Thiết kế phanh dùng Dầu Từ Trường

Đề tài: Thiết kế mơ hình thiết bị hỗ trợ khớp gối sử dụng dầu từ trường ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KĨ THUẬT -o0o - CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập - Tự - Hạnh phúc -o0o - ĐỀ CƯƠNG ĐỒ ÁN TỔNG HỢP ĐỘNG LỰC Họ tên sinh viên : Trần Thiện Dương Phan Thế Khải Nguyễn Văn Bình Nguyễn Tấn Ninh Đào Đinh Sữu Nguyễn Nhật Tứ Lớp : 15ĐL2, 15ĐL3 Ngành : Công nghệ Kỹ thuật Ơ tơ Cán hướng dẫn : ThS Hồng Thắng Tên đề tài: THIẾT KẾ MƠ HÌNH THIẾT BỊ HỖ TRỢ KHỚP GỐI SỬ DỤNG DẦU TỪ TRƯỜNG Ngày giao đồ án: 02/2018 SVTH: Dương, Khải, Bình, Ninh, Sữu, Tứ Ngày nộp đồ án: 06/2018 Đề tài: Thiết kế mơ hình thiết bị hỗ trợ khớp gối sử dụng dầu từ trường Kế hoạch thực Số lần thông Nội dung công việc đồ án Gặp gỡ giáo viên hướng dẫn khảo sát đề tài Thu tập tài liệu Mô kết cấu phần mềm solidwords Giải thích ngun lí hoạt động Gia cơng lắp ráp Vận hành kiểm tra kết Nộp thuyết minh, vẻ Thời gian bắt đầu 01/02/2018 Thời gian kết thúc 01/02/2018 10/2/2018 01/03/2018 25/2/2018 20/03/2018 21/03/2018 11/04/2018 15/05/2018 03/06/2018 10/04/2018 10/05/2018 02/06/2018 14/06/2108 Cán hướng dẫn (Ký ghi rõ họ tên) LỜI CẢM ƠN SVTH: Dương, Khải, Bình, Ninh, Sữu, Tứ Đề tài: Thiết kế mơ hình thiết bị hỗ trợ khớp gối sử dụng dầu từ trường Khi hoàn thành đồ án tốt nghiệp lúc chúng em gần kết thúc thời gian học tập trường Đại học Sư phạm Kỹ Thuật Đà Nẵng Khoảng thời gian học tập nghiên cứu Trường giúp cho chúng em hiểu yêu quý nơi nhiều Nhà trường Thầy Cô truyền đạt kiến thức chun mơn mà giáo dục cho chúng em lý tưởng, đạo đức sống Đây hành trang thiếu cho sống nghiệp sau Chúng em xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến tất Quý Thầy Cô tận tình bảo, dẫn dắt chúng em đến ngày hơm để vững bước đường học tập làm việc sau Đồ án tốt nghiệp đánh dấu việc hoàn thành năm tháng miệt mài học tập Và đồ án đánh dấu trưởng thành đường học tập Với điều kiện thời gian kinh nghiệm hạn chế sinh viên, đồ án tránh thiếu sót Chúng em mong nhận bảo, đóng góp ý kiến Thầy Cơ để chúng em có điều kiện bổ sung, nâng cao kiến thức mình, phục vụ tốt cơng tác thực tế sau Cuối cùng, nhóm xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến Thầy Hồng Thắng Thầy Cơ khoa Cơ khí nhiệt tình giúp đỡ, tạo điều kiện thuận lợi định hướng đắn Thầy giúp nhóm nhiều q trình thực đồ án SVTH: Dương, Khải, Bình, Ninh, Sữu, Tứ Đề tài: Thiết kế mơ hình thiết bị hỗ trợ khớp gối sử dụng dầu từ trường MỤC LỤC Chương 1: GIỚI THIỆU 1.1 TĨM TẮT Tổn thương khớp gối gặp người già, người bị dị tật bẩm sinh người bị tổn thương tai nạn làm việc với cường độ cao Khớp gối yếu khiến việc di chuyển vận động gặp khiều khó khăn Vì cần có thiết bị hỗ trợ để làm tăng khả chịu đựng thể, giúp cải thiện phục hồi khả làm việc phận bị yếu tai nạn bẩm sinh Các thiết bị hỗ trợ lực, phục