Nghiên cứu ảnh hưởng giao động của giảm chấn quán tính

Đại Học Quốc Gia Tp Hồ Chí Minh TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA TRẦN NGHIÊM LAM SƠN NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG DAO ĐỘNG CỦA GIẢM CHẤN QUÁN TÍNH Chuyên ngành :CƠ KHÍ CHẾ TẠO MÁY LUẬN VĂN THẠC SĨ TP HỒ CHÍ MINH, tháng 12 năm 2006 LỜI CẢM ƠN Để hoàn thành luận văn trước tiên xin chân thành cảm ơn Ban Giám Hiệu Trường Đại Học Bách Khoa–Tp HCM, Phòng Đào Tạo Sau Đại Học, Thầy Cô khoa tận tình dạy, trang bị kiến thức chuyên môn, tạo điều kiện cho học tập, nghiên cứu trường suốt thời gian qua Con vô cảm ơn Thầy NGUYỄN TUẤN KIỆT Thầy trực tiếp giảng dạy, hướng dẫn vấn đề dao động kỹ thuật, giúp mở rộng tầm hiểu biết lónh vực nghiên cứu vô hữu ích sống công việc sau Con cảm ơn gia đình động viên, hỗ trợ suốt năm dài học Tôi cảm ơn đóng góp ý kiến, hỗ trợ kỹ thuật bạn Hoàng Thiên Sơn, Nguyễn Thanh Trương Anh cảm ơn em, Kha, em động viên, khích lệ anh nhiều 3/12/2006 Trần Nghiêm Lam Sơn TĨM TẮT LUẬN VĂN Trong luận văn này, lý thuyết (phương trình toán, phần mềm phần tử hữu hạn) có kiểm chứng thực nghiệm, nghiên cứu ảnh hưởng giảm chấn quán tính đến dao động quay trục Việc nghiên cứu làm sở cho việc thiết kế kết cấu chịu dao động xoắn, bình ổn dao động cho biên độ dao động đạt tiêu chuẩn cho phép số thiết bị CƠNG TRÌNH ĐƯỢC HỒN THÀNH TẠI TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HỒ CHÍ MINH Cán hướng dẫn khoa học : TS Nguyễn Tuấn Kiệt Cán chấm nhận xét : Cán chấm nhận xét : Luận văn thạc sĩ bảo vệ HỘI ĐỒNG CHẤM BẢO VỆ LUẬN VĂN THẠC SĨ TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA, ngày tháng năm TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA PHÒNG ĐÀO TẠO SĐH CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM ĐỘC LẬP – TỰ DO – HẠNH PHÚC Tp HCM, ngày tháng 12 năm 2006 NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ Họ tên học viên: Trần Nghiêm Lam Sơn Ngày, tháng, năm sinh: 17-04-1979 Chuyên ngành: Cơ Khí Chế Tạo Máy I- TÊN ĐỀ TÀI: Nghiên cứu ảnh hưởng dao động giảm chấn quán tính Phái: Nam Nơi sinh: Tp.HCM MSHV: 00404088 II- NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG: -Mở đầu – Tổng quan -Các lý thuyết liên quan đến giảm chấn qn tính -Mơ hình thí nghiệm -Kết thí nghiệm - Xử lý số liệu -Nhận xét – Kết luận III- NGÀY GIAO NHIỆM VỤ (Ngày bắt đầu thực LV ghi Quyết định giao đề tài): IV- NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ: V- CÁN BỘ HƯỚNG DẪN (Ghi rõ học hàm, học vị, họ, tên): TS Nguyễn Tuấn Kiệt CÁN BỘ HƯỚNG DẪN (Học hàm, học vị, họ tên chữ ký) CN BỘ MÔN QL CHUYÊN NGÀNH TS Nguyễn Tuấn Kiệt Nội dung đề cương luận văn thạc sĩ Hội đồng