Mô hình hóa rung động lồng giặt của máy giặt lồng ngang (Luận văn thạc sĩ)

Mô hình hóa rung động lồng giặt của máy giặt lồng ngang (Luận văn thạc sĩ)Mô hình hóa rung động lồng giặt của máy giặt lồng ngang (Luận văn thạc sĩ)Mô hình hóa rung động lồng giặt của máy giặt lồng ngang (Luận văn thạc sĩ)Mô hình hóa rung động lồng giặt của máy giặt lồng ngang (Luận văn thạc sĩ)Mô hình hóa rung động lồng giặt của máy giặt lồng ngang (Luận văn thạc sĩ)Mô hình hóa rung động lồng giặt của máy giặt lồng ngang (Luận văn thạc sĩ)Mô hình hóa rung động lồng giặt của máy giặt lồng ngang (Luận văn thạc sĩ)Mô hình hóa rung động lồng giặt của máy giặt lồng ngang (Luận văn thạc sĩ)Mô hình hóa rung động lồng giặt của máy giặt lồng ngang (Luận văn thạc sĩ)Mô hình hóa rung động lồng giặt của máy giặt lồng ngang (Luận văn thạc sĩ)Mô hình hóa rung động lồng giặt của máy giặt lồng ngang (Luận văn thạc sĩ)Mô hình hóa rung động lồng giặt của máy giặt lồng ngang (Luận văn thạc sĩ)Mô hình hóa rung động lồng giặt của máy giặt lồng ngang (Luận văn thạc sĩ)

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN

TRƯỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP

******&******

NGUYỄN THỊ BÍCH NGỌC

MÔ HÌNH HÓA RUNG ĐỘNG LỒNG GIẶT

CỦA MÁY GIẶT LỒNG NGANG

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC

CHUYÊN NGÀNH: KỸ THUẬT CƠ KHÍ

Thái Nguyên, năm 2019

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN

TRƯỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP

******&******

NGUYỄN THỊ BÍCH NGỌC

MÔ HÌNH HÓA RUNG ĐỘNG LỒNG GIẶT CỦA MÁY GIẶT LỒNG NGANG

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC

CHUYÊN NGÀNH: KỸ THUẬT CƠ KHÍ

HƯỚNG DẪN KHOA HỌC

PGS.TS NGÔ NHƯ KHOA

Thái Nguyên, năm 2019

LỜI CAM ĐOAN

Tên tôi là: Nguyễn Thị Bích Ngọc

Học viên: Lớp Cao học K20

Đơn vị công tác: Trường Đại học Kỹ thuật Công nghiệp, Đại học Thái Nguyên

Tên luận văn: “Mô hình hóa Rung động lồng giặt của máy giặt lồng ngang”

Chuyên ngành: Kỹ thuật Cơ khí

Mã số:

Tôi xin cam đoan, các nội dung và kết quả của Luận văn này do chính tôi thực hiện, là một phần nội dung trong đề tài nghiên cứu khoa học cấp Bộ của Thầy hướng dẫn Các kết quả chính của Luận văn cũng đã được đăng tải trong 02 báo cáo khoa học tại Hội nghị Quốc tế International Conference on Engineering Research and Application ICERA 2018

Thái Nguyên, ngày tháng năm 2019

Người cam đoan

Nguyễn Thị Bích Ngọc

LỜI CẢM ƠN

Trong thời gian thực hiện luận văn, em đã nhận được rất nhiều sự giúp đỡ từ phía nhà trường, các thầy cô giáo Trường Đại học Kỹ thuật Công nghiệp - Đại học Thái Nguyên

Xin chân thành cảm ơn Ban Giám hiệu, phòng Đào tạo, các thầy cô giáo tham gia giảng dạy đã tạo điều kiện cho em hoàn thành chương trình học

Xin bày tỏ lời cảm ơn chân thành đến thầy giáo PGS.TS Ngô Như Khoa đã định hướng, theo dõi và truyền đạt kiến thức để em có thể hoàn thành được luận văn này

Học viên cũng xin chân thành cảm ơn Ban Giám hiệu, lãnh đạo Đại học Kỹ thuật Công nghiệp đã tạo mọi điều kiện cho tôi được đi học nâng cao trình độ

Mặc dù đã rất cố gắng song do kiến thức và kinh nghiệm còn hạn chế nên luận văn chắc chắn còn nhiều thiếu sót và cần bổ sung Do vậy, kính mong quý thầy cô, đồng nghiệp, bạn bè cùng đóng góp để em tiếp tục bổ sung kiến thức và ứng dụng các kiến thức học được vào trong thực tế

Trân trọng!

NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

MỤC LỤC

LỜI CAM ĐOAN i

LỜI CẢM ƠN ii

NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN iii

MỤC LỤC iv

DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC TỪ VIẾT TẮT vi

DANH MỤC CÁC BẢNG vii

DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ viii

MỞ ĐẦU 1

1.1 Đặt vấn đề 1

1.2 Mục tiêu, nội dung và phương pháp nghiên cứu 4

1.2.1 Mục tiêu 4

1.2.2 Nội dung nghiên cứu 4

1.2.3 Phương pháp nghiên cứu 5

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN 6

CHƯƠNG 2: MÔ HÌNH RUNG ĐỘNG LỒNG GIẶT CỦA MÁY GIẶT LỒNG NGANG 19

2.1 Cấu tạo của hệ thống treo 19

2.2 Sơ đồ hóa hệ thống treo và các giả thiết 20

2.2.1 Sơ đồ hóa hệ thống treo 20

2.2.2 Các giả thiết xây dựng mô hình rung động 21

2.3 Xây dựng mô hình 23

2.3.1 Mô hình 1 23

2.3.2 Mô hình 2 30

2.4 Xây dựng chương trình mô phỏng 31

2.4.1 Mô hình 1 31

2.4.2 Mô hình 2 32

CHƯƠNG 3:THÍ NGHIỆM XÁC ĐỊNH ĐẶC TÍNH RUNG ĐỘNG LỒNG GIẶT

CỦA MÁY GIẶT LỒNG NGANG 36

3.1 Hệ thống thí nghiệm 36

3.1.1 Hệ thống thí nghiệm xác định đặc tính giảm chấn 36

3.1.2 Hệ thống thí nghiệm xác định đặc tính rung động 37

3.2 Thí nghiệm xác định đặc tính giảm chấn 40

3.3 Thử nghiệm mô hình thí nghiệm xác định đặc tính rung động lồng giặt và đánh giá hệ thống 41

3.3.1 Thiết lập các thông số thí nghiệm 41

3.3.2 Chạy thử nghiệm mô hình thí nghiệm và đánh giá hệ thống 42

CHƯƠNG 4: KẾT QUẢ VÀ BÀN LUẬN 49

4.1 Kết quả mô phỏng và phạm vi ứng dụng của các mô hình 49

4.1.1 Kết quả mô phỏng 49

* Nhận xét 59

4.1.2 Phạm vi ứng dụng của các mô hình 59

4.2 Khảo sát ảnh hưởng của một số thông số hệ thống đến rung động máy giặt 59

KẾT LUẬN 64

1 Các kết quả chính đạt được 64

2 Một số hạn chế của luận văn 65

3 Một số hướng phát triển của luận văn 65

TÀI LIỆU THAM KHẢO 66

DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC TỪ VIẾT TẮT

Ký hiệu Diễn giải nội dung đầy đủ Ký hiệu Diễn giải nội dung đầy đủ

c d , c, c i Hệ số cản của giảm chấn x Dịch chuyển theo phương

ngang

k, K Độ cứng của lò xo y Dịch chuyển theo phương

thẳng đứng

M Tổng khối lượng của lồng

giặt, lồng chứa t Thời gian

m Khối lượng của tải mất cân

LD Giảm chấn bên trái F Dy

Lực giảm chấn theo phương y

RD Giảm chấn bên phải rpm Số vòng quay/phút

DANH MỤC CÁC BẢNG

Bảng 1 Các thông số hệ thống 38 Bảng 2 Chuyển vị và phản lực tại các liên kết trong các chế độ vắt 42 Bảng 3 Bảng so sánh kết quả thực nghiệm và mô phỏng của biên độ dịch chuyển tại trạng thái quay ổn định 51 Bảng 4 So sánh kết quả của luận văn với kết quả đưa ra bởi P Boyraz 's [14] tại N=900vòng/phút 51 Bảng 5 Kết quả thực nghiệm và mô phỏng của biên độ dịch chuyển ở trạng thái cân bằng 52 Bảng 6 Chuyển vị và phản lực tại các liên kết trong các chế độ vắt 58

DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ

Hình 1 Một số máy giặt thông dụng 2

Hình 2 Sơ đồ hệ thống trong mô hình động lực của E Papadopoulos 7

Hình 3 Sơ đồ hệ thống treo theo mô hình động lực của T Argentini 8

Hình 4 Mô hình máy giặt sử dụng trong nghiên cứu của Takayuki Koizumi và cộng sự 9

Hình 5 Sơ đồ hệ thống treo trong mô hình của Hee-Tae Lim 10

Hình 6 Mô hình sử dụng trong nghiên cứu của Holger Gödecker 10

Hình 7 Sơ đồ hệ thống treo trong mô hình động lực của Thomas Nygårds 11

Hình 8 Mô hình máy giặt lồng ngang trong nghiên cứu của Galal Ali Hassaan 12

Hình 9 Cấu hình giảm chấn MR sử dụng trong nghiên cứu của Nguyễn Quốc Hùng 14

Hình 10 Sơ đồ máy giặt và các điểm đo: 1 - cân bằng tự động, 2 - điểm bên ngoài lồng chứa (O/T), 3 - điểm bên trong lồng chứa (I/T), 4 - giảm chấn, 5 - motor, 6 - clutch, 7 - vỏ ngoài (O/C) 15

Hình 11 Mô hình chỉ ra trạng thái cân bằng và dịch chuyển của máy giặt của Pınar Boyraz 15

Hình 12 Mô hình các lực tác dụng vào máy giặt trong nghiên cứu của Bar JG Can Yalç J n 16

Hình 13: Cấu hình giảm chấn và hệ thống treo thứ cấp (phí trên); giảm chấn tiêu chuẩn đang được sử dụng trong nghiên cứu của T Argentini 17

Hình 14: Hình chiếu của mô hình ổ trục giữa vỏ máy và thân máy trong nghiên cứu của Feng Tyan 17

Hình 15 Các chi tiết cấu tạo điển hình của máy giặt lồng ngang 19

Hình 16 Cấu tạo hệ thống treo trên máy giặt LG WD 8990TDS 20

Hình 17 Mô hình thực của hệ thống treo máy giặt lồng ngang 21

Hình 18 Sơ đồ hóa hệ thống treo máy giặt lồng ngang 21

Hình 19 Sơ đồ hóa hệ thống treo máy giặt lồng ngang 23

Hình 20 Sơ đồ 2D tuyến tính của hệ thống treo máy giặt lồng ngang 24

Hình 21 Mối quan hệ vị trí và các thành phần của lực đàn hồi (a) của lò xo bên trái,

(b) của lò xo bên phải 25

Hình 22.Giảm chấn hệ thống treo của máy giặt lồng ngang 27

Hình 23 Mối quan hệ vị trí và các thành phần của lực giảm chấn (a) của giảm chấn bên trái, (b) của giảm chấn bên phải 27

Hình 24 Sơ đồ Simulink của mô hình 1 – mô hình 2D tuyến tính 34

Hình 25 Sơ đồ Simulink của mô hình 2 – mô hình 2D với quan hệ F-V của giảm chấn là phi tuyến 35

Hình 26 Mô hình thí nghiệm giảm chấn 36

Hình 27 Hệ thống thí nghiệm 39

Hình 28 Đồ thị F-V thực nghiệm Hình 29 Đường hồi quy của dữ liệu F-V 40 Hình 30 Khối lượng lệch tâm giả lập 41

Hình 31 Giao diện thiết lập các chế độ, thông số đo lường và hiển thị, giám sát kết quả đo 44

Hình 32 Loadcell 1,2 – Số liệu các phản lực tại các các điểm treo lò xo trong toàn thời gian và trích xuất trong 1s 45

Hình 33 Loadcell 3,4,5 - Số liệu các phản lực tại các gối giảm chấn trong toàn thời gian và trích xuất trong 1s 46

Hình 34 LVDT 1,2 - Số liệu dịch chuyển theo 2 phương x (LVDT 2) và y (LVDT 1) trong toàn thời gian và trích xuất trong 1s 47

Hình 35 Đồ thị lực cản trên 3 bộ giảm chấn trong chế độ vắt ở tốc độ 400 vòng/phút 48

Hình 36 Kết quả thí nghiệm của chuyển dịch theo phương x và y với N = 609 vòng/phút 49

