B GIÁO D C VÀ ĐÀO T O Ộ Ụ Ạ
TR NG Đ I H C K THU T CÔNG NGH TP. HCM ƯỜ Ạ Ọ Ậ Ệ Ỹ
PHÒNG CÚN P UẨ
-------------------------
THI T K T I U PHANH L U CH T T BI N
Ấ Ừ Ế
Ế Ố Ư
Ư
Ế
XÉT Đ N CÁC HÌNH D NG KHÁC NHAU
Ạ
Ế
C A V PHANH Ỏ
Ủ
LU N VĂN TH C SĨ
Ậ
Ạ
Chuyên ngành : C – Đi n T
ệ
ơ
ử
Mã s ngành: 60520114
ố
TP. H CHÍ MINH, tháng 12 năm 2013 Ồ
B GIÁO D C VÀ ĐÀO T O Ộ Ụ Ạ
TR NG Đ I H C K THU T CÔNG NGH TP. HCM ƯỜ Ạ Ọ Ậ Ệ Ỹ
PHÒNG CÚN P UẨ
-------------------------
THI T K T I U PHANH L U CH T T BI N
Ấ Ừ Ế
Ế Ố Ư
Ư
Ế
XÉT Đ N CÁC HÌNH D NG KHÁC NHAU
Ạ
Ế
C A V PHANH Ỏ
Ủ
LU N VĂN TH C SĨ
Ậ
Ạ
Chuyên ngành : C – Đi n T
ệ
ơ
ử
Mã s ngành: 60520114
ố
H
NG D N KHOA H C: TS. NGUY N QU C H NG
ƯỚ
Ố Ư
Ọ
Ẫ
Ễ
CÔNG TRÌNH Đ C HOÀN THÀNH T I ƯỢ Ạ
TR NG Đ I H C K THU T CÔNG NGH TP. HCM ƯỜ Ạ Ọ Ậ Ệ Ỹ
Cán b h ng d n khoa h c : ………………………………………. ộ ướ ẫ ọ
(Ghi rõ h , tên, h c hàm, h c v và ch ký) ọ ị ữ ọ ọ
Lu n văn Th c sĩ đ c b o v t i Tr ạ ậ ượ ệ ạ ả ườ ng Đ i h c K thu t Công ngh ệ ậ ạ ọ ỹ
TP. HCM ngày …… tháng …… năm …….
Thành ph n H i đ ng đánh giá Lu n văn Th c sĩ g m: ộ ồ ậ ạ ầ ồ
(Ghi rõ h , tên, h c hàm, h c v c a H i đ ng ch m b o v Lu n văn Th c sĩ) ộ ồ ọ ị ủ ả ệ ấ ạ ậ ọ ọ
1. ……………………………………………………………
2. ……………………………………………………………
3. ……………………………………………………………
4. ……………………………………………………………
5. ……………………………………………………………
Xác nh n c a Ch t ch H i đ ng đánh giá Lu n sau khi Lu n văn đã đ ộ ồ ủ ị ủ ậ ậ ậ ượ ử c s a
ch a (n u có). ế ữ
Ch t ch H i đ ng đánh giá LV ộ ồ ủ ị
TR
NG Đ I H C
ƯỜ
Ạ Ọ C NG HÒA XÃ H I CH NGHĨA VI T NAM Ộ
Ộ
Ủ
Ệ
K THU T CÔNG NGH TP.HCM
Đ C L P – T DO – H NH PHÚC
Ậ
Ệ
Ỹ
Ộ Ậ
Ự
Ạ
PHÒNG QLKH – ĐTSĐH
NHI M V LU N VĂN TH C SĨ Ậ
Ụ
Ạ
Ệ
TP.HCM, Ngày Tháng Năm
H tên h c viên: .................................................................Gi i tính: ............................. ọ ọ ớ
Ngày, tháng, năm sinh: .......................................................N i sinh: ............................. ơ
Chuyên ngành: ....................................................................MSHV: ..........................