chun ngành thơng qua TRƯỞNG PHỊNG ĐT – SĐH Ngày tháng năm TRƯỞNG KHOA QL NGÀNH MỤC LỤC Trang Chương MỞ ĐẦU Chương TỔNG QUAN 2.1 Các công trình có tác giả nước có liên quan đến đề tài 2.2 Giới thiệu số loại giảm chấn quán tính bán thị trường 2.3 Mục đích đề tài Chương CÁC LÝ THUYẾT LIÊN QUAN ĐẾN GIẢM CHẤN QUÁN TÍNH 3.1 Định luật Newton lực nhớt 3.2 Mô hình giảm chấn động lực – Giảm dao động xoắn 10 3.3 Giới thiệu mô hình ma trận giảm chấn 12 3.4 Giới thiệu nguyên lý chung giảm chấn quán tính 14 3.5 Phương pháp tìm hệ số giảm chấn từ kết thí nghiệm 23 - Lý thuyết điểm nửa lượng (half power point) Chương MÔ HÌNH THÍ NGHIỆM 25 4.1 Đầu dò chuyển vị 25 4.2 Card PCL-818L 26 4.3 Chọn loại giảm chấn dùng thí nghiệm 28 4.4 Sơ đồ kết nối tín hiệu 31 4.5 Các thông số hình học mô hình 32 4.6 Mô tả thí nghiệm 32 4.7 Hình chụp mô hình thí nghiệm giảm chấn 34 4.8 Hình chụp mô hình thí nghiệm có giảm chấn nhỏ J= 140.10-7kgm2 34 4.9 Hình chụp mô hình thí nghiệm có giảm chấn to J= 870.10-7kgm2 35 Chương KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM – XỬ LÝ SỐ LIỆU 36 5.1 Kết thí nghiệm lần 1: không gắn giảm chấn 36 5.2 Kết thí nghiệm lần 2: gắn giảm chấn nhỏ J= 140.10-7kgm2 38 5.3 Kết thí nghiệm lần 2: gắn giảm chấn to J= 870.10-7kgm2 39 5.4 Đồ thị quan hệ số vòng quay điện áp vị trí sensor 40 5.5 Đồ thị quan hệ số vòng quay điện áp vị trí sensor 41 5.6 Dùng phần mềm PTHH giải toán mô hình thí nghiệm 42 5.6.1 Dùng MATLAB giải mô hình thí nghiệm trục 43 chịu xoắn, không gắn giảm chấn 5.6.2 Dùng RDM giải mô hình thí nghiệm không gắn giảm chấn 46 5.6.3 Dùng MATLAB giải mô hình thí nghiệm trục chịu 53 xoắn, gắn giảm chấn nhỏ m=61g, J= 140.10-7kgm2 5.6.4 Dùng RDM giải mô hình thí nghiệm gắn giảm chấn nhỏ 57 m=61g, J= 140.10-7kgm2 5.6.5 Dùng MATLAB giải mô hình thí nghiệm trục chịu 64 xoắn, gắn giảm chấn to m=105g, J= 870.10-7kgm2 5.6.6 Dùng RDM giải mô hình thí nghiệm gắn giảm chấn to 68 m=105g, J= 870.10-7kgm2 5.7 Tính hệ số giảm chấn 75 5.8 Đưa hệ số giảm chấn vào mô hình tính toán 79 5.8.1 Dùng phần mềm RDM 79 5.8.1.1 Dùng RDM giải mô hình thí nghiệm không gắn giảm chấn 80 quán tính 5.8.1.2 Dùng RDM giải mô hình thí nghiệm gắn giảm chấn 83 quán tính nhỏ J= 140.10-7kgm2 5.8.1.3 Dùng RDM giải mô hình thí nghiệm gắn giảm chấn 86 quán tính to J= 870.10-7kgm2 5.8.2 Sử dụng phần mềm phần tử hữu hạn MSC Visual 92 Nastran Desktop 5.8.2.1 Mô mô hình thí nghiệm 92 5.8.2.2 So sánh với kết thí nghiệm 96 Chương NHẬN XÉT - KẾT LUẬN 98 HƯỚNG PHÁT TRIỂN CỦA ĐỀ TÀI 101 TÀI LIỆU THAM KHẢO 102 PHỤ LỤC 104 Chương trình MATLAB tính tần số riêng cho hệ tổng quát n bậc tự 104 Bảng kết thí nghiệm không gắn giảm chấn quán tính 106 