THIẾT kế, CHẾ tạo và ĐÁNH GIÁ PHANH lưu CHẤT điện từ BIẾN để ỨNG DỤNG TRONG hệ THỐNG THÍ NGHIỆM đo và điều KHIỂN DAO ĐỘNG XOẮN

THI ẾT KẾ, CHẾ TẠO VÀ ĐÁNH GIÁ PHANH LƯU CHẤT ĐIỆN - TỪ BIẾN ĐỂ ỨNG DỤNG TRONG HỆ THỐNG THÍ NGHIỆM ĐO VÀ ĐIỀU KHIỂN DAO ĐỘNG XOẮN DESIGN, MANUFACTURE AND EVALUATE ON MAGNETO-RHEOLOGICA

THI ẾT KẾ, CHẾ TẠO VÀ ĐÁNH GIÁ PHANH LƯU CHẤT ĐIỆN - TỪ BIẾN

ĐỂ ỨNG DỤNG TRONG HỆ THỐNG THÍ NGHIỆM ĐO VÀ ĐIỀU KHIỂN

DAO ĐỘNG XOẮN

DESIGN, MANUFACTURE AND EVALUATE ON MAGNETO-RHEOLOGICAL BRAKE FOR USING IN EXPERIMENT OF MEASURED AND CONTROLLED OF

OSCILLATION SYSTEM

Lăng Văn Thắng 1a ; Nguy ễn Quốc Hưng 1b ; Lê Đại Hiệp 2c ; Nguy ễn Hoàng Tú 2d

1Khoa Công Nghệ Cơ Khí, Trường ĐH Công Nghiệp TP HCM

2Nhóm Nghiên cứu Khoa học trẻ - Khoa Cơ Khí, Trường ĐH Công Nghiệp TP HCM

a langvanthang@iuh.com, b nguyenquochung@iuh.edu.vn

c ledaihiep1993@gmail.com, d nguyenhoangtu99@gmail.com

TÓM T ẮT

Trong nghiên cứu này, một cơ cấu phanh sử dụng lưu chất điện - từ biến (magnetorheological fluid brake: MRB) với các tính năng vượt trội so với các MRB truyền thống sẽ được phát triển nhằm sử dụng trong hệ thống thí nghiệm đo và điều khiển dao động

xoắn Trước tiên, cấu trúc của MRB sẽ được thiết kế với các cuộn dây đặt ở hai bên vỏ của MRB để làm giảm hiệu ứng thắt cổ chai của đường sức từ, từ đó sẽ tăng mô men hãm và giảm

khối lượng của MR Sau đó, các kích thước cơ bản của MRB được tối ưu dựa vào phương pháp

phần tử hữu hạn và mô hình đàn dẻo Bringham của lưu chất điện - từ biến (magnetorheological fluid: MRF) Bài toán tối ưu sẽ xác định kích thước và hình dạng của MRF sao cho khối lượng

của phanh là nhỏ nhất với ràng buộc mô men hãm lớn nhất là 10Nm Từ kết quả tối ưu, MRB sẽ

được thiết kế chi tiết và mô hình thực của MRB sẽ được chế tạo để thực hiện thí nghiệm đánh giá các đặc tính của phanh Dựa vào các đặc tính của phanh, nhóm nghiên cứu sẽ hướng đến thiết kế bộ điều khiển mô men hãm của MRB để đáp ứng theo một quy luật mô men bất kỳ cho trước trong khoảng giới hạn mô men hãm cho phép Từ những kết quả đạt được, nhóm nghiên

cứu sẽ phát triển nghiên cứu này để sử dụng trong thí nghiệm đo và điều khiển dao động xoắn

Từ khóa: lưu chất điện từ biến, phanh lưu chất điện - từ biến, hiệu ứng thắt cổ chai

đường sức từ, tối ưu hoá phanh lưu chất điện từ biến

ABSTRACT

In this study, a novel magneto-rheological brake with high braking force than the traditional one is investigated and developed for using in experiment of measured and controlled of oscillation system Firstly, the proposed configuration will be introducted with the coils are placed on the side housings of the brake This results in many advantages such as reducing ‘bottle-neck’ problem of magnetic flux and an increasing braking torque The initial geometric dimensions of MRB are then determined based on the Binghamplastic rheological model of magneto-rheological fluid (MRF) The objective function of the optimization problem is to determine the demensions and shape of MRB to maximize the braking torque and minimise the mass while the torque ratio (the ratio of maximum braking torque and the

zero-field friction torque) is constrained to be a value of 10 Nm Based on the optimal resuts,