Hình 37 Kết quả mô phỏng của dịch chuyển x và y với N = 609 vòng/phút 50

Hình 38 So sánh kết quả thực nghiệm và mô phỏng với N = 609 vòng/phút 50

Hình 39 So sánh kết quả thực nghiệm và mô phỏng với N = 725 vòng/phút 50

Hình 40 Đồ thị chuyển dịch theo x, y ở tốc độ 611 vòng/phút (Mô hình 1) 53

Hình 41 Lực đàn hồi và cản nhớt (phương y) ở 611 vòng/phút (Mô hình 1) 53

Hình 42 Chuyển dịch theo x, y ở tốc độ 764.77 vòng/phút 54

Hình 43 Lực đàn hồi và cản (phương y) ở 764.77 vòng/phút 54

Hình 44 Đồ thị chuyển dịch theo x, y ở tốc độ 611 vòng/phút (Mô hình 2) 55

Hình 45 Lực đàn hồi và cản nhớt (phương y) ở 611 vòng/phút (Mô hình 2) 55

Hình 46 Đồ thị chuyển dịch theo x, y ở 764.77 vòng/phút 57

Hình 47 Lực đàn hồi và cản (phương y) ở 764.77 vòng/phút (Mô hình 2) 57

Hình 48 Đồ thị năng lượng hao tán tại các góc lệch khác nhau của giảm chấn tại N=600 vòng/phút and 800 vòng/phút 60

Hình 49 Quỹ đạo của một điểm trên lồng tương ứng với góc lệch của giảm chấn, N = 600 vòng/phút 61

Hình 50 Quỹ đạo của một điểm trên lồng tương ứng với góc lệch của giảm chấn, N = 800 vòng/phút 61

Hình 51 Đồ thị năng lượng hao tán và số lượng giảm chấn tại N=600 vòng/phút and 800 vòng/phút 62

Hình 52 Đồ thị biểu diễn quỹ đạo của 1 điểm trên lồng giặt và số lượng giảm chấn tại N = 600 vòng/phút 63

Hình 53 Đồ thị biểu diễn quỹ đạo của 1 điểm trên lồng giặt và số lượng giảm chấn tại N = 800 vòng/phút 63

MỞ ĐẦU 1.1 Đặt vấn đề

Kể từ khi chiếc máy giặt lần đầu tiên được phát minh bởi Schaefer vào năm

1766, ngành công nghiệp sản xuất máy giặt đã có những bước phát triển đáng kể Căn

cứ vào phương của lồng giặt, máy giặt được chia thành ba loại cơ bản: máy giặt lồng ngang (còn gọi là máy giặt cửa trước), máy giặt lồng đứng (còn gọi là máy giặt cửa trên) và máy giặt lồng nghiêng (Hình 1), mỗi loại đều có những ưu, nhược điểm riêng

c Máy giặt lồng nghiêng

Hình 1 Một số máy giặt thông dụng

Máy giặt lồng đứng được dùng phổ biến hơn tại Hoa Kỳ Máy giặt lồng đứng

có thiết kế đơn giản, giá thành rẻ, dễ sử dụng và có thể đặt được trong không gian nhỏ, hẹp; có khả năng thêm hoặc bớt quần áo trong chu kỳ giặt mà không phải hủy

cả chu trình giặt Tuy nhiên máy giặt lồng đứng có khá nhiều nhược điểm:

- Khả năng chiết xuất nước kém trong giai đoạn vắt: do số vòng quay của máy giặt cửa trên thường dưới 1000 vòng/phút

- Độ ồn và rung lớn: do quần áo là một khối không định hình nên việc xoay đảo trong quá trình giặt của dòng máy này thường không hoàn hảo, trong quá trình vận hành máy giặt cửa trên khá ồn do rung lắc nhiều

- Máy tiêu tốn nước gấp 2-3 lần máy giặt lồng ngang do máy giặt lồng đứng luôn yêu cầu lượng nước giặt phải phủ ngập quần áo thì máy mới vận hành

- Chất lượng và độ bền của vật phẩm giặt: Vật phẩm giặt (quần, áo,…) dễ bị vặn xoắn do trong khi giặt vật phẩm thường bị xoắn vào nhau và dễ gây hư hại vải

Mặc dù thiết kế gần như không thay đổi kể từ đầu thế kỷ, máy giặt lồng ngang vẫn đang được dùng phổ biến hơn ở khu vực Tây Âu Với khả năng đáp ứng được yêu cầu thẩm mỹ cùng với nhu cầu của người tiêu dùng, máy giặt lồng ngang đang là một trong những loại máy được yêu thích nhất Cấu tạo của máy giặt lồng ngang phù hợp với những gia đình có vị trí đặt máy rộng, thuận tiện cho cánh cửa mở/đóng

Ngoài ra còn phù hợp với gia đình thường xuyên giặt máy, có tiêu chí tiết kiệm điện nước và đầu tư lâu dài, các ưu điểm nổi trội như:

- Tốc độ quay, vắt: tốc độ quay vắt có thể lên đến 1.400 vòng/phút, giúp vắt quần áo khô nhanh chóng, tiết kiệm thời gian và tiết kiệm điện hơn

- Tiết kiện nước: Nhờ thiết kế lồng ngang, tiết kiệm nước hơn gấp 3 lần so với máy giặt lồng đứng

- Chất lượng và độ bền của vật phẩm giặt: cấu tạo trục quay ly tâm ngang mang đến khả năng đảo trộn quần áo đều, chống xoắn, chống mòn rách quần áo

- Độ rung lắc và độ ồn thấp hơn máy giặt lồng đứng

Máy giặt lồng nghiêng là loại máy giặt mới nhất trong 3 loại lồng giặt, vừa ra đời vài năm trở lại đây Ưu điểm:

- Giặt sạch hơn: Máy giặt lồng nghiêng khi hoạt động sẽ tương tác với luồng nước theo 3 chiều Đồ giặt sẽ chuyển động xoay vòng theo chiều đứng cùng với luồng nước tác động mạnh mẽ ở xung quanh giúp làm sạch và đánh bay hoàn toàn mọi vết bẩn Tính năng lồng nghiêng còn giúp tăng hiệu quả giặt sạch

- Tiết kiệm nước: Máy giặt lồng nghiêng nếu so với máy giặt lồng đứng sẽ tiết kiệm hơn 10% lượng nước tiêu thụ Do đặc thù lồng giặt nghiêng, nên chỉ cần một lượng nước vừa đủ là có thể tạo nên chuyển động, chứ không cần phải ngập hoàn toàn như máy giặt lồng đứng Đồng thời với máy giặt lồng nghiêng, nếu sử dụng trong chế độ xả phun sẽ tiết kiệm được đến 22% lượng nước sau khi giặt

- Thuận tiện lấy quần áo: Do thiết kế lồng nghiêng, chỉ cần nghiêng người ở một mức độ nhất định là đã có thể lấy quần áo ra bên ngoài vô cùng tiện lợi

chí hiện tượng di chuyển của máy trên sàn Vấn đề này đã được giải quyết một phần theo cách truyền thống đó là lắp thêm một khối bê-tông lớn vào lồng chứa Tuy nhiên,

sự mất ổn định của máy giặt còn tùy thuộc vào tốc độ quay, khối lượng của vật giặt

và hệ thống kết cấu hình học của máy Để giảm biên độ rung động, người ta có thể tăng độ cứng của lò xo và hệ số cản của giảm chấn Nhưng khi độ cứng của hệ treo quá lớn các lực truyền đến thân máy có thể tăng; hệ quả là có thể tăng độ ồn và rung động đối với thân, vỏ máy Trong thực tế, để chống lại sự di chuyển của máy do mất cân bằng, máy giặt còn được bắt vít vào nền hoặc giữ cố định vào tường, tuy nhiên cách này có thể dẫn đến các lực quá mức truyền đến sàn gây rung động cho sàn ở mức không thể chấp nhận được