hồi chức cho thể người ngày quan tâm phát triển Hiện nay, có nhiều kết nghiên cứu thiết bị phục hồi chức công bố Trong viết này, thực nghiên cứu chế tạo phanh từ trường để kết hợp hỗ trợ cho khớp gối với mục tiêu không làm cản trở chuyển động tự nhiên thể Giúp họ dễ dàng thao tác di chuyển mà không cần tới giúp đỡ người khác 1.2 ĐỘNG LỰC VÀ MỤC ĐÍCH NGHIÊN CỨU Trong xu hướng xã hội nay, ngày có nhiều kiến thức kinh nghiệm chăm sóc sức khỏe tìm hiểu sâu tâm trí người, việc người quan tâm không sống lâu dài mà sống khỏe mạnh Trong năm gần đây, số lượng đột quỵ chấn thương não tủy sống tăng lên dần dần, số lượng bệnh nhân bị bất tiện chuyển động chân tăng lên Tất phụ thuộc vào cơng nghệ SVTH: Dương, Khải, Bình, Ninh, Sữu, Tứ Đề tài: Thiết kế mơ hình thiết bị hỗ trợ khớp gối sử dụng dầu từ trường Những người bị bất tiện di chuyển thường gặp phải dáng bất thường yếu, chẳng hạn chậm thường xuyên ngã Đối với bệnh nhân cần hỗ trợ lại, phát triển hỗ trợ đầu gối thực tế cho phép bệnh nhân để có phục hồi chức hiệu lấy lại hành động, động lực mục tiêu nghiên cứu 1.3 KHÁI NIỆM VỀ VẬT LIỆU THÔNG MINH Theo định nghĩa, vật liệu thơng minh chất nhận biết kích thích bên ngồi có khả thích nghi với thay đổi điều kiện bên ngồi Khái niệm vật liệu thơng minh lấy cảm hứng ban đầu từ quan sát hệ thống tự nhiên cảm nhận thay đổi thích ứng cho phù hợp Takagi (1996) xác định vật liệu thông minh vật có khả ứng phó với thay đổi môi trường thể chức chúng theo cách kết hợp Trong cách rộng rãi hơn, vật liệu thơng minh tính kết hợp chức cảm biến, phân tích, định hoạt động kết hợp với thuộc tính kiểm sốt vật liệu Các kích thích bên ngồi cảm nhận dẫn đến việc thay đổi điều kiện môi trường vật liệu, ví dụ: nhiệt độ, độ ẩm, áp suất, ánh sáng, từ trường Phản ứng với thay đổi môi trường liên quan đến biến đổi nhiều tính chất vật liệu kích thước, hình dạng, cấu trúc, màu sắc, từ hố, tính dẫn điện, … vv Hiện nay, vật liệu thông minh sử dụng dạng thành phần tạo nên phần hệ thống thông minh - chúng thiết kế đặc biệt để phản ứng với kích thích bên ngồi theo quy định Các hệ thống thơng minh sử dụng đặc tính riêng biệt vật liệu thông minh sử dụng chúng theo cách mà chức cảm nhận phản ứng thơng qua phản hồi đầu vào đầu liên kết với module xử lý thông tin định Điều tạo sở cho adaptronics, thuật ngữ tồn diện cho loạt cơng nghệ biết đến vật liệu thông minh, cấu trúc thơng minh, hệ thống thích nghi, vv Thuật ngữ adaptronics định hệ thống, tất yếu tố chức mạch điều chỉnh thơng thường tồn phần tử áp dụng theo cách đa chức thể hình 1.1 SVTH: Dương, Khải, Bình, Ninh, Sữu, Tứ Đề tài: Thiết kế mơ hình thiết bị hỗ trợ khớp gối sử dụng dầu từ trường Hình 1.1 Hệ thống vật liệu thơng minh Nguồn gốc adaptronics tìm thấy ngành khoa học vật liệu, tự động hóa kiểm sốt khoa học máy tính Được phát lần vào năm 40 kỉ 20, nhiên đầu năm 