Nghiên cứu xây dựng mô hình rung động máy giặt, cải tiến thiết kế và thử nghiệm hệ thống giảm rung động cho máy giặt lồng ngang dân dụng (tt)

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN
ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP

BÁO CÁO TÓM TẮT
ĐỀ TÀI KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ CẤP BỘ

NGHIÊN CỨU XÂY DỰNG MÔ HÌNH RUNG ĐỘNG MÁY GIẶT
CẢI TIẾN THIẾT KẾ VÀ THỬ NGHIỆM HỆ THỐNG GIẢM RUNG
CHO MÁY GIẶT LỒNG NGANG DÂN DỤNG
Mã số: B2016 – TNA - 05

Chủ nhiệm đề tài: PGS.TS Ngô Như Khoa

THÁI NGUYÊN, NĂM 2018


ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN
ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP

BÁO CÁO TÓM TẮT
ĐỀ TÀI KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ CẤP BỘ

NGHIÊN CỨU XÂY DỰNG MÔ HÌNH RUNG ĐỘNG MÁY GIẶT
CẢI TIẾN THIẾT KẾ VÀ THỬ NGHIỆM HỆ THỐNG GIẢM RUNG
CHO MÁY GIẶT LỒNG NGANG DÂN DỤNG
Mã số: B2016 – TNA - 05

Xác nhận của cơ quan chủ trì

Chủ nhiệm đề tài

PGS.TS Ngô Như Khoa

Thái Nguyên, năm 2018


DANH SÁCH THÀNH VIÊN THAM GIA NGHIÊN CỨU ĐỀ TÀI
Stt

Họ tên/Chức danh

1

PGS.TS.
Ngô Như Khoa

2

NCS. Nguyễn Thị Hoa

3

TS. Lê Văn Quỳnh

4
5

KS. Nguyễn Đại Phong
ThS. Đặng Văn Hiếu

6

KS. Nguyễn Quang
Hưng

7

KS. Nguyễn Văn Sỹ

Cơ quan công tác và lĩnh vực chuyên môn
Trường Đại học Kỹ thuật Công nghiệp – ĐHTN
Ngành Cơ kỹ thuật
Trường Đại học Kỹ thuật Công nghiệp – ĐH TN
Ngành Cơ kỹ thuật
Trường Đại học Kỹ thuật Công nghiệp – ĐHTN
Ngành Cơ học máy.
Trường Trung cấp nghề Nam Thái Nguyên.
Ngành Kỹ thuật cơ khí
Trường Đại học Kỹ thuật Công nghiệp – ĐHTN
Ngành Cơ kỹ thuật
Trường Đại học Kỹ thuật Công nghiệp – ĐHTN
Ngành Kỹ thuật cơ khí
Trường Đại học Kỹ thuật Công nghiệp – ĐHTN
Ngành Kỹ thuật cơ khí


Mục lục
DANH MỤC BẢNG BIỂU ...................................................................................................................................i
DANH MỤC HÌNH VẼ.........................................................................................................................................i
DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT .............................................................................................................................i
THÔNG TIN KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU............................................................................................................ ii

INFORMATION ON RESEARCH RESULTS ...................................................................................................iv
CHƯƠNG 1. ĐẶT VẤN ĐỀ ................................................................................................................................ 1
CHƯƠNG 2. XÂY DỰNG MÔ HÌNH PHÂN TÍCH RUNG ĐỘNG ................................................................. 2
2.1. Sơ đồ hóa hệ thống treo......................................................................................................................... 2
2.2. Mô hình 1 .............................................................................................................................................. 2
2.2.3. Mô hình 2 ........................................................................................................................................... 2
2.2.4. Mô hình 3 ........................................................................................................................................... 3
CHƯƠNG 3. THIẾT KẾ CHẾ TẠO THIẾT BỊ ĐO ĐẶC TÍNH CẢN NHỚT................................................... 5
3.1. Nguyên lý hoạt động của thiết bị: ......................................................................................................... 5
3.2. Thành phần của thiết bị: ........................................................................................................................ 5
3.3. Đánh giá thông số kỹ thuật, hiệu chuẩn hệ thống: ................................................................................ 5
3.3. Kết quả xác định đặc tính cản của giảm chấn máy giặt......................................................................... 6
3.7. Kết luận chương 3 ..................................................................................................................................... 8
3.7.1. Các thông số kỹ thuật chủ yếu đạt được gồm: ................................................................................... 8
3.7.2. Khả năng ứng dụng của thiết bị: ........................................................................................................ 8
3.7.3. Một số hạn chế của thiết bị ................................................................................................................ 8
CHƯƠNG 4. THIẾT KẾ VÀ CHẾ TẠO HỆ THỐNG THÍ NGHIỆM................................................................ 8
XÁC ĐỊNH ĐẶC TÍNH RUNG ĐỘNG MÁY GIẶT ......................................................................................... 8
4.1. Khung đỡ hệ thống rung động ................................................................................................................... 8
4.2. Hệ thống đo ............................................................................................................................................... 8
4.2.1. Sơ đồ khối các hệ thống đo và xử lý tín hiệu ...................................................................................... 8
4.3. Thí nghiệm xác định các thông số rung động của lồng chứa..................................................................... 9
4.4.1. Các thông số thí nghiệm ..................................................................................................................... 9
4.4.2. Kết quả thí nghiệm ............................................................................................................................. 9
4.5. Kết luận chương 4 ..................................................................................................................................... 9
4.5.1. Các thông số kỹ thuật chủ yếu đạt được gồm: ................................................................................... 9
4.5.2. Khả năng ứng dụng của thiết bị: ...................................................................................................... 10
4.5.3. Một số hạn chế của thiết bị: ............................................................................................................. 10
CHƯƠNG 5. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN CÁC MÔ HÌNH RUNG ĐỘNG ............................................. 10
5.1. Đánh giá mô hình .................................................................................................................................... 10

5.2. Đề xuất cải tiến hệ thống treo giảm rung động cho máy giặt .................................................................. 11
5.2.1. Phân tích nguyên nhân gây rung động............................................................................................. 11
5.2.2. Phương án giảm rung: Dịch vị trí đặt của gối đỡ giảm chấn về tâm máy ............................................ 13
5.2.4. Kết luận 2 – về phương án giảm rung .............................................................................................. 14
5.3. Kết luận chung ......................................................................................................................................... 14
5.3.1. Các kết quả chính đạt được .............................................................................................................. 14
5.3.2. Một số hạn chế của đề tài................................................................................................................. 15
5.3.2. Một số hướng phát triển của đề tài .................................................................................................. 15


i

DANH MỤC BẢNG BIỂU
Bảng 1. Phân tích dữ liệu tốc độ trong 10 khoảng tốc độ đầu tiên (từ 16 mm/s đến 160 mm/s) ..... 6
Bảng 2. Dữ liệu lực cản – vận tốc trong chu trình kéo/nén ............................................................. 6
Bảng 3. Chuyển vị và phản lực tại các liên kết trong các chế độ vắt ............................................... 9
Bảng 4. Các thông số hệ thống....................................................................................................... 10
Bảng 5. Chuyển vị và phản lực tại các liên kết trong các chế độ vắt............................................. 10

DANH MỤC HÌNH VẼ
Hình 1. Máy giặt lồng ngang............................................................................................................ 1
Hình 2. Sơ đồ 2D tuyến tính của hệ thống treo máy giặt lồng ngang .............................................. 2
Hình 3. Sơ đồ 2D phi tuyến hình học của hệ thống treo máy giặt lồng ngang ................................ 4
Hình 4. Nguyên lý hoạt động của thiết bị thí nghiệm ....................................................................... 5
Hình 5. Xấp xỷ tuyến tính đường F-V theo trung bình hóa dữ liệu các bộ giảm chấn .................... 7
Hình 6. Xấp xỷ bậc 2 quan hệ F-V theo trung bình hóa dữ liệu các bộ giảm chấn ......................... 7
Hình 7. Xấp xỷ bậc 4 quan hệ F-V theo trung bình hóa dữ liệu các bộ giảm chấn ......................... 7
Hình 8. Xấp xỷ bậc 6 quan hệ F-V theo trung bình hóa dữ liệu các bộ giảm chấn ......................... 8
Hình 9. Sơ đồ phân tích lực gây rung, lắc thân và vỏ máy ............................................................ 12
Hình 10. Đồ thị mô men lật đối với 1 bên chân đế ......................................................................... 12

Hình 11. Sơ đồ bố trí giảm chấn cải tiến ....................................................................................... 13
Hình 12. Sơ đồ bố trí các cảm biến gia tốc .................................................................................... 13
Hình 13. Đồ thị so sánh gia tốc (rung động) giữa cấu hình gốc và cấu hình cải tiến ................... 14
DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT

cd, c, ci

Hệ số cản của giảm xóc

x

k, K

Độ cứng của lò xo

y

M

t

m
r

Tổng khối lượng của lồng giặt, lồng
chứa
Khối lượng của tải mất cân bằng
Bán kính của lồng chứa



S
D

Vận tốc góc của lồng giặt
Góc lệch của lò xo
Góc lệch của giảm chấn

VLD
VRD
FSx

LS

Lò xo bên trái

FSy

RS
LD
RD

Lò xo bên phải
Giảm chấn bên trái
Giảm chấn bên phải

FDx
FDy
Rpm,
RPM

l
D

Dịch chuyển theo phương
ngang
Dịch chuyển theo phương thẳng
đứng
Thời gian
Độ biếng dạng của lò xo
Chuyển dịch tương đối của
giảm chấn
Vận tốc của giảm chấn trái
Vận tốc của giảm chấn phải
Lực đàn hồi của lò xo theo
phương x
Lực đàn hồi của lò xo theo
phương y
Lực giảm chấn theo phương x
Lực giảm chấn theo phương y
Số vòng quay/phút


ii
ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN
TRƯỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP

THÔNG TIN KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU
1. Thông tin chung:
- Nghiên cứu xây dựng mô hình rung động máy giặt, cải tiến thiết kế và thử nghiệm hệ thống
giảm rung động cho máy giặt lồng ngang dân dụng.