Với các yêu cầu ngày càng cao của người tiêu dùng như giảm không gian đặt máy, giảm thời gian cho mỗi chu trình giặt, tăng dung tích mỗi mẻ giặt, giảm thiểu hiện tượng rung, ồn ; với các yêu cầu của nhà sản xuất thiết bị như giảm chi phí sản xuất, tối ưu hóa các vật liệu sử dụng trong thiết kế máy (xu hướng hiện tại là hướng tới sử dụng các thành phần nhựa và composite kết hợp), giảm khối lượng của máy,…Các yêu cầu này sẽ dẫn đến tăng khả năng mất ổn định của máy

Do vậy, để có thể đưa ra các phương án giảm rung hiệu quả cho máy giặt, tăng sự ổn định của máy nhưng không làm tăng chi phí sản xuất thì việc xây dựng được mô hình động lực nhằm phân tích, đánh giá được các đặc tính rung động của máy giặt theo các thông số của hệ thống như cấu hình hệ giảm chấn, độ cứng

và cấu hình của hệ treo, khối lượng của lồng giặt, chế độ làm việc của máy giặt, v.v… phục vụ bài toán thiết kế máy giặt là một việc đặc biệt cần thiết và có ý nghĩa thực tiễn lớn

1.2 Mục tiêu, nội dung và phương pháp nghiên cứu

1.2.1 Mục tiêu

Xây dựng mô hình rung động lồng giặt của máy giặt lồng ngang; kiểm chứng

và đánh giá độ tin cậy của mô hình qua thực nghiệm; sử dụng mô hình để nghiên cứu mức độ ảnh hưởng của các yếu tố như lò xo, giảm chấn đến rung động của hệ thống

1.2.2 Nội dung nghiên cứu

Nội dung nghiên cứu của luận văn gồm các phần chính sau:

- Xây dựng mô hình 2D rung động lồng giặt của máy giặt lồng ngang;

- Đánh giá độ tin cậy của mô hình qua nghiên cứu thực nghiệm đối với rung động của máy giặt LG WD-8990TDS

- Áp dụng mô hình để khảo sát ảnh hưởng của lò xo, giảm chấn đến rung động của máy giặt dựa trên mô hình rung động đã được xác định

1.2.3 Phương pháp nghiên cứu

Luận văn sử dụng phương pháp nghiên cứu lý thuyết kết hợp với phương pháp thực nghiệm kiểm chứng

1.3 Ý nghĩa khoa học và thực tiễn

1.3.1 Ý nghĩa khoa học

- Kết quả nghiên cứu có thể được sử dụng tham khảo cho các nghiên cứu động lực học nói chung và các bài toán về tính toán, thiết kế các hệ thống quay có giảm chấn

- Chương trình mô phỏng cho phép nghiên cứu những đặc tính rung động của máy giặt

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN

Cùng với sự phát triển của khoa học kỹ thuật, chất lượng cuộc sống của con người ngày càng được nâng cao, yêu cầu về sản phẩm của khách hàng cũng ngày càng cao và đa đạng Do vậy, đã có rất nhiều các nghiên cứu liên quan đến nâng cao khả năng giặt, giảm rung và tiếng ồn cho máy giặt Tuy nhiên, khi tăng khả năng giặt, giảm trọng lượng máy giặt, tăng tốc độ quay của lồng giặt, vấn đề về rung động lại là bài toán lớn phát sinh

Để giải quyết bài toán rung động lồng giặt, xu hướng phổ biến của các nghiên cứu là mô hình hóa hệ thống sử dụng các phần mềm như ANSYS, Adasm/View, Matlab/Simulink sau đó đưa ra các lời giải số cho bài toán rung động

E Papadopoulos, I Papadimitriou [1], T Argentini et al [2] [3], Takayuki Koizumi, Nobutaka Tsujiuchi, Yutaka Nishimura [4] đã xây dựng mô hình toán của máy giặt lồng ngang dựa trên giả thiết lồng giặt và vỏ máy là một cấu trúc rắn tuyệt đối Các tác giả đều tập trung vào việc mô hình hóa, thiết kế, và điều khiển máy giặt lồng ngang, trong đó, nhấn mạnh vào việc giảm trọng lượng và khả năng di động; đề xuất phương pháp chủ động bằng cách thêm vào các cảm biến, vi điều khiển và động

cơ bước để giảm thiểu tối đã sự bất ổn định

Các tác giả [1] đã xây dựng mô hình toán của máy giặt lồng ngang với giả thiết máy giặt là một khối rắn Trong nghiên cứu này, vận tốc góc tối đa đạt được được xác định dựa vào các đại lượng khác như khối lượng vật phẩm giặt và lực ma sát giữa sàn và chân máy Tác giả cũng đã đưa ra hai phương pháp lý thuyết kiểm soát sự ổn định của máy: (1) Phương pháp dựa trên thiết kế làm giảm sự bất ổn định và hiệu quả

về chi phí; (2) Phương pháp dựa trên điều khiển loại bỏ tính không ổn định và rung động và được kết hợp với cân bằng chủ động

Mô hình toán cho phương pháp dựa trên thiết kế:

Trong đó:

sl vận tốc tới hạn mà tại đó máy giặt bắt đầu có hiện tượng trượt xoay

f: hệ số ma sát Coulomb

M w : khối lượng của lồng giặt và lồng chứa

m cl : khối lượng mất cân bằng

m r: khối lượng nước

p v : chân không tạo ra bởi suction cup

r cl : bán kính

A: tổng diện tích của suction cups

Hình 2 Sơ đồ hệ thống trong mô hình động lực của E Papadopoulos

Mô hình toán cho phương pháp dựa trên điều khiển

Trong đó: b là chỉ số cho trạng thái cân bằng

Tommaso Argentini và cộng sự [2] phát triển một mô hình số của một máy giặt lồng ngang sáu bậc tự do để có thể dự đoán tính chất động lực của máy trong chu kỳ quay ở trạng thái ổn định, nghiên cứu chú trọng vào các rung động của vỏ máy Mô hình hoàn chỉnh có được từ một mô hình nhiều vật được tuyến tính hóa các tham số dưới tác động của khối lượng không cân bằng, đối tượng quan tâm trong mô hình là lồng giặt và mô hình phần tử hữu hạn cho cấu trúc của vỏ máy Lồng giặt và vỏ máy được kết nối bằng hệ thống treo gồm ba lò xo dãn dài và hai bộ giảm chấn ma sát khô Các tác giả đã xây dựng mô hình cho lồng giặt, giảm chấn và vỏ máy

x v (t): đại diện cho chuyển động của điểm liên kết giữa giảm chấn và vỏ máy

x b và f ab : giá trị cuối của x v (t) và f damper (t) trước khi chuyển động đảo chiều Δf: biên độ của vòng trễ

x s : tham số tỉ lệ với hệ số góc của vòng trễ

Dấu ± hay ∓ là phụ thuộc vào việc giảm chấn ở trạng thái nén hay kéo

Hình 3 Sơ đồ hệ thống treo theo mô hình động lực của T Argentini

Takayuki Koizumi và cộng sự [3] đã mô hình hóa máy giặt lồng ngang để phân tích rung động của vỏ ngoài, khung máy và lực tác dụng lên sàn ở chế độ giặt khô

