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

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN
TRƯỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP

BÁO CÁO TỔNG KẾT
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
TRƯỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP

BÁO CÁO TỔNG KẾT
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 ................................................................................................................. ii
DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT ...................................................................................................... v
THÔNG TIN KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU ..................................................................................... vi

INFORMATION ON RESEARCH RESULTS .......................................................................... viii
CHƯƠNG 1. ĐẶT VẤN ĐỀ.......................................................................................................... 1
1.1.

GIỚI THIỆU .................................................................................................................... 1

1.2.

TÓM TẮT MỘT SỐ NGHIÊN CỨU LIÊN QUAN ....................................................... 2

1.3.

KẾT LUẬN ..................................................................................................................... 7

CHƯƠNG 2. XÂY DỰNG MÔ HÌNH PHÂN TÍCH RUNG ĐỘNG ........................................... 9
2.1. CẤU TẠO CỦA HỆ THỐNG TREO ................................................................................. 9
2.2. MÔ HÌNH TOÁN HỌC .................................................................................................... 10
2.2.1. Sơ đồ hóa hệ thống treo .............................................................................................. 10
2.2.2. Mô hình 1 ................................................................................................................... 11
2.2.3. Mô hình 2 ................................................................................................................... 14
2.2.4. Mô hình 3 ................................................................................................................... 14
CHƯƠNG 3 .................................................................................................................................. 22
THIẾT KẾ CHẾ TẠO THIẾT BỊ ĐO ĐẶC TÍNH CẢN NHỚT ................................................ 22
3.1. LỰA CHỌN NGUYÊN LÝ THIẾT BỊ............................................................................. 22
3.1.1. Nguyên lý hoạt động của thiết bị: .............................................................................. 22
3.1.2. Thành phần của thiết bị: ............................................................................................. 23
3.2. LỰA CHỌN THIẾT BỊ ..................................................................................................... 23
3.2.1. Nguồn động lực và hệ truyền, dẫn động: ................................................................... 23
2.3.2. Hệ thống đo lường, điều khiển và thu thập số liệu. .................................................... 23
3.3. THÔNG SỐ KỸ THUẬT CÁC THÀNH PHẦN CỦA THIẾT BỊ .................................. 24

3.3.1. Hệ dẫn – truyền động ................................................................................................. 24
3.3.2. Hệ đo lực .................................................................................................................... 31
3.3.3. Hệ cảm biến hành trình .............................................................................................. 31
3.3.4. Hệ điều khiển .............................................................................................................. 32
3.4. CHẾ TẠO, LẮP RÁP, KIỂM THỬ THIẾT BỊ ................................................................ 33
3.4.1. Thiết kế và mô phỏng 3D thiết bị. .............................................................................. 33
3.4.2. Chế tạo, lắp ráp thiết bị: ............................................................................................. 33
3.4.3. Đánh giá thông số kỹ thuật, hiệu chuẩn hệ thống: ..................................................... 33
3.5. THIẾT LẬP HỆ THỐNG ĐO LƯỜNG ĐIỀU KHIỂN .................................................... 35
3.5.1. Lựa chọn chế độ làm việc cho hệ động cơ – bộ điều khiển servo .............................. 35
3.6. KẾT QUẢ XÁC ĐỊNH ĐẶC TÍNH CẢN CỦA GIẢM CHẤN MÁY GIẶT ................. 42
3.6.1. Mẫu đo ........................................................................................................................ 42
3.6.2. Số liệu đo và đánh giá: ............................................................................................... 43