- Mã số: B2016 – TNA - 05
- Chủ nhiệm: Ngô Như Khoa
- Cơ quan chủ trì: Đại học Thái Nguyên
- Thời gian thực hiện: 2016 - 2018.
2. Mục tiêu đăng ký:
- Xây dựng mô hình phân tích rung động cho máy giặt lồng ngang chịu liên kết mềm.
- Đề xuất phương án cải tiến thiết kế hệ thống giảm rung, lắp đặt và thử nghiệm hệ thống treo
bị động cải tiến nhằm giảm mức độ rung động (tới 10%) trong cùng chế độ và đặc tính làm việc
của máy nguyên mẫu.
3. Tính mới, tính sáng tạo:
Đã đề xuất được phương án bố trí hệ thống treo cải tiến giảm rung hiệu quả cho máy giặt
cửa ngang, gần như không làm tăng chi phí của nhà sản xuất do chỉ thay đổi đáng kể không đáng
kể kết cấu hiện tại của máy.
4. Kết quả nghiên cứu:
- Xây dựng thành công 03 mô hình phân tích rung động cho máy giặt lồng ngang;
- Thiết kế và chế tạo thành công thiết bị đo đặc tính cản nhớt của xi lanh giảm chấn ma sát
ướt của hệ thống treo, được áp dụng trực tiếp để xác định đặc tính cản nhớt của xi lanh giảm chấn
ma sát ướt sử dụng trong máy giặt;
- Thiết kế và chế tạo thành công hệ thống đo rung động của máy giặt dựa trên đối tượng
thực (máy giặt LG WD 8990TDS). Hệ thống cho phép xác định đầy đủ các phản lực tại các điểm
treo, gỗi đỡ và chuyển dịch theo 2 phương của lồng giặt theo thời gian thực.
- Thiết kế và thử nghiệm hệ thống treo cải tiến giảm rung hiệu quả cho máy giặt cửa ngang,
gần như không làm tăng chi phí của nhà sản xuất do chỉ thay đổi không đáng kể kết cấu hiện tại.
5. Sản phẩm:
5.1. Sản phẩm ứng dụng
1) 01 thiết bị đo đặc tính cản nhớt của xi lanh giảm chấn ma sát ướt của hệ thống treo. Lực
kéo, nén: 0-500N, độ phân giải 0,02N; Tốc độ dịch chuyển: 0 - 0,8m/s, độ phân giải 0,064 mm/rpm,
độ sai lệch tốc độ không lớn hơn -1,0% /+4% toàn dải; biên độ dịch chuyển tới 600 mm, độ phân
giải 0,0015 mm; độ sai lệch không lớn hơn ± 1%;
2) 01 hệ thống đo rung động của máy giặt trong chế độ thực, xác định phản lực tại các điểm

treo, gối đỡ của lồng quay, độ phân giải đến 0,1N theo thời gian thực; Xác định gia tốc, tần số rung
động theo các phương của lồng quay, độ phân giải đến 0,01g, 1Hz theo thời gian thực;
3) Hệ thống treo cải tiến giảm rung động cho máy giặt cửa ngang, có khả năng giảm rung
động (tới 14,5% so với hệ thống cũ) trong cùng chế độ làm việc.
5.2. Sản phẩm khoa học
Đăng tải được 01 bài báo trên tạp chí Khoa học & Công nghệ Đại học Thái Nguyên và 02
bài báo khoa học được chấp nhận đăng trên tuyển tập Hội nghị quốc tế.


iii
1) Nguyễn Thị Hoa, Nguyễn Đại Phong (2017). Mô hình và mô phỏng động lực của máy giặt
cửa ngang. Tạp chí Cơ khí Việt Nam. Số đặc biệt tháng 3 năm 2017. ISSN 0866 – 7056.
2) Ngo Nhu Khoa, Nguyen Thi Hoa, Nguyen Thi Bich Ngoc (2018). Numerical modeling and
experimental study on vibration of a horizontal washing machine. Advances in Engineering
Research and Application - Proceedings of the International Conference, ICERA 2018 (accepted).
3) Ngo Nhu Khoa, Nguyen Thi Hoa, Nguyen Thi Bich Ngoc (2018). The effect of damper
configurations on the vibration of horizontal washing machines. Advances in Engineering
Research and Application - Proceedings of the International Conference, ICERA 2018 (accepted).
5.3. Đào tạo
Hướng dẫn 01 nghiên cứu sinh, đã có 02 chuyên đề liên quan đến đề tài được bảo vệ; đã
hướng dẫn được 02 luận văn thạc sĩ và đang tiếp tục hướng dẫn 01 luận văn thạc sĩ:
1) Phạm Hà Phương (2017), Nghiên cứu, thiết kế, chế tạo thiết bị thí nghiệm kiểm tra phân
tích động lực học của xy lanh giảm chấn cỡ nhỏ, Luận văn thạc sĩ Trường Đại học Kỹ thuật Công
nghiệp – ĐHTN.
2) Nguyễn Đại Phong (2017), Xây dựng mô hình thực nghiệm phân tích rung động của máy
giặt cửa trước, Luận văn thạc sĩ Trường Đại học Kỹ thuật Công nghiệp – ĐHTN.
3) Nguyễn Thị Bích Ngọc (2018), Mô hình hóa rung động lồng giặt của máy giặt lồng ngang
– Luận văn thạc sĩ (đang hướng dẫn).
6. Hiệu quả, phương thức chuyển giao kết quả nghiên cứu và khả năng áp dụng:
1) Thiết bị đo đặc tính cản nhớt của xi lanh giảm chấn ma sát ướt nói riêng, đo đặc tính ma

sát ướt nói chung đã chế tạo được, với dữ liệu thu thập được cho phép xây dựng quan hệ cản nhớt
F-V của cặp ma sát ướt bất kỳ, với biên độ dịch chuyển tới 600 mm, tốc độ dịch chuyển tới
800mm/s, lực ma sát tới 500N. Thiết bị phù hợp cho nghiên cứu về lĩnh vực ma sát ướt trong cơ
học và trong thực hành đo lường, điều khiển cho sinh viên.
2) Thiết bị thí nghiệm đo lường đầy đủ các thông số rung động của hệ thống lồng chứa treo
mềm của máy giặt (2 thành phần dịch chuyển lồng giặt và gia tốc của 4 điểm; 02 phản lực tại các
gối treo lò xo và 03 phản lực tại các gối đỡ của giảm chấn). Thiết bị này phù hợp cho nghiên cứu
kiểm nghiệm mô hình rung động của máy giặt, cho các nghiên cứu kiểm thử đối với các hệ thống
treo cho máy giặt; có ý nghĩa trong thực hành sinh viên cơ điện tử; trong thí nghiệm rung động kỹ
thuật của học viên sau đại học.
3) Các mô hình động lực của máy giặt có thể được ứng dụng đề nghiên cứu, phân tích rung
động của máy giặt lồng ngang nói riêng, của vật quay với hệ treo mềm nói chung ở 1 số phạm vi
nhất định; đặc biệt, có thể áp dụng để mở rộng các nghiên cứu về cải tiến hệ thống treo nhằm giảm
rung trong các bài toán này.
4) Phương án giảm rung đã đề xuất cho phép giảm đáng kể rung động của máy giặt lồng
ngang với khả năng ứng dụng trong thực tiễn là rõ ràng.
Thái nguyên, tháng 10 năm 2018
Cơ quan chủ trì

Chủ nhiệm đề tài

PGS. TS. Ngô Như Khoa


iv
THAI NGUYEN UNIVERSITY OF TECHNOLOGY

INFORMATION ON RESEARCH RESULTS
1. General information:
- Project title: A study on horizontal washing machine vibration model, design improvement

and testing vibration reduction system for household horizontal washing machine.
- Code number: B2016 – TNA - 05
- Lead researcher: Ngo Nhu Khoa
- Project implement organization: TNUT – Thai Nguyen University of Technology
- Duration: from 2016 to 2018
2. Objective(s):
- Construction of horizontal washing machine vibration model suffered flexible link.
- Suggested improvement of vibration reduction system design, installation and testing of
passive suspension to reduce the vibration level (up to 10%) in the same mode and working
characteristics of the prototype washing machine.
3. Creativeness and innovativeness:
A new dampers arrangement for the suspension proposed to reduce the horizontal washing
machine effectively. This design is a small changes present structure so it do not increase budget
to produce the washing machine.
4. Research results:
- 03 vibration models of horizontal washing machines;
- Design and manufacture of an instrument used to measure the friction of the damper of the
suspension system, and then was used in the washing machine;
- Design and manufacture of vibration measuring systems of washing machines based on
washing machine modelled LG WD 8990TDS. The system can identify the reaction forces at
suspension points, supports and displacement in 2 directions of the drum in real time.
- Design and testing of ancillary equipment to effectively reduce vibration for horizontal
washing machines, the equipment is very low cost, simple installation and do not change the current
structure of the washing machine.
5. Products:
5.1. Application products
- An instrument used to measure the of the damper of the suspension system with
compression and tension forces of 0-500N, resolution of 0.02N; Speed: 0-0.8 m/s, resolution 0.064
mm / rpm; speed error of less than -1,0%/+4% of the whole range; Displacement amplitude of up
to 600mm, resolution of 0,0015mm; error of less than ± 1%;

- 01 vibration measuring system of the washing machine in real mode, determining reaction
in the suspension points, the support of the drum with resolution to 0.1N in real time; Determine
the acceleration, vibration frequency in the direction of the drum rotation with resolution to 0.01g,
1Hz in real time;
- Improved suspension system of horizontal washing machines capable of reducing vibration
(up to 10% compared to old systems) in the same working mode.
5.2. Scientific products
01 paper was published in Vietnam’s Mechnical Journal and two papers was accepted to
publish on the International Conference.


v
1) Nguyen Thi Hoa, Nguyen Dai Phong (2017). Model and dynamics simulation of horizontal
door washer. Vietnam’s Mechnical Journal, Special Issue, March 2017. ISSN 0866 - 7056.
2) Ngo Nhu Khoa, Nguyen Thi Hoa, Nguyen Thi Bich Ngoc (2018), “Numerical modeling
and experimental study on vibration of a horizontal washing machine”, Advances in Engineering
Research and Application - Proceedings of the International Conference, ICERA 2018, December
1-2, 2018, Thai Nguyen, Vietnam, ID: ICERA 138 (accepted).
3) Ngo Nhu Khoa, Nguyen Thi Hoa, Nguyen Thi Bich Ngoc (2018), “The effect of damper
configurations on the vibration of horizontal washing machines”, Advances in Engineering
Research and Application - Proceedings of the International Conference, ICERA 2018, December
1-2, 2018, Thai Nguyen, Vietnam, ID: ICERA 137 (accepted).
5.3. Training
Guide 01 PhD student; has guided two masters and is curently guiding a master:
1) Pham Ha Phuong (2017), Study, design and manufacture of testing equipment for
dynamics analysis of small size dampers, Master thesis, TNU-University of Technology;
2) Nguyen Dai Phong (2017), Experimental model of vibration analysis of horizontal
washing machines, Master thesis, TNU-University of Technology;
3) Nguyen Thi Bich Ngoc (2018), Modeling the vibration of the washing machine drum Master thesis, TNU- University of Technology (curently guiding).
6. Applicability and Mode of Transferring research results:

1) An instrument used to measure the friction of the small dampers in particular and the wetfriction characteristics in general have been fabricated, the data collected is used to identify the FV relation of any wet friction, with a displacement of up to 600 mm, a speed of 800 mm/s, a friction
force of up to 500 N. The instrument is suitable for wet friction research in mechanics and is
meaningful in the practice of measurement and control for students.
2) The laboratory equipment fully measures the vibration parameters of the drum with
flexible suspension (2 displacement components of the drum and acceleration of 4 simultaneous
points; 2 reaction forces at springs’ supports and 3 reaction forces at dampers’ supports). This
equipment is suitable for testing the washing machine vibration or for the suspension systems,
vibration reduction for washing machines as well as has significance in the measurement practice
for mechatronics students; in the technical vibration experiments of M. Sc and PhD students.
3) The dynamic models of the washing machine can be applied to study, analyze the vibration
of the rotary object with flexible suspension in general; Especially, they can be applied to extend
the research on the improvement of suspension to reduce vibration in these problems.
4) The proposed vibration reduction allows a significant reduction of the horizontal washing
machine vibration, and due to the simplicity and low cost, it can be applied in reality.
Thai Nguyen, October 2018
Project management organization

Lead researcher

Assoc.Prof. Ngo Nhu Khoa


1

CHƯƠNG 1. ĐẶT VẤN ĐỀ
Đối tượng nghiên cứu của đề tài là máy giặt lồng ngang gia dụng (Hình 1). Phạm vi nghiên cứu về
rung động của máy giặt.

Hình 1. Máy giặt lồng ngang
Đối với máy giặt, nguyên nhân phổ biến của rung động và ồn là do lực ly tâm tạo bởi phân bố không

đồng đều của khối lượng vật giặt trong lồng giặt khi lồng quay với tốc độ cao. Để giảm biên độ, người ta có
thể tăng độ cứng của lò xo và hệ số cản của giảm chấn. Tuy nhiên, khi độ cứng của hệ treo 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. Do vậy, để có thể
đưa ra các phương án giảm rung hiệu quả cho máy giặt thì việc xây dựng được mô hình động lực của
máy là một việc đặc biệt quan trọng và cần thiết.
a. Mục tiêu
1) Xây dựng được mô hình phân tích rung động cho máy giặt lồng ngang.
2) Đề xuất phương án cải tiến thiết kế hệ thống giảm rung.
b. Nội dung nghiên cứu
1) Xây dựng các mô hình phân tích rung động;
2) Xây dựng thiết bị thí nghiệm để xác định các thông số của giảm chấn và các đặc tính rung động
của máy giặt;
3) Đánh giá độ tin cậy và phạm vi áp dụng các mô hình rung động;
4) Áp dụng mô hình nghiên cứu đưa ra giải pháp giảm rung động.
c. Phương pháp và tiến trình thực hiện
1) Mô hình động lực của máy giặt
Trong phần này, từ cấu tạo của hệ thống treo thực tế và quan sát hiện tượng rung động của máy để
đề xuất các giả thiết nhằm đơn giản hóa mô hình rung động. Trên cơ sở các giả thiết, tiến hành xây dựng
các mô hình động lực cho hệ thống treo của máy giặt; Tiến hành mô phỏng số trong môi trường Simulink
để thu được các kết quả số rung động trong các chế độ khác nhau.
2) Đo rung động của máy giặt
Thiết kế, chế tạo các thiết bị thí nghiệm cần thiết nhằm xác định được các thống số của lò xo và
giảm chấn; đo được các đại lượng rung động của hệ thống treo và lồng giặt, nhằm có được các thông số và
số liệu thực nghiệm phục vụ cho bài toán mô phỏng số và so sánh, đánh giá kết quả mô phỏng. Làm cơ sở
để đánh giá mô hình, cả về độ tin cậy và phạm vi ứng dụng.
3) Đánh giá các mô hình
Tiến hành so sánh giữa kết quả thực nghiệm và kết quả số để đánh giá tính đúng đắn của mô hình,
cả về độ tin cậy và phạm vi ứng dụng.
4) Đề xuất phương án cải tiến thiết kế
Thông qua việc điều chỉnh, bổ sung các thông số kết cấu hệ thống treo, sử dụng mô hình mô phỏng

số để đánh giá, tìm phương án cải tiến thiết kế hệ thống treo nhằm giảm rung cho máy giặt.


2
CHƯƠNG 2. XÂY DỰNG MÔ HÌNH PHÂN TÍCH RUNG ĐỘNG
2.1. Sơ đồ hóa hệ thống treo
Từ mô hình thực của hệ thống treo, 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.
Trong phạm vi của đề tài, sẽ tập trung xây dựng 1 số mô hình phẳng dựa trên 1 số giả thiết:
- Trên thực tế, chuyển dịch của lồng chứa theo phương x và các chuyển động góc (quay xung quanh
trục y và z) nhỏ. Do đó, ở đây sẽ không xét đến thành phần này. Bên cạnh đó, thì 1 lý do để không xét đến
3 bậc tự do là các lực kích thích có nguồn gốc từ lực quán tính ly tâm (Ny, Nz) không xuất hiện các lực kích
thích mà gây ra các chuyển dịch tương ứng với 3 bậc tự do này.
- Với những giả thiết đó, các mô hình sẽ được xây dựng dựa trên 2 bậc tự do, bao gồm 2 dịch chuyển
theo trục x, y.
- Một số giả thiết khác:
1) Lồng giặt có thể quay với tốc độ không đổi nhưng không ảnh hưởng đến lồng chứa.
2) Bỏ qua ảnh hưởng rung động và biến dạng của thân (giá) máy;
3) 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.
2.2. 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 2.

RS

LS

K
X

X

S

S
x

O
m

D

LD

y

Y

Y



O
Y

D

RD

X
X

X
Y

Y

C

Hình 2. Sơ đồ 2D tuyến tính của hệ thống treo máy giặt lồng ngang
Phương trình động lực của lồng chứa:
{

𝑀𝑥̈ + 3𝑐𝑥̇ 𝑠𝑖𝑛2 𝜃𝐷 + 2𝑘𝑥𝑠𝑖𝑛2 𝜃𝑠 = 𝑚𝜔2 𝑟𝑐𝑜𝑠𝜔𝑡
𝑀𝑦̈ + 3𝑐𝑦̇ 𝑐𝑜𝑠 2 𝜃𝐷 + 2𝑘𝑦𝑐𝑜𝑠 2 𝜃𝑠 = 𝑚𝜔2 𝑟𝑠𝑖𝑛𝜔𝑡

(2.1)

2.2.3. Mô hình 2
Giữ nguyên sơ đồ tính như mô hình 1. Tuy nhiên, ở mô hình này kể đến tính chất phi tuyến của các bộ
giảm chấn. Do đó, trong phương trình chuyển động của lồng chứa, sẽ xuất hiện thành phần lực cản là 1 hàm
phi tuyến với vận tốc dịch chuyển. Điều đó dẫn đến tính phi tuyến mạnh của hệ phương trình động lực. Khi
đó, cặp phương trình rung động của lồng chứa được biểu diễn như biểu thức 2.2 với các thành phần được

3
xác định theo các biểu thức 2.3 và 2.4 như sau:
𝑀𝑥̈ = 𝐹𝑥 (𝑡) − 𝐹𝐷𝑥 − 𝐹𝑆𝑥 ;

𝑀𝑦 ̈ = 𝐹𝑦 (𝑡) − 𝐹𝐷𝑦 − 𝐹𝑆𝑦

(2.2)

Trong đó:
+ FSx và FSy là hình chiếu các lực đàn hồi của lò xo theo các phương x và y tương ứng; Fx(t) và
Fy(t) là các lực kích thích theo 2 phương tương ứng, do lực li tâm gây ra.
Tương tự như mô hình 1, biểu thức của các thành phần này như sau:
{

𝐹𝑥 (𝑡) = 𝑚𝜔2 𝑟𝑐𝑜𝑠𝜔𝑡; 𝐹𝑦 (𝑡) = 𝑚𝜔2 𝑟𝑠𝑖𝑛𝜔𝑡
𝐹𝑆𝑥 = 2𝑘𝑥𝑠𝑖𝑛2 𝜃𝑆 ; 𝐹𝑆𝑦 = 2𝑘𝑥𝑐𝑜𝑠 2 𝜃𝑆

(2.3)

+ FDx, FDy là hình chiếu các lực cản của giảm chấn theo các phương x và y tương ứng. Khác với
mô hình 1, hệ số cản được coi là hằng số, tuy nhiên ở mô hình này, quan hệ F-V là 1 hàm bậc cao; các
thành phần này được tính toán như sau:
𝑛

𝐹𝐿𝐷 = ∑ 𝐶𝑖 (𝑉𝐿𝐷 )𝑖 ; 𝐹𝐿𝐷𝑥 = 𝐹𝐿𝐷 𝑠𝑖𝑛𝜃𝐷 ; 𝐹𝐷𝐿𝑦 = 𝐹𝐿𝐷 𝑐𝑜𝑠𝜃𝐷
𝑖=0
𝑛

𝐹𝑅𝐷 = ∑ 𝐶𝑖 (𝑉𝑅𝐷 )𝑖 ; 𝐹𝑅𝐷𝑥 = 𝐹𝑅𝐷 𝑠𝑖𝑛𝜃𝐷 ; 𝐹𝑅𝐷𝑦 = 𝐹𝑅𝐷 𝑐𝑜𝑠𝜃𝐷
{

𝑖=0
𝐹𝐷𝑥 = 𝑛𝑜𝑑𝑙 ∗ 𝐹𝐿𝐷𝑥 − 𝑛𝑜𝑑𝑟 ∗ 𝐹𝑅𝐷𝑥
{
𝐹𝐷𝑦 = −𝑛𝑜𝑑𝑙 ∗ 𝐹𝐿𝐷𝑦 − 𝑛𝑜𝑑𝑟 ∗ 𝐹𝑅𝐷𝑦

(2.4)