Hệ tọa độ gắn với lồng chứa

Hệ tọa độ chính

Theo đó, một số thông số cải tiến đã được đề xuất và khả năng giảm rung của máy khi điều chỉnh các thông số đã được chỉ định Những kết quả này cho thấy mô hình được tạo ra đủ hữu ích để tối ưu hóa các thông số của máy giặt trong giai đoạn thiết

kế

Hình 4 Mô hình máy giặt sử dụng trong nghiên cứu của Takayuki Koizumi và cộng sự

H.-T Lim, W.-B Jeong và K.-J Kim [4] đã cho rằng tính linh hoạt của vòng bi

và vòng cao su ở cửa sổ trước và ảnh hưởng của chúng đối với chuyển động của lồng giặt là không đáng kể Nghiên cứu chủ yếu quan tâm đến chuyển động tương đối giữa lồng giặt và lồng chứa trong suốt quá trình quay Mô hình toán xây dựng có 6 bậc tự

do (4 bậc tự do là quay và chuyển dịch theo phương y và z; 2 bậc tự do biểu diễn sự biếng dạng của lồng giặt và lồng chứa) trong không gian phức được chuyển đổi từ không gian thực để có thể hiểu về chuyển động xoáy Phần mềm Matlab được sử dụng để phân tích chuyển động Mô hình toán:

- q, 𝑞̅: tín hiệu số thực tế được đo bằng hệ tọa độ của hệ thống

Hình 5 Sơ đồ hệ thống treo trong mô hình của Hee-Tae Lim

Holger Gödecker, Utz von Wagner, Axel Heubner [5] đã mô hình hóa máy giặt lồng ngang bằng phần mềm Autolev ở tốc độ 1600 vòng/phút, các phương trình phi tuyến và tuyến tính đã được đề xuất Tác giả đã chỉ ra rằng giải pháp của các phương trình là không ổn định Mô hình toán được đề xuất:

Hình 6 Mô hình sử dụng trong nghiên cứu của Holger Gödecker

Nygards và Berbyuk [6] tập trung vào một số đặc tính rung động của máy giặt lồng ngang Họ đã xây dựng một mô hình tính toán của một máy giặt lồng ngang

Hệ tọa độ lồng giặt

Hệ tọa độ lồng chứa

Lò xo

Giảm chấn

b Liên kết dạng cầu giữa lồng giặt và lồng chứa

Liên kết dạng cầu

trong Adams/View dựa trên bản vẽ sản xuất và mô hình hóa các thành phần chức năng nhằm tối ưu hóa hệ thống treo Nghiên cứu đã chỉ ra ba hàm mục tiêu liên quan đến động học và động lực học của máy giặt lồng ngang và thuật toán số để giải bài toán tối ưu hóa Pareto Các tác gải đã trình bày một số kết quả nghiên cứu số về rung động của máy giặt bao gồm nghiên cứu độ nhạy của hệ thống động lực đối với các thông số của kết cấu treo, và điều tra về tiềm năng của công nghệ cân bằng tự động

để giảm rung Đặc biệt, các mô phỏng của thiết bị cân bằng hai mặt phẳng được xem xét đã cho thấy một tiềm năng đáng kể trong việc loại bỏ tải không cân bằng ở tốc độ quay siêu tới hạn, dẫn đến giảm rung đáng kể trong máy giặt

Hình 7 Sơ đồ hệ thống treo trong mô hình động lực của Thomas Nygårds

Galal Ali Hassaan [7] đã nghiên cứu lý thuyết về mặt phân tích rung động của máy giặt lồng ngang trong quá trình quay không cân bằng Ông cho biết ảnh hưởng

Đối tượng nghiên cứu Thanh chống với lò xo kết hợp giảm chấn Vòng đệm cao su Chân máy cao su

của các thông số khác nhau về độ cứng của lò xo, hệ số giảm chấn và khối lượng lồng giặt của máy giặt đối với biên độ rung và vận tốc của lồng giặt ứng với các tốc độ quay từ 200 đến 1200 vòng/phút

Hình 8 Mô hình máy giặt lồng ngang trong nghiên cứu của Galal Ali Hassaan

K Venkata Krishnaiah, Rama Narasimha Reddy [8] đã giới thiệu mô hình lồng máy giặt được xây dựng trong phần mềm thiết kế Solidwork 2016 và được phân tích bằng phần mềm ANSYS 14.5 Mục đích của nghiên cứu này để giúp các thiết bị Asko thực hiện phân tích tương tự để sản xuất lồng giặt công suất cao trong tương lai và giảm thử nghiệm Việc phân tích chủ yếu được xác định với tải trọng phân bố đều ở tốc độ góc không đổi Việc xem xét sự không ổn định dường như là một vấn đề quan trọng, đặc biệt là để xây dựng mô hình máy giặt ở tốc độ quay cao hơn

Ibtisam Mahdi Shihab, Wafa Abd Soud và Nazik Abdulwahid Jebur [9] nghiên cứu lý thuyết và thực nghiệm về sự rung động của lồng giặt máy giặt lồng ngang ở các tốc độ khác nhau Họ đã thực hiện một phân tích đơn giản bằng cách chỉ xem xét chuyển động theo một hướng (hướng x) Không có xác nhận lý thuyết với kết quả thực nghiệm

Các mô hình nêu trên không tạo ra sự khác biệt nào trong bộ phận giặt giữa lồng giặt (hệ thống quay) và vỏ máy (hệ thống không quay) Ngoài ra, hầu hết các nghiên cứu đều bỏ qua sự ảnh hưởng của hệ thống treo và các giải pháp số không được xác

minh bằng thực nghiệm

Lồng giặt (M)