3.7. KẾT LUẬN CHƯƠNG 3 .................................................................................................. 52
3.7.1. Các thông số kỹ thuật chủ yếu đạt được gồm: ........................................................... 52
3.7.2. Khả năng ứng dụng của thiết bị:................................................................................. 52
3.7.3. Một số hạn chế của thiết bị ......................................................................................... 52
CHƯƠNG 4. THIẾT KẾ VÀ CHẾ TẠO HỆ THỐNG THÍ NGHIỆM ....................................... 53
XÁC ĐỊNH ĐẶC TÍNH RUNG ĐỘNG MÁY GIẶT ................................................................. 53
4.1. THIẾT KẾ VÀ CHẾ TẠO HỆ THỐNG KHUNG ĐỠ..................................................... 53
4.2. THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐO ............................................................................................. 55
4.2.1. Sơ đồ khối các hệ thống đo và xử lý tín hiệu ............................................................. 55
4.2.2. Hệ đo lực .................................................................................................................... 56
4.2.3. Hệ đo gia tốc............................................................................................................... 58
3.2.4. Hệ đo dịch chuyển lồng giặt ....................................................................................... 60
4.3. XÂY DỰNG CHƯƠNG TRÌNH XÁC ĐỊNH CÁC THÔNG SỐ RUNG ĐỘNG .......... 61
4.3.1. Chương trình đo, xác định phản lực gối đỡ và dịch chuyển lồng giặt ....................... 61
4.3.2. Chương trình đo, xác định gia tốc .............................................................................. 63

4.4. THÍ NGHIỆM XÁC ĐỊNH CÁC THÔNG SỐ RUNG ĐỘNG LỒNG GIẶT ................. 67
4.4.1. Thiết lập các thông số thí nghiệm............................................................................... 67
4.4.2. Kết quả thí nghiệm ..................................................................................................... 68
4.5. KẾT LUẬN CHƯƠNG 4 .................................................................................................. 74
4.5.1. Các thông số kỹ thuật chủ yếu đạt được gồm: ........................................................... 74
4.5.2. Khả năng ứng dụng của thiết bị:................................................................................. 74
4.5.3. Một số hạn chế của thiết bị:........................................................................................ 74
CHƯƠNG 5. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN ............................................................................... 75
5.1

. ĐÁNH GIÁ CÁC MÔ HÌNH RUNG ĐỘNG ............................................................. 75

5.1.1. Kết quả mô phỏng đối với các mô hình ..................................................................... 75
5.1.2. Nhận xét ..................................................................................................................... 75
5.1.3. Kết luận 1 về phạm vi ứng dụng của các mô hình. .................................................... 76
5.2

ĐỀ XUẤT CẢI TIẾN HỆ THỐNG TREO GIẢM RUNG ĐỘNG ............................... 83

5.2.1. Phân tích nguyên nhân gây rung động ........................................................................... 83
5.2.2 Phương án 1. Giảm lực Fx, chuyển một phần lực Fx về chân đế. ............................... 85
5.2.3. Phương án 2. Dịch vị trí đặt của gối đỡ giảm chấn về tâm máy .................................... 85
5.2.4. Kết luận 2 – về phương án giảm rung ............................................................................ 87
5.3

KẾT LUẬN CHUNG .................................................................................................... 87

5.3.1. Các kết quả chính đạt được ............................................................................................ 87
5.3.2. Một số hạn chế của đề tài ........................................................................................... 88
5.3.2. Một số hướng phát triển của đề tài ............................................................................. 89

TÀI LIỆU THAM KHẢO ............................................................................................................ 90


i

DANH MỤC BẢNG BIỂU
Bảng 3.1. Phân tích dữ liệu tốc độ trong 10 tốc độ đầu tiên (từ 16 mm/s đến 160 mm/s) ........... 46
Bảng 3.2. Dữ liệu lực cản – vận tốc trong chu trình kéo/nén ...................................................... 49
Bảng 4. 1. Thông số kỹ thuật tham khảo PCB Accelerometor 355B04 ........................................ 59
Bảng 4. 2. Chuyển vị và phản lực tại các liên kết trong các chế độ vắt ....................................... 68
Bảng 5.1. Các thông số hệ thống.................................................................................................. 75
Bảng 5.2. Chuyển vị và phản lực tại các liên kết trong các chế độ vắt........................................ 76


ii

DANH MỤC HÌNH VẼ
Hình 1. 1. Máy giặt lồng đứng ....................................................................................................... 1
Hình 1. 2. Máy giặt lồng ngang ...................................................................................................... 2
Hình 1. 3. Sơ đồ hệ thống treo trong mô hình động lực của O.S Turkay ....................................... 3
Hình 1. 4. Sơ đồ hệ thống treo trong mô hình của Hee-Tae Lim ................................................... 4
Hình 1. 5. Sơ đồ hệ thống trong mô hình động lực của E. Papadopoulos ...................................... 4
Hình 1. 6. Sơ đồ hệ thống treo trong mô hình động lực của C. D. Carroll .................................... 5
Hình 1. 7. Sơ đồ hệ thống treo trong mô hình động lực của Thomas Nygårds .............................. 5
Hình 1. 8. Sơ đồ hệ thống treo theo mô hình động lực của T. Argentini ....................................... 6
Hình 1. 9. Các bậc tự do của lồng chứa và motor trong mô hình của F. Wagne............................ 6
Hình 1. 10. Sơ đồ hệ thống treo 2D trong mô hình động lực của Ahmet Yörükoğlu ................... 7
Hình 1. 11. Sơ đồ hệ thống treo của mô hình Pınar Boyraz ........................................................... 7
Hình 2. 1. Các chi tiết cấu tạo điển hình của máy giặt lồng ngang ................................................ 9
Hình 2. 2. Cấu tạo hệ thống treo trên máy giặt LG WD 8990TDS ................................................ 9

Hình 2. 3. Mô hình thực của hệ thống treo máy giặt lồng ngang [] ............................................. 10
Hình 2. 4. Sơ đồ hóa hệ thống treo máy giặt lồng ngang [13] ..................................................... 10
Hình 2. 5. Sơ đồ hóa hệ thống treo máy giặt lồng ngang [] ......................................................... 11
Hình 2. 6. Sơ đồ 2D tuyến tính của hệ thống treo máy giặt lồng ngang ...................................... 12
Hình 2. 7: Sơ đồ phân tích biến dạng và lực đàn hồi của các lò xo ............................................. 12
Hình 2. 8: Sơ đồ phân tích dịch chuyển và lực cản trên các giảm chấn ....................................... 13
Hình 2. 9. Sơ đồ 2D phi tuyến hình học của hệ thống treo máy giặt lồng ngang......................... 15
Hình 2. 10. Sơ đồ 2D phi tuyến hình học của lò xo bên phải ....................................................... 15
Hình 2. 11. Sơ đồ 2D phi tuyến hình học của lò xo bên trái ........................................................ 16
Hình 2. 12. Sơ đồ 2D phi tuyến hình học của giảm chấn bên phải .............................................. 17
Hình 2. 13. Sơ đồ 2D phi tuyến hình học của giảm chấn bên trái ................................................ 18
Hình 2. 14: Sơ đồ Simulink của mô hình 1 – mô hình 2D tuyến tính .......................................... 19
Hình 2. 15: Sơ đồ Simulink của mô hình 2 – mô hình 2D với quan hệ F-V phi tuyến ................ 20
Hình 2. 16: Sơ đồ Simulink của mô hình 3 – mô hình 2D phi tuyến hình học ............................ 21
Hình 3. 1. Nguyên lý hoạt động của thiết bị thí nghiệm .............................................................. 22
Hình 3. 2. Thông số điện-cơ động cơ servo ................................................................................. 24
Hình 3. 3. Sơ đồ nối dây tín hiệu và thiết bị với bộ điều khiển servo .......................................... 25
Hình 3. 4. Sơ đồ các tín hiệu vào/ra của modul điều khiển động cơ servo AC ............................ 26
Hình 3. 5. Chân tín hiệu (CN1) và chức năng của chân tín hiệu .................................................. 27
Hình 3. 6. Tham số cho chế độ điều khiển và chiều quay ............................................................ 28
Hình 3. 7. Tham số ngầm định cho các chân số ........................................................................... 29
Hình 3. 8. Xung điều khiển và tốc độ xung max .......................................................................... 29
Hình 3. 9. Tham số INHP cho chế độ điều khiển bằng xung ....................................................... 29
Hình 3. 10. Mô phỏng 3D thiết bị trên phần mềm SolidWorks ................................................... 33
Hình 3. 11. Lắp ráp hoàn chỉnh cơ cấu thiết bị phần cơ ............................................................... 33
Hình 3. 12. Lưu đồ thuật toán chương trình điều khiển. .............................................................. 38
Hình 3. 13: Cấu trúc chương trình điều khiển. ............................................................................. 39
Hình 3. 14: Giao diện điều khiển trên Labview ........................................................................... 40
Hình 3. 15: Cấu trúc điều khiển LabView .................................................................................... 40
Hình 3. 16. Kết nối với DAQ USB-6221 LabView ..................................................................... 41

iii
Hình 3. 17: Giao diện của chương trình điều khiển trên Labview ............................................... 41
Hình 3. 18: Giao diện phần thu thập số liệu SignalExpress ......................................................... 42
Hình 3. 19: Xi lanh giảm chấn trong máy giặt LG ....................................................................... 42
Hình 3. 20. Can nhiễu lên tín hiệu vận tốc thu trực tiếp từ encorder động cơ ............................. 43
Hình 3. 21. Đồ thị vận tốc và lực đối với 1 mẫu giảm chấn với các mức tốc độ 16*lần chạy
(mm/s) trong mỗi giai đoạn 3 chu kỳ kéo-nén ............................................................................. 44
Hình 3. 22. Đồ thị vận tốc và lực ở 2 tốc độ 16 và 32 mm/s ........................................................ 45
Hình 3. 23. Đồ thị vận tốc và lực ở dải tốc độ 144 - 192 mm/s ................................................... 46
(1) Mẫu 1 (giảm chấn mới), Hình 3. 24. ...................................................................................... 47
(2) Mẫu 2 (giảm chấn mới), Hình 3. 25. ...................................................................................... 47
(3) Mẫu 3 (giảm chấn đang sử dụng, còn mới), Hình 3. 26 ......................................................... 48
(4) Mẫu 4 (giảm chấn đang sử dụng, còn mới), Hình 3. 27 ......................................................... 48
Hình 3. 28. Xấp xỷ tuyến tính đường F-V theo trung bình hóa dữ liệu các bộ giảm chấn .......... 50
Hình 3. 29. Xấp xỷ bậc 2 quan hệ F-V theo trung bình hóa dữ liệu các bộ giảm chấn................ 50
Hình 3. 30. Xấp xỷ bậc 4 quan hệ F-V theo trung bình hóa dữ liệu các bộ giảm chấn................ 51
Hình 3. 31. Xấp xỷ bậc 6 quan hệ F-V theo trung bình hóa dữ liệu các bộ giảm chấn................ 51
Hình 4. 1. Hình ảnh hệ giá đỡ thay thế khung máy giặt ............................................................... 54
Hình 4. 2. Sơ đồ nguyên lý hệ đo phản lực tại các gối liên kết của lò xo treo, giảm chấn .......... 55
Hình 4. 3. Sơ đồ nguyên lý hệ đo gia tốc ..................................................................................... 55
Hình 4. 4. Sơ đồ nguyên lý hệ đo dịch chuyển ............................................................................. 55
Hình 4. 5. Cảm biến loadcell model MT 1041- 100..................................................................... 56
Hình 4. 6. Khuếch đại tín hiệu model SCC-SG04........................................................................ 56
Hình 4. 7. Sơ đồ khối của SCC-SG04 .......................................................................................... 57
Hình 4. 8. Chức năng bộ ghép nối các modul SCC, NI SCC-68.................................................. 57
Hình 4. 9. Thông số kỹ thuật K-Shear 8702B50M ...................................................................... 59
Hình 4. 10. Thiết lập các cổng vào trên DAQ USB-6251 ............................................................ 61
Hình 4. 11. Thiết lập bộ lọc thông thấp cho các tín hiệu vào ....................................................... 62

Hình 4. 12. Thiết lập hệ thức quy đổi tín hiệu (dữ liệu) sang số liệu đo ...................................... 62
Hình 4. 13. Thiết lập các kênh AI0-AI3 cho giao diện thu thập dữ liệu từ các gia tốc kế trên UTest ............................................................................................................................................... 64
Hình 4. 14. Dữ liệu thu thập được trên 4 gia tốc kế được hiển thị trên U-Test. .......................... 65
Hình 4. 15. Dữ liệu gia tốc gốc (hình trái) và dữ liệu qua bộ lọc thông thấp FIR, tần số cắt 50Hz
(Hình phải) của 4 kênh gia tốc kế ................................................................................................. 66
Hình 4. 16. Khối lượng lệch tâm giả lập ...................................................................................... 67
Hình 4. 17. Giao diện thiết lập các chế độ, thông số đo lường và hiển thị, giám sát kết quả đo 69
Hình 4. 18. Loadcell 1,2 – Số liệu các phản lực tại các các điểm treo lò xo trong toàn thời gian
và trích xuất trong 1s .................................................................................................................... 70
Hình 4. 19. Loadcell 3,4,5 - Số liệu các phản lực tại các gối giảm chấn trong toàn thời gian và
trích xuất trong 1s ......................................................................................................................... 71
Hình 4. 20. 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 ............................................................................................. 72
Hình 4. 21. Đồ thị lực cản trên 3 bộ giảm chấn trong chế độ vắt ở tốc độ 400 RPM ................. 73
Hình 5.1. Đồ thị chuyển dịch theo x, y ở tốc độ 611RPM (M1) .................................................. 77
Hình 5.2. Đồ thị các lực đàn hồi và cản nhớt theo phương y ở 611RPM .................................... 77
Hình 5.3. Đồ thị chuyển dịch theo x, y ở tốc độ 764.77RPM (M1) ............................................ 78


iv
Hình 5.4. Đồ thị các lực đàn hồi và cản (phương y) ở 764.77RPM (M1).................................... 78
Hình 5.5. Đồ thị chuyển dịch theo x, y ở tốc độ 611RPM (M2) ................................................. 79
Hình 5.6. Đồ thị các lực đàn hồi và cản nhớt theo phương y ở 611RPM .................................... 79
Hình 5.7. Đồ thị chuyển dịch theo x, y ở 764.77RPM (M2) ....................................................... 80
Hình 5.8. Đồ thị các lực đàn hồi và cản theo phương y ở 764.77RPM (M2) .............................. 80
Hình 5.9. Đồ thị chuyển dịch theo x, y ở 611RPM (M3) ............................................................ 81
Hình 5.10. Đồ thị các lực đàn hồi và cản theo phương y ở 611RPM (M3) ................................. 81
Hình 5.11. Đồ thị chuyển dịch theo x, y ở 764.77RPM (M3) ..................................................... 82
Hình 5.12. Đồ thị các lực đàn hồi và cản theo phương y ở 764.77RPM (M3) ............................ 82
Hình 5.13. Sơ đồ phân tích lực gây rung, lắc thân và vỏ máy...................................................... 83

Hình 5.14. Đồ thị mô men lật đối với 1 bên chân đế ................................................................... 84
Hình 5.15. Sơ đồ bổ sung dây đàn hồi mềm vào hệ thống treo, giảm rung ................................. 85
Hình 5.16. Sơ đồ bố trí giảm chấn cải tiến ................................................................................... 86
Hình 5.17. Sơ đồ bố trí các cảm biến đo gia tốc .......................................................................... 86
Hình 5.18. Đồ thị so sánh gia tốc (rung động) giữa cấu hình gốc và cấu hình cải tiến ................ 87


v

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

l

Độ biếng dạng của lò xo

r

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

Dịch chuyển theo phương
ngang
Dịch chuyển theo phương
thẳng đứng
Thời gian


S

Vận tốc góc của lồng giặt
Góc lệch của lò xo

D

Góc lệch của giảm chấn

LS

Lò xo bên trái

RS

Lò xo bên phải

LD

Giảm chấn bên trái

RD

Giảm chấn bên phải

m

D

Chuyển dịch tương đối của
giảm chấn
VLD
Vận tốc của giảm chấn trái
VRD
Vận tốc của giảm chấn
phải
FSx
Lực đàn hồi của lò xo theo
phương x
FSy
Lực đàn hồi của lò xo theo
phương y
FDx
Lực giảm chấn theo

phương x
FDy
Lực giảm chấn theo
phương y
Rpm, Số vòng quay/phút
RPM


vi
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: Trường ĐH Kỹ thuật công nghiệp
- 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.


vii
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


viii
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.