Với: FDL, FDR lần lượt là các lực cản của giảm chấn bên trái và bên phải; các chỉ số dưới x và y chỉ hình
chiếu của các đại lượng chứa nó trên các trục x và y tương ứng; và nodl và nodr lần lượt là số giảm chấn
bên trái và bên phải của máy.
2.2.4. Mô hình 3
Tương tự như mô hình 2. Tuy nhiên, ở đây kể đến sự thay đổi về phương của các lò xo và giảm
chấn. Do đó, trong phương trình chuyển động của lồng chứa, sẽ xuất hiện các đại lượng chỉ sự thay đổi
phương của các lực cản đàn hồi và lực cản nhớt. Khi đó, hệ treo sẽ được sơ đồ hóa như Hình 3.
a. Lực đàn hồi của lò xo
1) Lò xo bên phải
𝐿0𝑅𝑆 = √(𝑋0𝑆 )2 + (𝑌0𝑆 )2 ; 𝐿𝑅𝑆 = √(𝑋0𝑆 − 𝑥)2 + (𝑌0𝑆 + 𝑦)2 ; ∆𝐿𝑅𝑆 = 𝐿𝑅𝑆 − 𝐿0𝑅𝑆
𝐹𝑅𝑆 = 𝑘 ∗ ∆𝐿𝑅𝑆
𝑋0𝑆 − 𝑥
𝑌0𝑆 + 𝑦
𝑠𝑖𝑛𝑅𝑆 =
𝑐𝑜𝑠 𝑅𝑆 =
𝐿𝑅𝑆
𝐿𝑅𝑆
𝐹
=
𝐹
∗
𝑠𝑖𝑛


𝐹
=
𝐹
∗
𝑐𝑜𝑠
𝑅𝑆
{ 𝑅𝑆𝑥
𝑅𝑆
𝑅𝑆
𝑅𝑆𝑦
𝑅𝑆

2) Lò xo bên trái
Các kết quả được biểu diễn trong các phương trình sau:
𝐿0𝐿𝑆 = √(𝑋0𝑆 )2 + (𝑌0𝑆 )2 ; 𝐿𝑅𝑆 = √(𝑋0𝑆 + 𝑥)2 + (𝑌0𝑆 + 𝑦)2 ; ∆𝐿𝐿𝑆 = 𝐿𝐿𝑆 − 𝐿0𝐿𝑆
𝐹𝐿𝑆 = 𝑘 ∗ ∆𝐿𝐿𝑆
𝑋0𝑆 + 𝑥
𝑌0𝑆 + 𝑦
𝑠𝑖𝑛𝐿𝑆 =
𝑐𝑜𝑠 𝐿𝑆 =
𝐿𝐿𝑆
𝐿𝐿𝑆
{𝐹𝐿𝑆𝑥 = 𝐹𝐿𝑆 ∗ 𝑠𝑖𝑛𝐿𝑆 𝐹𝐿𝑆𝑦 = 𝐹𝐿𝑆 ∗ 𝑐𝑜𝑠 𝐿𝑆

Khi đó, tổng hình chiếu các lực đàn hồi của lò xo theo các phương x và y là FSx và FSy được xác định
theo biểu thức:
𝐹𝑆𝑥 = 𝐹𝐿𝑆𝑥 − 𝐹𝑅𝑆𝑥
{𝐹 = 𝐹 + 𝐹
𝑆𝑦
𝐿𝑆𝑦

𝑅𝑆𝑦

b. Lực cản nhớt của giảm chấn
1) Giảm chấn bên phải
Như vậy, dịch chuyển và vận tốc tương đối của giảm chấn được xác định như sau:
{

𝐿0𝑅𝐷 = √𝑋0𝐷 2 + 𝑌0𝐷 2 ; 𝐿𝑅𝐷 = √(𝑋0𝐷 − 𝑥)2 + (𝑌0𝐷 − 𝑦)2
∆𝐿𝑅𝐷 = 𝐿𝑅𝐷 − 𝐿0𝑅𝐷 ; 𝑉𝑅𝐷 = −(𝑉𝑥 𝑠𝑖𝑛𝑅𝐷 + 𝑉𝑦 𝑐𝑜𝑠 𝑅𝐷 )

(2.5)


4
Lực cản trên giảm chấn và các thành phần hình chiếu theo phương x và y là:
𝑠𝑖𝑛𝑅𝐷 =

𝑋0𝐷 − 𝑥
𝐿𝑅𝐷

𝑌0𝐷 − 𝑦
𝐿𝑅𝐷

𝑐𝑜𝑠 𝑅𝐷 =
𝑛

𝐹𝑅𝐷 = ∑ 𝐶𝑖 (𝑉𝑅𝐷 )𝑖
𝑖=0

{𝐹𝑅𝐷𝑥 = 𝐹𝑅𝐷 ∗ 𝑠𝑖𝑛𝑅𝐷

𝐹𝑅𝐷𝑦 = 𝐹𝑅𝐷 ∗ 𝑐𝑜𝑠 𝑅𝐷

2) Giảm chấn bên trái
Dịch chuyển và vận tốc của giảm chấn:
{

𝐿0𝐿𝐷 = √𝑋0𝐷 2 + 𝑌0𝐷 2 ; 𝐿𝐿𝐷 = √(𝑋0𝐷 + 𝑥)2 + (𝑌0𝐷 − 𝑦)2
∆𝐿𝐿𝐷 = 𝐿𝐿𝐷 − 𝐿0𝐿𝐷 ; 𝑉𝐿𝐷 = 𝑉𝑥 𝑠𝑖𝑛𝐿𝐷 − 𝑉𝑦 𝑐𝑜𝑠 𝐿𝐷

Lực cản trên giảm chấn và các thành phần hình chiếu theo phương x và y:
𝑠𝑖𝑛𝐿𝐷 =

𝑋0𝐷 + 𝑥
𝐿𝐿𝐷

𝑐𝑜𝑠 𝐿𝐷 =
𝑛

𝑌0𝐷 − 𝑦
𝐿𝐿𝐷

𝐹𝐿𝐷 = ∑ 𝐶𝑖 (𝑉𝐿𝐷 )𝑖
𝑖=0

{𝐹𝐿𝐷𝑥 = 𝐹𝐿𝐷 ∗ 𝑠𝑖𝑛𝐿𝐷

𝐹𝐿𝐷𝑦 = 𝐹𝐿𝐷 ∗ 𝑐𝑜𝑠𝐿𝐷

Cuối cùng, tổng hình chiếu các lực cản của giảm chấn theo các phương x và y được xác định tương tự

như biểu thức (2.4). Cụ thể là:
{

𝐹𝐷𝑥 = 𝑛𝑜𝑑𝑙 ∗ 𝐹𝐿𝐷𝑥 − 𝑛𝑜𝑑𝑟 ∗ 𝐹𝑅𝐷𝑥
𝐹𝐷𝑦 = −𝑛𝑜𝑑𝑙 ∗ 𝐹𝐿𝐷𝑦 − 𝑛𝑜𝑑𝑟 ∗ 𝐹𝑅𝐷𝑦

(2.6)

A10

A20

Y0_S

A2

A1
X0_S



x

O
m
A4
A40

S2

y

O’

D2

X0_D

A3



O

Y0_D

A30

y

x
x’

y’

Hình 3. Sơ đồ 2D phi tuyến hình học của hệ thống treo máy giặt lồng ngang
c. Mô hình toán
Hệ phương trình chủ đạo của cơ hệ:
𝑀𝑥̈ = 𝐹𝑥 (𝑡) − 𝐹𝐷𝑥 − 𝐹𝑆𝑥 ;

𝑀𝑦 ̈ = 𝐹𝑦 (𝑡) − 𝐹𝐷𝑦 − 𝐹𝑆𝑦

(2.7)


5
CHƯƠNG 3. THIẾT KẾ CHẾ TẠO THIẾT BỊ ĐO ĐẶC TÍNH CẢN NHỚT
3.1. Nguyên lý hoạt động của thiết bị:
Thiết bị thí nghiệm xác định cản nhớt của giảm chấn ma sát cần có các chức năng:
Tạo ra chuyển động tịnh tiến khứ hồi ở giá động với các giá trị vận tốc đặt trước, kiểm soát đảm bảo
ổn định được vận tốc đặt trong khi lực tác động lên giá liên tục thay đổi; Đo được lực tác động trên giá động
và vận tốc dịch chuyển để thu thập tức thời các cặp giá trị lực – vận tốc. Sơ đồ nguyên lý hoạt động của thiết
bị thí nghiệm được xác định như Hình 4:

Hình 4. Nguyên lý hoạt động của thiết bị thí nghiệm
3.2. Thành phần của thiết bị:
Từ phân tích nguyên lý hoạt động nêu trên, thiết bị cần có các thành phần sau:
1. Hệ truyền động và dẫn động: Ở đây sử dụng hệ động cơ servo, model ASD-A04 21 LA. Công suất
danh định, Pđc = 0,4KW; Tốc độ vòng quay, n = 3000 vòng/phút. Mô men xoắn danh định, Tdc = 1,27 N.m,
max 3,8 N.m. Và visme bi, model RCP2-SA7C-I-56P-16-800-P1-M. Đường kính vít, d=12mm; Bước tiến,
S = 16mm; Chiều dài: L = 800mm. Khả năng chịu tải, tham khảo theo hãng HIWIN: Độ cứng: K =
10.8kg/µm; Tải trọng dọc trục (động) cho phép: 350kg; Tải trọng dọc trục (tĩnh) cho phép: 670kg.
2. Hệ thống đo lường gồm: đo lực và đo vận tốc dịch chuyển: (1) Đo lực: sử dụng cảm biến đo lực
hãng METTLER TOLEDO, Model: MT 1260-50. Tải trọng 50 kg (500 N); Độ nhạy 2 mV/V, gắn trực tiếp
giá đỡ cố định gắn mẫu thử; Bộ khuếch đại loadcell OMEGA DRG-SC-BG. Tham số được sử dụng: Điện
áp kích thích: 10V; Đầu vào: -20 đến 20 mV; Điện áp ra: 0-10V; (2) Đo vận tốc dịch chuyển pistong (A):
sử dụng tín hiệu phản hồi vận tốc trực tiếp từ động cơ servo, quy đổi ra vận tốc dịch chuyển dựa trên thông
số visme bi.
3. Hệ thống cơ khí: khung máy, đồ gá lắp mẫu thử.
4. Hệ thống điều khiển và phần mềm điều khiển, thu nhận tín hiệu đo: Đề tài sử dụng modul NI 6221