Tải trọng mất cân bằng - F

Ngoài việc nghiên cứu mô hình rung động của máy giặt, để giảm rung động của máy giặt, một số công ty đã sử dụng phương pháp đo bị động để tăng momen quán tính bằng cách gắn thêm một vặt nặng và lồng giặt hoặc tăng số lượng lò xo và giảm chấn Gần đây, các phương pháp mới được giới thiệu như cân bằng chất lỏng (liquid balancer) hoặc cân bằng sử dụng hạt tròn (ball balancer) để tiêu hao khối lượng lệch tâm trong lồng giặt; giảm chấn hai chế độ (double stage damper) được thay thế cho giảm chấn cũ là giảm chấn ma sát truyền thống Có một số cách tiếp cận trong việc nghiên cứu cấu hình của giảm chấn máy giặt lồng ngang

Spelta và cộng sự [10] đã thay thế bộ giảm chấn thụ động bằng các thiết bị được đặc trưng bởi hệ số giảm chấn điều khiển bằng điện tử và điều khiển chúng theo chiến lược kiểm soát phản hồi để giảm rung động đo được trên vỏ máy Hệ thống điều khiển được thực hiện thông qua một bộ giảm chấn từ tính bán chủ động nằm trên hệ thống treo liên kết giữa lồng giặt và vỏ máy Các tác giả đã thử nghiệm trên một máy cảm biến để làm nổi bật hành vi động của hệ thống

J Bus´kiewicz, G Pittner [11] trình bày một kỹ thuật bán tích cực mới để giảm

độ rung của khung máy giặt trong quá trình vắt bằng cách giới thiệu một bộ giảm chấn cơ điện tử có thể điều khiển được Một mô hình động của bộ phận giặt được phát triển để mô phỏng chuyển động của hệ thống sau khi các lực giảm chấn được giải phóng Biên độ rung động thân máy không được quan sát Mô hình có thể được phát triển để khử chính xác hơn các lực giảm chấn và tất cả hàm hao tán năng lượng Nguyễn Quốc Hùng và cộng sự [12] đã tập trung thiết kế giảm chấn từ tính (MR) sử dụng các công cụ tối ưu hóa của phương pháp phần tử hữu hạn để đạt được kích thước hình học tối ưu của giảm chấn sử dụng các dung dịch từ tính khác nhau Trong nghiên cứu này vấn đề tối ưu hóa cho bộ giảm chấn được xây dựng để làm giảm tối đa hệ số cản nhớt của bộ giảm chấn và ứng suất đàn hồi của bộ giảm chấn lớn hơn một giá trị yêu cầu làm giảm gần như đỉnh cộng hưởng của cơ cấu thân máy giặt

Hình 9 Cấu hình giảm chấn MR sử dụng trong nghiên cứu của Nguyễn Quốc Hùng

Guang-qing Lu, Dong-mei Pang [13] đã đề xuất một bộ giảm chấn mới trên cơ

sở cải thiện mức độ điều hòa (DOH) (degree of harmonics) của lực tác động, được sử dụng làm tiêu chí quan trọng cho thiết kế bộ giảm chấn Nghiên cứu cho thấy việc cải thiện quang phổ của lực tác động trong bộ giảm chấn là khả thi và hiệu quả để triệt tiêu sự kích thích tác động lên các bộ phận tạo ra tiếng ồn, do đó có thể giảm tiếng ồn trong máy giặt

Trục xi lanh

Xi lanh bên trong

Xi lanh bên ngoài Hộp chứa giảm chấn Lõi Mạch từ Dòng chảy

MR Đường dẫn

xi lanh Phao

xi lanh Buồng khí

Hình 10 Sơ đồ máy giặt và các điểm đo: 1 - cân bằng tự động, 2 - điểm bên ngoài lồng chứa (O/T), 3 - điểm bên trong lồng chứa (I/T), 4 - giảm chấn, 5 - motor,

6 - clutch, 7 - vỏ ngoài (O/C)

Pınar Boyraz, Mutlu Gündüz [14] đã trình bày một mô hình động lực học 2D đơn giản và dễ sử dụng của máy giặt lồng ngang để tối ưu hóa và kiểm tra đặc tính rung động dựa trên thuật toán di truyền (GA) Mô hình động được mô phỏng bằng số

và các đầu ra được xác nhận bằng các kết quả thực nghiệm Nghiên cứu đã có 2 đóng góp chính: một phương pháp mới để cải thiện thiết kế sử dụng GA để tối ưu hóa đặc tính rung động của máy giặt lồng ngang và phương pháp tính toán lý thuyết về độ dịch chuyển 2D và tần số dao động tức thời từ dữ liệu gia tốc

Hình 11 Mô hình chỉ ra trạng thái cân bằng và dịch chuyển của máy giặt của

Bar JG Can Yalç J n và Haluk Erol [15] đã phát triển một phương pháp kiểm soát đặc tính rung động bán chủ động để giải quyết bài toán ổn định động của máy giặt lồng ngang Phương pháp này dựa trên điều chỉnh giá trị lực tối đa tạo ra bởi các thành phần của khung treo bán chủ động Sự thay đổi bán kính vòng đeo trên bộ giảm chấn dẫn đến thay đổi tính chất giảm chấn của bộ giảm chấn trong hệ thống treo, và

do đó, hệ thống treo bán chủ động hấp thụ các rung động không mong muốn và góp phần vào sự ổn định động của máy giặt

Hình 12 Mô hình các lực tác dụng vào máy giặt trong nghiên cứu của Bar JG

Can Yalç J n

T Argentini và cộng sự [16] đã giới thiệu 2 thiết kế cho hệ thống treo: hệ thống treo thứ cấp, được thiết kế để lọc các thành phần lực tần số cao sinh ra bởi bộ giảm chấn và do đó để giảm thiểu rung động; Thay thế bộ giảm chấn hiện có bằng một bộ giảm chấn khối điều chỉnh (TMD), được gắn cố định trực tiếp vào nhóm dao động Những giải pháp này là phương pháp cân bằng giữa chi phí và hiệu quả, vì một bộ giảm chấn dầu tuyến tính truyền thống có giá thành cao dẫn đến giá thành cuối cùng của thiết bị cao Nghiên cứ cho thấy TMD rất hiệu quả, nhưng nó chưa được thử nghiệm trên một lần giặt hoàn chỉnh

Lò xo thụ động bên phải

Hình 13: Cấu hình giảm chấn và hệ thống treo thứ cấp (phí trên); giảm chấn tiêu chuẩn đang được sử dụng trong nghiên cứu của T Argentini

Feng Tyan và cộng sự [17] đã phát triển một mô hình động lực học tích hợp nhiều vật (multibody) cho máy giặt lồng ngang Mô phỏng hệ thống tích hợp nhiều vật RecurDyn và Simulink được sử dụng để xây dựng mô hình này để xác minh mô hình ổ trục giữa vỏ máy và thân máy, và để phân tích hệ thống treo gồm hai lò xo và giảm chấn MR

