TRANG THÔNG TIN LUẬN ÁN TIẾN SĨ

Tên đề tài luận án: "Mô hình hóa và phân tích động lực học máy giặt lồng ngang"

Chuyên ngành: Kỹ thuật Cơ khí           Mã số: 9520103

Họ và tên NCS: Nguyễn Thị Hoa

Người hướng dẫn khoa học: PGS.TS. Ngô Như Khoa

Cơ sở đào tạo: Trường Đại học Kỹ thuật Công nghiệp, Đại học Thái Nguyên

NHỮNG KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU MỚI CỦA LUẬN ÁN

Nghiên cứu đạt được những kết quả có giá trị khoa học và thực tiễn như sau:

1 - Mô hình hóa được một hệ thống treo kiểm soát rung động cho vật quay điển hình phỏng theo đối tượng thực phổ biến là máy giặt lồng ngang. Trong đó việc xây dựng mô hình dựa trên đối tượng thực bao gồm đánh giá, phân tích các yếu tố để xác định các lớp bài toán từ mô hình phẳng đến mô hình không gian, xác định đặc tính của từng thành phần của hệ thống treo bằng thực nghiệm. Các mô hình nhận được gồm mô hình phẳng với 02 và 03 bậc tự do, mô hình không gian với 06 bậc tự do. Kết quả nhận được là hệ phương trình vi phân phi tuyến với độ phức tạp khác nhau, bao gồm phi tuyến hình học và phi tuyến trong mối quan hệ lực cản – vận tốc của giảm chấn sử dụng trong hệ thống treo.

2 - Thiết lập hệ thống thí nghiệm trên đối tượng thực có thể đo đồng thời các đại lượng:  (1) 05 phản lực động lực tại các gối treo, gối đỡ hệ thống treo lồng giặt bằng các cảm biến lực; (2) dịch chuyển theo hai phương của lồng giặt bằng cảm biến dịch chuyển và (3) đo gia tốc tại 04 điểm bất kì theo yêu cầu bằng cảm biến gia tốc. Dữ liệu đo được ghi nhận và lưu trữ theo thời gian thực, xử lý và hiển thị trên máy tính nhờ phần mềm NI Signal Express ở các chế độ quay khác nhau.

3 - Thực hiện tính toán, mô phỏng, giải hệ phương trình vi phân phi tuyến của hệ thống treo nhận được bằng phương pháp số. Chương trình tính được xây dựng trong môi trường Matlab/Simulink. Kết quả chương trình có thể xác định và mô phỏng được các đại lượng mong muốn như: chuyển dịch, vận tốc, gia tốc, quỹ đạo của điểm trên hệ thống treo và các phản lực động lực tại các vị trí kết nối lò xo, giảm chấn,…Các kết quả số của mỗi mô hình được đánh giá độ tin cậy so với kết quả thực nghiệm.

4 - Dựa vào tính đúng đắn và độ tin cậy của mô hình động lực, nghiên cứu tìm kiếm các cấu hình tốt hơn cho hệ thống treo và một số cấu hình đã được xác định. Cấu hình đề xuất vừa có tính khả thi cao trong việc giảm rung cho máy giặt lồng ngang (có thể giảm đến 14.5%) mà không làm tăng đáng kể chi phí.

NHỮNG ỨNG DỤNG TRONG THỰC TIỄN

VÀ NHỮNG VẤN ĐỀ CÒN BỎ NGỎ CẦN TIẾP TỤC NGHIÊN CỨU

Các ứng dụng trong thực tiễn

Nghiên cứu đã xây dựng được mô hình tính toán động lực học cho máy giặt lồng ngang dân dụng. Kết quả thu được có thể áp dụng trực tiếp để xây dựng bài toán điều khiển hoặc ứng dụng giảm rung cho máy bằng hệ thống treo bán chủ động hoặc chủ động.

Đề xuất hệ thống treo cải tiến giảm rung động cho máy giặt lồng ngang trong cùng chế độ làm việc.