1990, MRF thức đưa vào nghiên cứu phát triển Ngày nay, cụm từ “Lưu chất thông minh” (Smart fluid) khơng xa lạ nhà khoa học ngày nghiên cứu ứng dụng nhiều Khi nói đến lưu chất thơng minh, ta thường nhắc đến lưu chất MR lưu chất ER, cách thức hoạt động chúng tương tự nhau, nhiên nhờ vào khả chịu ứng suất chảy cao nên cấu dựa MRF nghiên cứu ứng dụng tương đối nhiều giảm chấn, phanh, khớp nối li hợp vv 1.4 CHẤT LỎNG MR VÀ NGUYÊN LÍ HOẠT ĐỘNG Chất lỏng MR loại dầu chứa đầy hạt sắt Thông thường chất hoạt động bề mặt bao quanh hạt để bảo vệ chúng giúp giữ chúng chất lỏng, hạt sắt chứa từ 20 đến 40 phần trăm thể tích chất lỏng Các hạt nhỏ, đo từ đến 10 micron Tuy nhiên, chúng có tác động mạnh mẽ đến tính quán chất lỏng Khi tiếp xúc với từ trường, hạt xếp, làm cứng chất lỏng lên nhiều Thuật ngữ "magnetorheological" xuất phát từ hiệu ứng Quá trình làm cứng khoảng hai mươi phần nghìn giây Hiệu thay đổi đáng kể tùy thuộc vào thành phần chất lỏng, kích thước, hình dạng lực từ trường Ví dụ, nhà nghiên cứu MIT bắt đầu với hạt sắt hình cầu chúng trượt qua nhau, có từ trường Điều giới hạn độ cứng chúng, nhà khoa học nghiên cứu hình dạng hạt khác hiệu Với kết hợp mật độ, hình dạng hạt cường độ từ trường, chất lỏng MR thay đổi SVTH: Dương, Khải, Bình, Ninh, Sữu, Tứ Đề tài: Thiết kế mơ hình thiết bị hỗ trợ khớp gối sử dụng dầu từ trường từ chất lỏng sang chất rắn Giống chất lỏng dày đặc Khi chuyển đổi, điện từ bắt đầu di chuyển qua mạch, tạo từ trường trình này, chúng làm cho dầu cứng lại Lật ngược trở lại vị trí tắt làm ngừng lại, chất lỏng trở nên linh hoạt ban đầu (a) Khi khơng có (b) Sau thêm từ từ trường trường Hình 1.2 Liên kết hạt thay đổi theo từ trường Hình 1.3 Hình ảnh từ thực tế SVTH: Dương, Khải, Bình, Ninh, Sữu, Tứ Đề tài: Thiết kế mơ hình thiết bị hỗ trợ khớp gối sử dụng dầu từ trường Hiện MRF nghiên cứu ứng dụng rộng rãi giới, ứng dụng, MRF thường ứng dụng ba dạng chính: Dòng chảy (flow mode), trượt (shear mode) nén (spueeze mode) Hình 1.4 Các chế độ hoạt động MRF SVTH: Dương, Khải, Bình, Ninh, Sữu, Tứ Đề tài: Thiết kế mơ hình thiết bị hỗ trợ khớp gối sử dụng dầu từ trường Chương ỨNG DỤNG CỦA LƯU CHẤT TỪ BIẾN 2.1 MỘT SỐ ỨNG DỤNG SỬ DỤNG LƯU CHẤT THÔNG MINH 2.1.1 Phanh, li hợp Phanh phận cốt yếu ô tô, hệ thống phanh sử dụng kịp thời hiệu số vụ tai nạn liên quan đến phanh giảm thiểu hoàn toàn Khi lực phanh tạo người lái xe mà lớn lực ma sát lốp, lúc bánh xe bị hãm chặt hay bó cứng lại Do xe chuyển động với vận tốc cao nên bánh xe bị trượt đường, điều làm khả điều khiển lái xe, xe trượt phía trước khoảng cách khơng xác định xảy chuyện khơng biết trước điều khiển xe Hiện nay, hệ thống phanh ABS cải thiện cố trên, má phanh liên tục hoạt động để sinh một lực bám cần thiết giúp bánh xe chuyển động mà khơng bị bó cứng hệ thống phanh thông thường điều làm cho vò xe khơng bị mài mòn xuống mặt đường Hệ thống phanh ABS bao gồm từ đến thiết bị cảm biến vận tốc gắn trụ phanh bánh xe, hệ thống bơm kiểm soát dầu thủy lực, hệ thống điều khiển điện tử Các xe gắn hai hệ thống phanh phổ biến loại cảm ứng vận tốc cảm ứng vận tốc Loại có cảm ứng vận tốc ngồi việc chống bó cứng bánh xe nhiệm vụ kiểm sốt tốc độ bánh xe (không cho bánh xe trượt mặt đường bắt đầu chuyển động) Hệ thống phanh lưu chất từ biến (MRB) hồn tồn đáp ứng tương tự hệ thống ABS Nhờ vào khả hoàn toàn điều khiển với thời gian đáp ứng nhanh, kết hợp với loại cảm biến vận tốc ta hồn tồn điều khiển phanh nhấp nhả hệ thống ABS làm Ngồi ra, MRB có nhiều ưu điểm khác: • • • • • Năng lượng vận hành thấp: cần cung cấp dòng điện tối đa 3A MRB đạt u cầu phanh hoàn toàn Thiết kế kết cấu đơn giản Không cần hệ thống thủy lực đồng nghĩa với việc khơng có ống dẫn thủy lực nên khơng chiếm dụng khoảng khơng nhiều Khơng có ma sát phận kim loại với nên khơng có hao mòn ma sát Dễ dàng điều khiển, đặc biệt cần phanh thông qua sợi dây điện SVTH: Dương, Khải, Bình, Ninh, Sữu, Tứ Đề tài: Thiết kế mơ hình thiết bị hỗ trợ khớp gối sử dụng dầu từ trường • • Thời gian đáp ứng nhanh : 20 ms Bộ ly hợp MR nghiên cứu chế tạo dựa ưu điểm MRB Hình 2.1 Cấu tạo MRB 2.1.2 Giảm chấn Giảm chấn (damper) phận thiếu ô tô nhiều máy móc khác có tác dụng bảo vệ phận đàn hồi dập tắt dao dộng Hầu hết loại giảm chấn thơng thường có độ cứng khơng thay đổi, mật độ nhấp nhô mặt đường trùng với tần số dao dộng thiết bị giảm chấn độ nhấp nhô mặt đường lớn hiệu giảm chấn giảm đáng kể chí vơ hiệu hóa Việc thiết kế giảm chấn có khả điều chỉnh độ cứng trở nên cần thiết bù đắp khuyết điểm giảm chấn thông thường, với khả điều khiển MRF nghiên cứu ứng dụng thiết kế giảm chấn Nó có khả tùy biến độ cứng giảm chấn phụ thuộc vào độ nhấp nhô mặt đường làm cho dao động dập tắt nhanh nhất, hiệu mà người ngồi xe cảm thấy thoải mái SVTH: Dương, Khải, Bình, Ninh, Sữu, Tứ 10 Đề tài: Thiết kế mơ hình thiết bị hỗ trợ khớp gối sử dụng dầu từ trường Khác với phương pháp thiết kế truyền thống, sử dụng cơng thức giải tích, hệ số kinh nghiệm, bảng tính … ứng dụng FEM, cần phải xây dựng mơ hình hình học cho máy điện, khai báo thông số vật liệu, đặt giả thiết điều kiện biên, sử dụng máy tính số để giải tốn với khối lượng tính tốn lớn, lên đến hàng giờ, hàng ngày, chí hàng tuần FEM đánh giá có tính vạn năng, phù hợp mơ hình phức tạp hình học, đặc tính vật liệu biến đổi thời thời gian Tuy nhiên, ứng dụng mô số thiết kế máy điện gặp nhiều khó khăn, thơng số đưa vào mơ hình mơ thơng số chế tạo thực tế sai khác, FEM khơng thể phản ánh tồn tác động yếu tố cơng nghệ chế tạo nên mơ hình mơ mơ hình thực tế có sai số Do đó, phương pháp cần kết hợp phương pháp mô kinh nghiệm chế tạo Hình 5.12 Giao diện thiết kế phần mềm 5.3.2 Ứng dụng Một ưu điểm bật Maxwell tiến trình xử lý tự động vị trí mà người dùng mong muốn để tạo vùng làm việc độc lập, đưa đặc tính vật liệu để trích xuất liệu bên ngồi Nhờ tính độc đáo Maxwell giải vấn đề cách hiệu cách tạo mắt lưới phù hợp với độ xác cao Điều chứng tỏ thơng qua q trình tương thích tự động mặt lạ, chúng SVTH: Dương, Khải, Bình, Ninh, Sữu, Tứ 70 Đề tài: Thiết kế mơ hình thiết bị hỗ trợ khớp gối sử dụng dầu từ trường phân tách thành phần phức tạp thu tiến trình xử lý giưps kỹ sư thuận lợi dễ dàng thiết kế Maxwell có khả phát triển hifi, làm giảm kiểu models cần phân tích thơng qua phương pháp phân tích ứng dụng rộng Simplorer, phần mềm mô hệ thống đa vùng ANSYS Khả cho phép tạo dòng thiết kế điện từ mạnh mẽ, giúp người dùng liên kết xác mạnh phức tạp với models Maxwell, tạo hiệu suất cao việc thiết kế hệ thống điện điện công suất 5.3.3 Phương pháp phần tử hữu hạn Ngồi việc tính phương pháp giải tích, tốn từ trường thiết bị MRF giải phương pháp phần tử hữu hạn ( FEM) Đối với toán tối ưu, thông thường sử dụng hai phương pháp phương pháp giải tích phương pháp phân tích phần tử hữu hạn (FEA) Đối với phương pháp FAE, cần phải thực theo quy trình Trước tiên, hạng mục tiêu đưa mục đích thiết kế tối ưu ứng dụng thiết bị hàm mục tiêu ln tối ưu theo hướng tối thiểu hóa Vì mục tối ưu hàm cực đại hóa hiệu suất hoạt động hàm phải chuyển sang hàm tương đương cho hàm tương đương đạt cực tiểu hiệu suất thiết bị đạt tối đa Sau có hàm mục tiêu, thông số thiết kế xác định bước Các thông số ràng buộc khác (nếu có) xác định bước Tiếp theo, cần phải có giải thuật thích hợp để đạt kết tối ưu mong muốn, thơng thường có nhiều giải thuật để tìm đáp án tối ưu cho mơt tốn Các phương pháp sử dụng phi đạo hàm, đạo hàm bậc 1, đạo hàm bậc Phương pháp phi đạo hàm khơng u cầu có đạo hàm thông thường không sử dụng ứng dụng MRF chúng dễ dàng thực thi khả hội tụ thấp Nó sử dụng trường hợp đặc biệt biến không thiết phải bị ràng buộc Một số giải thuật phi đạo hàm thông thường Simplex giải thuật di truyền Neural Networls Phương pháp tối ưu hóa đạo hàm bậc đặc trưng khả hội tụ nhanh ánh xạ bất biến Tuy nhiên, chúng yêu cầu đạo hàm bậc nghiệm phương trình tuyến tính khó tìm đặc biệt ứng dụng lớn Phương pháp tối ưu phổ biến thường dùng cho việc tối ưu thiết bị MRF phương pháp đạo hàm bậc Mặc dù tốc độ hội tụ lâu phương pháp đạo hàm bậc phương pháp sử dụng rộng rãi việc tính tốn tối ưu thiết bị MRF dễ dàng việc tính tốn lập trình Một giải thuật tối ưu điển hình phương pháp đạo hàm bậc phương pháp gradient liên SVTH: Dương, Khải, Bình, Ninh, Sữu, Tứ 71 Đề tài: Thiết kế mơ hình thiết bị hỗ trợ khớp gối sử dụng dầu từ trường hợp Lưu đồ sau cho thấy cách mà phần mềm phần tử hữu hạn ANSYS tìm kết tối ưu sử dụng phương pháp first order Hình 5.13 Lưu đồ thiết kế tối ưu thiết bị MRF sử dụng FEM SVTH: Dương, Khải, Bình, Ninh, Sữu, Tứ 72 Đề tài: Thiết kế mơ hình