MRB is designed and manufactured to determine its characteristics From this result, torque controller is designed to respond with a given rule constrained in a specific torque This study will be applied into an experiment of measured and controlled of oscillation system

Keywords: magneto-rheological fluids (MRF), magneto-rheological brake (MRB),

bottleneck effect of magnetic flux, optimal design of MR brake

K ỷ yếu hội nghị khoa học và công nghệ toàn quốc về cơ khí - Lần thứ IV

1 GI ỚI THIỆU

Lưu chất điện - từ biến là một dung môi có chứa các hạt vật liệu từ tính, có khả năng chuyển đổi tính chất lưu biến khá nhanh và mạnh dưới tác động của từ trường ngoài Vì vậy

mà lưu chất điện - từ biến có nhiều tiềm năng trong các ứng dụng như chế tạo ly hợp, phanh, van, bộ giảm chấn, hệ thống Haptic trong các robot [1,2] Gần đây, phanh lưu chất điện - từ

biến đã được phát triển và nghiên cứu khá nhiều Nhiều tác giả tập trung vào nghiên cứu tối

ưu để tăng mô men hãm, đồng thời giảm kích thước và khối lượng của MRB [3-6] MRB đã được chế tạo với nhiều dạng cấu tạo khác nhau như: dạng đĩa [3-6], dạng tang trống [7, 8],

dạng kết hợp có đĩa quay hình chữ T (kết hợp giữa dạng đĩa và tang trống) [9] Tác giả Nguyễn Quốc Hưng và các cộng sự đã nghiên cứu thiết kế tối ưu cho một số loại phanh lưu

chất điện - từ biến [10] Mục tiêu của quá trình thiết kế tối ưu là tối đa hóa mô men hãm với kích thước nhất định Từ kết quả tối ưu có thể giúp các nhà sử dụng có nhiều phương án hơn

để lựa chọn loại MRB thích hợp vào từng ứng dụng cụ thể Gần đây, tác giả Nguyễn Quốc Hưng và các cộng sự đã thực hiện tối ưu các kiểu đường biên dạng ngoài của vỏ phanh dạng đĩa [11] Từ nghiên cứu này, kết quả tối ưu cho thấy biên dạng phanh có đường biện dạng đa giác và đường cong liên tục có khối lượng nhỏ hơn đáng kể so với các dạng đường biên dạng khác khi cho cùng mô men hãm

Mặc dù đã có nhiều nghiên cứu nhằm thiết kế tối ưu cho các dạng cấu trúc MRB khác nhau, nhưng trong các cấu trúc này, cuộn dây được đặt trên đầu vỏ của MRB, điều này dẫn đến hiện tượng đường sức từ bị thắt cổ chai, và kết quả là làm giảm hiệu suất cũng như tăng kích thước và khối lượng của MRB Vì vậy, nghiên cứu này sẽ đề suất một dạng cấu tạo mới cho MRB, đó là đặt cuộn dây ở hai bên vỏ của MRB Kiểu cấu tạo này sẽ làm giảm hiệu ứng

thắt cổ chai của đường sức từ, đồng thời số cuộn dây cũng có thể tăng thêm vào để tăng mô men hãm của MRB Từ mô hình đề xuất, mô men hãm và các kích thước cơ bản của MRB sẽ được xác định và thiết kế tối ưu dựa vào phương pháp phần tử hữu hạn và mô hình đàn dẻo Bringham của lưu chất điện - từ biến Bài toán tối ưu sẽ xác định kích thước và hình dạng của MRF sao cho khối lượng của phanh là nhỏ nhất với ràng buộc mô men hãm lớn nhất

là 10 Nm Từ kết quả tối ưu, MRB sẽ được thiết kế chi tiết và mô hình thực của MRB sẽ được chế tạo để thực hiện thí nghiệm đánh giá các đặc tính hoạt động Dựa vào các đặc

tính này, nhóm nghiên cứu sẽ thiết kế bộ điều khiển mô men hãm của MRB để đáp ứng theo

một quy luật mô men bất kỳ cho trước trong khoảng giới hạn mô men hãm cho phép Từ

những kết quả đạt được, nhóm nghiên cứu sẽ phát triển nghiên cứu này để sử dụng trong thí nghiệm đo và điều khiển dao động xoắn