USB. Phần mềm điều khiển hệ thống và thu thập dữ liệu được xây dựng trên NI Labview và NI DataExpress.
3.3. Đánh giá thông số kỹ thuật, hiệu chuẩn hệ thống:
a. Nguồn và hệ truyền, dẫn động:
1) Tốc độ tuyến tính tối đa:
3000 ∗ 16
𝒎𝒎
𝑉 = n𝑚 ∗ t 𝑠 =
= 𝟖𝟎𝟎 (
)
60
𝒔
2) Tải trọng kéo/nén: Từ quan hệ giữa momen xoắn T trên trục visme và lực dịch chuyển F, với momen
xoắn trên trục visme (Tdc = 1.27Nm); bước vitme (16 mm); η (0.9) - hiệu suất vitme (với tgφ > 5o). Ta được
lực kéo lớn nhất: F = 0.45 kN = 450 N
3) Độ phân giải vận tốc và lực
Sử dụng phản hồi vận tốc trực tiếp từ encoder của động cơ có độ phân giải 2500 xung/vòng. Do vậy
độ phân giải vận tốc tuyến tính: Độ phân giải vận tốc dịch chuyển: 16/2500 = 0.0064 mm/vòng;
Sử dụng cảm biến lực loadcell cầu trở có độ phân giải không giới hạn. Do đó, độ phân giải dịch
chuyển (vận tốc) và lực phụ thuộc dải đo và độ phân giải của DAQ (16 bit Analog).
➢ Độ phân giải lực:


6
10 ∗ 1000 𝑚𝑉
1 𝐹𝑢𝑙𝑙 𝑠𝑐𝑎𝑙𝑒 [𝑁]
1 500
= 0,15259 ∗
∗
= 𝟎, 𝟎𝟐(𝑵)
[

]∗ ∗
2^16
𝑐𝑜𝑢𝑛𝑡 𝐺 𝐹𝑢𝑙𝑙 𝑠𝑐𝑎𝑙𝑒 [𝑚𝑉]
200 20
3.3. Kết quả xác định đặc tính cản của giảm chấn máy giặt
a. Số liệu đo và đánh giá:
Tiến hành thử nghiệm trên mẫu thử ở 26 giá trị vận tốc chuyển động khác nhau của piston, từ 16 – 416
mm/s, với bước tốc độ 16 mm/s. Ở mỗi giá trị vận tốc, thực hiện tối thiểu 3 chu kỳ kéo - nén liên tục. Trên
cơ sở dữ liệu đo, ta tiến hành phân tích và đánh giá các chỉ tiêu của thiết bị và mẫu thử như sau:
1) Đánh giá về độ chính xác vận tốc
Bảng 1 đánh giá về biên nhiễu và độ chính xác giữa tốc độ đặt với tốc độ thực được phản hồi qua
encorder và quy đổi thành vận tốc dịch chuyển, dựa trên bước visme. Theo đó, sai lệch về tốc độ của thiết
bị thí nghiệm lớn nhất là -1,5% + 3,8%.
Bảng 1. Phân tích dữ liệu tốc độ trong 10 khoảng tốc độ đầu tiên (từ 16 mm/s đến 160 mm/s)
Tốc độ đặt

16

32

48

64

80

96

112

128

144

160

Tốc độ thực (biên dưới)

14.35 29.45 46.46

61.36 78.47

93.37 110.6

125.5 142.7 161.3

Tốc độ thực (biên trên)

18.11 33.21 50.42

64.74 81.81

96.91 113.8

129 145.9 161.9

Tốc độ thực trung bình

16.23 31.33 48.44

63.05 80.14

95.14 112.2 127.25 144.3 161.6

Biên độ nhiễu +/-

1.88

Sai lệch

1.88

1.98

1.4% 3.8% 0.9%

1.69

1.67

-1.5% 0.2%

1.77

1.6

-0.9% 0.2%

1.75

1.6

0.3

-0.6% 0.2% 1.0%

2) Đặc tính F-V của một số mẫu thử giảm chấn máy giặt
Từ dữ liệu tổng hợp vận tốc dịch chuyển tuyến tính của piston và giá trị lực cản tại tốc độ tương ứng
của 4 mẫu đo đại diện, cho phép lập bảng quan hệ lực cản/vận tốc (Bảng 2) và xây dựng được đường và
phương trình đặc tính lực cản nhớt của giảm chấn trên phần mềm excel, trên các Hình 5-8.
Bảng 2. Dữ liệu lực cản – vận tốc trong chu trình kéo/nén
F(N)
V (m/s)

D1_N

D2_N

D2_U

D3_U

Ave

AVE_T&C

0.016

-52.68

-48

-59.01

-50.12

-52.4525

-54.7713

0.032

-58.75

-52.55

-67.69

-60.96

-59.9875

-62.595

0.048

-63.42

-56.75

-72.32

-67.27

-64.94

-67.8988

0.064

-65.46

-59.88

-75.15

-71.42

-67.9775

-71.3363

0.08

-67.09

-62.42

-77.44

-74.31

-70.315

-73.8825

0.096

-69.12

-64.19

-78.58

-76.61

-72.125

-75.8238

0.112

-69.98

-65.89

-80.06

-78.11

-73.51

-77.455

0.128

-70.22

-66.39

-80.5

-79.35

-74.115

-78.2463

0.144

-70.75

-67.51

-80.9

-80.71

-74.9675

-79.0488

0.16

-72.21

-68.09

-81.51

-81.24

-75.7625

-79.6825

-0.016

57.43

55

63.48

52.45

57.09

54.7713

-0.032

65.61

59.47

71.33

64.4

65.2025

62.595

-0.048

70.17

64.63

76.51

72.12

70.8575

67.8988

-0.064

73.71

68.37

79.64

77.06

74.695

71.3363

-0.08

76.27

71.31

82.06

80.16

77.45

73.8825

-0.096

77.92

73.3

83.92

82.95

79.5225

75.8238

-0.112

80.3

75.57

85.53

84.2

81.4

77.455

-0.128

80.88

76.1

86.78

85.75

82.3775

78.2463

-0.144

81.81

77.36

87.35

86

83.13

79.0488

-0.16

82.2

77.54

87.43

87.24

83.6025

79.6825


7
Trong bảng 2:
- Cột D1_N .. D4_N, dữ liệu lực cản đo được trên 4 mẫu giảm chấn; Cột Ave là giá trị trung bình của
4 dữ liệu lực cản đo được trên 4 mẫu;
- Cột Ave_T&C là giá trị trung bình của 2 giai đoạn kéo và nén mẫu trên dữ liệu trung bình hóa. Mục
đích lý tưởng hóa đặc tính giảm chấn.
Quan hệ lực – vận tốc của mẫu giảm chấn trung bình hóa trong đoạn phi tuyến (tốc độ 16-160mm/s)
Đồ thị F-V (đối xứng hóa kéo-nén)
100
50

F = 155.84V + 58.36
R² = 0.8575

0
-0.2

-0.15

-0.1

-0.05

0
-50

0.05

0.1

0.15

0.2

F = 155.84V - 58.36
R² = 0.8575

-100

Hình 5. Xấp xỷ tuyến tính đường F-V theo trung bình hóa dữ liệu các bộ giảm chấn
Đồ thị F-V (trung bình hóa các mẫu & đối xứng hóa)
100
80
60

F = -1499.4V2 + 419.73V + 49.916
R² = 0.9876

40
20
-0.2

-0.15

-0.1

-0.05

0
-20 0
-40

0.05

0.1

0.15

0.2

F = 1499.4V2 + 419.73V - 49.916
R² = 0.9876

-60
-80
-100

Hình 6. Xấp xỷ bậc 2 quan hệ F-V theo trung bình hóa dữ liệu các bộ giảm chấn
Quan hệ lực – vận tốc của mẫu giảm chấn trung bình hóa trong toàn dải (tốc độ 16-768mm/s).
Đồ thị F-V (đối xứng hóa kéo-nén, xấp xỉ bậc 4)
100

50

y = -1001.6x4 + 1831.6x3 - 1160.2x2 + 293.8x + 54.896
R² = 0.9288

0
-0.8

-0.6

-0.4

-0.2

0
-50

0.2
y=

1001.6x4

+

0.4
1831.6x3

1160.2x2

+
R² = 0.9288

0.6

0.8

+ 293.8x - 54.896

-100

Hình 7. Xấp xỷ bậc 4 quan hệ F-V theo trung bình hóa dữ liệu các bộ giảm chấn


8
Đồ thị F-V (đối xứng hóa kéo-nén, xấp xỉ bậc 6)
100
80
60
F = -8728.9V6 + 23852V5 - 25888V4 + 14175V3 - 4091.5V2 + 584.08V + 47.174
40
R² = 0.997
20
-0.8

-0.6

-0.4

0
-0.2
0.2

0.4
0.6
0.8
-20 0
F = 8728.9V6 + 23852V5 + 25888V4 + 14175V3 + 4091.5V2 + 584.08V - 47.174
-40
R² = 0.997
-60
-80
-100

Hình 8. Xấp xỷ bậc 6 quan hệ F-V theo trung bình hóa dữ liệu các bộ giảm chấn
3.7. Kết luận chương 3
3.7.1. Các thông số kỹ thuật chủ yếu đạt được gồm:
1) Lực kéo/nén lớn nhất 500 N; độ phân giải 0,02 N; độ sai lệch không lớn hơn ± 5% toàn dải;
2) Tốc độ lớn nhất 0,8m/s; độ sai lệch tốc độ không lớn hơn -1,0%, + 4% toàn dải; biên độ dịch
chuyển tới 600 mm, độ phân giải 0,0015 mm; độ sai lệch không lớn hơn ± 1%;
3) Điều khiển tốc độ, chu kỳ bằng máy tính; dữ liệu đo được ghi nhận và lưu trữ theo thời gian thực,
xử lý và hiển thị trên máy tính.
3.7.2. Khả năng ứng dụng của thiết bị:
1) Phù hợp cho nghiên cứu về lĩnh vực ma sát ướt trong cơ học;
2) Có ý nghĩa trong thực hành đo lường, điều khiển cho sinh viên.
3.7.3. Một số hạn chế của thiết bị:
1) Thiết kế máy không mang tính đồng bộ, chuẩn hóa để tiến tới thiết kế chuẩn có tính thương mại
hóa. Do khuôn khổ của đề tài cũng như mục đích đặt ra ban đầu là chế tạo được thiết bị đơn chiếc phục vụ
thí nghiệm. Do vậy thiết kế chủ yếu dựa trên việc tích hợp các linh liện, modul và thiết bị tiêu chuẩn.
2) Phần hiệu chuẩn toàn dải cho thiết bị chưa được thực hiện với các thiết bị đo chuyên dụng. Công
việc kiểm chuẩn mới chủ yếu mang tính nguyên lý.
3) Chưa xây dựng được phần mềm điều khiển, thu thập và xử lý dữ liệu hoàn chỉnh, thuận tiện.

CHƯƠNG 4. THIẾT KẾ VÀ CHẾ TẠO HỆ THỐNG THÍ NGHIỆM
XÁC ĐỊNH ĐẶC TÍNH RUNG ĐỘNG MÁY GIẶT
4.1. Khung đỡ hệ thống rung động
Sau khi chế tạo, gia công các chi tiết xong việc lắp ghép thành
kết cấu tổng thể. Kết cấu chế tạo, lắp ghép được mô tả trong Hình
bên.
4.2. Hệ thống đo
4.2.1. Sơ đồ khối các hệ thống đo và xử lý tín hiệu
Để nghiên cứu, phân tích và đánh giá rung động của lồng giặt
nói riêng, cần đo được các thông số bao gồm:
(1) Lực động trên 02 lò xo treo và 03 giảm chấn. Việc xác định các
thành phần lực này có thể thực hiện thông qua đo giá trị phản lực tại
các liên kết giữa lò xo, giảm chấn với khung máy bằng các loadcell
thông dụng. Đề tài sử dụng 03 loadcell tải trọng 50kg, model được

Đối trọng
lệch tâm


9
chọn là MT 1260-50; và 02 loadcell tải trọng 100kg, model được chọn là MT 1041-100. Bộ khuếch đại
loadcell là SCC-SG04 của NI, hệ số khuếch đại tính toán, G = 100.
(2) Chuyển dịch động của lồng giặt theo 2 phương. Việc xác định các thành phần dịch chuyển này có thể
thực hiện bằng cách đo trực tiếp thông qua cảm biến dịch chuyển LVTD, loại sử dụng TWK-ELEKTRONIK
GmbH RH28. Thiết bị giao tiếp DAQ ghép nối máy tính: NI USB 6251
(3) Đo gia tốc theo các phương của lồng giặt, khung máy. Sử dụng các cặp gia tốc kế loại PCB Model 355B03; Thiết bị khuyếch đại, chuyển đổi tín hiệu từ gia tốc kế, ghép nối máy tính để thu thập dữ
liệu rung động được lồng giặt và máy giặt được sử dụng cho đề tài là ADLINK USB-2405(G). Thiết bị cho
phép thu thập dữ liệu đồng thời từ 4 cảm biến gia tốc. Phần mềm sử dụng để thu thập và phân tích dữ liệu:
U-Test và Visual Signal DAQ Express.
4.3. Thí nghiệm xác định các thông số rung động của lồng chứa

4.4.1. Các thông số thí nghiệm
Các bộ thông số thí nghiệm xác định rung động máy giặt LG WD 8990TDS gồm:
(1) Chế độ vắt 1, tốc độ 400 RPM; khối lượng lệch tâm giả lập 620g;
(2) Chế độ vắt 2, tốc độ 600 RPM; khối lượng lệch tâm giả lập 620g;
(3) Chế độ vắt 3, tốc độ 800 RPM; khối lượng lệch tâm giả lập 620g.
4.4.2. Kết quả thí nghiệm
- Các thông số rung động ở các chế vắt khác nhau xét trong giai đoạn ổn định, được thống kê trong
Bảng 3.
Bảng 3. Chuyển vị và phản lực tại các liên kết trong các chế độ vắt
Vận tốc đặt Vận tốc x_max x_min y_max y_min
Fs_R
Fs_L
Fd_R
Fd_L
(RPM)

thực

(mm)

(mm)

(mm)

(mm)

(N)

(N)

(N)

(N)

400

408.958 4.8

-3.6

6.8

-7.05

+/-43.5 +/-36.8

+/-74

+/-79

600

610.998 5.16

-3.5

5.3

-5.5

+/-34

+/-29

+/-48.8

+/-56

800

764.774 4.95

-3.5

4.95

-4.95

+/-27

+/-30

+/-60.2

+/-64.5

Nhận xét
- Theo kết quả đo đã chỉ ra trong Bảng 3, cho thấy hệ thống treo của máy giặt LG WD 8990TDS
được thiết kế cho độ rung động tối ưu ở tốc độ vắt cao nhất 800 RPM, vì đây là tốc độ thường dùng nhất
trong chế độ vắt đối với các vật phẩm nhẹ. Các tốc độ thấp thường dùng cho vắt các vật phẩm khối lượng

lớn. Bên cạnh đó, xét về mặt cơ học, khi lồng giặt quay ở tốc độ càng cao thì khả năng tự định tâm càng tốt,
dẫn đến rung động theo các phương giảm so với khi quay ở tốc độ thấp hơn.
- Bảng 3 cho thấy có hiện tượng dịch phải (dịch ngang) của lồng giặt trong chế độ vắt, lần lượt là 0,8
mm ở tốc độ 600RPM và 0,7 mm ở tốc độ 800 RPM. Điều này lý giải trên nguyên nhân xuất hiện 1 đối
trọng đặt lệch trái trên lồng giặt, nhằm giảm hiện tượng dịch phải của lồng giặt khi quay 1 chiều trong chế
độ vắt.
- Từ bảng 3 cũng chỉ ra hiện tượng bất quy tắc ở chế độ vắt 400 RPM. Đây chính là chế độ rung động
lớn nhất tương ứng với khối lượng lệch tâm lớn nhất cho phép, đồng thời sự phân bố lực cản trên các bộ
giảm chấn DP1, DP2 và DP3 cũng không theo đúng quy luật như các chế độ 600RPM và 800 RPM. Đây
cũng là 1 hiện tượng thực tế cần tìm hiểu để lý giải.
4.5. Kết luận chương 4
Thiết bị thí nghiệm đã được chế tạo, lắp đặt để phục vụ như 1 sản phẩm của đề tài luận văn Thạc sĩ và
được bảo vệ thành công, đáp ứng một số yêu cầu đo nhất định (phản lực tại các gối treo lò xo, gối đỡ giảm
chấn). Sau quá trình tiếp tục hoàn thiện, bổ sung hệ thống đo biên độ và gia tốc rung động của lồng giặt,
nhóm thực hiện đề tài đã cơ bản hoàn thành được thiết bị thí nghiệm đáp ứng đầy đủ các yêu cầu đặt ra theo
dự kiến nghiên cứu của đề tài này.
4.5.1. Các thông số kỹ thuật chủ yếu đạt được gồm:
1) Đo theo thời gian thực, đồng thời 5 thành phần lực tại các gối treo, gối đỡ hệ thống treo lồng giặt,
độ phân giải 0,68 N;


10
2) Đo theo thời gian thực đồng thời dịch chuyển theo 2 phương của lồng giặt và gia tốc tại 04 điểm
theo yêu cầu bất kỳ, độ phân giải 0,0015 mm (dịch chuyển) và 0.029 mm/s^2 (gia tốc), sai số ±5%;
3) Dữ liệu đo được ghi nhận và lưu trữ theo thời gian thực, xử lý và hiển thị trên máy tính.
4.5.2. Khả năng ứng dụng của thiết bị:
(1) Phù hợp cho nghiên cứu kiểm nghiệm mô hình rung động của máy giặt, cho các nghiên cứu kiểm
thử đối với các kết cấu hệ thống treo, giảm rung cho máy giặt;
(2) Có ý nghĩa trong thực hành đo lường cho sinh viên cơ điện tử; trong thí nghiệm rung động kỹ
thuật của học viên cao học và nghiên cứu sinh.

4.5.3. Một số hạn chế của thiết bị:
1) Thiết kế của thiết bị tương đối hạn chế về tính mở hay nói cách khác là khả năng tùy chỉnh về
không gian, kích thước, vị trí và số lượng các phần tử của hệ thống treo lồng giặt bị hạn chế. Do khuôn khổ
của đề tài cũng như mục đích đặt ra ban đầu là chế tạo được thiết bị đơn chiếc phục vụ cho nghiên cứu
mang tính kiểm nghiệm mô hình rung động của máy giặt.
2) Chưa xây dựng được phần mềm thu thập và xử lý dữ liệu hoàn chỉnh để thuận tiện cho nhiều đối
tượng người dùng.

CHƯƠNG 5. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN CÁC MÔ HÌNH RUNG ĐỘNG
5.1. Đánh giá mô hình
Phần này sẽ so sánh đánh giá mức độ phù hợp của các mô hình toán đã được xây dựng, thông qua so
sánh độ sai lệch giữa kết quả mô phỏng với kết quả thực nghiệm. Kết quả mô phỏng số được thực hiện với
các thông số được cho trong Bảng 4:
Bảng 4. Các thông số hệ thống
Khối lượng lồng giặt kèm đối trọng, lồng chứa (kg)
M = 32.5 kg
Khối lượng lệch tâm (kg)
m = 0,62 kg
Tốc độ vòng quay (vòng/phút = RPM)
N = 611 và 764.77 (RPM)
Độ cứng lò xo (N/m)
K = 5880 N/m
Hệ số cản giảm chấn hằng (sử dụng trong mô hình 1)
C = 230 N*m/s
Góc nghiêng lò xo treo (sử dụng trong 2 mô hình 1&2)
S = 100 (sai lệch 20%)
Góc nghiêng giảm chấn (sử dụng trong 2 mô hình 1&2)

D = 330 (sai lệch 20%)

Quan hệ F–V là phi tuyến, sử dụng trong mô hình 2&3

C0 = 47.2; C1=584; C2=-4091.5 C3
= 14175; C4 = -25888;

F = Ci*V^(i)
(C = [-8728.9 23852 -25888 14175 -4091.5 584 47.2])
Các thông số hình học (mm) theo mô tả trên Hình 2.2

C5 = 23852; C6 = -8728.9
X0_S = 30; Y0_S = 165;

X0_D = 110; Y0_D = 165;
Bảng so sánh giá trị dịch chuyển theo 2 phương x, y và các lực đàn hồi của lò xo treo, lực cản của giảm
chấn giữa mô phỏng và thực nghiệm được trình bày trong Bảng 5.
Bảng 5. Chuyển vị và phản lực tại các liên kết trong các chế độ vắt
Thông số
x_max (mm)
x_min (mm)
x_amp (mm)
x_shift (mm)
y_min (mm)
y_max (mm)
y_amp (mm)
± Fd_R (N)