Những vấn đề còn bỏ ngỏ cần tiếp tục nghiên cứu

- Nghiên cứu và xác định tỉ lệ tối ưu giữa đường kính và độ sâu của lồng giặt (dựa vào ảnh hưởng của sự phân bố tải trọng lệch tâm dọc theo phương trục lồng giặt) đến độ rung lắc của lồng chứa để phục vụ cho thiết kế lồng giặt đối với máy giặt có công suất lớn, đánh giá tối ưu các thông số của hệ thống.

- Nghiên cứu xác định hàm điều khiển mômen xoắn/tốc độ quay nhằm giảm rung hoặc khử hiện tượng lật của máy giặt bằng phương pháp chủ động.

- Phát triển mô hình không gian cho hệ thống treo đối với máy giặt cửa nghiêng.

INFORMATION OF DOCTORAL DISSERTATION

Dissertation: "Modeling and dynamic analysis of the horizontal washing machine"

Major: Mechanical Engineering                   Major’s code: 9520103

PhD Student: Nguyen Thi Hoa

Scientific supervisor: Assoc. Prof. Dr. Ngo Nhu Khoa

Training institution: Thai Nguyen University of Technology

NEW SCIENTIFIC RESULTS OF THE DISSERTATION

This study presents some scientific and practical results, as follows:

1 - Modeling a vibrational-controlled and suspended system of the horizontal drum washing machine (HWM). Concretely, modeling of such a system is based on real objects including evaluation and analysis of parameters to determine planar and spatial models. In addition, the characteristics of all components in the system are determined by experimental methods. The obtained models include the planar model with 02 and 03 degrees of freedom, the spatial model with 06 degrees of freedom. The obtained result is a system of nonlineal differential equations, including geometric nonlinear and nonlinear of the friction force-velocity relationship of the dampers which are used in the suspended system.

2 - Setting up the experimental system based on the horizontal washing machine LG-WD 8990TDS. Such  experimental system can simultaneously measure the following quantities: (1) 05 reaction forces at positions attached between the washing drum and the frame by using loadcells; (2) displacements in x and y directions of washing drum by using LVDTs and (3) acceleration at 04 arbitrary points by using accelerator sensors. A computer running NI Signal Express were used for real-time computation and interfacing with the experimental hardware via the data acquisition card. The measurement application built on the NI Signal Express software allows direct observation and evaluation of displacement as well as the force at the links in the spin modes.

3 - Performing calculations, simulations, solving the system of obtained nonlineal different differential equations by using numerical methods. The dynamic models are solved in Simulink environment in Matlab/R2014a. The computer program calculates the reaction forces of springs and dampers, displacement in x and y directions, velocity acceleration, the trajectory of points on the suspended system and etc. These numerical results of the vibration model are verified with the experimental results to evaluate the reliability of each model.

4 - Based on the correctness and reliability of the dynamic models, the study presents a good accuraccy configuration of the suspended system in the horizontal washing machine which is even better than those for other models available in the literature. The proposed configuration is both highly feasible in reducing vibrations for HWM (up to 14.5% reduction is possible) without significantly increasing costs.

PRACTICAL APPLICATIONS

AND RECOMMENDATION FOR FUTURE STUDIES

The practical applications:

- The study successfully presents a dynamic computational model for a horizontal drum washing machine. The obtained results can be directly applied in control problems or vibration reduction for horizontal drum washing machines with semi-active or active suspended systems.

- This study also presents an improved suspension system to reduce vibrations for horizontal drum washing machines.

Future studies:

1 - Determining the optimal ratio between the diameter and depth of the drum (based on the influence of the eccentric load distribution along the drum axis) on the vibration of the drum which can be used in the design of the drum of the washing machine working in a large capacity, and optimizing the parameters of the system.

2 - Determining the control function of torque/rotational speed to reduce vibration or to eliminate the washing machine's overturning by an active method.

3 - Development of a spatial model for the suspended system for inclined tub washing machines.

Nguồn: Trường Đại học Kỹ thuật Công nghiệp, Đại học Thái Nguyên.