R o

c

h

t h

d

R s

L

d o

Trục quay Đĩa quay Cuộn dây

Vỏ ngoài

Lưu chất Vòng đệm

w c

Từ thông

Hình 1 C ấu tạo MRB dạng đĩa truyền thống

2 C ẤU TẠO MRB CÓ CUỘN DÂY ĐẶT HAI BÊN

Trong phần này, nhóm tác giả sẽ giới thiệu cấu trúc và nguyên lý hoạt động của MRB

có cuộn dây đặt hai bên, sau đó mô men hãm sẽ được phân tích tính toán dựa trên đặc tính đàn

dẻo Bringham Hình 2dưới đây biểu diễn sơ đồ cấu tạo của MRB do nhóm tác giả đề xuất

R o

c

h

t h

d t d

R

R s

L

d o

Trục quay

Đĩa quay

Cuụn dây

Vụ ngoài

Lụu chụt Vòng đụm

R o

c1

h

t h

d

t d

R

R s

L

d o

Trục quay Đĩa quay

Cuụn dây

Vụ ngoài

Lụu chụt Vòng đụm

c2

h

δ 2

a) 2 cu ộn dây b) 4 cu ộn dây

Hình 2 C ấu tạo MRB dạng đĩa có cuộn dây đặt hai bên

Như trên hình, cấu tạo của MRB dạng đĩa gồm đĩa quay, trục quay, vỏ phanh, cuộn dây, lưu chất điện - từ biến, bạc đạn và vòng đệm để ngăn lưu chất điện - từ biến rò rỉ Đĩa quay làm từ thép từ tính và đóng vai trò như roto Đĩa quay được gắn chặt vào trục làm từ vật liệu thép không có từ tính Vỏ phanh chế tạo từ thép có từ tính cao để tăng khả năng truyền dẫn từ

của cuộn dây đến lưu chất điện - từ biến Nguyên lý hoạt động của MRB này dựa vào đặc tính

của lưu chất điện - từ biến, khi cấp nguồn điện cho cuộn dây, từ trường của cuộn dây sẽ đi qua lưu chất điện - từ biến nằm giữa đĩa quay và vỏ của MRB và làm lưu chất điện - từ biến bị đông đặc lại Mô men hãm tạo ra từ ma sát giữa đĩa quay và lưu chất điện - từ biến có thể điều khiển bằng cách điều khiển độ đông đặc (độ nhớt) của lưu chất điện - từ biến để làm đĩa quay quay chậm lại hoặc dừng hẳn

Trong trường hợp đó thì mô men hãm sinh ra khi cấp nguồn và mô men khi chưa cấp nguồn (do độ nhớt của lưu chất, ma sát vòng đệm, vòng bi…) sẽ được tính như sau

4

3

ye

πτ

4

0

0

4

3

y

πτ

Trong đó, R s và R o là bán kính trong và ngoài của đĩa quay, d là kích thước khe lưu chất

ở trên đỉnh đĩa, d o là kích thướng khe lưu chất hai bên má đĩa, t d là chiều dày của đĩa, Ω là

vận tốc góc của đĩa, µ e và µ a là độ nhớt trung bình của lưu chất ở mặt đầu và hai bên má đĩa,

τye và τye là ứng suất chảy dẻo trung bình của lưu chất ở mặt đầu và hai bên má đĩa τy0 và µ 0

là độ nhớt và ứng suất chảy dẻo của lưu chất khi không có từ trường chạy qua, T or là mô men

do ma sát giữa trục và vòng đệm Các đặc tính τye, τya, µ e và µ a của lưu chất sẽ thay đổi đáng

kể và phụ thuộc vào cường độ điện trường ngoài tác động vào lưu chất Mô men T or do ma sát

giữa trục và vòng đệm được tính gần đúng như sau [12]