ix
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 (2018), 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
1.1. GIỚI THIỆU
Máy giặt là thiết bị điện gia dụng dùng cho gia đình rất phổ biến trên thế giới cũng
như ở Việt Nam, nhu cầu sử dụng máy giặt ngày càng tăng nhanh, cho đến nay chiếc máy
giặt trở nên không thiếu trong mỗi gia đình hiện đại. Trên thị trường hiện nay phổ biến hai
cấu hình máy giặt: lồng giặt đứng (còn gọi là máy giặt cửa trên), lồng giặt ngang (còn gọi
là máy giặt cửa trước), mỗi loại đều có những ưu, nhược điểm riêng.
Máy giặt cửa trên 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. Bên cạnh những ưu điểm đó máy giặt của trên 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 chỉ đạt 600 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 khá nhiều nước: khi máy giặt cửa trên hoạt động yêu cầu phải có một
lượng nước khá lớn phủ hết tất cả quần áo trong lồng giặt, do đó tốn khá nhiều nước.
- Vật phẩm giặt (quần, áo, vv) dễ bị vặn xoắn do trong khi giặt vật phẩm thường bị
xoắn vào nhau dẫn đến chất lượng và độ bền của vật giặt có thể bị ảnh hưởng.

Hình 1. 1. Máy giặt lồng đứng
Đối với máy giặt lồng ngang, những tính năng ưu việt xuất phát từ cơ chế giặt, giảm
tình trạng vặn xoắn vật giặt; nhờ vậy, vật giặt được bảo vệ tốt hơn, dễ dàng hơn trong việc
là ủi và sử dụng. Bên cạnh đó, độ rung lắc và độ ổn của máy giặt lồng ngang thấp hơn đáng
kể so với máy giặt lồng đứng.
Ngoài ra, một khía cạnh khác trong thiết kế của máy giặt là tính hiệu quả về lượng
nước và năng lượng tiêu thụ. Nghiên cứu [1] cho thấy máy giặt lồng ngang có công nghệ
giặt hiệu quả hơn và tiêu thụ ít nước hơn so với máy giặt trục đứng. Vì điều này, máy giặt
trục ngang này càng gia tăng thị phần trên thị trường.


2

Hình 1. 2. 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. Biên độ dịch chuyển của lồng chứa khi rung động có thể gây ra sự va chạm với thành,
vỏ máy và gây rung động trực tiếp cho vỏ máy tạo tiếng ồn, thậm 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 lai 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 để đánh giá rung động của máy là một việc đặc biệt quan trọng và cần
thiết.
1.2. TÓM TẮT MỘT SỐ NGHIÊN CỨU LIÊN QUAN
Mặc dù máy giặt dân dung và vấn đề rung động của nó là bài toán rất phổ biến,
nhưng không có nhiều nghiên cứu về mô hình hóa và tối ưu hóa các đặc tính rung động
của máy giặt. Có lẽ lý do chính cho tình trạng này là các nghiên cứu được tài trợ bởi các
nhà sản xuất máy giặt nên kết quả nghiên cứu được lưu giữ như một bí mật thương mại.


3

Một số nghiên cứu cơ bản về mô hình hóa và tối ưu hóa đã công bố có thể kể đến dưới
đây:
O.S Turkay, I.T. Sumer, A.K. Tugcu, B.Kiray đã phát triển một mô hình động
lực vật thể rắn với biến thời gian phi tuyến của hệ thống treo của một máy giặt trục ngang
được dẫn ra bằng cách sử dụng phương pháp Newton – Euler, lập chương trình mô phỏng
và đánh giá bằng thực nghiệm. Mô hình mô phỏng dự báo biên độ tức thời và trạng thái
ổn định theo chiều dọc và chiều ngang của lồng giặt với các sai số có thể chấp nhận cho
một thiết kế nguyên mẫu hệ thống treo. Các hiện tượng nâng lên – hạ xuống và sự trượt
của vỏ máy đã được đánh giá nghiệm bằng cách sử dụng bốn đầu dò áp điện. Mô hình xây
dựng và mã mô phỏng được xây dựng dựa trên thuật toán Runge-Kutta đã được xác nhận
bằng thực nghiệm cho phép tối ưu hóa thiết kế của máy giặt trục ngang [2]. Cũng dựa trên
mô hình toán đã xây dựng này, O. Türkay và cộng sự đã đưa ra các công thức khác nhau
để tối ưu hóa thiết kế hệ thống treo của máy giặt trục ngang bằng cách sử dụng lưới và

phương pháp tối ưu hóa lập trình bậc hai tuần tự [3].