I- Tên đ tài: ề
II- Nhi m v và n i dung: ụ ệ ộ
III- Ngày giao nhi m v : ụ ệ
IV- Ngày hoàn thành nhi m v : ụ ệ
V- Cán b h ộ ướ ng d n: ẫ
CÁN B H NG D N KHOA QU N LÝ CHUYÊN NGÀNH Ộ ƯỚ Ẫ Ả
(H tên và ch ký) (H tên và ch ký) ữ ữ ọ ọ
6
L I CAM ĐOAN
Ờ
Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên c u c a riêng tôi d ủ ứ i s h ướ ự ướ ẫ ng d n
c a TS.Nguy n Qu c H ng, các s li u, k t qu nêu trong Lu n văn là trung th c và ế ủ ố ệ ự ư ễ ậ ả ố
c ai công b trong b t kỳ công trình nào khác. ch a t ng đ ư ừ ượ ấ ố
Tôi xin cam đoan r ng m i s giúp đ cho vi c th c hi n Lu n văn này đã đ ỡ ọ ự ự ệ ệ ậ ằ ượ c
c ch rõ ngu n g c. c m n và các thông tin trích d n trong Lu n văn đã đ ả ơ ậ ẫ ượ ố ồ ỉ
Phòng Cún P uẩ
7
L I CÁM N
Ơ
Ờ
Tôi xin chân thành c m n quý th y cô tr ng Đ i H c K Thu t Công Ngh ả ơ ầ ườ ậ ạ ọ ỹ ệ
TP.HCM đã t n tình ch d y, truy n đ t, giúp tôi trang b nh ng ki n th c vô cùng quý ị ữ ỉ ạ ứ ề ế ạ ậ
báu đ tôi có th hoàn thành khóa h c. ể ể ọ
Tôi xin g i đ nTS. Nguy n Qu c H ng lòng tri ân sâu s c nh t; kho ng th i gian ử ế ư ễ ấ ả ắ ố ờ
làm lu n văn tuy không nhi u nh ng nh ng ki n th c quý báu c a th y đã giúp em ủ ư ữ ứ ề ế ầ ậ
hoàn thành lu n văn Th c Sĩ. ậ ạ
Tôi cũng xin g i l i c m n đ n các anh ch l p 12SCD11 đã cùng tôi sát cánh ử ờ ả ơ ị ớ ế
trong su t khóa h c Th c S t ng, kho ng th i gian tuy không dài nh ng cũng i tr ỹ ạ ườ ạ ố ọ ư ả ờ
đ l ể ạ i nhi u k ni m không th phai m . ờ ề ỉ ệ ể
Phòng Cún P u ẩ
8
TÓM T TẮ
Trong thi t k phanh l u ch t t bi n (MRB), hình d ng c a v phanh nh h ế ế ấ ừ ế ủ ỏ ư ạ ả ưở ng
ạ r t đáng k đ n đ c tính ho t đ ng c a phanh. Trong nghiên c u này, các hình d ng ấ ạ ộ ể ế ủ ứ ặ
khác nhau c a v phanh nh hình ch nh t, hình đa giác, spline s đ c xét đ n và ủ ỏ ẽ ượ ư ữ ậ ế
tìm ra hình d ng thích h p nh t. Trong nghiên c u này, sau ph n gi ứ ấ ầ ạ ợ ớ ề ư i thi u v l u ệ
ch t t bi n và ng d ng, các MRB v i hình d ng khác nhau c a v phanh đ c gi ấ ừ ế ủ ỏ ứ ụ ạ ớ ượ ớ i
thi u và momen phanh đ c xác tính toán ệ ượ ấ d a trên thu c tính Bingham c a l u ch t ủ ư ự ộ
bi n. T đó bài toán thi t k t i u MRB v i các hình d ng khác nhau c a v t ừ ế ừ ế ế ố ư ủ ạ ớ ỏ
phanh s đ c th c hi n. Bài toán t i u nh m tìm ra giá tr kích th c t ẽ ượ ự ệ ố ư ằ ị ướ ố ư ủ i u c a
ng phanh phanh sao cho phanh có th t o ra l c phanh theo yêu c u trong khi kh i l ự ể ạ ố ượ ầ
là nh nh t. Công c t i u k t h p v i ph ng pháp phân t h u h n đ ỏ ấ ụ ố ư ế ợ ớ ươ ử ữ ạ ượ ử ụ c s d ng
i u c a MRB. T k t qu đ t đ đ tìm ra k t qu t ể ả ố ư ủ ả ạ ượ ừ ế ế ấ c, hình d ng thích h p nh t ạ ợ
ng gi m đi c a phanh. c a v phanh s đ ủ ỏ ẽ ượ c xác đ nh d a trên kh i l ự ố ượ ị ủ ả
9
ABSTRACT
In design of magneto-rheological brake (MRB), it is well-known that the shape of the
brake envelope significantly affects to performance characteristics of the brake. In this
study, different shapes of MR brake envelop such as rectangular, polygon, spline shape
of the envelope are considered and from which the most suitable shape is identified. The
MRBs with different shapes of the envelope are introduced followed by the derivation of
the braking torque based on Bingham-plastic behavior of the magneto-rheological fluid
(MRF). Optimal design of the MRB with different shapes of the envelope is then
performed. The optimization problem is to find optimal value of significant geometric
dimensions of the MRBs that can produce a certain required braking torque while their
mass is minimized. A finite element analysis integrated with an optimization tool is
employed to obtain optimal solutions of the MRBs. From the results, the most suitable
shape of the brake envelope is identified and discussed with the reduction of mass
10
M C L C
Ụ
Ụ
L i cam đoan i ờ
ii L i c m n ờ ả ơ
Tóm t iii tắ
Abstract iv
M c l c ụ ụ ........................................................................................................................v
vi t t t Danh m c các t ụ ừ ế ắ ...........................................................................................vii
Danh m c các b ng ả ...................................................................................................vii ụ