Hình 14: Hình chiếu của mô hình ổ trục giữa vỏ máy và thân máy trong

nghiên cứu của Feng Tyan

Một số nghiên cứu đã tập trung vào việc giảm rung động sử dụng hệ thống treo truyền thống cho máy giặt lồng ngang O.S Türkay và cộng sự [18] đã sử dụng

phương pháp tối ưu hóa tham số để giảm quỹ đạo dịch chuyển lớn nhất theo các hàm bậc 2 và hàm lưới Ở một nghiên cứu khác [19], các tác giả này đã sử dụng phương pháp Newton - Euler để đưa ra một mô hình động học phi tuyến thay đổi theo thời gian Phương pháp này đã cho ra các kết quả thực nghiệm hợp lý với giả thuyết của tác giả Ozt¨urk and Erol [20] đã tối ưu hóa rung động của máy giặt lồng ngang sử dụng Adams (MSC), một phần mềm thương mại mô phỏng hệ thống tích hợp nhiều vật

Mặc dù có một số nghiên cứu về thiết kế và ứng dụng bộ giảm chấn để nghiên cứu độ đặc tính rung động của hệ thống treo, nhưng thiết kế tối ưu của giảm chấn không được xem xét đầy đủ Do độ nghiêng và số lượng bộ giảm chấn ảnh hưởng nhiều nhất đến độ rung, nên chúng được sử dụng trong quá trình tối ưu hóa làm tham

số đầu vào chính

* Kết luận

Như vậy, mỗi công trình đã công bố đều đưa ra một cách thức mô hình hóa từ các đặc tính rung động của nhóm rung lắc (gồm lồng chứa và lồng giặt), rung động của vỏ máy, chuyển động tương đối của lồng giặt và lồng chứa, …, và chưa có mô hình tổng quát để mô phỏng, phân tích giảm rung cho máy giặt

Đối với máy giặt trục ngang, mặc dù có nhiều nghiên cứu được thực hiện, thậm chí một vài thiết bị cân bằng tự động đã được chế tạo thử nghiệm nhưng trong thực

tế, các nhà sản xuất máy giặt phổ thông chưa thử nghiệm áp dụng các giải pháp này, chủ yếu do mức độ phức tạp và chi phí lớn của các giải pháp

Chính vì những lý do trên, việc nghiên cứu xây dựng được mô hình rung động phù hợp cho máy giặt lồng ngang, để trên cơ sở đó tìm được các giải pháp cải tiến về mặt kết cấu hệ thống treo giảm rung cho máy giặt là mục tiêu đặt ra trong luận văn này

CHƯƠNG 2: MÔ HÌNH RUNG ĐỘNG LỒNG GIẶT CỦA MÁY GIẶT

LỒNG NGANG 2.1 Cấu tạo của hệ thống treo

Trên thị trường, máy giặt cửa ngang có rất nhiều thương hiệu như LG, SamSung, Electrolux, Hitachi, Mỗi thương hiệu đưa ra một kết cấu khác nhau, nhưng nhìn bên ngoài, chúng ta thấy hình dạng điển hình của một máy giặt cửa ngang như trong Hình 1b Phần hiển thị ra ngoài có thể quan sát được chỉ có bảng điều khiển, thiết bị phân phối chất giặt tẩy, cửa máy và vỏ máy - phần này không liên qua đến đặc tính động lực học của máy giặt Còn các bộ phận bên trong của máy được hiển thị trong hình 15, thường bao gồm các phần chính là: lò xo, lồng giặt, lồng chứa, đối trọng, giảm chấn, động cơ điện, , ngoài ra còn có ống cấp nước, đệm cách, bộ phận cấp nhiệt, Lồng giặt là phần nằm bên trong lồng chứa, giữ quần áo và quay xung quanh trục nằm ngang Khi đạt đến tốc độ quay nhất định, quần áo dính vào mặt bên trong của lồng giặt, tạo thành các tải trọng phân bố không đều và gây ra các lực quán tính

ly tâm Lồng giặt được kết nối với lồng chứa bằng một ổ bi

Đối tượng nghiên cứu trong luận văn này là máy giặt thương mại LG WD 8990TDS, hiện được sử dụng khá phổ biến trên thị trường Các chi tiết chính cấu tạo nên máy giặt được trình bày trong Hình 15

Hình 15 Các chi tiết cấu tạo điển hình của máy giặt lồng ngang

Hệ thống treo bao gồm có lò xo và giảm chấn Luận văn nghiên cứu máy giặt với ba giảm chấn và hai lò xo để giữ cân bằng, giảm rung lắc của lồng giặt khi hoạt

động, các giảm chấn sử dụng ma sát ướt Cấu tạo hệ thống treo được thể hiện trong Hình 16

Hình 16 Cấu tạo hệ thống treo trên máy giặt LG WD 8990TDS

Trong chu kì quay vắt, vật phẩm (quần, áo) bị ép vào thành trong của lồng giặt

do lực quán tính ly tâm, tạo ra một khối lượng lệch tâm, chính khối lượng lệch tâm này sẽ tạo ra lực ly tâm, là nguyên nhân gây ra rung động và có thể làm cho máy giặt

di chuyển trên sàn Hệ thống treo gồm các lò xo và giảm chấn nhằm giảm thiểu ảnh hưởng rung động của lồng chứa cách chúng hấp thụ một phần năng lượng và phân bố lực rung động lên các vùng khác nhau của vỏ máy nhằm giảm rung và giảm ồn cho

vỏ máy

2.2 Sơ đồ hóa hệ thống treo và các giả thiết

2.2.1 Sơ đồ hóa hệ thống treo

Không phải tất cả các phần của máy giặt được mô tả trong mục trước đều tham gia vào các mô hình toán học mà cần phải có một số đơn giản hóa để giảm bớt sự phức tạp của mô hình giúp cho việc phân tích được dễ dàng

Từ mô hình thực của hệ thống rung động như được mô tả trong Hình 17 Sơ

đồ tính được thiết lập như Hình 18

Lò xo

Giảm chấn

Đối trọng lệch trục

Lồng chứa

Hình 17 Mô hình thực của hệ thống treo máy giặt lồng ngang

Có thể thấy, lồng chứa có 6 chuyển dịch khả dĩ Bao gồm 3 chuyển dịch theo 3

phương x, y và z; 3 góc xoay ,  và  quanh các trục x, y và z Trong đó x là trục

của lồng chứa Như vậy mô hình động lực tổng quát sẽ có 6 bậc tự do Tuy nhiên, để giảm mức độ phức tạp của mô hình và với độ chính xác, tin cậy chấp nhận được chúng ta sẽ có thể có các mô hình khác nhau, đơn giản hơn tương ứng với số bậc tự

do thấp hơn

Hình 18 Sơ đồ hóa hệ thống treo máy giặt lồng ngang

2.2.2 Các giả thiết xây dựng mô hình rung động

Lò xo

Lồng chứa Lồng giặt

Vỏ máy

Đối tượng nghiên cứu

Giảm chấn

Hệ tọa độ gắn với lồng giặt

Hệ tọa độ gắn với lồng chứa

Lò xo

Giảm chấn

Lồng chứa Lồng giặt

Để xây dựng các phương trình chuyển động ở trạng thái ổn định, các giả thiết sau đây được đưa ra:

- Mặt phẳng chứa hệ thống treo được coi là đối xứng hình học và tâm khối lượng của máy giặt nằm trên mặt phẳng này, khối lượng giặt, lò xo và giảm chấn cùng năm trên mạt phẳng đối xứng

- Trên thực tế, chuyển dịch của lồng chứa theo phương x và các chuyển động góc (quay xung quanh trục y và z) là không đáng kể Do đó, trong luận văn này sẽ

không xét đến thành phần này Các thành phần chuyển dịch theo phương x và y của tất cả các điểm trên lồng chứa là giống tại khối tâm O

- Vỏ máy được coi là khối rắn và cố định với mặt phẳng sàn Khối lượng mất cân bằng là không đổi và cố định vào thành bên trong của lồng giặt tại mặt phẳng chứa cặp lò xo và giảm chấn

- Sự thay đổi góc nghiêng của lò xo, giảm chấn gây ra bởi rung động làm thay đổi hướng của lực tác động Biên độ dao động của lồng chứa là khá nhỏ (xấp xỉ 5mm)

so với chiều dài của lò xo/giảm chấn (khoảng 200 mm) Do đó, để giảm độ phức tạp của mô hình toán, trong nhóm giả thiết này, góc nghiêng được coi là không đổi trong suốt quá trình quay

- Tốc độ quay của lồng giặt ꞷ là không đổi và đủ lớn để khối lượng giặt (vật phẩm giặt), do lực ly tâm, quay cùng tốc độ

- Lồng chứa được mô phỏng như một trụ tròn và tâm khối lượng trùng với tâm của trụ Lồng giặt có thể xoay trong lồng chứa nhưng không có ảnh hưởng hồi chuyển trên lồng giặt

- Bỏ qua ảnh hưởng rung động và biến dạng của thân (giá) máy

Hình 19 Sơ đồ hóa hệ thống treo máy giặt lồng ngang

Chú ý: Việc ký hiệu các trục trong 1 số phần của báo cáo này có thể khác

nhau

Với những giả thiết trên, các mô hình sẽ được xây dựng dựa trên 2 bậc tự do, bao gồm 2 dịch chuyển theo trục x, y; hoặc mô hình 3 bậc tự do, bao gồm 2 dịch chuyển theo trục x, y và góc quay của lồng giặt trong mặt phẳng xy

2.3 Xây dựng mô hình

2.3.1 Mô hình 1

Đây là mô hình tối giản của hệ thống treo Trong đó ta chỉ kể đến 2 chuyển dịch của lồng chứa theo 2 phương x và y; sự thay đổi về phương của các lò xo và giảm chấn được bỏ qua Từ các giả thiết này, hệ thống treo được sơ đồ hóa như Hình 20

Lò xo thụ động bên trái

Lò xo thụ động bên phải

Tải trọng không cân bằng

Lò xo thụ động bên phải

Hệ thống treo bán chủ động bên trái

Hệ thống treo bán chủ động bên phải Lồng chứa

Vỏ máy

Hình 20 Sơ đồ 2D tuyến tính của hệ thống treo máy giặt lồng ngang

a Lực ly tâm

Với chuyển động quay của lồng giặt và sự tồn tại của khối lượng không cân bằng, sẽ tạo ra lực ly tâm và phụ thuộc vào góc quay của lồng giặt Theo giả thiết đặt

ra tại phần 2.2.2, lồng giặt quay đều với vận tốc góc , tương ứng với góc   t ,

do đó, khối lượng lệch tâm chỉ có thành phần gia tốc pháp tuyến bằng 2

r , thành phần gia tốc tiếp tuyến bằng không Lực quán tính ly tâm:

𝐹 = 𝑚2𝑟 Hình chiếu của lực lên hai trục x và y là

b Lực đàn hồi của lò xo

Các lò xo được sử dụng trong máy giặt là các lò xo giãn dài đơn giản với độ

cứng k Lực được tạo ra bởi lò xo được tính đơn giản bằng cách lấy sự thay đổi chiều

dài động lực của lò xo và nhân nó với hằng số độ cứng của lò xo

Hình 21 minh họa sự thay đổi kích thước của lò xo trong quá trình máy giặt hoạt động Gọi S là góc lệch của lò xo với phương thẳng đứng

(a) (b)

Hình 21 Mối quan hệ vị trí và các thành phần của lực đàn hồi (a) của lò xo bên

trái, (b) của lò xo bên phải

Phân tích lực đàn hồi của lò xo bên trái và bên phải theo trục x và y được

∆𝑙 = 𝑥𝑐𝑜𝑠(90° − 𝜃𝑠) = 𝑥𝑠𝑖𝑛𝜃𝑠

𝐹𝑠 = 𝑘𝑥𝑠𝑖𝑛𝜃𝑠

𝐹𝑠𝑥𝑥 = 𝐹𝑠𝑠𝑖𝑛𝜃𝑠 = 𝑘𝑥 𝑠𝑖𝑛2𝜃𝑠

𝐹𝑠𝑦𝑥 = 𝐹𝑠𝑐𝑜𝑠𝜃𝑠 = 𝑘𝑥𝑠𝑖𝑛𝜃𝑠𝑐𝑜𝑠𝜃𝑠Thành phần theo phương y:

Hình 22.Giảm chấn hệ thống treo của máy giặt lồng ngang

Trong mô hình này sử dụng mô hình giảm chấn tuyến tính, lực giảm chấn tỉ lệ bậc nhất đối với vận tốc Gọi D là góc lệch của giảm chấn với phương thẳng đứng

 Xét giảm chấn bên trái

Sử dụng kỹ thuật tương tự như tính toán lực đàn hồi của lò xo

(a) (b)

Hình 23 Mối quan hệ vị trí và các thành phần của lực giảm chấn (a) của giảm chấn

bên trái, (b) của giảm chấn bên phải

∆𝐷 = 𝑦𝑐𝑜𝑠𝜃𝐷

𝐹𝐷 = 2𝑐𝑦̇𝑐𝑜𝑠𝜃𝐷

 Xét giảm chấn bên phải

Tính toán tương tự như đối với giảm chấn bên trái, các kết quả nhận được ứng với giảm chấn bên phải như sau: