Nghiên cứu tương tác cơ-điện trong tính toán thiết kế máy cấp liệu rung
Hà Nội - 2007 Luận án tiến sĩ kỹ thuật tóm tắt Mã số : 62 52 02 01 Chuyên ngành : Cơ học kỹ thuật Nghiên cứu tơng tác Cơ-Điện trong tính toán thiết kế máy cấp liệu rung Phan Đăng Phong Viện Cơ học Bộ giáo dục và đào tạo viện khoa học và công nghệ việt nam mở đầu 1. Sự cần thiết của vấn đề nghiên cứu Máy cấp liệu rung là một thiết bị quan trọng và đợc sử dụng rộng rãi trong các ngành công nghiệp xi măng, khai khoáng, nông sản Trong máy cấp liệu rung thì việc sử dụng nguyên lý cộng hởng cho phép tạo ra chế độ chuyển động có cờng độ cao của bộ phận công tác và do đó đạt đợc các chỉ tiêu về chất lợng và số lợng mà các máy đợc thiết kế theo các nguyên lý khác thờng không đạt đợc [5, 7, 34, 38,46]. Ngày nay với sự phát triển của khoa học công nghệ, các thiết bị cơ khí đợc áp dụng các công nghệ tự động hoá ở mức cao để điều khiển và quản lý trong quá trình sản xuất ngày càng phổ biến. Các máy cấp liệu rung cần đợc nghiên cứu để thực hiện các quá trình điều khiển mang tính linh hoạt hơn để đáp ứng đợc tính đồng bộ của dây chuyền. Do đó việc tìm ra các lời giải hợp lý cho bài toán dao động trong các máy cấp liệu rung và khống chế đợc năng suất máy rung theo mong muốn của ngời điều hành sản xuất là vô cùng cần thiết và cấp bách. Tuy nhiên, để tìm đợc một lời giải hợp lý trong trờng hợp này là rất khó, bởi nó liên quan đến những hiện tợng phi tuyến, đặc biệt là đối với những máy cấp liệu rung có sử dụng các bộ tạo dao động là lực kích động điện từ. Đối với máy cấp liệu rung sử dụng bộ tạo dao động bằng điện từ thì nhân tố ảnh hởng đến việc tính toán kết cấu máy là bộ phận tạo dao động và các hệ liên kết đàn hồi, nó thu hút sự nghiên cứu của nhiều nhà khoa học [5, 7, 34, 38ữ46]. Thực tế, việc nghiên cứu tính toán loại máy cấp liệu rung này thờng đợc đa về khảo sát các dao động phi tuyến trong đó chú ý đến tần số làm việc của máy cấp liệu rung [5, 7, 34, 46] và các cơ cấu đàn hồi vì nó ảnh hởng lớn đến năng suất của máy cấp liệu rung. Trong cách tính từ trớc đến nay đang tồn tại hai quan điểm tính toán, đó là: Tính toán máy cấp liệu rung coi lực kích động là một hàm tuyến tính điều hoà [7, 34, 35, 36,38, 46] và tính toán máy cấp liệu rung trên cơ sở coi các lực kích động là một hàm phi tuyến, từ đó khảo sát các yếu tố tác động cơ-điện để tìm ra các điểm mà tạo các dao động có lợi và tránh các dao động không có lợi gây hỏng máy. Nhợc điểm của hớng nghiên cứu thứ nhất là các nghiệm tìm đợc thiếu chính xác, đặc biệt khi điều khiển tự động cho máy cấp liệu rung mà coi lực kích động là một hàm điều hoà sẽ không cho độ chính xác cao đối với những máy cấp liệu rung sử dụng lực kích động điện từ vì đối với những máy cấp liệu rung này có độ nhạy lớn do độ biến thiên của điện áp. Hớng nghiên cứu thứ hai hầu nh cha đợc nghiên cứu chi tiết. Trong một số tài liệu khoa học [5, 7, 34, 35, 36, 38ữ46] một số tác giả cũng đã đề cập đến yếu tố này nhng chỉ dừng lại ở nghiên cứu đơn lẻ tính phi tuyến trong các phần tử mạch điện máy cấp liệu rung hoặc trong các phần tử cơ khí của máy cấp liệu