Danh m c các hình nh ả ...........................................................................................viii ụ
CH NG 1: GI I THI U ƯƠ Ớ Ệ ......................................................................................1
1.1. Đ t v n đ ặ ấ ề ......................................................................................................1
1.2. Tính c p thi t c a đ tài ...............................................................................1 ấ ế ủ ề
1.3. M c tiêu nghiên c u c a đ tài ....................................................................1 ứ ủ ề ụ
1.4. N i dung nghiên c u c a đ tài ....................................................................1 ứ ủ ề ộ
1.5. Ph ng pháp nghiên c u c a đ tài .............................................................2 ươ ứ ủ ề
CH NG 2: T NG QUAN V L U CH T T BI N ƯƠ Ấ Ừ Ế ......................................4 Ề Ư Ổ
2.1. L ch s nghiên c u ử ứ .........................................................................................4 ị
2.2. Nguyên lý ho t đ ng ạ ộ .......................................................................................5
2.3. ng d ng Ứ ụ .........................................................................................................6
2.3.1. Phanh ly h pợ ............................................................................................6
2.3.2. Gi m ch n ả ấ ..............................................................................................8
2.3.3. Kh i gá đ ng c ố ộ ơ.....................................................................................9
2.3.4. Haptics...................................................................................................11
2.3.5. Valve......................................................................................................12
CH NG 3: MÔ HÌNH TÍNH TOÁN L U CH T T BI N ƯƠ Ấ Ừ Ế ..........................14 Ư
3.1. Gi i thi u chung ............................................................................................14 ớ ệ
3.2. Mô hình Bingham...........................................................................................14
11
3.3. Mô hình Herchel-Berkerly.............................................................................15
CH NG 4: PHANH L U CH T T BI N V I CÁC HÌNH D NG V ƯƠ Ấ Ừ Ế Ớ Ư Ạ Ỏ
PHANH ............................................................................................................................17
4.1. Các d ng v phanh ........................................................................................17 ạ ỏ
bi n 4.2. Mô hình toán c a phanh l u ch t t ủ ấ ừ ế ...................................................21 ư
4.3. Các ph ng pháp gi i bài toàn t ng c a phanh .................................25 ươ ả tr ừ ườ ủ
4.3.1. Ph ng pháp gi i tích ..........................................................................25 ươ ả
4.3.2. Ph ng pháp ph n t h u h n ươ ầ ử ữ ạ ...........................................................27
4.3.3. Các mô hình FEM đ gi i các phanh l u ch t t bi n trong nghiên ể ả ấ ừ ế ư
.................................................................................................30 c u này s d ng ANSYS ử ụ ứ
CH NG 5: THI T K T I U PHANH L U CH T T BI N V I CÁC ƯƠ Ấ Ừ Ế Ớ Ế Ố Ư Ư Ế
HÌNH D NG KHÁC NHAU C A V PHANH ...........................................................31 Ỏ Ủ Ạ
CH NG 6: TH C NGHI M VÀ ĐÁNH GIÁ K T QU ƯƠ Ự Ệ Ế Ả................................46
6.1. Mô hình th c nghi m ệ ....................................................................................46 ự
6.2. K t qu thí nghi m ả ệ .......................................................................................49 ế
6.3. Nh n xét và đánh giá k t qu ế ậ ả......................................................................49
TÀI LI U THAM KH O Ả .........................................................................................51 Ệ
12
DANH M C CÁC T VI T T T
Ừ Ế
Ụ
Ắ
MRF L u ch t t bi n ấ ừ ế ư
MRB Phanh l u ch t t ư bi n ấ ừ ế
FEA Phân tích ph n t h u h n ầ ử ữ ạ
DANH M C CÁC B NG
Ụ
Ả
FEM Ph ng pháp ph n t h u h n ươ ầ ử ữ ạ
B ng 5. Đ c tính t các b ph n c a phanh ả ặ ừ ậ ủ ộ
B ng 5.
Tính ch t l u bi n c a l u ch t t
ả ế ủ ư ấ ư bi n ấ ừ ế
13
DANH M C CÁC HÌNH NH
Ụ
Ả
Hình 2. 1 Liên k t gi a các h t thay đ i theo t ng ữ ế ạ ổ tr ừ ườ
Hình 2.2 C u t o c b n c a MRB ấ ạ ơ ả ủ
Hình 2.3C u t o c b n c a gi m ch n s d ng l u ch t t ấ ạ ơ ả ủ ấ ử ụ bi n ấ ừ ế ư ả
Hình 2.4C u t o c c u gá đ ng c ấ ạ ơ ấ ộ ơ
Hình 2.5 Găng tay MR
Hình 2.6 C u t o van MR ấ ạ
Hình 3.1 Bi uđ t ng quan gi a ch t l ng Newton và nh a Bingham ể ồ ươ ấ ỏ ự ữ
Hình 4.1 K t c u MRB d ng đĩa ế ấ ạ
Hình 4.2 K t c u MRB d ng tang tr ng ế ấ ạ ố
Hình 4.3 K t c u MRB d ng k t h p ế ợ ế ấ ạ
Hình 4.4 MRB d ng k t h p v i 2 cu n dây ế ợ ớ ạ ộ
Hình 4.5 MRB d ng k t h p có 2 cu n dây v i rotor d ng ch T ế ợ ữ ạ ạ ớ ộ
Hình 4.6 ph n t ầ ử MRF trong khe l u ch t ấ ư
Hình 4.7 Đ ngườ cong B-H c a thép silic và MRF ủ
t k t i u thi Hình 4.8 L uư đ thi ồ ế ế ố ư ế ị t b MRF s d ng FEM ử ụ
ng c a MRB
Hình 4.9 Mô hình FEM đ gi i bài toán t ể ả tr ừ ườ ủ
Hình 5.1 MRB biên d ng v hình ch nh t ữ ậ ạ ỏ
Hình 5.1MRB biên d ng v đa giác 5 c nh ạ ạ ỏ
Hình 5.3 MRB biên d ng v đa giác 7 c nh ạ ạ ỏ
Hình 5.4 MRB biên d ng v spline ạ ỏ
Hình 5.5 K t qu t ả ố ư ủ i u c a MRB biên d ng v hình ch nh t ữ ậ ạ ế ỏ
Hình 5.6 K t qu t i u c a MRB biên d ng v hình đa giác 5 c nh ả ố ư ủ ế ạ ạ ỏ
Hình 5.7 K t qu t i u c a MRB biên d ng v hình đa giác 7 c nh ả ố ư ủ ế ạ ạ ỏ
ng q
ng và momen phanh s d ng ch t l u MRF-132-DG
Hình 5.8 K t qu t i u c a MRB biên d ng v Spline ả ố ư ủ ế ạ ỏ
ươ
uan gi a kh i l ữ
ố ượ
ấ ư
ử ụ
Hình 5.9 T
14
ng q
ươ
uan gi a kh i l ữ
ố ượ
ng và momen phanh s d ng ch t l u MRF-140- ử ụ
ấ ư
DG
Hình 5.10 T
Hình 6.1 B n v Phanh biên d ng v Spline ả ẽ ạ ỏ
Hình 6.2 B n v MRB biên d ng v Spline ả ẽ ạ ỏ
Hình 6.3 Mô hình thí nghi m phanh MR t i phòng thí nghi m SSSLab ệ ạ ệ
Hình 6.4 K t qu th c nghi m đo momen phanh ả ự ệ ế
15
CH
NG 1: GI
I THI U
ƯƠ
Ớ
Ệ
1.1. Đ t v n đ ề ặ ấ
ế Đ c phát hi n l n đ u tiên vào nh ng năm 40 c a th k 20, tuy nhiên cho đ n ệ ầ ế ỉ ượ ữ ủ ầ
c đ a đ u nh ng năm 1990, MRF m i chính ầ ữ ớ th c đ ứ ượ ể ư vào nghiên c u và phát tri n. ứ
Ngày nay, c m t “L u ch t thông minh” (Smart fluid) đã không còn xa l đ i v i các ụ ừ ư ấ ạ ố ớ
nhà khoa h c khi nó ngày càng đ ọ ượ ế ư c nghiên c u và ng d ng nhi u. Khi nói đ n l u ứ ụ ứ ề
