho máy giặt sử dụng vật liệu thông minh là một lĩnh vực nghiên cứu đầy tiềm năng. Việc áp dụng các công nghệ mới không chỉ giúp cải thiện hiệu suất mà còn nâng cao trải nghiệm người dùng. Tương lai của ngành công nghiệp chế tạo sẽ phụ thuộc vào khả năng đổi mới và áp dụng các giải pháp công nghệ tiên tiến.

5.1. Tầm Quan Trọng Của Nghiên Cứu

Nghiên cứu về hệ thống giảm chấn không chỉ có ý nghĩa trong việc cải thiện máy giặt mà còn mở rộng ra nhiều lĩnh vực khác trong công nghiệp chế tạo. Sự phát triển này sẽ góp phần nâng cao chất lượng sản phẩm và giảm thiểu tác động đến môi trường.

5.2. Hướng Phát Triển Trong Tương Lai

Hướng phát triển trong tương lai sẽ tập trung vào việc tối ưu hóa thiết kế và cải thiện hiệu suất của hệ thống giảm chấn. Các nghiên cứu tiếp theo cần chú trọng đến việc phát triển các vật liệu mới và công nghệ điều khiển thông minh.