Hình 1. 3. Sơ đồ hệ thống treo trong mô hình động lực của O.S Turkay
Nhận xét 1:
1) Mô hình có nhiều sai lệch so với thiết kế nguyên mẫu;
2) Mô hình lực ma sát trên các giảm xóc là lực ma sát khô: fd = -cd.sign(x’d)
Hee-Tae Lim và cộng sự đã tiến hành phân tích động lực của máy giặt trục ngang
có xem xét đến hiệu ứng hồi chuyển. 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. Kết quả chính mà nghiên cứu nhận được (i) mô hình toán xây dựng
trong nghiên cứu là phù hợp, có thể sử dụng để phân tích đặc tính rung động của máy giặt
và (ii) lồng giặt cứng hơn thì hiệu quả hơn so với lồng chứa cứng hơn [4].


4

Hình 1.4. Sơ đồ hệ thống treo trong mô hình của Hee-Tae Lim
Nhận xét 2: Mô hình xây dựng phức tạp, tập trung vào phân tích chuyển động của
lồng giặt vào lồng chứa, không quan tâm đến phân tích giảm rung động cho máy.
E. Papadopoulos, I. Papadimitriou nghiên cứu cho máy giặt mini di động.
Trong nghiên cứu của này, các tác giả đề xuất một mô hình đơn giản với một bậc tự do để
dự đoán hành vi đi bộ của máy giặt trục ngang. Thêm vào đó, các tác giả cũng đã đưa ra
hai phương pháp kiểm soát sự ổn định của máy: (i) 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 hoạt động [5].

Hình 1. 5. Sơ đồ hệ thống trong mô hình động lực của E. Papadopoulos

C. D. Carroll, trong luận án tiến sĩ của mình, nghiên cứu cả hai máy giặt trục ngang
và trục đứng. Ông xây dựng mô hình phẳng để kiểm tra ứng xử động lực, mô hình tính có
dạng con lắc kép. Trong nghiên cứu của mình, ông đã thu hút sự chú ý của các kỹ sư thiết
kế tới các ràng buộc động lực của hệ thống. Nghiên cứu cũng đề xuất thiết kế một thiết bị
cân bằng tự động mới [6].


5

Hình 1. 6. Sơ đồ hệ thống treo trong mô hình động lực của C. D. Carroll
Thomas Nygårds, Viktor Berbyuk cũng đưa ra một mô hình động lực của một
máy giặt trục ngang. Mô hình này đã được xây dựng bằng cách sử dụng một phương pháp
thực nghiệm - lý thuyết bao gồm tích hợp hệ thống nhiều vật (MBS), mô hình chi tiết các
thành phần chức năng của máy và sự xác thực dựa trên dữ liệu thử nghiệm. Các mô hình
hoàn chỉnh của một máy giặt được thực hiện bằng phần mềm thương mại Adams/View từ
MSC.Software.

Hình 1. 7. Sơ đồ hệ thống treo trong mô hình động lực của Thomas Nygårds
Báo cáo này 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 [7].
T. Argentini và cộng sự 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

6

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 [8].

Hình 1. 8. Sơ đồ hệ thống treo theo mô hình động lực của T. Argentini
F. Wagne xem xét mô hình cơ học của máy giặt là một hệ thống nhiều vật đàn hồi.
Theo tính chất phức tạp của các bộ phận máy, các kết quả phân tích dạng riêng của một
phần tử hữu hạn được sử dụng để miêu tả ứng xử đàn hồi. Một thủ tục được biểu diễn để
mở rộng phương pháp phân chia Ritz để kết hợp các số hạng được thêm vào trong các
phương trình chuyển động từ kết quả của các phần tử vỏ và dầm cũng như của các khối
lượng gắn kết [9].

Hình 1. 9. Các bậc tự do của lồng chứa và motor trong mô hình của F. Wagne
Nhận xét 3: Mô hình xây dựng biểu diễn thuần túy về mặt lý thuyết chưa được kiểm
chứng bằng các kết quả thực nghiệm.
Ahmet Yörükoğlu, Erdinç Altuğ đề xuất một cách tiếp cận để đánh giá vị trí góc
và khối lượng của tải không cân bằng. Mô hình mô phỏng của hệ thống được phát triển và
các thí nghiệm khác nhau đã được thực hiện. Các thuật toán được đề xuất và phát triển hệ
thống thử nghiệm có thể ước tính vị trí góc của tải không cân bằng với sai số dưới 3% [10].