thiết bị hỗ trợ khớp gối sử dụng dầu từ trường Hình 5.14 Ví dụ mơ hình FEM để giải tốn từ trường 5.4 TỐI ƯU HÓA CÁC THAM SỐ CỦA THIẾT BỊ VÀ MƠ PHỎNG TỪ TRƯỜNG Mục đích nghiên cứu chọn độ rộng cực từ, độ dày kênh từ, vòng quay dòng điện, vùng diện tích bị ảnh hưởng chất lỏng thông số thành phần khác dễ dàng ảnh hưởng đến mô-men xoắn đầu để mơ phân tích Thơng qua tính tốn tối ưu hóa, kích thước phù hợp thơng số tìm thấy mục tiêu tối ưu hóa thu mơ-men xoắn đầu cao [8] Trước thực phép tính tối ưu hóa, điều kiện biên kích thước tham số cần phải xác định, kích thước phù hợp phạm vi tham số phân tích thơng qua mơ để cải thiện hiệu tính tốn phân tích tối ưu hóa Việc tính tốn tối ưu hóa thiết bị phanh đa lớp từ tính nghiên cứu thu thơng qua tính tốn tối ưu hóa thu Kết đầu lực xoắn bốn tham số đưa bảng 5.1 cho phạm vi lựa chọn kích thước mẫu tham số sau phân tích mơ phỏng, kết tối đa mơ-men xoắn đầu kích thước tối ưu phép tính tối ưu hóa Bảng 5.1 Phạm vi lựa chọn cho kích thước Tên phần Kích thước Độ dày kênh từ Chiều rộng cực Cuộn dây ampere 6mm đến 10mm 14mm đến 18mm 180NI đến 460NI (thay đổi theo diện tích) 2007 mm2 đến 1395 mm2 Khu vực làm việc chất lỏng SVTH: Dương, Khải, Bình, Ninh, Sữu, Tứ 73 Đề tài: Thiết kế mơ hình thiết bị hỗ trợ khớp gối sử dụng dầu từ trường Bảng 5.2 Kích thước tham số tối ưu hóa Tên Phần Kết tối ưu hóa Độ dày kênh từ 9.85 mm Cực chiều rộng 15.65 mm Cuộn dây ampere 363 NI Khu vực làm việc chất lỏng 1559.59 mm2 Mô men xoắn 16.955 N-m Các kết mật độ thông lượng tổng thể sau tối ưu hóa thể hình 5.15 SVTH: Dương, Khải, Bình, Ninh, Sữu, Tứ 74 Đề tài: Thiết kế mơ hình thiết bị hỗ trợ khớp gối sử dụng dầu từ trường Hình 5.15 Kết mơ từ trường sau tối ưu hóa Hình 5.16 cho thấy mật độ từ trường sau cấp điện vào thiết bị, đường sức từ chạy quanh stator rotor tạo thành chuỗi khép kín SVTH: Dương, Khải, Bình, Ninh, Sữu, Tứ 75 Đề tài: Thiết kế mơ hình thiết bị hỗ trợ khớp gối sử dụng dầu từ trường Hình 5.16 Mật độ từ trường Có thể thấy cực từ kênh từ gần bão hòa khơng bão hòa, bão nhẹ, kích thước kích thước tối ưu thiết kế, sau hồn thành phân tích mơ tính tốn tối ưu, chương giới thiệu việc xử lý vật lý chi tiết kiếm tra Chương 6: KIỂM TRA VÀ GIA CÔNG PHANH DẦU TỪ TRƯỜNG SVTH: Dương, Khải, Bình, Ninh, Sữu, Tứ 76 Đề tài: Thiết kế mơ hình thiết bị hỗ trợ khớp gối sử dụng dầu từ trường 6.1 KÍCH THƯỚC VẬT LÍ SAU KHI THẢO LUẬN Sau đạt kích thước tính tốn tối ưu, phần thảo luận việc xử lý vật lý điện trở chất lỏng MR nhiều lớp thực phép đo thực nghiệm Hãy thử so sánh kết thử nghiệm với kết mơ phân tích hiệu chúng Sau xem xét tổng thể tích, trọng lượng, phương pháp chế biến mức độ khó khăn, định sử dụng thơng số bảng 6.1 để xử lý Bảng 6.1 Kích thước xử lý thực thể Tên Phần Kích thước chế tạo Đô dày kênh từ 8mm Chiều rộng cực 16mm Cuộn dây ampere 300NI Độ dày đĩa 1mm Mômen xoắn 16.28 N-m 6.1.1 Sản xuất vật lí Q trình gia cơng gặp nhiều khó khăn, đặc biệt đĩa stator rotor kích thước q mỏng 1mm Nếu xử lý máy tiện CNC, máy phay CNC… vv, dễ dàng gây nhiệt độ cao, áp lực kẹp dẫn đến biến dạng đĩa Cuối sau truy cập vào nhiều nhà cung cấp thảo luận liên tục, Chúng định sử dụng phương phápcắt laser để xử lý đĩa stator rotor, độ xác phương pháp cao phương pháp thông thường, giải pháp khả thi hơn, lắp ráp tay, phận phải có độ chênh lệch dung sai lắp ráp Vấn đề phận phải tạo số dung sai gia cơng, dung sai phận đặt ± 0,1 mm Hình 6.1 mơ sơ đồ kết hợp phanh từ trường đa lớp, đường kính mơ 96 mm độ dày 36 mm, trọng lượng lắp ráp mô 1,3kg Bên bên cực từ, cuộn dây, vỏ bảo vệ từ tính, stator, rotor, vỏ SVTH: Dương, Khải, Bình, Ninh, Sữu, Tứ 77 Đề tài: Thiết kế mơ hình thiết bị hỗ trợ khớp gối sử dụng dầu từ trường Hình 6.1 Mơ sơ đồ kết hợp phanh từ trường Hình 6.2 cho thấy hình ảnh chi tiết vật lý phận, bao gồm nắp dưới, cột từ, kênh từ dưới, ba đĩa rotor, bốn đĩa stator, bốn miếng đệm rotor, ba miếng đệm stator dẫn cuộn, vòng quấn dây Hình 6.2 Ảnh chụp phân rã chi tiết sau gia cơng SVTH: Dương, Khải, Bình, Ninh, Sữu, Tứ 78 Đề tài: Thiết kế mơ hình thiết bị hỗ trợ khớp gối sử dụng dầu từ trường Hình 6.3 6.4 cho thấy hình ảnh trục rotor, vòng quấn dây ảnh lắp ráp với đường kính 96 mm, độ dày 36 mm Hình 6.3 Trục rotor cuộn dây từ Số vòng quấn dây 200 vòng, nguồn điện cung cấp cho thiết bị tối thiểu 12V, dòng điện cung cấp cho thiết bị lập trình, thay đổi tùy ý muốn SVTH: Dương, Khải, Bình, Ninh, Sữu, Tứ 79 Đề tài: Thiết kế mơ hình thiết bị hỗ trợ khớp gối sử dụng dầu từ trường Hình 6.4 Lắp trục rotor vào stator Hình 6.5 Hình ảnh lắp ráp hồn chỉnh SVTH: Dương, Khải, Bình, Ninh, Sữu, Tứ 80 Đề tài: Thiết kế mơ hình thiết bị hỗ trợ khớp gối sử dụng dầu từ trường 6.1.2 Ứng dụng phanh từ trường để hỗ trợ khớp gối Thiết bị kết hợp với số chi tiết khác để tạo thành mơ hình hồn chỉnh, cần sử dụng máy đo tốc độ lực cảm biến để phát góc đầu gối áp lực chân tương ứng, phân tích góc đầu gối, vận tốc góc, tăng tốc góc lực chân tương ứng [5] Nó thiết kế chiến lược điều khiển thơng minh thơng qua phản hồi tín hiệu cảm biến, bao gồm ngăn ngừa rơi giữ dáng bình thường Sau thử nghiệm động [7], chứng minh phanh MR cung cấp khả hỗ trợ đầu gối thích ứng để bảo vệ bệnh nhân hỗ trợ cho bệnh nhân chuyển cách bình thường Hình 6.6 Chu kỳ bước IC (Intial contact):Điểm tiếp xúc ban đầu FF (foot flat): Tiếp xúc toàn phần MS (midstance): Đứng thẳng HL (heel lift): Nâng người lên TO (toe of): Đẩy mũi bàn chân Hình 6.6 cho thấy chu kì bước đi, từ tạo thuật tốn cho mơ hình Mục đích thuật tốn để phát pha pha hỗ trợ lực pha pha di chuyển theo Dựa vào moment tương tác cấu với chân mà cảm biến lực nhận để điều khiển moment cho động hỗ trợ hợp lý • • • • • SVTH: Dương, Khải, Bình, Ninh, Sữu, Tứ 