K ỷ yếu hội nghị khoa học và công nghệ toàn quốc về cơ khí - Lần thứ IV

Với L c là chu vi của vòng đệm, f c là hệ số ma sát trượt trên trục quay do lực nén tác

động của vòng đệm, L c =2πR s, lực ma sát này phụ thuộc vào độ nén và độ cứng của vật liệu làm vòng đệm, f h là l ực ma sát của vòng đệm do áp lực của lưu chất tác động, và A r diện tích

mặt cắt của vòng đệm Trong trường hợp này, lực ma sát do áp lực tác động của lưu chất lên

vòng đệm là tương đối nhỏ nên có thể bỏ qua, f h ≅ 0 Tương tự, áp lực của lưu chất trong khoang lưu chất là khá nhỏ nên cũng không cần phải tạo lực nén lớn lên vòng đệm Nghiên

cứu này sẽ sử dụng loại vòng đệm cao su có độ cứng là 70 IRHD, như vậy có thể tính được hệ

số ma sát trượt gần bằng 125N/m

3 THIẾT KẾ TỐI ƯU CHO MRB

Trong quá trình thiết kế MRB, chúng ta cần xem xét hai thông số quan trọng, đó là mô men hãm và khối lượng Vì vậy, khối lượng của MRB sẽ được tính toán thiết kế sao cho càng

nhỏ càng tốt để giảm kích thước cũng như giá thành, và được tính bằng công thức sau

Với V d , V h , V s ,V MR và V c lần lượt là thể tích của đĩa quay, vỏ ngoài, trục, lưu chất và

cuộn dây của phanh Các thông số trên sẽ là những hàm để thực hiện tối ưu hóa thông qua các

kích thước hình dạng của MRB Trong khi ρ d , ρ h , ρ s , ρ MR và ρ c là khối lượng riêng của lần lượt các thành phần ở trên

Như vậy, quá trình thiết kế tối ưu cho MRB có thể được tóm lược như sau: Tìm giá trị tối ưu các kích thước quan trọng của MRB sao cho mô men hãm (tính theo phương trình 1) là l ớn nhất với khối lượng của phanh là nhỏ nhất (tính theo phương trình 4)

Để tăng hiệu suất hoạt động của MRB, vỏ ngoài của phanh dùng thép silic có độ từ tính cao Cuộn dây sẽ cuốn từ dây đồng có đường kính 0,5mm Quá trình tối ưu hóa sẽ được thực

hiện với dòng điện cung cấp cho các cuộn dây có giá trị lớn nhất 2,5A và sử dụng loại lưu

chất có số hiệu MRF132-DG của công ty Lord Corporation sản xuất Tính chất lưu biến của lưu chất được tính theo công thức sau:

2 0

( )(2 B SY B SY)

Trong đó, đại diện cho các thông số lưu biến của lưu chất như ứng suất chảy, ứng suất

chảy dẻo, tính cứng của lưu chất và chỉ số dòng chảy Giá trị của Y biến thiên từ giá trị Y 0 với

từ trường bằng không tới trạng thái bão hòa Y∞ α SY là hệ số tại thời điểm bão hòa của Y B là

mật độ từ trường tác động

Bảng 1 và hình 3 liệt kê tính chất từ của một số vật liệu dùng để chế tạo các chi tiết của phanh, trong đó tính lưu biến của lưu chất được xác định bằng thực nghiệm và kết quả biểu

diễn dưới dạng đường cong thích hợp như sau: µ = 0 0.1pa s. ; µ ∞ = 3.8pa s. ; 1

4.5

α = −; τ =y0 15pa; 40000

2.9

y

α = − Trước tiên, để tính toán ứng suất chảy từ phương trình 5, mật độ của từ trường chạy qua lưu chất sẽ được phân tích bằng phương pháp phần tử hữu hạn Hình 4 biểu diễn mô hình

phần tử hữu hạn để phân tích đường sức từ chạy trong MRB bằng phần mềm ANSYS với mô hình 2D đối xứng

Bảng 1 Tính chất từ của các chi tiết của phanh

V ật liệu Độ từ thẩm M ật độ từ thông bão hòa

Thép silic B-H curve (Hình 3a) 1.55 Tesla

MRF132-DG B-H curve (Hình 3b) 1.65 Tesla

Thép không từ tính 1 x

0 2 4 6 8 10

0.0

0.5

1.0

1.5

Magnetic Field Intensity, H[kA/m]