rung. Muốn thiết kế đợc một máy cấp liệu rung có năng suất cao và có khả năng điều khiển tự động chính xác thì việc giải quyết bài toán về mối tơng tác giữa các bộ phận cơ và các bộ phận điện (cơ-điện) luôn là vấn đề đặt ra đối với yếu tố công nghệ. Đây cũng chính là hớng nghiên cứu chủ yếu của luận án. 2. Mục đích và đối tợng nghiên cứu Mục đích nghiên cứu của luận án là dựa trên quan điểm năng lợng làm quan điểm thống nhất nghiên cứu tơng tác cơ-điện trong tính toán thiết kế máy cấp liệu rung. Đối tợng nghiên cứu của luận án là bộ cấp liệu rung sử dụng bộ phận tạo dao động bằng lực kích động điện từ dùng trong các dây chuyền sản xuất xi măng, mía đờng, nghiền sàng, khai khoáng và chế biến nông sản. ở đây, tập trung nghiên cứu phơng pháp lập và khảo sát một hệ cơ- điện, trong đó nghiên cứu mối tơng tác giữa các phần tử điện trong mạch điện của đầu rung điện từ và các phần tử cơ khí trong máy cấp liệu rung cùng quá trình chuyển biến năng lợng và mối tơng quan của các yếu tố động lực giữa hai hệ cơ và điện. Luận án cũng chú ý đến việc nghiên cứu để giảm dao động, nâng cao độ chính xác của cân điện từ, một trong những bộ phận của máy cấp liệu rung. 3. Phơng pháp nghiên cứu xuất phát từ các hệ phơng trình vi phân chuyển động của hệ cơ và hệ điện để thành lập phơng trình chuyển động, trên cơ sở đó nghiên cứu tơng tác cơ-điện trong máy cấp liệu rung điện từ thông qua phơng trình Lagrange-Maxwell cho hệ cơ-điện. Lập bài toán khảo sát với các thông số đầu vào phù hợp với mô hình của máy cấp liệu rung điện từ và các thông số này đợc đa vào phơng trình vi phân chuyển động, rồi lập các thuật toán và dùng phần mềm Matlab để tìm nghiệm và mô phỏng. Các kết quả thu đợc của bài toán lý thuyết máy rung cơ-điện và lý thuyết máy rung kiểu truyền thống sẽ đợc so sánh với kết quả khảo nghiệm trên mô hình thiết bị cấp liệu rung điện từ và rút ra các kết luận làm cơ sở cho việc thiết kế, chế tạo các loại máy cấp liệu rung cùng loại. 3. Nội dung đạt đợc của luận án - Tổng kết lại các phơng pháp tính toán, thiết kế máy rung từ trớc đến nay quan tâm đến công nghệ tạo lực dao động và các liên kết đàn hồi cùng các phơng pháp để tìm nghiệm theo lý thuyết truyền thống. - Xây dựng đợc một cơ sở lý thuyết để tính toán thiết kế một hệ cơ-điện, trong đó chú ý đến việc thiết lập hệ phơng trình vi phân chuyển động cho hệ cơ riêng và hệ điện riêng cùng quá trình chuyển biến năng lợng giữa hệ điện sang hệ cơ và ngợc lại cùng các mối tơng quan giữa cách tính năng lợng, các lực suy rộng của cả hai hệ cơ và điện. - Sử dụng lý thuyết đã xây dựng để nghiên cứu và khảo sát một hệ cơ-điện là máy cấp liệu rung điện từ. Sau đó dùng phần mềm Matlab để khảo sát nghiệm của hệ cơ-điện trên theo hai phơng án lý thuyết cơ-điện và lý thuyết truyền thống. - Nghiên cứu giảm dao động bằng hệ lò xo cản nhớt để nâng cao độ chính xác của quá trình cân đóng trong máy cấp liệu rung. - Chế tạo một bộ thiết bị cấp liệu rung đồng bộ bao gồm: hai bộ phận cấp phối liệu sử dụng lực kích động điện từ để tạo dao động, một hệ thống cân đợc tính toán và lắp đặt các lò xo giảm chấn để giảm dao động nâng cao độ chính xác của cân, một tủ điện có thể điều khiển điện áp dòng điện cung cấp cho đầu rung nhằm thay đổi cờng độ lực kích động. Tiến hành chạy khảo nghiệm thiết bị và đo kiểm thực nghiệm các thông số: Dao động theo các phơng, biên độ và cờng độ dao động và quan hệ giữa năng suất của máy cấp liệu rung Q n và hiệu điện thế E. - Xây dựng đợc một bộ số liệu thực nghiệm về mối quan hệ giữa năng suất Q n và hiệu điện thế E dùng để tham khảo trong quá trình tính toán, thiết kế các máy cấp liệu rung cùng loại. 5. Những đóng góp mới của luận án: - Dựa trên quan điểm năng lợng (thống nhất năng lợng cơ và năng lợng điện) để xây dựng phơng trình chuyển động của hệ hỗn hợp Cơ-Điện: Phơng trình Lagrange-Maxwell. Nhờ vào điều này đã khảo sát đợc ảnh hởng của các yếu tố tác dụng cơ và điện đến chuyển động của hệ, đặc biệt trong các hệ đợc điều khiển. - Đã khảo sát hệ thống cấp liệu rung bằng kích động điện nhờ lý thuyết đợc xây dựng. Từ đây đã đa ra các giải pháp hợp lý cho bài toán điều khiển tự động dây chuyền sản xuất. Đã áp dụng các kết quả nhận đợc vào thiết kế, chế tạo một thiết bị cấp liệu rung và đã nhận đợc một đối chứng rất thuyết phục giữa lý thuyết và thực tế. 6. Bố cục của luận án Luận án gồm phần mở đầu, bốn chơng và phần kết luận bao gồm: Chơng 1. Tổng quan về máy cấp liệu rung, nêu những lý thuyết và các phơng pháp từ trớc đến nay để thiết kế, khảo sát máy cấp liệu rung. Chơng 2. Cơ sở lý thuyết tính toán máy cấp liệu rung, trình bầy các cơ sở lý thuyết để khảo sát hệ cơ, hệ điện và xây dựng phơng pháp để thiết lập mô hình và khảo sát hệ cơ-điện. Chơng 3. Tơng tác cơ-điện trong máy cấp liệu rung. Chơng 4. Nghiên cứu thực nghiệm máy cấp liệu rung điện từ. Các kết quả chính đạt đợc của luận án và kiến nghị về những nghiên cứu tiếp theo đợc tóm tắt trong phần kết luận chung. Phần phụ lục trình bầy các bản vẽ thiết kế của một bộ cấp liệu rung. Chơng 1 tổng quan về máy cấp liệu rung 1.1 Khái niệm chung về các máy cấp liệu rung Hình 1.1. Dây chuyền nghiền sàng và cấp liệu liên hợp 5 tấn/giờ I. Máy nghiền thô HĐ, II. Máy nghiền búa HĐB, III. Máy sàng phân loại vật liệu HĐS, 1, 2, 3, 4, 5, 6 là các băng tải vận chuyển và băng tải sản phẩm. Trong hầu hết các dây chuyền sản xuất trong công nghiệp nh nghiền sàng phân loại đá, công đoạn đóng bao trong dây chuyền sản xuất xi măng, mía đờng, công đoạn phối liệu trong dây chuyền sản xuất bê tông tơi thì có một loại thiết bị không thể thiếu đợc trong các dây chuyền này, đó là máy cấp liệu rung. Độ chính xác của quá trình cân hoặc phối liệu và năng suất của các máy ảnh hởng trực tiếp đến chất lợng của sản phẩm và uy tín của nhà sản xuất. Trên hình 1.1 là mô hình một dây chuyền nghiền sàng và cấp liệu liên hợp vật liệu xây dựng với công suất 5 tấn/giờ. Hoạt động của dây chuyền nh sau: Vật liệu chuyển đến máy nghiền thô I để nghiền thô, sau đó nhờ băng tải 1, vật liệu đợc chuyển đến máy nghiền búa II. Sau khi đã qua máy nghiền búa, nhờ băng tải 2 vật liệu đợc chuyển đến máy cấp liệu rung III, máy cấp liệu rung này đợc thiết kế theo nguyên tắc máy cấp liệu rung cơ khí với cơ cấu trục lệch tâm và trên mặt máy cấp liệu có bố trí bốn lớp lới đan ô vuông với mỗi lớp có kích thớc khác nhau. Vật liệu qua mặt lới này và đợc phân loại làm bốn loại khác nhau chuyển vào các băng tải 3, 4, 5, 6 đến các công đoạn tiếp theo. Tuỳ thuộc vào yêu cầu của sản xuất mà trên các băng tải 3, 4, 5, 6 có thể bố trí các bộ phận đầu đo lực (Loadcell) để cân sản phẩm đa sang công đoạn đóng gói hoặc đa tiếp vào các công đoạn khác theo yêu cầu của công nghệ. Đối với các máy cấp liệu rung, nguyên công công nghệ đợc thực hiện bằng rung của bộ phận công tác. Tất cả các máy này có thể phân chia ra các máy lắc và các máy rung. Trong các máy lắc, chuyển động của bộ phận công tác đợc xác định thuần tuý bởi các điều kiện động học, còn các máy rung chuyển động của bộ phận công tác đợc thực hiện dới dạng các hệ đàn hồi [5, 7, 28, 38, 46]. Trong các máy cấp liệu rung có thể đợc sử dụng, các kết cấu đợc quan tâm nhiều nhất, là các hệ hai khối lợng. Các hệ thống này là các kiểu máy cấp liệu rung đợc sử dụng trong các dây chuyền tuyển quặng, nghiền sàng và phân loại hạt. 1.2 . Nguyên lý hoạt động và phân loại Trong thực tế có rất nhiều loại máy cấp liệu rung, dựa vào bộ tạo dao động mà phân loại thành ba loại chính: máy cấp liệu rung điện từ, máy cấp liệu rung cơ khí và máy cấp liệu rung khí động. Sau đây ta sẽ khảo sát ba loại máy cấp liệu rung này. 1.2.1. Máy cấp liệu rung điện từ Máy cấp liệu rung điện từ sử dụng bộ phận tạo dao động bằng lực kích động điện từ. 1.2.2. Máy cấp liệu rung cơ khí Máy cấp liệu rung cơ khí sử dụng bộ phận tạo dao động bằng các trục lệch tâm hay quả văng. 1.2.3. Máy cấp liệu rung khí động Máy cấp liệu rung khí động có mặt sàng nhám và có các lỗ khí động, có dòng khí thổi từ dới lên. Mặt sàng nằm nghiêng, dao động thẳng nghiêng hoặc dao động tịnh tiến trên cung tròn. Máy cấp liệu rung loại này dùng để phân loại các hạt theo khối lợng riêng. Nguyên lý làm việc của máy là nguyên lý sôi rung khí động kết hợp với nguyên lý di chuyển rung 1.3. Đặc trng của các liên kết đàn hồi trong các máy rung và hệ giảm va 1.3.1. Đặc trng liên kết đàn hồi Kết cấu các liên kết đàn hồi của các máy rung rất đa dạng. Ngoài sử dụng lò xo làm từ vật liệu thép thì các bộ giảm chấn máy rung có thể đợc chế tạo bằng cao su. 1.3.2. Hệ giảm va Một trong những bộ phận hay đợc sử dụng trong các máy rung đó là các bộ bộ hãm hành trình đàn hồi hay còn gọi là hệ giảm va, tạo ra đặc trng đàn hồi lõm. 1.4. ảnh hởng của lớp vật liệu chuyển động tới dao động của các hệ đàn hồi máy cấp liệu rung. Chế độ làm việc của các máy cấp liệu rung phụ thuộc rất nhiều vào đặc tính tơng tác giữa bộ phận công tác và môi trờng vận chuyển. Tuy nhiên, hiện nay các kết quả thu đợc theo hớng đã cho trong thực nghiệm cũng nh lý thuyết còn rất ít. Phần lớn các tác giả đa bài toán rất phức tạp này tới chỗ bổ sung một phần khối lợng của vật liệu đợc chuyển dịch cho khối lợng của bộ phận công tác hoặc cho sự thay đổi khối lợng tức thời của bộ phận công tác ở dạng hàm bậc thang, với sự bổ sung hoặc hao tán của vật liệu xảy ra tức thời [34, 38]. Phơng pháp đa vào phơng trình khối lợng đợc bổ sung và các hệ số cản dịch chuyển của bộ phận công tác biến đổi có hiệu quả không cao [41, 42]. Vì vậy, cần khảo sát tỉ mỉ các nguyên lý thành lập các phơng trình vi phân mô tả trạng thái của các máy cấp liệu rung trên cơ sở các dữ liệu thực về quá trình vận chuyển rung. 1.5 Nguyên lý phân đoạn các máy rung kiểu cộng hởng Trong thực tế có hai hệ máy cấp liệu rung điển hình: - Hệ máy cấp liệu rung có chiều dài vận chuyển ngắn, chỉ bao gồm một máy cấp liệu rung. - Băng tải rung là tập hợp các máy cấp liệu rung liên kết với nhau bằng các liên kết đàn hồi. 1.5.1. Động lực học các hệ phân đoạn của máy cấp liệu rung cộng hởng Trong thiết kế, bài toán phân đoạn các máy cấp liệu rung cộng hởng dẫn tới việc nghiên cứu kết cấu thành các đoạn gồm hai khối lợng riêng biệt cho phép làm việc ở chế độ cộng hởng riêng lẻ hoặc ở phơng án từng đôi một. Bài toán tổng quát đối với hệ các máy cấp liệu rung cộng hởng đã không đợc đặt ra. Vì vậy bài toán phân đoạn các máy cấp liệu rung cộng hởng dẫn tới việc nghiên cứu các hệ đàn hồi bốn và hai khối lợng có sự phân tích so sánh tiếp sau các kết quả của phép giải [34, 36, 38]. m 4 k 4 k 3 k 5 k 1 k 2 m 3 x 3 m 1 m 2 x 4 x 2 x 1 k 0 Hình 1.8. Sơ đồ tính toán máy cấp liệu rung cộng hởng đợc phân đoạn Sơ đồ tính toán máy cấp liệu rung cộng hởng hai đoạn đợc giới thiệu trên hình 1.8. Để đơn giản hoá bài toán, ta giả sử rằng đặc trng của các liên kết đàn hồi là tuyến tính. Sử dụng phơng trình Lagrange loại II, ta có. 4 4 444 3 3 333 2 2 222 1 1 111 x Q xx T x T dt d x Q xx T x T dt d x Q xx T x T dt d x Q xx T x T dt d && && && && + = + = + = + = (1.6) trong đó: T, 4321 lần lợt là động năng, thế năng, hàm hao tán và các lực suy rộng đợc tính nh sau: Q,Q,Q,Q , , Có thể sử dụng các hệ thức thu đợc ở trên khi tổng hợp các hệ phân đoạn của các máy cấp liệu rung cộng hởng. Trong trờng hợp này, khi mà đặc trng của các liên kết đàn hồi là phi tuyến, các hệ thức đã cho sẽ đợc thực hiện cho các hệ tuyến tính tơng đơng. Vì vậy việc mở rộng cho trờng hợp các hệ phi tuyến không gặp bất kỳ khó khăn nào về mặt nguyên tắc. 1.5.2. Nguyên lý kết cấu băng tải rung phân đoạn Trong thực tế có một vấn đề là cần nghiên cứu kết cấu của các băng tải rung có một truyền động chung và chiều dài vận chuyển tơng đối lớn, vợt quá 100 - 150m. Nh đã biết để các quá trình công nghệ diễn ra bình thờng trên toàn bộ chiều dài của máy thì bộ phận công tác của nó cần dao động nh một vật rắn. Trong trờng hợp băng tải rung có chiều dài tơng đối lớn, việc đảm bảo cho băng tải rung đủ cứng là rất khó khăn. Việc tăng chiều dài của băng tải mà không có sự thay đổi về nguyên lý sơ đồ tính toán là vấn đề rất nan giải. Vì thế thiết kế băng tải rung phân đoạn, trong đó các đoạn băng tải rung riêng biệt đợc nối với nhau bằng các liên kết đàn hồi là hợp lý [36, 38]. Xét trờng hợp cần thiết kế một số n đoạn nh thế. Sơ đồ tính toán băng tải rung đợc biẻu diễn trên hình 1.9. Đặc tính của các liên kết đàn hồi chính đợc xem là đối xứng kiểu giảm va. 0 P m 1 12 m 2 m n 23 (n-1)n n X 1 X 2 X n Hình 1.9. Sơ đồ tính toán băng tải rung phân đoạn Sử dụng phơng trình Lagrange loại 2, ta có: () n1,i x Q xx T x T dt d i i iii = + = && (1.19) trong đó: T, i lần lợt là các hàm động năng, thế năng, hàm hao tán và lực suy rộng của hệ. Q,, Thực hiện các phép tính và thay vào (1.19) ta nhận đợc hệ phơng trình vi phân chuyển động của hệ dới dạng sau: () () () ( ) () () () () () () () () () ()( () ) () ()() () () 0xxk xPxxkxxfxm 12, ni ;0xxkxxkxP xxkxxkxxf xm t cos kxkxxkxP xkxxkxxf xm n1nn1n nnn1nn1nnnnnn 1ii1iii1ii 1iii 1ii1iii1ii1iiiiii 010211211 10211211111 = + + ==++ + + + =+++ + + ++ ++ ++ &&&&& &&&&&&& &&&&&& (1.20) trong đó: - Khối lợng của các đoạn riêng biệt i m 1.6. Kết luận Việc tính toán máy cấp liệu rung thờng nghiên cứu dới dạng các mô hình cơ và điện tách rời nhau, đã có một số công trình đề cập vấn đề về tơng tác cơ- điện nhng cũng chỉ dừng lại ở những khảo sát cha hệ thống (xem lực tác động là tuyến tính điều hoà). Các khảo sát này cha có một quan điểm thống nhất đối với hệ máy tổ hợp cơ-điện [7, 34, 37, 38, 45, 46]. Dựa trên quan điểm năng lợng làm quan điểm thống nhất (hệ cơ với phơng trình Lagrange loại hai và hệ điện với phơng trình Maxwell), để viết phơng trình chuyển động của hệ cơ-điện trong luận án đã sử dụng phơng trình Lagrange-Maxwell, trong đó đã đi sâu vào việc tính năng lợng cơ và năng lợng điện và sự chuyển đổi giữa hai dạng năng lợng này. Với mục đích nghiên cứu sâu hơn về mối tơng tác cơ-điện trong các phần sau của luận án sẽ tập trung giải quyết ba vấn đề chính sau: (1) Phơng pháp tính toán năng lợng của hệ cơ, năng lợng của hệ điện và mối quan hệ tơng quan giữa hai hệ cơ và điện. (2) Phơng pháp để lập và khảo sát một hệ phơng trình cơ-điện (3) Khảo sát một hệ cơ-điện điển hình, đó là một (01) thiết bị cấp phối liệu đồng bộ bao gồm: 02 bộ phận cấp phối liệu sử dụng lực kích động điện từ để tạo dao động, 01 hệ thống cân đợc tính toán và lắp đặt các lò xo giảm chấn để giảm dao động nâng cao độ chính xác của cân, 01 hệ thống tủ điện có thể điều khiển điện áp dòng điện cung cấp cho đầu rung nhằm thay đổi cờng độ lực kích động. Khảo sát hệ này trên cơ sở so sánh kết quả của ba phơng pháp: lý thuyết cơ-điện (2), tính toán hệ theo phơng án lý thuyết truyền thống (coi lực điện từ nh một hàm điều hoà) và xây dựng mô hình thực để đo thực nghiệm. Kết quả phần này nhằm chứng minh tính đúng đắn của cơ sở lý thuyết cơ-điện đã xây dựng tại (2) và đa ra một bộ số liệu thực nghiệm giữa năng suất Q n và nguồn điện E cùng các kết quả thu đợc khác. Chơng 2 cơ sở lý thuyết tính toán máy cấp liệu rung 2.1. Hệ cơ Trong phần này tổng kết lại những kiến thức về cơ học sau: 2.1.1. Những khái niệm và hệ thức đối với hệ cơ 2.1.2. Các phơng trình động lực học của chất điểm 2.1.3. Phơng trình Lagrange 2.2. Hệ điện 2.2.1. Khái niệm và định nghĩa hệ điện Hệ điện là hệ chứa các mạch điện và điện từ. Trong hệ điện luôn xảy ra sự biến đổi lẫn nhau giữa năng lợng điện và năng lợng từ kéo theo sự biến đổi của các thành phần năng lợng cơ khác. 2.2.2. Năng lợng hệ điện Trong phần này xem xét cách tính năng lợng của các phần tử mạch điện sau: điện trở, cuộn dây cảm ứng, tụ điện, hiệu điện thế và thiết lập phơng trình vi phân dòng