truyền thống khoảng 20 mm, do vậy bán kính của giảm chấn MRF được giới hạn nhỏ hơn giá trị này. Bên cạnh đó, để gia cơng được vỏ trượt xylanh mà khơng bị cong vênh, chiều cao của rãnh quấn dây không nên quá bé, và trong trường hợp này, nó được thiết lập lớn hơn 4,65 mm. Tổng qt, bài tốn tối ưu hóa thiết kế của giảm chấn MRF cho máy giặt cửa trước được phát biểu như sau:
Tìm các giá trị kích thước hình học cơ bản của giảm chấn MRF để tối thiểu hóa lực ma sát không tải F0, với các ràng buộc:
− lực giảm chấn cực đại Fd > 80 N,
− chiều dài của khe hở MRF L < 80 mm,
− bán kính ngồi của giảm chấn R < 20 mm,
− chiều cao của rãnh quấn dây hc > 4,65 mm.
Trong nghiên cứu này, mơ hình phần tử hữu hạn (FE) của giảm chấn MRF được xây dựng trên phần mềm ANSYS, sử dụng phần tử PLANE 13 (Hình 4.4a). Như đã đề cập ở Mục 2.2.4 (Chương 2), kích thước lưới cần được xác định bởi số phần tử trên đoạn thẳng, và số phần tử này khơng thay đổi trong q trình tối ưu hóa. Cần lưu ý là kích thước lưới phần tử càng nhỏ thì kết quả càng chính xác, nhưng đồng thời chi phí tính tốn mơ phỏng càng tăng. Dựa trên các tài liệu [140, 141], số phần tử trên
Bảng 4.1: Các thông số tối ưu của giảm chấn MRF.
Thông số thiết kế
Chiều cao rãnh hc (mm) 5,11 Bề dày thành mỏng tw (mm) 0,8 Chiều rộng rãnh wc (mm) 22,16 Bề dày vỏ trượt to (mm) 3 Chiều cao vát hch (mm) 2,58 Bán kính trục rs (mm) 8,25 Chiều rộng vát wch (mm) 9,77 Bán kính ngồi R (mm) 17,96 Chiều dài cực từ lp (mm) 4,23 Cường độ dòng điện I (A) 1 Chiều dài khe MRF L (mm) 61,24 Lực giảm chấn cực đại Fd (N) 80 Bề dày khe MRF tg (mm) 0,8 Lực ma sát không tải F0 (N) 18,4
đoạn thẳng được chọn là 10 để đảm bảo sự hội tụ của lời giải FE. Bài toán mạch từ của giảm chấn MRF xác định mối liên hệ giữa cường độ dòng điện cấp vào các cuộn dây (đầu vào) và mật độ từ thông xuyên qua khe hở MRF (đầu ra). Điều kiện biên của bài toán là các đường sức từ nằm song song dọc theo đường biên của mơ hình. Để thu được kết quả tối ưu, phương pháp first–order kết hợp với thuật tốn golden– section trong cơng cụ tối ưu hóa ANSYS được sử dụng. Trình tự chi tiết đã được đề cập đến ở Mục 2.2.5 (Chương 2).
Kết quả tối ưu được tổng hợp trong Bảng 4.1. Chú ý rằng bề dày khe hở MRF tg càng nhỏ thì lực giảm chấn càng lớn, đồng thời giảm chi phí lượng MRF cần đổ vào. Kích cỡ thành mỏng tw cũng cần nhỏ nhất có thể để đẩy nhanh sự bão hịa từ thông tại đây và dẫn hướng từ thông xuyên qua khe hở MRF. Tuy nhiên, giá trị nhỏ của hai thơng số này làm tăng độ khó và chi phí chế tạo. Vì thế, trong nghiên cứu này, cả hai