0.0 0.5 1.0 1.5 2.0

Magnetic Field Intensity, H[kA/m]

(a) Thép Silic (b) Lưu chất MRF132-DG

Hình 3 Tính chất từ của vật liệu thép silic và lưu chất điện từ biến

(a) loại truyền thống (b) loại đề xuất 2 cuộn dây

(c) loại đề xuất 4 cuộn dây

Hình 4 Mô hình ph ần tử hữu hạn của MRB

Trong quá trình tối ưu hóa, các biến thiết kế cho như trên hình 2 bao gồm: chiều cao h c

và chiều rộng w c của cuộn dây, bề dày của vỏ phanh t h , bán kính R o và bề dày t d của đĩa quay, bán kính ngoài của vỏ phanh R, và vị trí đặt của cuộn dây trên hai bên vỏ phanh δ Từ những

nghiên cứu trước đã chỉ rõ, chiều rộng của khe lưu chất càng nhỏ thì cho mô men hãm lớn và

khối lượng của phanh nhỏ Vì vậy mà trong nghiên cứu này sẽ không đi tối ưu thông số này

và sẽ được chọn 1mm để vừa giúp dễ chế tạo và đạt mô men hãm lớn Quá trình tối ưu hóa sẽ

sử dụng công cụ tối ưu trong phần mềm ANSYS dùng phương pháp hàm bậc nhất với thuật toán steepest descent

4 K ẾT QUẢ MÔ PHỎNG

Trong phần này, các kết quả tối ưu sẽ được trình bày và đánh giá Hình 5 6 và 7 lần lượt là kết quả tối ưu của MRB truyền thống, MRB do nhóm tác giả đề xuất với loại 2 cuộn dây và 4 cuộn dây ở hai bên Với giới hạn mô men hãm 10Nm và đặt độ hội tụ là 0,1%, thì có

thể thấy quá trình tối ưu hóa đã hội tụ sau 19 vòng lặp và kết quả như trên hình 5a và 5b với các giá trị kích thước tối ưu cho loại MRB truyền thống như sau (mm): w c =6,4, h c =2,2, t h=6,

t d =4,2, R o =46 và R =55 Như vậy, với giá trị mô men hãm giới hạn là 10Nm thì khối lượng của

MRB khoảng 1,22 kg Hình 5c cho thấy sự phân bố của từ thông trên diện tích mặt cắt của MRB, với mật độ từ thông rất lớn tập trung trên hai đầu cuộn dây, đây còn được gọi là hiệu

ứng thắt cổ chai đường sức từ Cùng một ràng buộc về mô men hãm 10Nm, đối với loại MRB

do nhóm tác giả đề xuất với 2 cuộn dây đặt hai bên vỏ phanh, có thể thấy kết quả hội tụ sau 29 vòng lặp và giá trị tối ưu các kích thước như trên hình 6a và 6b với các thông số như sau

K ỷ yếu hội nghị khoa học và công nghệ toàn quốc về cơ khí - Lần thứ IV

(mm): w c =2, h c =6.8, t h =5,2, t d =7, R o =47, R=50 và δ=30 và khối lượng của phanh khoảng 1,1

kg Kết quả mô phỏng trên hình 6c cho thấy phân bố từ thông trên diện tích mặt cắt của MRB đồng đều hơn so với loại MRB truyền thống

Hình 7 cho thấy kết quả tối ưu cho loại MRB với 4 cuộn dây đặt hai bên vỏ phanh Kết

quả tối ưu hội tụ sau 27 vòng lặp và giá trị tối ưu của các kích thước như trên hình 7a và 7b

(mm): w c =2,4, h c1 =6,2, h c2 =6,5, t h =4,2, t d =4, R o =50, R=54 và δ 1=3, δ2=13 và khối lượng của phanh khoảng 0,82 kg Phổ từ thông phân bố trên diện tích mặt cắt của phanh đồng đều hơn

so với hai trường hợp đã xét ở trên

Hình 8 là kết quả tối ưu của MRB với các giá trị khối lượng ràng buộc theo mô men hãm lớn nhất đạt được Trong quá trình tối ưu hóa, kích thước của trục đã được thay đổi để đảm bảo độ bền khi mô men hãm tăng lên, chi tiết các giá tri của trục được thay đổi theo mô

men hãm như sau: Bán kính trục Rs=6mm với giá trị mô men hãm 5Nm ≤ T d,max ≤ 10Nm;

