Phát triển giảm chấn MRF kiểu dòng chảy tự thích nghi

Bài báo "Phát triển giảm chấn MRF kiểu dòng chảy tự thích nghi" nghiên cứu một cấu hình mới cho giảm chấn kiểu dòng chảy dùng chất lưu biến từ (Magnetorheological Fluid – MRF). Phương pháp thiết kế truyền thống thường sử dụng cuộn dây để tạo từ trường kích hoạt MRF, dẫn đến kết cấu tổng thể của hệ thống ứng dụng giảm chấn MRF khá phức tạp và tốn kém. Mời các bạn cùng tham khảo!
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Phát triển giảm chấn MRF kiểu dòng chảy tự thích nghi 25 Tuyển tập công trình Hội nghị Cơ học toàn quốc lần thứ XI, Hà Nội, 02-03/12/2022 Phát triển giảm chấn MRF kiểu dòng chảy tự thích nghi Bùi Quốc Duy1,* và Nguyễn Quốc Hưng2,*1 Khoa Công nghệ Cơ khí, Trường Đại học Công nghiệp Thành phố Hồ Chí Minh, Thành phố Hồ Chí Minh, Việt Nam 2 Khoa Kỹ thuật, Trường Đại học Việt Đức, Thành phố Thủ Dầu Một, Tỉnh Bình Dương, Việt Nam *Email: buiquocduy@iuh.edu.vn, hung.nq@vgu.edu.vn Tóm tắt. Bài báo nghiên cứu một cấu hình mới cho giảm chấn kiểu dòng chảy dùng chất lưu biến từ (Magnetorheological Fluid – MRF). Phương pháp thiết kế truyền thống thường sử dụng cuộn dây để tạo từ trường kích hoạt MRF, dẫn đến kết cấu tổng thể của hệ thống ứng dụng giảm chấn MRF khá phức tạp và tốn kém. Trong cấu hình mới, chúng tôi thay thế cuộn dây kích thích từ tính bằng các nam châm vĩnh cửu được bố trí ở hai đầu hành trình. Rung động càng lớn, càng nhiều MRF được kích hoạt và lực giảm chấn được tạo ra càng lớn. Kết quả là giảm chấn có thể tự thích nghi với kích thích ngoài mà không cần bất kỳ sự điều khiển nào. Với kết cấu gọn nhẹ và kinh tế, khả năng thương mại hóa của sản phẩm được cải thiện đáng kể. Để đạt hiệu quả tốt nhất, thiết kế hình học của giảm chấn MRF tự thích nghi được tối ưu hóa dựa trên phân tích phần tử hữu hạn (FEA), sử dụng phương pháp tối ưu đơn mục tiêu thích ứng (Adaptive Single-Objective – ASO) trong công cụ tối ưu hóa ANSYS. Kết quả mô phỏng sau đó được thảo luận và đánh giá. Từ khóa: adaptive single-objective, giảm chấn, kiểu dòng chảy, MR, tự thích nghi1. Giới thiệu Trong quá trình thiết kế hệ thống kiểm soát rung động, các nhà nghiên cứu thường phải đối mặtvới sự thỏa hiệp giữa các tiêu chí hoạt động xung đột lẫn nhau. Đó có thể là sự thỏa hiệp giữa khảnăng giảm rung động ở tần số cộng hưởng và ngăn chặn sự truyền dẫn lực ở tần số cao trong hệ thốngtreo của máy giặt [1, 2], hoặc giữa khả năng bám mặt đường, ổn định lái và sự thoải mái khi lái tronghệ thống giảm xóc của phương tiện vận chuyển [3, 4]. Trong các hệ thống kiểm soát rung động truyềnthống, sự thỏa hiệp thường bị giới hạn bởi kết cấu lò xo và giảm chấn bị động (hệ số giảm chấn khôngthể thay đổi được). Để khắc phục nhược điểm này, các nhà khoa học đã nghiên cứu các hệ thống giảmchấn chủ động và bán chủ động. So với hệ thống chủ động, hệ thống giảm chấn bán chủ động được ưathích hơn nhờ cung cấp khả năng cách ly rung động hiệu quả với mức tiêu thụ năng lượng và chi phíthấp hơn. Gần đây, các hệ thống kiểm soát rung động bán chủ động sử dụng vật liệu thông minh MRF đãvà đang được nghiên cứu rộng rãi. MRF là một dạng chất lưu thông minh sở hữu các đặc tính độc đáo.Đặc tính lưu biến của MRF (ứng suất chảy, độ nhớt sau khi chảy) có thể được điều khiển hiệu quảbằng cách áp đặt một từ trường vào vùng chứa chất lưu. Dưới ảnh hưởng của từ trường, MRF hóa rắngây cản trở dòng chảy và độ nhớt biểu kiến của chất lưu được gia tăng. Đáng chú ý là quá trình này cóthể được điều khiển thuận nghịch, nhanh chóng và liên tục. Nhờ vậy, MRF được nghiên cứu trongnhiều ứng dụng kỹ thuật như ly hợp [5], phanh [6], van [7], giá treo động cơ [8]. Trong số đó, giảmchấn MRF đã thu hút nhiều sự quan tâm nhờ tiềm năng ứng dụng trong đa dạng các lĩnh vực côngnghiệp [9, 10, 11, 12, 13]. Phần lớn các giảm chấn MRF dựa trên nguyên lý hoạt động kiểu dòng chảy.Trong cấu hình này, MRF di chuyển tới lui giữa hai buồng chứa (một buồng “nén” và một buồng “bậtnẩy”) thông qua một đường ống kết nối hình xuyến khi piston tịnh tiến. Một hoặc nhiều cuộn dâyđồng được quấn quanh lõi piston nhằm tạo mạch từ kín kích hoạt MRF. Lực giảm chấn được sinh rabởi sự chênh áp giữa hai buồng MRF. Các kết quả nghiên cứu trước đây đã cho thấy tính khả thi củagiảm chấn MRF kiểu dòng chảy; tuy nhiên cấu hình truyền thống khá phức tạp bởi yêu cầu các cảmbiến, bộ nguồn cấp điện và bộ điều khiển để hoạt động. Điều này làm tăng chi phí thiết kế và hạn chếkhả năng thương mại hóa của sản phẩm. 26 Bùi Quốc Duy và Nguyễn Quốc Hưng Từ những nhận định trên, bài báo đề xuất một giảm chấn MRF kiểu dòng chảy mới cho các ứngdụng kiểm soát rung động. Thay cho các cuộn dây kích thích từ tính truyền thống, hai nam châm vĩnhcửu được bố trí ở hai đầu hành trình. Biên độ dao động càng lớn, càng nhiều MRF đi vào vùng từtrường của nam châm và lực giảm chấn sinh ra càng lớn. Bằng cách này, giảm chấn MRF có thể tựthích nghi với kích thích rung động ngoài mà không cần bất kỳ sự điều khiển nào. Việc tối giản kếtcấu giúp hệ thống được gọn nhẹ, giảm giá thành và đẩy mạnh khả năng thươ ...