Nghiên cứu lựa chọn thông số thiết bị chống rung thụ động cho kết cấu nhà công nghiệp

Bài viết Nghiên cứu lựa chọn thông số thiết bị chống rung thụ động cho kết cấu nhà công nghiệp giới thiệu phương pháp lựa chọn thiết bị chống rung và tính toán các thông số của máy để chống rung công trình hiệu quả. Kết quả tính toán được áp dụng chống rung cho một công trình cụ thể tại Việt Nam.

Tuyển tập Hội nghị Khoa học thường niên năm 2021 ISBN: 978-604-82-5957-0 N GHIÊN CỨU LỰA CHỌN THÔNG SỐ THIẾT BỊ CHỐNG RUNG THỤ ĐỘNG CHO KẾT CẤU NHÀ CÔNG NGHIỆP Phạm Viết Ngọc1, Nguyễn Công Thắng1 Trường Đại học Thủy lợi, email: ngocpv_sb@tlu.edu.vn GIỚI THIỆU CHUNG Việc sử dụng thiết bị chống rung thụ động áp dụng rộng rãi nhiều lĩnh vực giao thông, xây dựng, thủy lợi… Nguyên lý làm việc thiết bị dựa nguyên tắc: kết cấu dao dộng thiết bị hình thành dao động ngược pha làm triệt tiêu lượng dao động kết cấu Thiết bị tính tốn để tự làm việc mà khơng cần điều khiển Tuy nhiên, ngồi lợi vậy, việc lựa chọn thông số thiết bị để làm việc tối ưu với nhiều trạng thái dao động vấn đề phức tạp Đã có nhiều nghiên cứu lý thuyết vấn đề [1], nhiên việc áp dụng nghiên cứu để chống rung động cho cơng trình nước ta hạn chế Báo cáo giới thiệu phương pháp lựa chọn thiết bị chống rung tính tốn thơng số máy để chống rung cơng trình hiệu Kết tính tốn áp dụng chống rung cho cơng trình cụ thể Việt Nam ưu cho thiết bị Trong trình tính tốn có sử dụng số chương trình tính để xử lý số liệu kiểm tra kết tính để đánh giá khách quan tính hợp lý việc lựa chọn thiết bị chống rung KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU 3.1 Cơ sở lý thuyết việc lựa chọn thiết bị chống rung thụ động Dựa theo kết cơng trình nghiên cứu Dukart A.V [2] nguyên lý làm việc thiết bị chống rung thụ động mơ tả Hình PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU Dựa kết nghiên cứu lý thuyết lựa chọn thông số tối ưu cho thiết bị chống rung thụ động để đưa giải pháp chống rung cho cơng trình Kết cấu cơng trình đưa vào áp dụng tính tốn chịu tác dụng lực kích thích mơ tơ dây truyền sản xuất hoạt động không ổn định Trong trình tính tốn, việc lựa chọn thơng số kết cấu xác định dựa kết thực nghiệm Sử dụng thiết bị đo xác định thông số kết cấu để làm sở cho việc lựa chọn thiết bị thơng số tối Hình Sơ đồ nguyên lý làm việc thiết bị chống rung thụ động cản nhớt tuyến tính Trong đó: m2, c2, k2, x2 khối lượng, hệ số cản, hệ số đàn hồi, chuyển vị thiết bị chống rung lắp đặt lên kết cấu; m1, c1, k1, x1 khối lượng, hệ số cản, hệ số đàn hồi, chuyển vị trạm trộn đặt lên kết cấu; P(t) lực kích thích diều hịa tác dụng lên kết cấu thời gian tác dụng ngắn nên xem xung lực xác định từ kết thực nghiệm 217 Tuyển tập Hội nghị Khoa học thường niên năm 2021 ISBN: 978-604-82-5957-0 Phương trình vi phân tổng quát dao động hệ có dạng: & & &2 )  m1& x&  k1 x  c1 x1  k2 ( x 1x  c2 ( x1  x2 )  0; &2  x& m2 & x&  k2 ( x )  c2 ( x2  x1 )  & x& 1( T )  x 1( )  x2 (T) = x2 (0); x&2 ( T )  x&2 ( ), dd0o 0,01 0,01 0,025 0,05 0,1 0,01 0,025 0,025 0,05 0,1 0,01 0,05 0,025 0,05 0,1  Với điều kiện biên toán: x1 (T) = x1 (0); Bảng Bảng giá trị tối ưu kết cấu sử dụng thiết bị chống rung s ; m1 Giải hệ phương trình vi phân dao động ta tìm dao động x1 trạm trộn x2 thiết bị chống rung Từ kết tìm thiết lập tỷ số Y1 biên độ dao động máy trộn chuyển vị tĩnh lực tĩnh có giá trị biên độ lực kích thích tác dụng lên stu stu 0,992204 0,991535 0,990463 0,988270 0,982290 0,980824 0,979875 0,978318 0,975385 0,967990 0,962786 0,961459 0,958291 0,955449 0,945723 gtu ddgtu 0,0599 0,0620 0,0636 0,0663 0,0710 0,0938 0,0950 0,0965 0,0990 0,1020 0,1277 0,129 0,131 0,133 0,138 Y1,max Y1,max 4,712 3,827 2,993 2,212 1,491 3,058 2,681 2,268 1,817 1,327 2,224 2,031 1,801 1,523 1,185 Kg Kg — 4,22 2,21 1,55 1,23 — 6,03 2,92 1,89 1,38 — 7,96 3,67 2,25 1,55 Ymax Ymax 32,53 25,22 18,57 12,56 7,32 13,32 11,32 9,17 6,89 4,50 6,90 6,15 5,26 4,22 2,98 Từ kết thu đưa thiết kế lựa chọn thông thông số tối ưu để chống rung cho nhà máy Hình Quan hệ tỷ số biên độ dao động Y1 máy trộn tỷ số  Trên hình thể mối quan hệ tỷ số biên độ dao động Y1 trạm trộn/chuyển vị tĩnh tỷ số  tần số dao động riêng hệ/tần số thiết bị Đường nét đứt thể biên độ dao động trạm trộn khơng có thiết bị chống rung; Đường số biên độ dao động trạm trộn gắn thiết bị chống rung với tỷ số khối lượng () trạm trộn thiết bị 1%; Đường số biên độ dao động trạm trộn gắn thiết bị chống rung với tỷ số khối lượng trạm trộn thiết bị 2,5%; bên cạnh để việc chống rung hiệu cần phải lựa chọn thông số k2, c2 thiết bị giá trị tối ưu thông qua hệ số không thứ nguyên: d ; stu; dgtu Bảng Thể kết lựa chọn tham số tối ưu kết cấu nhiều trường hợp tỷ số khối lượng khác 3.2 Áp dụng kết nghiên cứu lựa chọn thiết bị chống rung cho máy trộn bột nhựa công nghiệp nhà máy Việt Tiến, khu công nghiệp Yên Bái, thành phố Yên Bái Hình Máy trộn cơng nghiệp Khảo sát thực tế nhà máy cho thấy máy trộn làm việc sinh dao động theo phương ngang lớn So sánh với kết đo dao động theo phương ngang đỉnh máy trộn kết tính toán tần số dao động kết cấu cho thấy có xuất hiện tượng 218 Tuyển tập Hội nghị Khoa học thường niên năm 2021 ISBN: 978-604-82-5957-0 cộng hưởng, với hệ số khuếch đại theo phương ngang 23 Khi xảy cộng hưởng lực động tăng lên lớn gây phá hoại bền phá hoại mỏi cho kết cấu 3.3 Lựa chọn thiết bị Có phương án để làm giảm công hưởng: a) Gia cường kết cấu: Bổ sung vật liệu làm tăng độ cứng cho hệ dầm, cột kết cấu: - Ưu điểm: thay đổi tần số dao động tự kết cấu tránh xa miền cộng hưởng, tăng độ bền cho kết cấu * Nhược điểm: tốn thời gian thi cơng, gián đoạn q trình vận hành máy Vì máy trộn dao động với nhiều dải tần số khác suốt thời gian hoạt động nên dễ trùng với dải tần số Làm tăng thêm tải trọng cho kết cấu b) Gắn thiết bị triệt rung động vị trí bệ máy: Thiết bị chống rung thụ động hoạt động theo chế: có dịch chuyển vật chủ lệch khỏi vị trí cân thiết bị tự phát sinh dịch chuyển ngược pha với vật chủ kéo vật chủ khỏi vị trí cân - Ưu điểm: Khối lượng thiết bị nhỏ gọn, dễ tháo lắp, trọng lượng từ - 10% khối lượng bệ máy nên không gây tải trọng lên kết cấu Dễ dàng điều chỉnh thông số máy, đạt hiệu giảm rung động lên đến 80% biên độ Q trình lắp thiết bị khơng làm gián đoạn vận hành máy trộn Từ phân tích lựa chọn phương án: Gắn thiết bị triệt rung động vị trí bệ máy Thiết bị có dạng khung hình vng đặt bệ máy xung quanh thùng trộn Khi lắp ráp sử dụng bu lông gắn chặt vào mặt bệ máy chân thép thùng trộn Tổng trọng lượng thiết bị khoảng từ 100 - 300kG nên tháo rời lắp ráp trường 3.4 Xác định thông số tối ưu Từ kết đo trường dựa vào tính tốn theo hồ sơ thiết kế ta xác định thông số dao động kết cấu m1, k1, c1 hệ số không thứ nguyên d Từ thông số kết cấu có ta lựa chọn khối lượng thiết bị chống rung m2 cho thuận tiện cho trình tháo lắp vận chuyển Sử dụng bảng đề xác định hệ số tối ưu khơng thứ ngun stu, dgtu, sau xác định giá trị k2, c2 thiết bị chống rung Thiết bị chống rung bệ máy Thùng trộn Mô tơ Bệ máy Sơ đồ mặt gắn thiết bị Thùng trộn Thiết bị chống rung bệ máy Mô tơ Bệ máy Sơ đồ mặt đứng gắn thiết bị Hình Sơ đồ trạm trộn có gắn thêm thiết bị chống rung KẾT LUẬN Nội dung viết nêu sở lý thuyết nguyên lý hoạt động thiết bị chống rung thụ động cách lựa chọn thông số để thiết bị hoạt động hiệu Áp dụng kết tính tốn để chống rung cho máy trộn nhà xưởng công nghiêp Đưa phương án thiết kế thiết bị chống rung phù hợp cho cơng trình TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Động lực học cơng trình Dương Văn Thứ [Tài nguyên điện tử] - Hà Nội: Khoa học tự nhiên công nghệ, 2010 [2] Дукарт А.В., Олейник А.И Оптими-зация структуры и оценка эффективности модифицированных многомассовых динамических гасителей колебаний Известия вузов Строительство - 2002 -№ 219 ... thêm thiết bị chống rung KẾT LUẬN Nội dung viết nêu sở lý thuyết nguyên lý hoạt động thiết bị chống rung thụ động cách lựa chọn thông số để thiết bị hoạt động hiệu Áp dụng kết tính tốn để chống rung. .. trộn thiết bị 1%; Đường số biên độ dao động trạm trộn gắn thiết bị chống rung với tỷ số khối lượng trạm trộn thiết bị 2,5%; bên cạnh để việc chống rung hiệu cần phải lựa chọn thông số k2, c2 thiết. .. tỷ số  tần số dao động riêng hệ/tần số thiết bị Đường nét đứt thể biên độ dao động trạm trộn khơng có thiết bị chống rung; Đường số biên độ dao động trạm trộn gắn thiết bị chống rung với tỷ số