R s =8mm v ới 10Nm < T d,max ≤ 20Nm; và Rs =10mm v ới 20Nm < T d,max ≤ 30Nm Kết quả cho

thấy khối lượng của MRB do nhóm tác giả đề xuất có giá trị nhỏ hơn đáng kể khi cho cùng

một giá trị mô men hãm

2 4 6 8 10 12 14 16 18

0

2

4

6

8

10

12

0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0

Mass of MRB

Iteration

4 6 8 10 12 14 Braking Torque

(a) Bi ến thiết kế (b) Kh ối lượng và mô men hãm

(c) K ết quả tối ưu của mật độ từ thông

Hình 5 K ết quả tối ưu của MRB truyền thống

5 10 15 20 25 0

2 4 6 8 10

12

0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0

Mass of MRB

Iteration

4 6 8 10 12 14 Braking Torque

(a) Bi ến thiết kế (b) Kh ối lượng và mô men hãm

(c) M ật độ từ thông

Hình 6 K ết quả tối ưu của MRB có 2 cuộn dây đặt hai bên

5 10 15 20 25

0

2

4

6

8

10

Iteration

0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0

Mass of MRB

Iteration

2 4 6 8 10 12

14 Braking Torque

(a) Bi ến thiết kế (b) Kh ối lượng và mô men hãm

(c) M ật độ từ thông

Hình 7 K ết quả tối ưu của MRB có 4 cuộn dây đặt hai bên

5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 0.0

0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5 4.0 4.5 5.0 5.5 6.0

Braking torque (Nm)

Conventional MRB

2 side coils MRB

4 side coils MRB

Hình 8 K ết quả tối ưu của MRB với khối lượng ràng buộc theo mô men hãm

5 K ẾT QUẢ THỰC NGHIỆM

Từ kết quả mô phỏng, nhóm tác giả đã thiết kế và chế tạo mô hình thực của MRB để

thực hiện thực nghiệm kiểm chứng Hình 9 là bản vẽ thiết kế của MRB với các thông số kích thước cho trên bảng 2

B ảng 2: Các thông số cơ bản của MRB

Cu ộn dây:

dày w c1 ≅w c2 =2; cao h c1 ≅h c2=6.5;

Bán kính cu ộn dây 1 và 2:

R c1 =23, R c2=40; Số vòng quấn: 4*30

Vỏ phanh: R=53, th =3,7, L=13

Đĩa phanh: R s =15, R 0 =46.5; t d= 4

Khe lưu chất: 1 mm

K ỷ yếu hội nghị khoa học và công nghệ toàn quốc về cơ khí - Lần thứ IV

Hình 9 Mô hình thi ết kế của MRB

Đĩa quay

Trục quay

Cuộn dây

Vòng đệm

Vỏ ngoài

Bạc đạn

Hình 10 Các chi ti ết sau khi chế tạo của MRB

Hình 11 Sơ đồ lắp đặt thí nghiệm

Hình 12 Mô hình l ắp đặt thí nghiệm

0 2 4 6 8

Current (A) Experiment

Hình 13 Kết quả mô men hãm với các dòng điện cung cấp cho các cuộn dây

Trong quá trình chế tạo MRB, nhóm tác giả đã gặp khó khăn khi tìm kiếm vật liệu thép silic để chế tạo vỏ phanh, do đó nhóm tác giả đã dùng vật liệu thép CT3 thay thế để chế tạo vỏ

của MRB Kết quả thí nghiệm trên hình 13 cho thấy, giá trị mô men hãm thực tế đo được của MRB khoảng 5Nm với dòng cung cấp 2,5A

K ẾT LUẬN

Trong nghiên cứu này, nhóm tác giả đã đề xuất và đưa ra một cấu tạo MRB có các cuộn dây đặt ở bên vỏ của MRB, kết quả tính toán mô phỏng cho thấy tính năng vượt trội so với MRB truyền thống Quá trình tối ưu hóa đã sử dụng công cụ tối ưu trong phần mềm ANSYS

với hàm bậc nhất và thuật toán steepest descent Bài toán tối ưu đã được thực hiện thông qua

việc xác định các kích thước quan trọng có ảnh hưởng tới đặc tính của MRB để đánh giá và so sánh đặc tính của MRB truyền thống và MRB của nhóm tác giả đề xuất Những kết quả tối ưu cho thấy, từ thông trên MRB do nhóm tác giả đề xuất phân bố đều hơn, từ đó giảm hiệu ứng

thắt cổ chai đường sức từ và tăng mô men hãm, đồng thời giảm khối lượng của MRB Nhóm tác giả đã chế tạo MRB dùng thép CT3 có độ dẫn từ thấp để chế tạo vỏ ngoài của MRB Kết

quả thí nghiệm đã cho mô men hãm khoảng 5Nm khi cung cấp dòng điện 2,5A trên các cuộn

dây Hướng phát triển của đề tài trong thời gian tới sẽ dùng vật liệu thép silic để chế tạo vỏ

của MRB, từ đó có thể thực hiện các thí nghiệm để đánh giá chính xác hơn đặc tính của MRB Sau đó, dựa vào các đặc tính của MRB, nhóm tác giả sẽ thiết kế và thi công bộ điều khiển để điều khiển mô men hãm của MRB trong ứng dụng đo và điều khiển mô men xoắn

Cảm biến mô men MRB Động cơ AC Encoder DSP

K ỷ yếu hội nghị khoa học và công nghệ toàn quốc về cơ khí - Lần thứ IV

TÀI LI ỆU THAM KHẢO

[1] Wang, J and Meng, G., “Magnetorheological fluid devices: principles, characteristics

and applications in mechanical engineering” Journal of Materials: Design and

Applications 215 (3), pp 165-74 (2001)

[2] Muhammad, A., Yao, X L and Deng, J C., “Review of magnetorheological (MR) fluids

and its applications in vibration control”, Journal of Marine Science and Application 5

(3), pp 17-29 (2006)

[3] Rabinow, J., “Magnetic fluid torque and force transmitting device”, US patent 2,575,360

(1951)

[4] An, J., and Kwon, D., S., “Modeling of a magnetorheological actuator including magnetic

hysteresis”, Journal of Intelligent Material Systems and Structures 14 (9), pp 541–550

(2003)

[5] Park, E J., Stoikov, D., Luz, L F and Suleman, A., “ A performance evaluation of an

automotive magnetorheological brake design with a sliding mode controller”, Mechatronics 160, pp.405–16 (2006)

[6] Liu, B., Li, W H., Kosasih, P B and Zhang, X Z., “ Development of an

MR-brake-based haptic device”, Smart Mater Struct 15, pp 1960–9 (2006)

[7] Huang, J., Zhang, J Q., Yang, Y and Wei, Y Q., “Analysis and design of a cylindrical

magnetorheological fluid brake”, Journal of Materials Processing Technology 129,

pp.559–562 (2002)

[8] Smith, A L., Ulicny, J C and Kennedy, L C., “Magnetorheological fluid fan drive for

trucks”, Journal of Intelligent Material Systems and Structures 18 (12), pp.1131–1136

(2007)

[9] Nguyen, Q H and Choi, S B., “ Optimal design of a novel hybrid MR brake for

motorcycles considering axial and radial magnetic flux”, Smart Materials and Structures

21 (5), doi:10.1088/0964-1726/21/5/055003 (2010)

[10] Nguyen, Q H and Choi, S B., “Selection of magnetorheological brake types via optimal

design considering maximum torque and constrained volume”, Smart Mater Struct 21(1)

doi:10.1088/0964-1726/21/1/015012 (2012)

[11] Nguyen, Q H., Lang V T Nguyen, N D., Choi S B., “Geometric optimal design of MR

brake considering different shapes of the brake envelope”, Smart Matter Struct 23(1),

(2014)

[12] Brian E S, “Research for dynamic seal Friction modeling in linear motion hydraulic

Piston applications” Master of Science thesis, University of Texas at Arlington, USA

(2005)