Bảng kết thí nghiệm gắn giảm chấn quán tính nhỏ J=140.10-7kgm2 112 Bảng kết thí nghiệm gắn giảm chấn quán tính to J=870.10-7kgm2 119 -1- Chương GVHD: TS Nguyễn Tuấn Kiệt Mở đầu Trong máy móc, dao động yếu tố khó kiểm soát Việc hiểu dao động, khống chế dao động, kiểm soát dao động hệ thống máy móc xác ngày coi trọng Các vấn đề thực tế quan trọng cân máy, dao động xoắn trục, dao động máy tác động tải trọng động…cần phải khảo sát kỹ lưỡng nhằm hiểu rõ chất, quy luật dao động Từ cải tiến thiết kế, kiểm soát, khống chế dao động máy, định chu kỳ bảo trì, bảo dưỡng, định chế độ làm việc thích hợp… Ngoài ra, nắm vững dao động, ứng dụng dao động để thiết kế thiết bị sử dụng dao động vào công việc cụ thể (ví dụ lăn ép rung, cấp phôi tự động, đầm rung,…) Trong luận văn này, lý thuyết có kiểm chứng thực nghiệm, nghiên cứu ảnh hưởng giảm chấn quán tính đến dao động quay trục Từ làm sở cho việc thiết kế kết cấu chịu dao động xoắn, bình ổn dao động cho biên độ dao động đạt tiêu chuẩn cho phép số thiết bị LVTN:Nghiên cứu ảnh hưởng dao động giảm chấn quán tính - HVTH: Trần Nghiêm Lam Sơn -2- Chương GVHD: TS Nguyễn Tuấn Kiệt Tổng quan 2.1 Các công trình có tác giả nước có liên quan đến đề tài: -Troy Feese Charles Hill, Engineering Dynamics Incorporated, University Oak, San Antonio, Texas ([11]) coù đề tài nghiên cứu ảnh hưởng yếu tố thiết dao động xoắn, cải tiến độ tin cậy máy cách khống chế dao động xoắn Các chi tiết máy nghiên cứu bao gồm: giảm chấn quán tính, loại khớp nối mềm, loại motor, loại trục (vật liệu, kích thước, ứng suất ), bánh răng, bánh đà… Đề tài đề cập đến phương pháp đo lường dao động trình vận hành nhằm đảm bảo dao động không vượt giới hạn cho phép -Timothy Griffin, Virginia Polytechnic Institute and State University ([12]), có đề tài ứng dụng phần mềm nghiên cứu dao động xoắn: phần mềm viết Visual Basic, cho phép người sử dụng mô đặc trưng dao động xoắn, ứng xử chi tiết hệ thống máy móc giảm chấn quán tính, trục, bánh răng… -Về mặt thương mại, cty nghiên cứu tung thị trường loại sản phẩm giảm chấn quán tính khác nhau: -Vexta Oriental Motor Co.,Ltd Japan coù Clean Damper -FerroDamp Viscous TM, USA coù Inertial Damper -Fluidampr / Horschel Motorsports Company, USA có giảm chấn quán tính chuyên dùng cho xe tải, xe đua -ATI Performance Products, Inc, USA có sản phẩm giảm chấn quán tính chuyên dùng cho xe tải, xe LVTN:Nghiên cứu ảnh hưởng dao động giảm chấn quán tính - HVTH: Trần Nghiêm Lam Sơn -112- GVHD: TS Nguyễn Tuấn Kiệt Bảng kết thí nghiệm gắn giảm chấn quán tính nhỏ J=140.10-7 kg.m2: 322v/p 400 v/p 519 v/p LVTN:Nghiên cứu ảnh hưởng dao động giảm chấn quán tính - HVTH: Trần Nghiêm Lam Sơn -113- GVHD: TS Nguyễn Tuấn Kiệt 796 v/p 1024 v/p 1814 v/p LVTN:Nghiên cứu ảnh hưởng dao động giảm chấn quán tính - HVTH: Trần Nghiêm Lam Sơn -114- GVHD: TS Nguyễn Tuấn Kiệt 1408 v/p 1534 v/p 1688 v/p LVTN:Nghiên cứu ảnh hưởng dao động giảm chấn quán tính - HVTH: Trần Nghiêm Lam Sơn -115- GVHD: TS Nguyễn Tuấn Kiệt 1902 v/p 2046 v/p 2226 v/p LVTN:Nghiên cứu ảnh hưởng dao động giảm chấn quán tính - HVTH: Trần Nghiêm Lam Sơn -116- GVHD: TS Nguyễn Tuấn Kiệt 2303 v/p 2450 v/p 2612 v/p LVTN:Nghiên cứu ảnh hưởng dao động giảm chấn quán tính - HVTH: Trần Nghiêm Lam Sơn -117- GVHD: TS Nguyễn Tuấn Kiệt 2910 v/p 3105 v/p 3346 v/p LVTN:Nghiên cứu ảnh hưởng dao động giảm chấn quán tính - HVTH: Trần Nghiêm Lam Sơn -118- GVHD: TS Nguyễn Tuấn Kiệt 3791 v/p 5151 v/p 5392 v/p LVTN:Nghiên cứu ảnh hưởng dao động giảm chấn quán tính - HVTH: Trần Nghiêm Lam Sơn -119- GVHD: TS Nguyễn Tuấn Kiệt Bảng kết thí nghiệm gắn giảm chấn quán tính lớn J=870.10-7 kg.m2: 318 v/p 384 v/p 562 v/p LVTN:Nghiên cứu ảnh hưởng dao động giảm chấn quán tính - HVTH: Trần Nghiêm Lam Sơn -120- GVHD: TS Nguyễn Tuấn Kiệt 752 v/p 821 v/p 892 v/p LVTN:Nghiên cứu ảnh hưởng dao động giảm chấn quán tính - HVTH: Trần Nghiêm Lam Sơn -121- GVHD: TS Nguyễn Tuấn Kiệt 980 v/p 1044 v/p 1082 v/p LVTN:Nghiên cứu ảnh hưởng dao động giảm chấn quán tính - HVTH: Trần Nghiêm Lam Sơn -122- GVHD: TS Nguyễn Tuấn Kiệt 1794 v/p 1336 v/p 1482 v/p LVTN:Nghiên cứu ảnh hưởng dao động giảm chấn quán tính - HVTH: Trần Nghiêm Lam Sơn -123- GVHD: TS Nguyễn Tuấn Kiệt 1526 v/p 1736 v/p 1945 v/p LVTN:Nghiên cứu ảnh hưởng dao động giảm chấn quán tính - HVTH: Trần Nghiêm Lam Sơn -124- GVHD: TS Nguyễn Tuấn Kiệt 2111 v/p 2218 v/p 2352 v/p LVTN:Nghiên cứu ảnh hưởng dao động giảm chấn quán tính - HVTH: Trần Nghiêm Lam Sơn -125- GVHD: TS Nguyễn Tuấn Kiệt 2581 v/p 2671 v/p 2957 v/p LVTN:Nghiên cứu ảnh hưởng dao động giảm chấn quán tính - HVTH: Trần Nghiêm Lam Sơn -126- GVHD: TS Nguyễn Tuấn Kiệt 3255 v/p 3409 v/p 6050 v/p LVTN:Nghiên cứu ảnh hưởng dao động giảm chấn quán tính - HVTH: Trần Nghiêm Lam Sơn ... loại giảm chấn quán tính nên đề tài chọn mua loại giảm chấn quán tính để làm thí nghiệm Mục đích thí nghiệm: -Để hiểu rõ tính chất loại giảm chấn quán tính -Đi sâu vào nghiên cứu ảnh hưởng loại giảm. .. LVTN :Nghiên cứu ảnh hưởng dao động giảm chấn quán tính - HVTH: Trần Nghiêm Lam Sơn -31- GVHD: TS Nguyễn Tuấn Kiệt 4.4 Sơ đồ kết nối tín hiệu: LVTN :Nghiên cứu ảnh hưởng dao động giảm chấn quán tính. .. xét ảnh hưởng giảm chấn quán tính LVTN :Nghiên cứu ảnh hưởng dao động giảm chấn quán tính - HVTH: Trần Nghiêm Lam Sơn -33- GVHD: TS Nguyễn Tuấn Kiệt Từ đường biểu diễn thí nghiệm có giảm chấn quán