81 Đề tài: Thiết kế mơ hình thiết bị hỗ trợ khớp gối sử dụng dầu từ trường Hình 6.7 Vị trí cảm biến bàn chân Hình 6.8 Vị trí đặt thiết bị hỗ trợ khớp gối SVTH: Dương, Khải, Bình, Ninh, Sữu, Tứ 82 Đề tài: Thiết kế mơ hình thiết bị hỗ trợ khớp gối sử dụng dầu từ trường 6.2 KẾT LUẬN Thiết bị hỗ trợ đầu gối sử dụng công nghệ dầu từ trường thiết kế nghiên cứu mang lại khả chống chịu tối ưu dáng nghiên cứu cải thiện, thiết kế để đạt hiệu suất cao Lợi tỷ lệ khối lượng mô-men xoắn đầu cao chức hệ thống khơng nhằm mục đích ngăn chặn vấp ngã mà hỗ trợ tốt Điều chứng minh nghiên cứu trước Với cơng nghệ áp dụng đặc tính lưu chất thơng minh phanh BMR (phanh từ trường) hồn tồn đáp ứng u cầu loại phanh thông thường, gần có số nghiên cứu phanh BMR để ứng dụng hệ thống phanh ôtô Nhưng vấn đề chi phí thời gian, đặc biệt rào cản công nghệ nên thiết bị chưa phát triển rộng rãi Hi vọng tương lai, công nhệ khai thác ứng dụng rộng rãi ưu điểm SVTH: Dương, Khải, Bình, Ninh, Sữu, Tứ 83 Đề tài: Thiết kế mơ hình thiết bị hỗ trợ khớp gối sử dụng dầu từ trường TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] http://research.vancouver.wsu.edu/dr-hakan-gurocak/mr-glove/ [2] Nguyen, P B Choi, S B 2011 "Một cách tiếp cận để phân tích mạch từ ứng dụng để thiết kế tối ưu phanh magnetorheological hai chiều" Vật liệu cấu trúc thông minh, 20-12- 2011 [3] Ye, S Williams, K A 2004 "Kiểm soát bán chủ động rung động xoắn cách sử dụng phanh chất lỏng MR" Kỷ yếu SPIE 5390: 135–146 [4] Yaojung Shiao Quang-Anh Nguyen, "Phát triển đa cực phanh từ tính" Vật liệu cấu trúc thông minh, 22, số 6, 2013, trang 1-13 [5] W H Li H Du, "Đánh giá thiết kế thử nghiệm phanh từ tính", Int J Adv Manuf Technol, tập 21, 2003, trang 508-515 [6] Xiao Yaorong, Lai Jianhong, Lin Tingjun, "Hệ thống hỗ trợ đầu gối thích ứng với điện trở chất lỏng từ tính đa lớp", 2015 Hội thảo khoa học kỹ thuật y sinh học công nghệ, Đài Bắc, Đài Loan, ngày 13 tháng 11 năm 2015 [7] http://www.lord.com/ [8] http://www.collieroandp.com/collier-kafo-orthotics/ [9] Daoming Wang Youfu Hou, "Thiết kế thử nghiệm đánh giá thiết bị truyền động từ tính đa chất hóa học", Tạp chí Hệ thống Cấu trúc Vật liệu Thông minh, 2012, tr 1-11 SVTH: Dương, Khải, Bình, Ninh, Sữu, Tứ 84 ... Đề tài: Thiết kế mơ hình thiết bị hỗ trợ khớp gối sử dụng dầu từ trường từ chất lỏng sang chất rắn Giống chất lỏng dày đặc Khi chuyển đổi, điện từ bắt đầu di chuyển qua mạch, tạo từ trường trình... Dương, Khải, Bình, Ninh, Sữu, Tứ 13 Đề tài: Thiết kế mơ hình thiết bị hỗ trợ khớp gối sử dụng dầu từ trường Phụ thuộc vào độ lớn từ trường cách đưa từ trường vào ta điều chỉnh van theo kiểu ON/OFF... Sữu, Tứ 20 Đề tài: Thiết kế mơ hình thiết bị hỗ trợ khớp gối sử dụng dầu từ trường tính chất này, phân tích mạch từ đề xuất sau [2] Hình 3.4 cho thấy ba kết hợp có mạch từ phần tử phanh BMR, vị trí