7

Hình 1.10. Sơ đồ hệ thống treo 2D trong mô hình động lực của Ahmet Yörükoğlu
Pınar Boyraz, Mutlu Gündüz xây dựng một mô hình động lực 2D của máy giặt
trục ngang để kiểm tra các đặc tính dao động của chu trình quay và đề xuất cải thiện thiết
kế hệ thống treo dựa trên kết quả tối ưu hóa bằng 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 đóng góp một phương pháp cải tiến thiết kế mới ứng dụng GA để tối ưu hóa đặc
tính rung cho máy giặt trục ngang. Mặc dù đây là một phương pháp cải tiến thụ động trong
lĩnh vực giảm rung cho máy giặt, nhưng phương pháp đo lường mới mở ra cách để chẩn
đoán chi phí thấp và kiểm soát rung động chủ động của máy giặt [11].

Hình 1.11. Sơ đồ hệ thống treo của mô hình Pınar Boyraz
Shao Ruiying và cộng sự đã dựa trên nghiên cứu lý thuyết và công nghệ nguyên
mẫu ảo, nghiên cứu và phân tích các đặc tính động lực của hệ thống cách ly rung máy giặt.
Thông qua việc thiết lập tham số độ cứng của mô hình nguyên mẫu ảo của hệ thống rung
động, các tác giả tiến hành phân tích mô phỏng động lực trên phần mềm ADAMS và được
các đặc tính động học của máy giặt [12].
1.3. 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


8

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 đề tài này. Cụ thể là:
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

Sử dụng phương pháp nghiên cứu kết hợp lý thuyết với thực nghiệm và được chia
thành các bước cụ thể sau:
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.


9

CHƯƠNG 2. XÂY DỰNG MÔ HÌNH PHÂN TÍCH RUNG ĐỘNG
Trong chương này, báo cáo tập trung trình bày về các mô hình động lực của máy
giặt lồng ngang. Mô hình toán của máy giặt thiết lập được là một hệ phương trình vi phân
cấp hai tuyến tính hoặc phi tuyến. Hệ phương trình này sẽ được mô phỏng số trong môi
trường Simulink.
2.1. CẤU TẠO CỦA HỆ THỐNG TREO
Đối tượng nghiên cứu trong đề tài 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 2.1.

Hình 2.1. Các chi tiết cấu tạo điển hình của máy giặt lồng ngang
Cấu tạo hệ thống treo được thể hiện trong Hình 2.2.
Lò xo

Đối
trọng
lệch trục
Lồng
chứa
Giảm
chấn

Hình 2.2. Cấu tạo hệ thống treo trên máy giặt LG WD 8990TDS
Trong chu kì quay vắt, vậy 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

10

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. MÔ HÌNH TOÁN HỌC
2.2.1. Sơ đồ hóa hệ thống treo
Từ mô hình thực của hệ thống rung động như được mô tả trong Hình 2.3. Sơ đồ tính
được thiết lập như Hình 2.4.

Hình 2. 3. Mô hình thực của hệ thống treo máy giặt lồng ngang [13]
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 2. 4. Sơ đồ hóa hệ thống treo máy giặt lồng ngang [13]
Trong khuôn khổ của đề tài, sẽ tập trung xây dựng 1 số mô hình phẳng dựa trên 1 số


11

giả thiết phù hợp. Cụ thể là:
- 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 đề tài này sẽ không xét đến
thành phần này. Ngoài những quan sát thực tế nói trên, thì 1 lý do để không xét đến 3 bậc

tự do này xuất phát từ các thành phần lực kích thích có nguồn gốc từ lực quán tính ly tâm
(Ny, Nz) đã nói trên đây không xuất hiện các lực kích thích mà gây ra các chuyển dịch
tương ứng với 3 bậc tự do này, Hình 2.5.

Hình 2.5. Sơ đồ hóa hệ thống treo máy giặt lồng ngang [14]
Chú ý: Việc ký hiệu các trục trong 1 số phần của báo cáo này có thể khác nhau.
- 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; 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.
- Một số giả thiết khác:
1) Lồng giặt có thể xoay trong lồng chứa nhưng không có ảnh hưởng hồi chuyển
trên lồng giặt.
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.
4) Lồng giặt quay với tốc độ không đổi;
2.2.2. 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 2.6.