ch t thông minh, ta th ấ ườ ứ ng nh c đ n l u ch t MR và l u ch t ER; m c dù cách th c ư ắ ế ư ấ ặ ấ
ho t đ ng c a chúng t ng t ạ ộ ủ ươ ự ả nhau; tuy nhiên nh vào kh năng ch u ng su t ch y ả ị ứ ấ ờ
cao h n nên các c c u d a trên MRF đã đ c nghiên c u và ng d ng t ơ ấ ự ơ ượ ứ ụ ứ ươ ố ng đ i
1.2. Tính c p thi
nhi u h n nh gi m ch n, phanh, kh p n i li h p[ ấ ư ả ợ 1,2]… ề ơ ớ ố
t c a đ tài ấ ế ủ ề
bi n đã và đang d n d n đ Phanh l u ch t t ư ấ ừ ế ầ ầ ượ ộ c nghiên c u và ng d ng r ng ụ ứ ứ
ấ r i đ c bi c trong lĩnh v c ô tô. Tuy nhiên h u h t các nghiên c u trên phanh l u ch t ả ặ ư ự ứ ệ ế ầ
t ừ ế ỏ bi n đ u t p trung vào phanh có biên d ng m t c t hình ch nh t. V y, câu h i ạ ề ậ ặ ắ ữ ậ ậ
đ c đ t ra là li u có ph i hình dáng hi n t i c a v phanh là t i u nh t hay không? ượ ặ ệ ạ ủ ỏ ệ ả ố ư ấ
Đ tr l i câu h i trên, đ tài s xét đ n m t s biên d ng khác nhau c a v ể ả ờ ộ ố ủ ề ẽ ế ạ ỏ ỏ
phanh nh poligon, spline, t đó tìm ra thi t k t ư ừ ế ế ố ư ả i u nh t c a v phanh mà v n đ m ấ ủ ỏ ẫ
b o tính năng ho t đ ng c a phanh. ả ạ ộ ủ
Vi c xác đ nh hình d ng nào c a v phanh là t i u h n s đ ủ ỏ ệ ạ ị ố ư ơ ẽ ượ ự ố c d a trên kh i
1.3. M c tiêu nghiên c u c a đ tài
ng t i u c a phanh ng v i l c phanh t ng ng. l ượ ố ư ủ ớ ự ứ ươ ứ
ứ ủ ề ụ
Thi t k t i u hóa phanh l u ch t t ế ế ố ư ấ ừ ế ủ bi n xét đ n các hình d ng khác nhau c a ư ế ạ
v phanh. ỏ
1.4. N i dung nghiên c u c a đ tài
Đ xu t hình d ng t i u cho v phanh ề ấ ạ ố ư ỏ
ứ ủ ề ộ
V i m c tiêu đã đ t ra, đ tài s t p trung vào m t s n i dung sau: ẽ ậ ộ ố ộ ụ ề ặ ớ
- Tìm hi u v phanh l u ch t t ể ề bi n ấ ừ ế ư
16
- Xây d ng bài toán t i u thi t k phanh l u ch t t bi n v i các hình d ng khác ự ố ư ế ế ấ ừ ế ư ạ ớ
nhau c a v phanh. ủ ỏ
- Gi i bài toán t i u d a trên công c t i u c a ph ng pháp ph n t ả ố ư ự ụ ố ư ủ ươ h u h n ầ ử ữ ạ
- T ng h p k t qu t ợ ế i u ả ố ư ổ
- Th c nghi m ki m ch ng k t qu ể ự ứ ệ ế ả
1.5. Ph ng pháp nghiên c u c a đ tài ươ ứ ủ ề
1.5.1 Ph ươ ng pháp lu n ậ
Thi t k t i u hóa phanh l u ch t t ế ế ố ư ấ ừ ế ủ bi n xét đ n các hình d ng khác nhau c a ư ế ạ
ng c a hình d ng v phanh đ n kh năng hãm mô v phanh là nghiên c u nh h ỏ ứ ả ưở ủ ế ạ ả ỏ
men c a phanh l u ch t t bi n ấ ừ ế ư ủ
1.5.2 Ph ươ ng pháp nghiên c u ứ
- N i dung 1: Tìm hi u các lo i phanh l u ch t t
Các ph c m c tiêu đã đ ra: ươ ng pháp s d ng đ đ t đ ử ụ ể ạ ượ ụ ề