điện mạch vòng dạng mạch RLC. 2.3. Hệ cơ-điện 2.3.1. Khái niệm hệ cơ-điện Hệ cơ điện là một cơ hệ chứa các mạch điện. Các mạch điện tác động tơng hỗ với cơ hệ làm cho các dòng điện chạy trong các mạch ảnh hởng đến chuyển động của hệ cơ và ngợc lại, sự chuyển động của hệ cơ gây nên sự thay đổi các dòng điện trong các mạch điện. Trong hệ cơ điện xẩy ra sự biến đổi lẫn nhau của các dạng năng lợng điện, từ và cơ, kéo theo sự phát tán năng lợng dới dạng nhiệt, âm và v v. Nhiều thiết bị và máy hoạt động theo nguyên lý của hệ cơ - điện. Để thiết lập phơng trình vi phân mô tả chuyển động của hệ cơ-điện thờng dùng phơng trình Lagrange-Maxwell dựa trên các định luật của cơ học Newton và các định luật Kirhoff viết cho mạch điện. 2.3.2. Nguyên tắc thành lập phơng trình Để thiết lập phơng trình vi phân chuyển động của hệ cơ điện ta dùng hệ phơng trình sau: r jj j c j c e ii ii U-E L - L dt d QQ u L - u L dt d = += & & (2.95) trong đó: i u - toạ độ suy rộng của hệ cơ, các thông số của trạng thái cơ thờng là vị trí và vận tốc. [...]... (Emax=200V) Sau khi tính toán đợc dao động của máy cấp liệu rung, ta có thể sử dụng số liệu thu đợc để vẽ mô phỏng dao động của hệ bằng phần mềm MATLAB Mô hình của cấp liệu rung đợc vẽ trong MATLAB nh hình vẽ dới đây Hình 3.15 Mô phỏng dao động của máy cấp liệu rung bằng phần mềm MATLAB 3.4 Tính toán máy cấp liệu rung theo phơng pháp truyền thống Mục đích của phần này là khảo sát hệ máy cấp liệu rung điện từ... các tính toán trong phần lý thuyết trong chơng tiếp theo trên cơ sở các thông số tính toán đợc của chơng này để chế tạo thực nghiệm một bộ máy cấp liệu rung sau đó đo kiểm các thông số và so sánh với các tính toán của chơng này để rút ra các kết luận và tìm bộ số liệu thực nghiệm về mối quan hệ giữa năng suất của máy cấp liệu rung với nguồn điện E Chơng IV Nghiên cứu thực nghiệm tơng tác cơ-điện trong. .. khảo sát máy cấp liệu rung sử dụng bộ phận tạo dao động bằng lực điện từ - Dùng lý thuyết truyền thống đã nêu ở chơng 1 để khảo sát máy cấp liệu rung sử dụng bộ phận tạo dao động bằng lực điện từ - Tính toán đợc một bộ số liệu cho một máy cấp liệu rung cụ thể để giảm dao động nâng cao độ chính xác của cân trong máy cấp liệu rung - Lập thuật toán sau đó dùng phần mềm Matlab và công cụ Simulink trong Matlab... trong máy cấp liệu rung điện từ 4.1 Thiết kế chế tạo máy cấp liệu rung điện từ 4.1 1 Các số liệu thiết kế - Năng suất: 10.000 tấn ữ30.000 tấn /năm - Loại: Cân - rung định lợng - Bộ phận tạo rung: Đầu rung bằng điện từ - Loại vật liệu: hạt, đờng kính . máy cấp liệu rung này. 1.2.1. Máy cấp liệu rung điện từ Máy cấp liệu rung điện từ sử dụng bộ phận tạo dao động bằng lực kích động điện từ. 1.2.2. Máy cấp liệu rung cơ khí Máy cấp liệu rung. năng suất của máy cấp liệu rung với nguồn điện E. Chơng IV Nghiên cứu thực nghiệm tơng tác cơ-điện trong máy cấp liệu rung điện từ. 4.1. Thiết kế chế tạo máy cấp liệu rung điện từ. tợng nghiên cứu Mục đích nghiên cứu của luận án là dựa trên quan điểm năng lợng làm quan điểm thống nhất nghiên cứu tơng tác cơ-điện trong tính toán thiết kế máy cấp liệu rung. Đối tợng nghiên