Tốc độ quay 611 RPM
Mô phỏng
Thí nghiệm
Sai lệch

Mô hình 1
4.568505899
-4.5899866
4.579246248
-0.01074035
4.852077852
-4.85211554
4.852096695
62.70202887

5.18
-3.424
4.302
0.878
5.364
-5.603
5.4835
53.86

12%
-34%
-6%
10%
13%
12%
-16%

Tốc độ quay 764,77 RPM
Mô phỏng
Thí nghiệm

Sai lệch
4.572120889
-4.59608353
4.58410221
-0.01198132
4.751886265
-4.7518892
4.751887731
76.28900562

4.915
-3.479
4.197
0.718
4.855
-4.798
4.8265
60.705

7%
-32%
-9%
2%
1%
2%
-26%


11
Thông số

± Fd_L (N)

Tốc độ quay 611 RPM
Mô phỏng
Thí nghiệm
Sai lệch
109.5459761

x_max (mm)
x_min (mm)
x_amp (mm)
x_shift (mm)
y_min (mm)
y_max (mm)
y_amp (mm)
± Fd_R (N)
± Fd_L (N)

4.2138196
-4.1892774
4.2015485
0.0122711
5.0876239
-5.0921617
5.0898928
66.639009
133.27807

x_max (mm)
x_min (mm)

x_amp (mm)
x_shift (mm)
y_min (mm)
y_max (mm)
y_amp (mm)
± Fd_R (N)
± Fd_L (N)

6.247743414
-2.17600181
4.211872613
2.035870802
5.097115323
-5.1845115
5.140813411
64.01874906
130.0641689

113.34
3%
Mô hình 2
5.18
-3.424
4.302
0.878
5.364
-5.603

19%
-22%

2%

5%
9%
7%
5.4835
53.86
-24%
113.34
-18%
Mô hình 3
5.18
-3.424
4.302
0.878
5.364
-5.603
5.4835
53.86
113.34

-21%
36%
2%
5%
7%
6%
-19%
-15%

Tốc độ quay 764,77 RPM
Mô phỏng
Thí nghiệm
Sai lệch
-11%
124.11
137.4265198
4.60021932
-4.4409169
4.52056811
0.07965121
5.00694654
-5.0254781
5.01621231
66.6390814
133.278165
6.429419166
-2.47339662
4.451407893
1.978011273
5.037705363
-5.05375776
5.045731564
65.04572812
130.672265

4.915
-3.479
4.197
0.718

4.855
-4.798
4.8265
60.705
124.11
4.915
-3.479
4.197
0.718
4.855
-4.798
4.8265
60.705
124.11

6%
-28%
-8%
-3%
-5%
-4%
-10%
-7%
-31%
29%
-6%
-4%
-5%
-5%
-7%

-5%

Nhận xét
(1) Ở 2 mô hình 1 và mô hình 2 không phản ánh được độ dịch phải của lồng chứa (x_shift  0), như
vậy không thực sự sát với bản chất thực của rung động (x_shift  1mm). Ở mô hình 3, do kể đến sự thay đổi
thực của phương các phần tử (lò xo và giảm chấn), nên phản ánh được hiện tượng dịch phải của lồng chứa.
Tuy nhiên độ dịch này là khá đáng kể (x_shift  2 mm) so với thực tế. Điều này phản ánh đúng bản chất của
rung động và phần nào giải thích được ở thiết kế máy giặt, nhà sản xuất đã bổ sung 1 đối trọng được bố trí
lệch trái trên lồng chứa mà trong mô hình chưa được tính đến.
(2) Về độ sai lệch giữa kết quả mô phỏng số theo các mô hình và kết quả thí nghiệm:
- Biên độ rung động: về cơ bản ở cả 3 mô hình đều khá tốt (sai lệch lớn nhất là 12%), tuy nhiên độ sát
thực và mức độ ổn định tăng dần từ mô hình 1 – mô hình 2 và mô hình 3.
- Lực cản của các giảm chấn: ở mô hình 1 cho thấy kém tin cậy so với mô hình 2 và 3. Trong đó ở mô
hình 3 cho thấy độ tin cậy về mức độ sát thực cao nhất, đồng thời mức độ sai lệch này ở mức chấp nhận tốt,
đặc biệt ở tốc độ cao 800 vòng/phút.
Kết luận 1 về phạm vi ứng dụng của các mô hình.
(1) Để tính toán sơ bộ về biên độ rung động, ta có thể sử dụng mô hình 1 và 2;
(2) Để tính toán sơ bộ về lực cản và khảo sát cấu hình hệ giảm chấn, có thể sử dụng mô hình 2.
(3) Để tính toán, phân tích với độ tin cậy cao về quỹ đạo chuyển động của hệ, về lực cản và cấu hình
giảm chấn, nên sử dụng mô hình 3. Và mô hình này sẽ được sử dụng cho phần phân tích nguyên nhân rung
động cho máy giặt, từ đó đề xuất các giải pháp cải tiến hệ thống giảm rung ở phần tiếp theo trong đề tài này.
5.2. Đề xuất cải tiến hệ thống treo giảm rung động cho máy giặt
5.2.1. Phân tích nguyên nhân gây rung động
a. Nguyên nhân gây rung, lắc thân vỏ máy giặt
Từ sơ đồ phân tích lực như Hình 9 ta thấy:
- Hợp các thành phần lực tại 2 điểm treo lò xo A01 và A02 theo phương x (Fx) và thành phần lực theo
phương y (Fy) của Fy_LD (trên giảm chấn trái) và Fy_LS (trên lò xo trái) gây mô men lật quanh chân đế. Đây


12

được xem là nguyên nhân chính của hiện tượng máy tự di chuyển trên sàn (walking). Khi đó: Fx và mô men
M1_base (ví dụ xét tại điểm A03) lật được xác định theo:
𝐹𝑥 = 𝐹𝑥_𝐿𝑆 + 𝐹𝑥_𝑅𝑆 ; 𝑀1_𝑏𝑎𝑠𝑒 = 𝐹𝑥 ∗ 𝐻
- Các thành phần lực tại 2 điểm treo lò xo A01 và A02 theo phương y chủ yếu tạo ra hiện tượng xoắn
thân máy quanh trục z. Thành phần này là nguyên nhân chính gây ra độ mất cứng vững thân máy (gây ra
biến dạng của khung và vỏ máy) đồng thời gây ồn của vỏ máy. Bên cạnh đó, một trong 2 thành phần này
(tính tại điểm A03 thì đó là Fy_LS có thể cùng tạo mô men lật quanh chân đế máy (cùng điểm xét A03) khi cùng
chiều với M1_base. Các thành phần này được xác định như sau:
𝐹𝑦 = 𝐹𝑦_𝐿𝐷 + 𝐹𝑦_𝐿𝑆 ; 𝑀2_𝑏𝑎𝑠𝑒 = 𝐹𝑦 ∗ 𝑊; 𝑀𝑏𝑎𝑠𝑒 = 𝑀1𝑏𝑎𝑠𝑒 − 𝑀2_𝑏𝑎𝑠𝑒
- Đồ thị biểu diễn thành phần mô men lật này (đường M, liền nét, màu xanh) trong chế độ vắt, tốc độ
quay 744 vòng/phút được trình bày trên Hình 10.

A02

Fx

A01

W=0.58
Fx_LS

Fx_RS
Fy_RS

Fy_LS
x

x

S

y

y
O
y

D

x

x

Fy_LD
A04

H=0,85

x

y

y

A03

Hình 9. Sơ đồ phân tích lực gây rung, lắc thân và vỏ máy
Mbase  MA03 (Nm) tại khung thời gian 5-6s, tốc độ 764.77 RPM
60
55
50

45
40
35
30
25
20
15
10
5
0
-5
-10 0
-15
-20
-25
-30
-35
-40
-45
-50
-55

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

M

0.6

0.7

0.8

M**

Hình 10. Đồ thị mô men lật đối với 1 bên chân đế

0.9

1


13
Nhận xét:
+ Việc xét mô men lật đối với chân đế phía trái hoàn toàn tương tự. Tuy nhiên, do tính đối xứng của 2
bên chân đế, các giá trị mô men lật trên đồ thị Hình 10 chỉ có ý nghĩa trong chiều dương; tương tự, khi xét
cho chân đế bên trái, giá trị mô men lật có nghĩa lại là ở chiều âm.
+ Như đã chỉ ra trên đồ thị, giá trị mô men lật lớn nhất sẽ là 55N.m. Giá trị này phản ánh bản chất
nguyên nhân hiện tượng rung nhấc chân máy của máy giặt khi hoạt động ở tốc độ cao, khối lượng lớn; đặc
biệt khi có sự suy giảm về hệ số cản của bộ giảm chấn ở 1 trong 2 phía. Do vậy:
 Vấn đề 1: Có thể giảm rung bằng cách giảm giá trị của thành phần lực Fx tại điểm treo lò xo, bằng
cách chuyển một phần lực này về chân đế.
 Vấn đề 2: Để giảm rung, có thể giảm mô men lật do thành phần Fy_LD gây ra, bằng cách dịch vị trí

đặt của gối đỡ giảm chấn về gần mặt phẳng đối xứng dọc của máy. Tuy nhiên, khi đó thành phần lực cản
trên giảm chấn bên phải, Fy_RD cũng gây ra mô men lật.
b. Bản chất của quá trình giảm rung trực tiếp trên nguồn rung của máy giặt
- Năng lượng (công) rung động cơ học do lực quán tính ly tâm (yếu tố 1) tác động làm dịch chuyển lồng
chứa (yếu tố 2). Trong đó:
+ Yếu tố 1 không thể can thiệp, mà chỉ có thể được thiết kế tối ưu giữa các thông số gồm: (1) đường
kính lồng giặt; (2) tốc độ quay và (3) tính công nghệ của quá trình giặt, vắt. Do vậy yếu tố này không được
đề cập trong phạm vi đề tài;
+ Yếu tố 2, về cơ bản không điều chỉnh do việc giảm độ lớn các chuyển dịch x và y là không đáng kể
(± 5 - 6 mm) nên không có ý nghĩa trong giảm năng lượng rung động mà sẽ chỉ làm tăng độ cứng hệ thống
treo, dẫn đến tăng độ ồn của máy.
- Năng lượng rung động cơ học này sẽ được chuyển hóa thành: (1) rung động và biến dạng thân và vỏ
máy; (2) bi hấp thụ (hao tán) do các giảm chấn. Do vậy:
 Vấn đề 3: nhiệm vụ đặt ra cho mô hình giảm rung, là tăng khả năng hấp thụ năng lượng rung động,
bằng cách tối ưu số lượng các giảm chấn.
5.2.2. Phương án giảm rung: Dịch vị trí đặt của gối đỡ giảm chấn về tâm máy
Giải pháp kết cấu đề xuất là điều chỉnh cách bố trí hệ giảm chấn bằng cách chuyển các gối đỡ giảm chấn
bên trái và bên phải theo hướng dịch về tâm máy như Hình 11. Nhờ đó mà đổi giá lực cản trên các giảm
chấn, dẫn đến mô men lật tính tại các chân máy được giảm đáng kể như được trình bày trên Hình 12, đồ thị
đường M*, nét đứt màu đỏ; với độ lớn giảm tới 14,7%.