bi n ấ ừ ế ư ể ạ ộ
+ Thu th p các tài li u nghiên c u liên quan đ n MRB ứ ệ ế ậ
- N i dung 2: Xây d ng bài toán t
+ Tìm hi u các bài báo trong và ngoài n c liên quan đ n MRB ể ướ ế
i u thi t k phanh l u ch t t bi n v i các ự ộ ố ư ế ế ấ ừ ế ư ớ
hình d ng khác nhau c a v phanh ủ ỏ ạ
+ D a trên nh ng tài li u thu th p đ c, l n l c xây d ng bài toán thi ự ữ ệ ậ ượ ầ ượ ự ế ế t k
phanh v i các hình d ng v phanh khác nhau đ c đ xu t là hình ch nh t, hình đa ạ ớ ỏ ượ ề ữ ấ ậ
- N i dung 3: Gi
giác và spline
i bài toán t i u ộ ả ố ư
+ Bài toán đ c gi i d a trên ph ng pháp ph n t h u h n t ượ ả ự ươ ầ ử ữ ạ ừ đó xác đ nh hình ị
i u nh t. d ng nào s t o ra mô men hãm t ạ ẽ ạ ố ư ấ
- N i dung 4: T ng h p k t qu t ổ
i u ợ ế ả ố ư ộ
+ So sánh các k t qu thu đ c d a trên mô men hãm và kh i l ng t ế ả ượ ự ố ượ ố i thi u có ể
- N i dung 5: Th c nghi m ki m ch ng k t qu
th đ t đ c c a t ng ki u v phanh ể ạ ượ ủ ừ ể ỏ
ự ứ ệ ể ế ộ ả
17
+ K t qu t i u đ c ki m ch ng th c nghi m ch t o đ i v i hình d ng v ả ố ư ế ượ ố ớ ế ạ ứ ự ể ệ ạ ỏ
phanh t i u nh t sau đo s ki m ch ng l ố ư ẽ ể ứ ấ ạ i momen phanh có đ t yêu c u đ ra hay ạ ề ầ
không.
+ S đ th nghi m g m có các b ph n chính : đ ng c đ t o ra momen quay, ậ ơ ồ ử ơ ể ạ ệ ồ ộ ộ
b c m bi n đo momen và phanh l u ch t t ộ ả bi n ấ ừ ế ư ế
18
CH
NG 2: T NG QUAN V PHANH L U CH T T BI N
ƯƠ
Ấ Ừ Ế
Ư
Ổ
Ề
2.1. L ch s nghiên c u ử ứ ị
2.1.1. Tình hình nghiên c u trên th gi i ế ớ ứ
Hi n nay trên th gi i đã có khá nhi u các nghiên c u liên quan đ n l u ch t t ế ớ ệ ế ư ấ ừ ứ ề
- Kerem Karakoc, Edward J. Park *, Afzal Suleman(2008) v i bài báo
bi nế
“Design ớ
considerations for an automotive magnetorheological brake”đã nghiên c u thi ứ ế ế t k
- Park, E.J., L. Falcao da Luz, and A. Suleman(2008) v i bài báo
MRB s d ng cho ô tô. ử ụ
ớ
“Multidisciplinary Design Optimization of an Automotive Magnetorheological Brake”
cũng t p trung vào MRB s d ng trong ô tô ử ụ ậ
2.1.2. Tình hình nghiên c u trong n c ứ ướ
Do còn h n ch v m t ti p c n và ng d ng công ngh m i nên nh ng nghiên ế ề ặ ế ệ ớ ứ ụ ữ ậ ạ
nghiên c u v lĩnh v c này nh c u trong n ứ ướ c còn h n ch , ch có m t s ít tác gi ỉ ộ ố ế ạ ả ứ ề ự ư
- Nguy n Qu c H ng, Nguy n Ng c Đi p, Nguy n Vi n Qu c, Lăng văn
là s kh i đ u v nghiên c u MRF trong n c. ự ở ầ ứ ề ướ
