Tài liệu luận văn Mô Hình Hóa Rung Động Lồng Giặt Của Máy Giặt Lồng Ngang

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN
TRƯỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP
******&******

NGUYỄN THỊ BÍCH NGỌC

MƠ HÌNH HĨA RUNG ĐỘNG LỒNG GIẶT
CỦA MÁY GIẶT LỒNG NGANG

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC
CHUYÊN NGÀNH: KỸ THUẬT CƠ KHÍ

Thái Ngun, năm 2019
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN




Luận văn Thạc sĩ Khoa học

Chuyên ngành: Kĩ thuật Cơ khí

ĐẠI HỌC THÁI NGUN
TRƯỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CƠNG NGHIỆP
******&******

NGUYỄN THỊ BÍCH NGỌC

MƠ HÌNH HĨA RUNG ĐỘNG LỒNG GIẶT
CỦA MÁY GIẶT LỒNG NGANG

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC
CHUYÊN NGÀNH: KỸ THUẬT CƠ KHÍ

HƯỚNG DẪN KHOA HỌC

PGS.TS. NGƠ NHƯ KHOA

Thái Ngun, năm 2019
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Cơng nghệ thông tin – ĐHTN




Luận văn Thạc sĩ Khoa học

Chuyên ngành: Kĩ thuật Cơ khí

LỜI CAM ĐOAN
Tên tơi là: Nguyễn Thị Bích Ngọc
Học viên: Lớp Cao học K20
Đơn vị công tác: Trường Đại học Kỹ thuật Công nghiệp, Đại học Thái Nguyên
Tên luận văn: “Mơ hình hóa Rung động lồng giặt của máy giặt lồng ngang”
Chun ngành: Kỹ thuật Cơ khí
Mã số: ..............
Tơi xin cam đoan, các nội dung và kết quả của Luận văn này do chính tơi thực
hiện, là một phần nội dung trong đề tài nghiên cứu khoa học cấp Bộ của Thầy hướng
dẫn. Các kết quả chính của Luận văn cũng đã được đăng tải trong 02 báo cáo khoa
học tại Hội nghị Quốc tế International Conference on Engineering Research and
Application ICERA 2018.
Thái Nguyên, ngày

tháng

năm 2019

Người cam đoan

Nguyễn Thị Bích Ngọc

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Cơng nghệ thông tin – ĐHTN
i




Luận văn Thạc sĩ Khoa học

Chuyên ngành: Kĩ thuật Cơ khí

LỜI CẢM ƠN
Trong thời gian thực hiện luận văn, em đã nhận được rất nhiều sự giúp đỡ từ
phía nhà trường, các thầy cô giáo Trường Đại học Kỹ thuật Công nghiệp - Đại học
Thái Nguyên.
Xin chân thành cảm ơn Ban Giám hiệu, phịng Đào tạo, các thầy cơ giáo tham
gia giảng dạy đã tạo điều kiện cho em hoàn thành chương trình học.
Xin bày tỏ lời cảm ơn chân thành đến thầy giáo PGS.TS. Ngô Như Khoa đã
định hướng, theo dõi và truyền đạt kiến thức để em có thể hoàn thành được luận văn
này.
Học viên cũng xin chân thành cảm ơn Ban Giám hiệu, lãnh đạo Đại học Kỹ
thuật Công nghiệp đã tạo mọi điều kiện cho tôi được đi học nâng cao trình độ.

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

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN
ii




Luận văn Thạc sĩ Khoa học

Chuyên ngành: Kĩ thuật Cơ khí

NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN
…………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN
iii




Luận văn Thạc sĩ Khoa học

Chuyên ngành: Kĩ thuật Cơ khí

MỤC LỤC
LỜI CAM ĐOAN ....................................................................................................... i
LỜI CẢM ƠN ............................................................................................................ ii
NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN ...................................................... iii
MỤC LỤC ................................................................................................................. iv
DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC TỪ VIẾT TẮT ............................................... vi
DANH MỤC CÁC BẢNG....................................................................................... vii
DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ ................................................................. viii

MỞ ĐẦU .....................................................................................................................1
1.1. Đặt vấn đề ............................................................................................................1
1.2. Mục tiêu, nội dung và phương pháp nghiên cứu..................................................4
1.2.1. Mục tiêu ............................................................................................................4
1.2.2. Nội dung nghiên cứu .........................................................................................4
1.2.3. Phương pháp nghiên cứu...................................................................................5
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN .......................................................................................6
CHƯƠNG 2: MƠ HÌNH RUNG ĐỘNG LỒNG GIẶT CỦA MÁY GIẶT LỒNG
NGANG ....................................................................................................................19
2.1. Cấu tạo của hệ thống treo ...................................................................................19
2.2. Sơ đồ hóa hệ thống treo và các giả thiết ............................................................20
2.2.1. Sơ đồ hóa hệ thống treo...................................................................................20
2.2.2. Các giả thiết xây dựng mơ hình rung động .....................................................21
2.3. Xây dựng mơ hình ..............................................................................................23
2.3.1. Mơ hình 1 ........................................................................................................23
2.3.2. Mơ hình 2 ........................................................................................................30
2.4. Xây dựng chương trình mơ phỏng .....................................................................31
2.4.1. Mơ hình 1 ........................................................................................................31
2.4.2. Mơ hình 2 ........................................................................................................32

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN
iv




Luận văn Thạc sĩ Khoa học

Chuyên ngành: Kĩ thuật Cơ khí

CHƯƠNG 3:THÍ NGHIỆM XÁC ĐỊNH ĐẶC TÍNH RUNG ĐỘNG LỒNG GIẶT
CỦA MÁY GIẶT LỒNG NGANG ..........................................................................36
3.1. Hệ thống thí nghiệm ...........................................................................................36
3.1.1. Hệ thống thí nghiệm xác định đặc tính giảm chấn ..........................................36
3.1.2. Hệ thống thí nghiệm xác định đặc tính rung động ..........................................37
3.2. Thí nghiệm xác định đặc tính giảm chấn ...........................................................40
3.3. Thử nghiệm mơ hình thí nghiệm xác định đặc tính rung động lồng giặt và đánh
giá hệ thống ...............................................................................................................41
3.3.1. Thiết lập các thơng số thí nghiệm ...................................................................41
3.3.2. Chạy thử nghiệm mơ hình thí nghiệm và đánh giá hệ thống ..........................42
CHƯƠNG 4: KẾT QUẢ VÀ BÀN LUẬN ..............................................................49
4.1. Kết quả mô phỏng và phạm vi ứng dụng của các mơ hình ................................49
4.1.1. Kết quả mơ phỏng ...........................................................................................49
* Nhận xét .................................................................................................................59
4.1.2. Phạm vi ứng dụng của các mơ hình ................................................................59
4.2. Khảo sát ảnh hưởng của một số thông số hệ thống đến rung động máy giặt ....59
KẾT LUẬN ...............................................................................................................64
1. Các kết quả chính đạt được ...................................................................................64
2. Một số hạn chế của luận văn .................................................................................65
3. Một số hướng phát triển của luận văn ...................................................................65
TÀI LIỆU THAM KHẢO .........................................................................................66

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN
v




Luận văn Thạc sĩ Khoa học

Chuyên ngành: Kĩ thuật Cơ khí

DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC TỪ VIẾT TẮT
Ký hiệu

Diễn giải nội dung đầy đủ

Ký hiệu

cd, c, ci

Hệ số cản của giảm chấn

x

Độ cứng của lò xo

y

k, K

M

m

Tổng khối lượng của lồng

t

giặt, lồng chứa

Khối lượng của tải mất cân

l

bằng

r

Bán kính của lồng chứa

D



Vận tốc góc của lồng giặt

VLD

S

Góc lệch của lị xo

VRD

D

Góc lệch của giảm chấn

FSx

LS

Lị xo bên trái

FSy

RS

Lị xo bên phải

FDx

LD

Giảm chấn bên trái

FDy

RD

Giảm chấn bên phải

rpm

Diễn giải nội dung đầy đủ
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 vịng quay/phút

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN
vi




Luận văn Thạc sĩ Khoa học

Chuyên ngành: Kĩ thuật Cơ khí

DANH MỤC CÁC BẢNG
Bảng 1. Các thơng số hệ thống..................................................................................38
Bảng 2. Chuyển vị và phản lực tại các liên kết trong các chế độ vắt ........................42
Bảng 3. Bảng so sánh kết quả thực nghiệm và mô phỏng của biên độ dịch chuyển

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

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Cơng nghệ thông tin – ĐHTN
vii




Luận văn Thạc sĩ Khoa học

Chuyên ngành: Kĩ thuật Cơ khí

DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ
Hình 1. Một số máy giặt thơng dụng ..........................................................................2
Hình 2. Sơ đồ hệ thống trong mơ hình động lực của E. Papadopoulos ......................7
Hình 3. Sơ đồ hệ thống treo theo mơ hình động lực của T. Argentini ........................8
Hình 4. Mơ hình máy giặt sử dụng trong nghiên cứu của Takayuki Koizumi và cộng
sự .................................................................................................................................9
Hình 5. Sơ đồ hệ thống treo trong mơ hình của Hee-Tae Lim .................................10
Hình 6. Mơ hình sử dụng trong nghiên cứu của Holger Gưdecker ...........................10
Hình 7. Sơ đồ hệ thống treo trong mơ hình động lực của Thomas Nygårds ............11
Hình 8. Mơ hình máy giặt lồng ngang trong nghiên cứu của Galal Ali Hassaan .....12
Hình 9. Cấu hình giảm chấn MR sử dụng trong nghiên cứu của Nguyễn Quốc Hùng
...................................................................................................................................14
Hình 10. Sơ đồ máy giặt và các điểm đo: 1 - cân bằng tự động, 2 - điểm bên ngoài

lồng chứa (O/T), 3 - điểm bên trong lồng chứa (I/T), 4 - giảm chấn, 5 - motor, 6 clutch, 7 - vỏ ngồi (O/C) .........................................................................................15
Hình 11. Mơ hình chỉ ra trạng thái cân bằng và dịch chuyển của máy giặt của Pınar
Boyraz .......................................................................................................................15
Hình 12. Mơ hình các lực tác dụng vo mỏy git trong nghiờn cu ca Bar JG Can
Yalỗ J n ......................................................................................................................16
Hình 13: Cấu hình giảm chấn và hệ thống treo thứ cấp (phí trên); giảm chấn tiêu
chuẩn đang được sử dụng trong nghiên cứu của T. Argentini ..................................17
Hình 14: Hình chiếu của mơ hình ổ trục giữa vỏ máy và thân máy trong nghiên cứu
của Feng Tyan ...........................................................................................................17
Hình 15. Các chi tiết cấu tạo điển hình của máy giặt lồng ngang .............................19
Hình 16. Cấu tạo hệ thống treo trên máy giặt LG WD 8990TDS ............................20
Hình 17. Mơ hình thực của hệ thống treo máy giặt lồng ngang ...............................21
Hình 18. Sơ đồ hóa hệ thống treo máy giặt lồng ngang ............................................21
Hình 19. Sơ đồ hóa hệ thống treo máy giặt lồng ngang ............................................23
Hình 20. Sơ đồ 2D tuyến tính của hệ thống treo máy giặt lồng ngang .....................24
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN
viii




Luận văn Thạc sĩ Khoa học

Chuyên ngành: Kĩ thuật Cơ khí

Hình 21. Mối quan hệ vị trí và các thành phần của lực đàn hồi (a) của lò xo bên trái,
(b) của lị xo bên phải ................................................................................................25
Hình 22.Giảm chấn hệ thống treo của máy giặt lồng ngang .....................................27
Hình 23. Mối quan hệ vị trí và các thành phần của lực giảm chấn (a) của giảm chấn
bên trái, (b) của giảm chấn bên phải .........................................................................27

Hình 24. Sơ đồ Simulink của mơ hình 1 – mơ hình 2D tuyến tính...........................34
Hình 25. Sơ đồ Simulink của mơ hình 2 – mơ hình 2D với quan hệ F-V của giảm
chấn là phi tuyến .......................................................................................................35
Hình 26. Mơ hình thí nghiệm giảm chấn ..................................................................36
Hình 27. Hệ thống thí nghiệm ...................................................................................39
Hình 28. Đồ thị F-V thực nghiệm

Hình 29. Đường hồi quy của dữ liệu F-V 40

Hình 30. Khối lượng lệch tâm giả lập .......................................................................41
Hình 31. Giao diện thiết lập các chế độ, thông số đo lường và hiển thị, giám sát kết
quả đo ........................................................................................................................44
Hình 32. Loadcell 1,2 – Số liệu các phản lực tại các các điểm treo lị xo trong tồn
thời gian và trích xuất trong 1s..................................................................................45
Hình 33. Loadcell 3,4,5 - Số liệu các phản lực tại các gối giảm chấn trong tồn thời
gian và trích xuất trong 1s .........................................................................................46
Hình 34. LVDT 1,2 - Số liệu dịch chuyển theo 2 phương x (LVDT 2) và y (LVDT
1) trong tồn thời gian và trích xuất trong 1s ............................................................47
Hình 35. Đồ thị lực cản trên 3 bộ giảm chấn trong chế độ vắt ở tốc độ 400
vịng/phút ...................................................................................................................48
Hình 36. Kết quả thí nghiệm của chuyển dịch theo phương x và y với N = 609
vòng/phút .....................................................................� chuyển dịch theo x, y ở 764.77 vịng/phút

Hình 47. Lực đàn hồi và cản (phương y) ở 764.77 vịng/phút

(Mơ hình 2)

(Mơ hình 2)

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Cơng nghệ thông tin – ĐHTN

57




Luận văn Thạc sĩ Khoa học

Chuyên ngành: Kĩ thuật Cơ khí

- 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 6.
Bảng 6. Chuyển vị và phản lực tại các liên kết trong các chế độ vắt
Tốc độ quay 611 vịng/phút
Thơng số

Mơ phỏng

T.nghiệm Sai lệch

Tốc độ quay 764,77 vịng/phút
Mơ phỏng

T.nghiệm Sai lệch

Mơ hình 1
x_max (mm)

4.568505899

5.18

12%

4.572120889

4.915

7%

x_min (mm)

-4.5899866

-3.424

-34%

-4.59608353

-3.479

-32%

x_amp (mm)

4.579246248

4.302

-6%

4.58410221

4.197

-9%

x_shift (mm)

-0.01074035

0.878

-0.01198132

0.718

y_min (mm)

4.852077852

5.364

10%

4.751886265

4.855

2%

y_max (mm)

-4.85211554

-5.603

13%

-4.7518892

-4.798

1%

y_amp (mm)

4.852096695

5.4835

12%

4.751887731

4.8265

2%

± Fd_R (N)

62.70202887

53.86

-16%

76.28900562

60.705

-26%

± Fd_L (N)

109.5459761

113.34

3%

137.4265198

124.11

-11%

Mô hình 2
x_max (mm)

4.2138196

5.18

19%

4.60021932

4.915

6%

x_min (mm)

-4.1892774

-3.424

-22%

-4.4409169

-3.479

-28%

x_amp (mm)

4.2015485

4.302

2%

4.52056811

4.197

-8%

0.07965121

0.718

x_shift (mm)

0.0122711

0.878

y_min (mm)

5.0876239

5.364

5%

5.00694654

4.855

-3%

y_max (mm)

-5.0921617

-5.603

9%

-5.0254781

-4.798

-5%

y_amp (mm)

5.0898928

5.4835

7%

5.01621231

4.8265

-4%

± Fd_R (N)

66.639009

53.86

-24%

66.6390814

60.705

-10%

± Fd_L (N)

133.27807

113.34

-18%

133.278165

124.11

-7%

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN
58




Luận văn Thạc sĩ Khoa học

Chuyên ngành: Kĩ thuật Cơ khí

* Nhận xét
- Ở cả 2 mơ hình, mơ hình 1 và mơ hình 2 đều khơng 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).
- Về độ sai lệch giữa kết quả mơ phỏng số theo các mơ hình và kết quả thí
nghiệm:
+ Biên độ rung động: về cơ bản ở cả 2 mơ hình đều khá tốt (sai lệch lớn nhất là
12%), tuy nhiên độ sát thực và mức độ ổn định tăng dần từ mơ hình 1 – mơ hình 2.
+ Lực cản của các giảm chấn: ở mơ hình 1 cho thấy kém tin cậy so với mơ hình
2.
4.1.2. Phạm vi ứng dụng của các mơ hình
Nghiên cứu đã xây dựng mơ hình 2D của máy giặt lồng ngang. Với các giải
thiết đề cập, mơ hình giúp giảm độ phức tạp của mơ hình máy giặt thực tế.
- Cả hai mơ hình 1 và 2 là phù hợp đề nghiên cứu ảnh hưởng của các tham số
khác nhau của hệ thống treo đến biên độ rung động của máy giặt lồng ngang.
- Để tính tốn sơ bộ về lực cản và khảo sát hệ giảm chấn, có thể sử dụng mơ
hình 2.
4.2. Khảo sát ảnh hưởng của một số thông số hệ thống đến rung động máy giặt
Đối với máy giặt, lý do chính gây ra rung động trong quá trình quay vắt là do

quần áo trong lồng giặt bị ép vào tường bên trong của lồng và phân phối không đồng
đều nên gây ra sự mất cân bằng. Khi máy giặt quay với tốc độ càng cao thì lực li tâm
càng lớn và điều đó làm cho biên độ rung động lớn hơn xảy ra. Hệ thống treo phải
đảm bảo 2 yêu cầu: độ cứng vững cao và khả năng hấp thụ rung động lớn. Trong
phần này, dựa trên mơ hình và chương trình mơ phỏng đã thiết lập và kiểm chứng độ
tin cậy ở phần trên, luận văn sử dụng hàm năng lượng hao tán (Ed) để đánh giá khả
năng hấp thu rung động của hệ thống giảm chấn. Hàm này được xác định bằng tích
của lực ma sát với chuyển dịch trên giảm chấn, cho nên nếu lồng giặt rung động càng
lớn thì giá trị của hàm này càng tăng. Một trong những tiêu chí để lựa chọn các thơng

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN
59




Luận văn Thạc sĩ Khoa học

Chuyên ngành: Kĩ thuật Cơ khí

số cho hệ thống treo là giá trị của hàm này nhỏ, điều này cũng tương ứng với lực
truyền đến vỏ máy nhỏ, máy giặt sẽ hoạt động êm dịu.
Hình 48 chỉ ra sự thay đổi của năng lượng hao tán tại các góc lệch khác nhau
của giảm chấn, cụ thể góc D thay đổi từ 0o đến 45o, ứng với hai tốc độ quay
N=600vòng/phút và N=800vòng/phút. Khi lồng giặt quay ở tốc độ 600vòng/phút, tại
giây thứ 10, Ed = 8.16J (D=10o), 7.38J (D=33o), 8.18J (D=40o) và khi quay ở tốc
độ 800vòng/phút, tại giây thứ 10, Ed = 7.20J (D=10o), 6.85J (D=33o) và 11.6J
(D=40o).

Hình 48. Đồ thị năng lượng hao tán tại các góc lệch khác nhau của giảm chấn tại

N=600 vịng/phút and 800 vịng/phút
Giá trị của góc nghiêng có thể được lưa chọn dựa vào giá trị của năng lượng hao
tán. Tuy nhiên, sự thay đổi góc lệch của giảm chấn không ảnh hưởng quá nhiều đến
độ lớn của năng lượng hao tán nhưng ảnh hưởng nhiều đến tính ổn định của hệ thống
treo. Điều này được chỉ ra trên Hình 49 và Hình 50. Với D nhỏ hơn 30o hoặc lớn hơn
35o, chuyển dịch theo phương x bị giật, các điểm khơng cịn chuyển động ổn định.
Kết quả mô phỏng số cho 10 giây đầu tiên được biểu diễn bằng đồ thị chuyển
dịch theo phương x và y tương ứng với quỹ đạo chuyển động của lồng giặt. Mỗi quỹ
đạo tương ứng được mô tả bởi một đường cong. Sự đồng tâm của các đường cong thể
hiện sự ổn định của hệ thống. Khi D = 10o, Hình 49, 50 chỉ ra rằng quỹ đạo chuyển
động là không ổn định theo phương x, với D = 40o, quỹ đạo chuyển động không ổn
định theo cả hai phương x và y.
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Cơng nghệ thông tin – ĐHTN
60




Luận văn Thạc sĩ Khoa học

Chuyên ngành: Kĩ thuật Cơ khí

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

Hình 50. Quỹ đạo của một điểm trên lồng tương ứng với góc lệch của giảm chấn, N
= 800 vịng/phút
Như vậy, để hệ thống treo ổn định và dao động êm dịu, ta nên chọn góc lệch
của giảm chấn trong khoảng từ 30o đến 33o, đây cũng là góc lệch giảm chấn được sử
dụng trong các loại máy giặt trên thị trường hiện nay.

Một tham số ảnh hưởng lớn hơn tới hàm năng lượng hao tán là số lượng giảm
chấn lắp đặt vào hệ thống treo. Một số cấu hình giảm chấn được xem xét như sau (R
và L lần lượt là giảm chấn phía bên phải và trái).
Cấu hình giảm chấn
R1L1

R2L1

R2L2

R3L3

R2L4

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Cơng nghệ thông tin – ĐHTN
61

R2L5




Luận văn Thạc sĩ Khoa học

Chuyên ngành: Kĩ thuật Cơ khí

Hình 51. Đồ thị năng lượng hao tán và số lượng giảm chấn tại N=600 vòng/phút and
800 vòng/phút.
Ta thường cho rằng nếu sử dụng càng nhiều giảm chấn thì việc cách ly rung
động càng hiệu quả nhưng đồ thị hình 51 chỉ ra không phải như vậy. Ứng với tốc độ

quay khác nhau, hệ thống treo chỉ làm việc hiệu quả khi sử dụng hai giảm chấn
(1R1L), ba giảm chấn (1R2L), hoặc bốn giảm chấn (2R2L), sáu giảm chấn (3R3L
hoặc 2R4L), và bảy giảm chấn (2R5L). Hình 51 chỉ ra rằng số lượng giảm chấn có
quan hệ với hàm năng lượng hao tán, sử dụng càng nhiều giảm chấn, năng lượng hao
tán càng cao. Tuy nhiên, khi xét tới quỹ đạo chuyển động của lồng chứa ứng với các
cấu hình giảm chấn nói trên như trong Hình 52, 53, số lượng giảm chấn càng lớn gây
ra sự lệch tâm của các đường quỹ đạo. Do đó, cấu hình giảm chấn phù hợp là: 1R1L,
1R2L, 2R2L và 3R3L.

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN
62




Luận văn Thạc sĩ Khoa học

Chuyên ngành: Kĩ thuật Cơ khí

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

Hình 53. Đồ thị biểu diễn quỹ đạo của 1 điểm trên lồng giặt và số lượng giảm chấn
tại N = 800 vòng/phút
Để vừa giảm rung hiệu quả vừa giảm chi phí, phương án chọn ba giảm chấn
(1R2L) như trong thiết kế của các nhà sản xuất hiện tại là hợp lí hơn cả, trong đó, vị
trí của giảm chấn đơn nằm bên phải hay bên trái là phụ thuộc vào chiều chuyển động
của lồng chứa.

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN

63




Luận văn Thạc sĩ Khoa học

Chuyên ngành: Kĩ thuật Cơ khí

KẾT LUẬN
1. Các kết quả chính đạt được
- Xây dựng được 02 mơ hình rung động 2D cho máy giặt lồng ngang.
+ Mơ hình 1 là mơ hình 2D với 2 bậc tự do là dịch chuyển của lồng chứa theo
hai phương x và y ứng với góc lệch của lị xo và giảm chấn là khơng thay đổi so với
phương thẳng đứng, lực đàn hồi và lực giảm chấn là tuyến tính.
+ Mơ hình 2 là mơ hình mới với việc đưa vào mơ hình lực cản phi tuyến bậc
2 đối với vận tốc dịch chuyển của xi lanh giảm chấn.
- Từ 02 mơ hình tốn với các dữ liệu thực tế của máy giặt LG WD 8990TDS,
luận văn đã xây dựng 02 chương trình Matlab/Simulink của 02 mơ hình tốn. Các
chương trình viết trên Simulink này đi kèm với file “.m” truyền tham số, cho phép
người dùng điều chỉnh các tham số đầu vào theo mong muốn và nhận được các kết
quả số ở cả dạng đồi thị và dữ liệu trên Workspace bao gồm: chuyển dịch của lồng
chứa theo 2 phương x và y; lực đàn hồi lò xo treo, tổng lực cản trên các giảm chấn ở
mỗi bên (chưa cho phép tính ở từng giảm chấn nếu mỗi bên có hơn 1 giảm chấn) và
hàm năng lượng tiêu tán.
- Tiến hành thí nghiệm xác định đặc tính rung động để đánh giá kết quả mơ
phỏng số của các mơ hình với số liệu thực nghiệm đã cho thấy tính sát thực của mỗi
mơ hình. Trên cơ sở đó chỉ ra được phạm vi ứng dụng của mỗi mơ hình. Trong đó,
mặc dù bỏ qua ảnh hưởng của các yếu tố thực tế như chuyển động quay của lồng giặt,
tính phi tuyến của giảm chấn và hệ thống treo, mơ hình 1 đã chứng minh tính hợp lệ

của mơ hình động học và chương trình mơ phỏng để dự đoán ảnh hưởng của hệ số
giảm chấn đối với mức tiêu thụ năng lượng và tối ưu hóa các đặc tính rung động của
máy giặt lồng ngang.
- Áp dụng chương trình mơ phỏng cho mơ hình của mơ hình 2 để phân tích
được sự ảnh hưởng của các thơng số đầu vào như độ cứng của lị xo, hệ số cản của
giảm chấn, góc lệch của lị xo và giảm chấn đến chuyển dịch, vận tốc, gia tốc của một
điểm trên lồng chứa.

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN
64




Luận văn Thạc sĩ Khoa học

Chuyên ngành: Kĩ thuật Cơ khí

- Kết quả phân tích cho thấy góc nghiêng giảm chấn tối ưu là từ 30o to 35o và
cấu hình giảm chấn phù hợp là (1) 2 giảm chấn (1L1R hoặc ngược lại), (2) 3 giảm
chấn (1L2R), (3) 4 giảm chấn (2L2R) và (4) 6 giảm chấn (3L3R), trong đó, cấu hình
đầu tiên (1L1R) là hợp lý nhất và đang được sử dụng ở các dòng máy giặt lồng ngang
trên thị trường.
2. Một số hạn chế của luận văn
Các mô hình hiện tại mới dừng lại ở mơ hình 2D, do vậy chưa cho phép phân
tích đầy đủ trong bài tốn khơng gian. Những hạn chế này như:
- u 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.
3. Một số hướng phát triển của luận văn
- Tiếp tục hồn chỉnh mơ hình 3D khi kể đến thành phần rung động xoay quanh
trục quay của lồng giặt;
- 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.
- 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.

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN
65




Luận văn Thạc sĩ Khoa học

Chuyên ngành: Kĩ thuật Cơ khí

TÀI LIỆU THAM KHẢO
1. Papadopoulos, E., Papadimitriou, I (2001), Modeling, design and control of a
portable washing machine during the spinning cycle, Advanced Intelligent
Mechatronics, 2001, Proceedings of 2001 IEEE/ASME International Conference,
Vol. 2, pp. 899-904.
2. Argentini, T., Belloli, M., Gaudiano, N., Fraternale, G., Panetta, F., Sabato, D.,
Vanali, M. (2007)., On a numerical model of a complete washing machine.
Computational Methods and Experimental Measurements XIII, Vol. 46, pp.723733.
3. Koizumi,T., Tsujiuchi, N., Nishimura, Y., Yamaoka, N. (2006), Modeling and

Vibration Analysis of a Drum type Washing Machine, IMAC-XXIV-Conf-s28
p05.
4. Lim, H.-T., Jeong, W.-B., Kim, K.-J. (2010), Dynamic Modeling and Analysis of
Drum-type Washing Machine, International Journal of Precision Engineering
and Manufacturing, Vol. 11, No. 3, pp. 407-417, DOI: 10.1007/s12541-010-00477.
5. Holger, G., Wagner, U., Heubner, A. (2009), Dynamical behavior of washing
machines. PAMM · Proc. Appl. Math. Mech. 9, 109 – 110 / DOI
10.1002/pamm.200910029.
6. Nygards, T., Berbyuk, V. (2010), Patero optimization of a washing machine
suspension system”, 2nd International Conference on Engineering Optimization,
September 6-9, Lisbon, Portugal.
7. Galal, A. H. (2015), Vibration Analysis of a Horizontal Washing Machine, Part I:
Vibration Displacement and Velocity, International Journal of Advancement in
Engineering Technology, Management & Applied Science, ISSN No: 2349-3224.
8. Krishnaiah, K.V., Reddy, R.N. (2016), Design and Analysis of Washing Machine
Drum, International Journal & Magazine of Engineering Technology,
Managenment and Research, ISSN No: 2348-4845.

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN
66




Luận văn Thạc sĩ Khoa học

Chuyên ngành: Kĩ thuật Cơ khí

9. Shihab, I.M., Soud, W. A., Jebur, N.A. (2017), Theoretical and Experimental
Study of the Vibration of a Drum Type Washing Machine at Different Speeds, AlNahrain Journal for Engineering Sciences (NJES), Vol.20 No.5, 2017 pp.11601171.

10. Spelta, C., Savaresi, S., Fraternale, G., Gaudiano, N. (2008), Vibration Reduction
in a Washing Machine via Damping Control, Proceedings of the 17th World
Congress, The International Federation of Automatic Control Seoul, Korea, July
6-11.
11. Buskiewicz, J., Pittner, G. (2015), Reduction in vibration of a washing machine
by means of a disengaging damper, Mechatronics 000, 1–15.
12. Quoc Hung Nguyen, Ngoc Diep Nguyen and Seung Bok Choi (2014), Optimal
design and performance evaluation of a flow-mode MR damper for front-loaded
washing machines, Asia Pacific Journal on Computational Engineering 2014 1:3,
doi:10.1186/2196-1166-1-3.
13. Lu, G.-Q., Pang, D.-M, New damper design for noise control of washing machine,
© JVE International LTD. ISSN Print 2335-2124, ISSN Online 2424-4635,
KAUNAS, LITHUANIA
14. Boyraz, P., Gündüz, M. (2013), Dynamic modeling of a horizontal washing
machine and optimization of vibration characteristics using Genetic Algorithms,
Mechatronics 23, pp581–593.
15. BarJG Can YalỗJn, Haluk Erol (2015), Research Article Semiactive Vibration
Control for Horizontal Axis Washing Machine, Hindawi Publishing Corporation
Shock and Vibration.
16. Argentini, T., Belloli, M., Robustelli, F. C., Martegani, L., Fraternale, G., (2013),
Innovative designs for the suspension system of horizontal axis washing
machines: secondary suspensions and tuned mass dampers, Proceedings of the
ASME 2013, International Mechanical Engineering Congress and Exposition
IMECE2013, November 15-21, San Diego, California, USA.

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN
67

Luận văn Thạc sĩ Khoa học

Chuyên ngành: Kĩ thuật Cơ khí

17. Tyan, F., Chao, C.-T., Tum, S.-H. (2009), Modeling and Vibration Control of a
Drum-Type Washing Machine via MR Fluid Dampers Proceedings of 2009 CACS
International Automatic Control Conference National Taipei University of
Technology, Taipei, Taiwan, Nov. 27-29.
18. O.S. Türkay, I.T. Sümer, A.K. Tuğcu, B. Kiray, (1998), Modeling and
experimental assessment of suspension dynamics of a horizontal – axis washing
machine. Journal of Vibration and Acoustics 120, pp 534 – 543.
19. O.S. Türkay, Kiray B., Tugcu A.K., İ.T. Sümer (1995), Formulation and
implementation of parametric optimisation of a washing machine suspension
system, Mechanical Systems and Signal Processing (1995) 9(4), 359-377. URL:
/>20. M.E.Oztăurk and H.Erol, (2010) On the dynamics of a washing ă
machine

with

exible

components,

Noise

Control

Engineering

Journal, vol. 58, no. 6, pp. 572–590.
21. National Instruments SCC-68 User Guide and Specifications,
22. National Instruments NI USB-6251 Screw Terminal,
23. Piezotronics, "Model 355B04 Product Notes"
24. ADLINK

Technology

Data

Acquisition

USB

DAQ

USB-2405,

www.adlinktech.com
25. TWK-ELEKTRONIK RH 28 - TWK-ELEKTRONIK GmbH, www.twk.de
26. Nguyễn Đại Phong (2017), Xây dựng mơ hình thực nghiệm phân tích rung động
của lổng quay máy giặt cửa trước, Luận văn Thạc sĩ Kỹ thuật, Trường Đại học Kỹ
thuật Công nghiệp, Đại học Thái Nguyên.

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN
68

Luận văn Thạc sĩ Khoa học

Chuyên ngành: Kĩ thuật Cơ khí

CƠNG TRÌNH KHOA HỌC ĐÃ CƠNG BỐ
- Ngo Nhu Khoa, Nguyen Thi Hoa, Nguyen Thi Bich Ngoc, 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, LNNS 63, pp. 415-424, 2019.
- Ngo Nhu Khoa, Nguyen Thi Hoa, Nguyen Thi Bich Ngoc, 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, LNNS 63, pp. 298-308, 2019.

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN
69