Fx A02

A01

W=0.58
Fx_LS

Fx_RS
Fy_RS

Fy_LS

Phương đo rung

x

x

S

Acc1

y

y
O

Fy_LD
A04

y
A*04

H=0,85

x
y

x

Acc2

x

Fy_RD
y
A*03

A03

Hình 11. Sơ đồ bố trí giảm chấn cải tiến

Hình 12. Sơ đồ bố trí các cảm biến gia tốc


14
Để đánh giá tính hiệu quả thực tế, đề tài đã thiết kế lại hệ giảm chấn theo sơ đồ Hình 13 và đánh giá kết
quả giảm rung của hệ thống cải tiến thông qua chỉ số gia tốc đo tại 1 số điểm trên khung máy (Hình 13).
Thực hiện các phép đo ở 2 trường hợp, trường hợp 1 với hệ giảm chấn theo thiết kế ban đầu của máy,
trường hợp 2 với hệ giảm chấn cải tiến, ở cùng 1 chế độ làm việc là tốc độ đặt 800 v/p, khối lượng lệch tâm
620g. Kết quả được trình bày trên đồ thị Hình 13. Trong đó, các đường Acc1_O, Acc2_O (nét đứt) là đồ thị
gia tốc tại 2 điểm trong trường hợp thiết kế gốc; các đường Acc1_N, Acc2_N (nét liền) là đồ thị gia tốc
trong trường hợp hệ cải tiến.
So sánh gia tốc 2 mô hình tại tốc độ 800 v/p (764.77)
0.5
0.45
0.4
0.35
0.3

0.25
0.2
0.15
0.1
0.05
0
-0.05 0
-0.1
-0.15
-0.2
-0.25
-0.3
-0.35
-0.4
-0.45
-0.5

0.1

0.2

0.3

Acc1_N

0.4

Acc2_N

0.5

0.6

Acc1_O

0.7

0.8

0.9

Acc2_O

Hình 13. Đồ thị so sánh gia tốc (rung động) giữa cấu hình gốc và cấu hình cải tiến
Từ kết quả trên cho thấy, với việc chuyển vị trí gối đỡ giảm chấn về tâm máy, rung động của máy (đánh
giá thông qua gia tốc ghi nhận trên thân máy) giảm, với mức độ giảm lần lượt là: tại điểm Acc1, 14,5%; tại
điểm Acc2, 11,2%. Tuy nhiên mức độ rung chủ yếu tính theo vùng có gia tốc lớn nhất. Do vậy có thể kết
luận, với phương án cải tiến này đã giảm rung cho máy đạt 14,5%. So với kết quả mô phỏng tính theo mức
độ giảm mô men lật (nguồn chính tạo rung động thân máy) là 14,7% là rất gần nhau. Ở đây cần lưu ý rằng,
chỉ tiêu đánh giá giữa kết quả mô phỏng là mô men tác động lên khung và ở thực nghiệm là gia tốc tại 1
điểm trên khung; đây là 2 chỉ tiêu có mối liên hệ mang tính nhân quả thông qua thông số độ cứng của khung,
tuy nhiên độ cứng của khung là bất đẳng hướng, thậm chí còn có tính phi tuyến, tuy nhiên mức độ sai lệch
của 2 chỉ số này cho phép kết luận được mức độ giảm rung của hệ treo cải tiến là có đủ cơ sở lý thuyết và
thực tiễn.
5.2.4. Kết luận 2 – về phương án giảm rung
Phương án giảm rung đã đề xuất là cải tiến bố trí vị trí gối đỡ giảm chấn, đồng thời là thay đổi phương
các giảm chấn là phương án hoàn toàn khả thi, đáp ứng được 2 tiêu chí: (1) có khả năng giảm rung cho máy
tới 15%; (2) chi phí chế tạo của nhà sản xuất có thể không tăng do mức độ thay đổi kết cấu hiện tại của máy
giặt không đáng kể, do đó có thể áp dụng để thiết kế lại phần đế máy và thay thế cho hầu hết các loại máy
giặt lồng ngang gia dụng hiện đang sử dụng và bán ngoài thị trường

5.3. Kết luận chung
5.3.1. Các kết quả chính đạt được
- Chế tạo được 01 thiết bị thí nghiệm đo đặc tính cản của các loại giảm chất ma sát ướt, ma sát khô
và ma sát nửa ướt cỡ nhỏ. Với các thông số kỹ thuật: (1) Lực kéo/nén lớn nhất 500 N; độ phân giải 0,02 N;
độ sai lệch không lớn hơn ± 5% toàn dải; (2) Tốc độ lớn nhất 0,8m/s; độ sai lệch tốc độ không lớn hơn 1,0%, + 4% toàn dải; biên độ dịch chuyển tới 600 mm, độ phân giải 0,0015 mm; (3) Điều khiển tốc độ, chu
kỳ bằng máy tính; dữ liệu đo được ghi nhận và lưu trữ theo thời gian thực, xử lý và hiển thị trên máy tính.

1


15
- Chế tạo được 01 thiết bị thí nghiệm đo các đặc tính rung động của hệ thống treo và lồng chứa máy
giặt. Thiết bị đã được sử dụng để xác định các đặc tính rung động của máy giặt lồng ngang LG nhằm đánh
giá các mô hình rung động cho máy giặt đã được xây dựng. Với các thông số kỹ thuật: (1) Đo theo thời gian
thực, đồng thời 5 thành phần lực tại các gối treo, gối đỡ hệ thống treo lồng giặt, độ phân giải 0,68 N; (2) Đo
theo thời gian thực đồng thời dịch chuyển theo 2 phương của lồng giặt và gia tốc tại 04 điểm theo yêu cầu
bất kỳ, độ phân giải 0,0015 mm (dịch chuyển) và 0.029 mm/s^2 (gia tốc), sai số của gia tốc kế ±5%; (3) Dữ
liệu đo được ghi nhận và lưu trữ theo thời gian thực, xử lý và hiển thị trên máy tính.
- Xây dựng được 03 mô hình rung động 2D cho máy giặt lồng ngang. Trong đó, mô hình 2 và mô
hình 3 là mô hình mới với việc đưa vào mô hình lực cản phi tuyến; riêng ở mô hình 3 đã kể đến tính phi
tuyến hình học của hệ thống treo. Qua so sánh, đánh giá kết quả mô phỏng số của các mô hình với số liệu
thực nghiệm đã cho thấy tính sát thực của các mô hình. Đặc biệt, trong đó mô hình 3 về cơ bản đã mô tả
được bản chất rung động thực của cơ hệ.
- Đề xuất được phương án cải tiến hệ thống treo giảm rung cho máy giặt có tính khả thi trong ứng
dụng cho máy giặt lồng ngang gia dụng.
5.3.2. Một số hạn chế của đề tài
a. Về thiết bị thí nghiệm
1) Các thiết bị thí nghiệm được thiết kế và chế tạo chưa mang tính đồng bộ, chuẩn hóa để tiến tới thiết
kế chuẩn có tính thương mại hóa. Do khuôn khổ của đề tài cũng như mục đích đặt ra ban đầu là chế tạo
được thiết bị đơn chiếc phục vụ thí nghiệm. Do vậy thiết kế chủ yếu dựa trên việc tích hợp các linh liện,

modul và thiết bị tiêu chuẩn có thể đặt mua trên thị trường.
2) Phần hiệu chuẩn toàn dải cho các thiết bị chưa được thực hiện với các thiết bị đo chuyên dụng.
Công việc kiểm chuẩn mới chủ yếu mang tính nguyên lý, mức tin cậy về độ chính xác chưa đủ thuyết phục
do sử dụng phương tiện hiệu chuẩn phổ thông như lực kế, đồng hồ so.
3) Chưa xây dựng được phần mềm điều khiển, thu thập và xử lý dữ liệu hoàn chỉnh, thuận tiện cho
người dùng khác.
b. Về mô hình rung động
1) Các mô hình hiện tại mới dừng lại ở mô hình 2D, do vậy chưa cho phép phân tích đầy đủ trong bài
toán không gian. Những hạn chế này như:
- Yêu cầu phân tích lực cản trên từng bộ phận giảm chấn khi bố trí bất đối xứng như trong các cấu
hình hệ giảm chấn đã trình bày ở phần trên;
- Yêu cầu tính đến khối lượng phần đối trọng tĩnh đặt lệch tâm trên lồng chứa;
- Yêu cầu phân tích độ xoay ngang của máy giặt khi bị rung động do các rung động xoay quanh
trục y.
2) Ở mô hình 3, mô hình được xem là sát thực nhất vẫn còn chưa giải quyết triệt để được sai lệch so
với số liệu thực nghiệm, mà nguyên nhân chủ yếu gồm:
- Chưa kể đến khối lượng và vị trí của phần đối trọng lệch tâm;
- Ở sơ đồ hóa cho mô hình này, tuy kể đến yếu tố hình học của hệ treo, nhưng chính sự thay đổi
phương các lực động trên các phần tử treo sẽ gây ra mô men tạo nên dao động xoay của lồng chứa quanh
trục quay. Và bậc dao động này lại ảnh hưởng đáng đến các thành phần lực động. Tuy nhiên bậc dao động
này chưa được kể đến.
5.3.2. Một số hướng phát triển của đề tài
(1) Tiếp tục hoàn chỉnh mô hình 3 khi kể đến thành phần rung động xoay quanh trục quay của lồng
giặt;
(2) Xây dựng được phần mềm thu thập và xử lý dữ liệu hoàn chỉnh cho thiết bị thí nghiệm đo đặc
tính động lực học giảm chấn để thuận tiện cho nhiều đối tượng người dùng;
(3)
Phân tích rung động kết cấu thân, vỏ máy giặt; cải tiến thiết kế đế máy theo kết cấu treo cải tiến;
chế tạo đế máy và thử nghiệm hoàn chỉnh trên hệ thống thực ở đầy đủ các chế độ.