ư ễ ệ ễ ễ ễ ố ọ ố
Th ng đã có bài vi t k t ắ ế Thi t “ ế ế ố ư ơ ấ ư i u c c u gá đ ng c có l c nh t l n dùng l u ớ ớ ự ộ ơ
ch t t bi n ấ ừ ế ”, đã nghiên c u v ng d ng MRFtrong c c u gá đ ng c . Bài nghiên ơ ấ ề ứ ứ ụ ộ ơ
t k t i u phanh l u ch t t bi n không dùng ng cách t i u hóa c u “ứ Thi ế ế ố ư ấ ừ ế ư ố ừ” đã t ố ư
kích th c c a phanh. ướ ủ
Ngoài ra các tác gi trên cũng có nhi u nghiên c u chung v i các tác gi n ả ứ ề ớ ả ướ c
ngoài khác liên quan đ n l u ch t t bi n nh bài báo: Selection of ư ế ấ ừ ư ế
magnetorheological brake types via optimal design considering maximum torque and
constrained volume, Smart Mater. Struct. 21(1), 2012, pp. 015012 do hai tác gi Q. H. ả
Nguyen and S. B. Choi đã đ c p đ n vi c ch n l a phanh l u ch t t ọ ự ề ậ ấ ừ ế ằ bi n b ng ư ệ ế
vi c t i u thi t k xét đ n mô men c c đ i và th tích cho tr c… ệ ố ư ế ế ự ạ ế ể ướ
19
2.2. Nguyên lý ho t đ ng ạ ộ
L u ch t t ấ ừ ư ồ bi n (MRF) là m t d ng c a l u ch t thông minh, bao g m ủ ư ế ạ ấ ộ
Hydrocarbon t ng h p ho c silicon k t h p v i th huy n phù c a các h t t tính. ế ợ ạ ừ ủ ể ề ặ ợ ổ ớ
Thêm vào đó, đ lo i b s k t t a c a các h t có kh i l ng l n khi MRF ể ạ ỏ ự ế ủ ủ ố ượ ạ ớ ở ạ tr ng
thái l ng, ch t ho t tính b m t, h t nano, h t nano t hóa, ho c nh ng h t đ ề ặ ạ ạ ạ ấ ỏ ừ ạ ượ c ữ ặ
ph t tính s đ c thêm vào. S k t t a s làm nh h ủ ừ ẽ ượ ự ế ủ ẽ ả ưở ạ ng l n đ n đ c tính ho t ặ ế ớ
đ ng c a MRF. ủ ộ
tr ng thái bình th ng, các h t chuy n đ ng t Ở ạ ườ ể ạ ộ ự ệ do và ch t l ng bi u hi n ấ ỏ ể
thu c tính Newton nh nh ng ch t l ng bình th ấ ỏ ư ữ ộ ườ ụ ng khác. Tuy nhiên khi có tác d ng
tr c a t ủ ừ ườ ể ng ngoài, l u ch t không còn tuân theo thu c tính Newton n a mà chuy n ư ữ ấ ộ
sang thu c tính Bingham, các h t kim lo i bên trong l u ch t này g n k t l i v i nhau ắ ế ạ ớ ư ạ ạ ấ ộ
theo d ng c a đ ng s c t ủ ườ ạ ứ ừ ủ và có kh năng ch ng phá v liên k t. Đ b n v ng c a ỡ ộ ề ữ ế ả ố
tr ng ngoài đ a vào. liên k t này ph thu c vào đ l n c a t ộ ộ ớ ủ ừ ườ ụ ế ư
Hình 2. Liên k t gi a các h t thay đ i theo t ng ữ ế ạ ổ tr ừ ườ
ng đ n Có nhi u y u t ề ế ố nh h ả ưở ế các tính ch tấ l u bi n ư ậ ộ ế c aủ MRF nh m t đ , ư
kích th c c a h t, s p x p hình d ng, đ c tính c a dòng ch t l ng mang h t t ướ ủ ấ ỏ ạ ả i ủ ế ạ ặ ạ ắ
