I. Tổng Quan Về Phân Tích Rung Động Máy Giặt Cửa Trước
Rung động là một hiện tượng phổ biến trong kỹ thuật. Nghiên cứu rung động tập trung vào chuyển động rung lắc của vật thể và các lực liên quan. Vấn đề rung động thường gặp ở máy động lực do mất cân bằng. Sự mất cân bằng này có thể do lỗi thiết kế hoặc sai sót trong quá trình gia công. Rung động có thể gây hỏng hóc, hoạt động không hiệu quả do mỏi vật liệu. Hơn nữa, rung động gây mài mòn nhanh chóng các bộ phận, tạo tiếng ồn lớn. Tần số dao động tự nhiên trùng với tần số kích động gây cộng hưởng, dẫn đến hỏng máy. Vì vậy, kiểm tra độ rung là quy trình chuẩn trong thiết kế. Nghiên cứu rung động cũng nhằm giảm rung thông qua thiết kế máy móc phù hợp. Để nghiên cứu rung động, có hai phương pháp: lý thuyết và thực nghiệm. Phương pháp thực nghiệm luôn giữ vai trò quan trọng, đặc biệt khi mô hình toán khó xây dựng hoặc kết quả lý thuyết cần kiểm chứng.
1.1. Tầm quan trọng của phân tích rung động trong kỹ thuật
Phân tích rung động là yếu tố quan trọng để đảm bảo hoạt động ổn định, an toàn của máy móc và công trình. Việc hiểu rõ nguyên nhân và cơ chế gây rung động giúp kỹ sư thiết kế các giải pháp giảm rung hiệu quả, kéo dài tuổi thọ thiết bị. Tài liệu gốc nhấn mạnh rằng 'kiểm tra độ rung đã trở thành một quy trình chuẩn trong việc thiết kế và phát triển hầu hết các hệ thống kỹ thuật'.
1.2. Phương pháp tiếp cận lý thuyết và thực nghiệm trong nghiên cứu
Có hai phương pháp chính để nghiên cứu rung động: lý thuyết (xây dựng mô hình toán học) và thực nghiệm (đo đạc tín hiệu dao động). Phương pháp thực nghiệm đóng vai trò quan trọng để kiểm chứng kết quả lý thuyết và giải quyết các vấn đề phức tạp không thể mô hình hóa chính xác bằng phương pháp toán học. Cả hai phương pháp cần kết hợp để đạt hiệu quả cao nhất.
II. Vấn Đề Rung Động Ở Máy Giặt Cửa Trước Nguyên Nhân Tác Hại
Máy giặt lồng ngang được chọn làm đối tượng nghiên cứu do tính phổ biến và phức tạp của hệ thống. Máy giặt là một hệ thống cơ điện tử phức tạp với nhiều thành phần phi tuyến như thiết bị giảm chấn ma sát và tải trọng quần áo thay đổi. Vấn đề hàng đầu là giảm rung lắc, nguyên nhân chính là khối lượng không cân bằng của quần áo. Quy trình làm việc chia làm hai giai đoạn: giặt và vắt. Giai đoạn vắt gây rung lắc mạnh do lồng giặt quay nhanh, ép quần áo vào vách, tạo khối lượng mất cân bằng lớn. Hiện tượng không cân bằng này dễ xảy ra ở máy giặt lồng ngang do ảnh hưởng của trọng lực. Việc đo lường đầu vào và kết quả rung động giúp nhận dạng hệ thống thông qua các thông số khối lượng, độ cứng, giảm chấn.
2.1. Vai trò của tải trọng không cân bằng trong rung động máy giặt
Tải trọng không cân bằng do quần áo phân bố không đều trong lồng giặt là nguyên nhân chính gây rung động. Trong giai đoạn vắt, lồng giặt quay với tốc độ cao, làm tăng lực quán tính ly tâm và tạo ra rung động mạnh. Theo luận văn, 'Đối với máy giặt vấn đề được quan tâm hàng đầu chính là giảm rung lắc cho máy giặt'.
2.2. Phân tích các yếu tố ảnh hưởng đến rung động máy giặt cửa trước
Các yếu tố ảnh hưởng đến rung động bao gồm: tốc độ quay của lồng giặt, khối lượng và vị trí phân bố của quần áo, độ cứng của lò xo, đặc tính của bộ giảm chấn. Hiểu rõ các yếu tố này giúp tối ưu hóa thiết kế và điều khiển máy giặt để giảm rung động.
2.3. Khó khăn trong mô hình hóa và phân tích rung động máy giặt
Mô hình hóa máy giặt gặp khó khăn do tính phi tuyến của các thành phần (ví dụ: giảm chấn ma sát) và sự thay đổi tải trọng quần áo. Do đó, việc đo lường và phân tích rung động thực nghiệm là cần thiết để xác định đặc tính rung động của hệ thống.
III. Phương Pháp Xây Dựng Mô Hình Thực Nghiệm Phân Tích Rung Động
Luận văn này tập trung vào chu kì vắt của máy giặt LG WD 8990TDS. Trong giai đoạn này, máy quay với tốc độ quét từ 0 đến 800 vòng/phút, làm cho nhóm rung động dao động với tần số và biên độ lớn. Khối lượng mất cân bằng được sử dụng trong các phép đo là không đổi và được cố định vào tường bên trong của lồng giặt. Nghiên cứu này sử dụng phương pháp thực nghiệm. Bằng các thử nghiệm tái tạo lại hệ thống treo, đo được các giá trị lực, rung động tại mỗi vị trí, giai đoạn cụ thể bằng cách gắn các loadcell và đưa ra đồ thị về mối quan hệ giữa lực và thời gian.
3.1. Lựa chọn đối tượng nghiên cứu và phạm vi phân tích
Máy giặt cửa ngang LG WD 8990TDS được chọn làm đối tượng nghiên cứu, tập trung vào chu kỳ vắt. Phạm vi phân tích bao gồm xác định tần số rung động và biên độ rung động của lồng giặt trong các điều kiện tải khác nhau. Việc sử dụng khối lượng mất cân bằng cố định giúp đơn giản hóa quá trình đo đạc.
3.2. Thiết kế hệ thống thí nghiệm để tái tạo hệ thống treo
Hệ thống thí nghiệm được thiết kế để tái tạo lại hệ thống treo của máy giặt, bao gồm lò xo, giảm chấn, và lồng giặt. Các thiết bị đo (ví dụ: loadcell) được gắn vào các vị trí quan trọng để đo lực tác dụng và chuyển vị. Theo tài liệu gốc 'Bằng các thử nghiệm tái tạo lại hệ thống treo, đo được các giá trị lực, rung động tại mỗi vị trí, giai đoạn cụ thể'.
3.3. Sử dụng loadcell để đo lực tác dụng tại các vị trí
Loadcell được sử dụng để đo lực tác dụng tại các vị trí như điểm treo lò xo và điểm lắp giảm chấn. Dữ liệu lực được thu thập và phân tích để xác định đặc tính của hệ thống treo và mức độ ảnh hưởng của tải trọng không cân bằng. Các cảm biến gia tốc được lắp đặt để đo rung động của lồng giặt.
IV. Thiết Kế Chế Tạo Hệ Thống Đo Rung Động Máy Giặt Cửa Trước
Trong lý thuyết mô hình hóa hệ thống động, các cơ hệ rung động được đưa về mô hình bao gồm 3 phần tử cơ bản: phần tử quán tính (khối lượng, mô men quán tính), phần tử đàn hồi (lò xo) và bộ giảm chấn. Sự rung động của hệ liên quan đến việc chuyển thế năng của nó thành động năng và động năng thành thế năng. Trong máy giặt, phần tử khối lượng của hệ thống treo bao gồm: lồng giặt, lồng chứa, động cơ, đối trọng và tải trọng mất cân bằng. Trong điều kiện thí nghiệm, tải trọng mất cân bằng được chọn theo một số giá trị xác định: 2N, 4N và 7N.
4.1. Các thành phần cơ bản của hệ thống giảm rung máy giặt
Hệ thống giảm rung bao gồm phần tử quán tính, phần tử đàn hồi và bộ giảm chấn. Phần tử quán tính đại diện cho khối lượng của các thành phần như lồng giặt và động cơ. Phần tử đàn hồi là lò xo và bộ giảm chấn có tác dụng hấp thụ năng lượng rung động.
4.2. Xác định thông số của lò xo và bộ giảm chấn
Độ cứng của lò xo được xác định bằng cách đo lực và độ biến dạng. Đặc tính của bộ giảm chấn (ví dụ: hệ số cản) được xác định bằng các thử nghiệm rung động. Các thông số này quan trọng để mô phỏng và phân tích hệ thống.
4.3. Lựa chọn tải trọng mất cân bằng cho thí nghiệm
Tải trọng mất cân bằng được sử dụng trong thí nghiệm để mô phỏng tình trạng quần áo phân bố không đều trong lồng giặt. Các giá trị tải trọng được chọn phải đảm bảo an toàn cho thiết bị và phù hợp với khả năng đo của loadcell.
V. Kết Quả Thử Nghiệm Phân Tích Rung Động Máy Giặt Cửa Trước
Phần tử giảm chấn có dạng pittong, bên trong là vòng găng gín (sec-măng) làm bằng vật liệu phi kim được thấm dầu, tiếp xúc với trục pittong và trượt theo trục. Sử dụng giảm chấn ma sát là một giải pháp giảm rung bị động có chi phí thấp. Khi sử dụng giảm chấn ma sát, có thể tạo được một lực cản lớn ngay khi vận tốc tương đối giữa pittong và... Sử dụng lực kế, thước ta xác định được mối qua hệ giữa lực tác dụng và độ biến dạng của lò xo. Kết quả nhận được cho thấy lò xo là tuyến tính và độ giãn của lò xo quan hệ với lực tác dụng bằng biểu thức F = k.
5.1. Phân tích đặc tính của bộ giảm chấn ma sát
Bộ giảm chấn ma sát là một giải pháp giảm rung hiệu quả và kinh tế. Lực cản của bộ giảm chấn phụ thuộc vào vận tốc tương đối giữa các bề mặt trượt. Các nghiên cứu về phân tích rung động cho thấy lực cản ma sát có ảnh hưởng lớn tới khả năng triệt tiêu rung động trong máy giặt.
5.2. Đánh giá độ tuyến tính của lò xo trong hệ thống treo
Kết quả thí nghiệm cho thấy lò xo trong hệ thống treo có quan hệ lực - độ biến dạng tuyến tính. Điều này cho phép sử dụng các mô hình tuyến tính đơn giản để mô phỏng và phân tích rung động. Độ cứng của lò xo là một thông số quan trọng cần xác định chính xác.
5.3. Ảnh hưởng của hệ số cản của bộ giảm chấn đến rung động
Hệ số cản của bộ giảm chấn có ảnh hưởng lớn đến khả năng triệt tiêu rung động. Việc điều chỉnh hệ số cản giúp tối ưu hóa hiệu quả giảm rung và giảm độ ồn máy giặt. Do đó, cần quan tâm đến thiết kế và lựa chọn vật liệu bộ giảm chấn để có hệ số cản phù hợp.
VI. Kết Luận Hướng Nghiên Cứu Tiếp Theo Phân Tích Rung Động
Đề tài đã thiết kế, chế tạo được hệ thống thí nghiệm từ một máy giặt lồng ngang và xác định được các thông số rung động trong các chế độ tải khác nhau ở giai đoạn vắt. Đồng thời, xác định các đặc tính rung động của lồng giặt trong các chế độ tải khác nhau và mức độ ảnh hưởng của các giảm chấn đến rung động. Với mô hình này có khả năng tạo tiền đề cho các nghiên cứu khoa học tiếp theo nhằm cải tiến, tối ưu hóa cũng như đưa ra các dự đoán thay thế các phụ kiện giảm rung lắc của máy giặt.
6.1. Tóm tắt kết quả chính và đóng góp của nghiên cứu
Nghiên cứu đã xây dựng thành công mô hình thực nghiệm để phân tích rung động máy giặt. Kết quả cho thấy ảnh hưởng của tải trọng không cân bằng và đặc tính của bộ giảm chấn đến rung động. Mô hình này có thể được sử dụng để cải tiến thiết kế và tối ưu hóa hệ thống giảm rung.
6.2. Hướng nghiên cứu tiếp theo để cải thiện hiệu quả giảm rung
Các hướng nghiên cứu tiếp theo có thể bao gồm: sử dụng vật liệu mới cho bộ giảm chấn, thiết kế hệ thống điều khiển chủ động để giảm rung, và mô phỏng rung động bằng phần mềm phân tích phần tử hữu hạn (FEA). Nghiên cứu sâu hơn về cân bằng động máy giặt cũng rất quan trọng.
6.3. Ứng dụng thực tiễn của kết quả nghiên cứu trong ngành công nghiệp
Kết quả nghiên cứu có thể được ứng dụng trong thiết kế máy giặt chống rung, giảm độ ồn máy giặt, và kéo dài tuổi thọ thiết bị. Các nhà sản xuất có thể sử dụng mô hình này để đánh giá và so sánh hiệu quả của các hệ thống giảm rung khác nhau.