đi n, ch t thêm vào, nhi t đ và t ng đ t vào…S liên quan c a các y u t này ệ ấ ệ ộ tr ừ ườ ế ố ự ủ ặ
r t ph c t p và quan tr ng trong vi c xây d ng các ph ấ ứ ạ ự ệ ọ ươ ng pháp đ c i thi n tính ể ả ệ
t, MRF ph i có ch t c a dòng ch t l ng cho các ng d ng phù h p. Đ ho t đ ng t ứ ạ ộ ấ ủ ấ ỏ ụ ể ợ ố ả
c a các h t th p mà không nh h ng đ n t tr ng bên đ nh t và đ kháng t ộ ớ ộ ừ ủ ạ ấ ả ưở ế ừ ườ
20
ngoài và có th đ t đ c ng su t t i đa khi có đ t ng tác đ ng. ể ạ ượ ứ ấ ố tr ủ ừ ườ ộ
Thông th ng đ i ta th ườ ể làm tăng ng su t ấ c a MRF, ng ứ ủ ườ ngườ tăng các thành
ng ng đ c a t ph nầ kh i l ố ượ c a các h t ủ ạ MR ho cặ tăng c ườ ộ ủ ừ tr ngườ bên ngoài. Tuy
nhiên, trong tính toán thi t k , kích th c và hình d ng c a các thi t b s d ng MRF ế ế ướ ủ ạ ế ị ử ụ
nh h t b ng d ng nó. ả ưở ng đáng k đ n vi c tiêu hao năng l ệ ể ế ượ ng c a thi ủ ế ị ứ ụ
2.3. ng d ng Ứ ụ
Hi n nay, MRF đã và đang đ ệ ượ c nghiên c u và ng d ng khá r ng rãi trên th ụ ứ ứ ộ ế
gi i; Trong các ng d ng, MRF th ng đ c ng d ng d i ba d ng chính: dòng ớ ứ ụ ườ ượ ứ ụ ướ ạ
ch y (flow mode), tr t (shear mode) và nén (squeeze mode). ả ượ
2.3.1. Phanh, ly h pợ
Phanh là m t b ph n c t y u trong ô tô, n u h th ng phanh đ ố ế ộ ộ ệ ố ế ậ ượ ử ụ ị c s d ng k p
th i và hi u qu thì s v tai n n liên quan đ n phanh s đ ố ụ ẽ ượ ệ ế ạ ả ờ c gi m thi u hoàn toàn. ể ả
Khi m t l c phanh đ c t o ra do ng i lái xe mà l n h n l c ma sát c a l p, lúc đó ộ ự ượ ạ ườ ơ ự ủ ố ớ
bánh xe s b hãm ch t hay bó c ng l ẽ ị ứ ặ ạ i. Do xe đang chuy n đ ng v i v n t c cao nên ộ ớ ậ ố ể
các bánh xe s b tr t trên đ ng, đi u này làm m t kh năng đi u khi n c a lái xe, ẽ ị ượ ườ ể ủ ề ể ấ ả
và xe có th tr t v phía tr c m t kho ng cách không xác đ nh đ ể ượ ề ướ ả ộ ị ượ c ho c có th ặ ể
x y ra b t kỳ chuy n gì không bi ả ệ ấ t tr ế ướ c do m t đi u khi n xe. ề ể ấ
Hi n nay, h th ng phanh ABS đã c i thi n đ c s c trên, các má phanh s liên ệ ố ệ ượ ự ố ệ ẽ ả
t c ho t đ ng đ sinh ra m t l c bám c n thi ụ ạ ộ ộ ự ể ầ ế ộ t giúp các bánh xe v n chuy n đ ng ể ẫ
đ c mà không b bó c ng nh h th ng phanh thông th ng đi u này cũng làm cho ượ ư ệ ố ứ ị ườ ề
ng. v xe không b mài mòn xu ng m t đ ỏ ặ ườ ố ị
H th ng phanh ABS bao g m t 1 đ n 4 thi t b c m bi n v n t c đ c g n trên ệ ố ồ ừ ế ế ị ả ế ậ ố ượ ắ
tr phanh ụ ở ề các bánh xe, h th ng b m và ki m soát d u th y l c, h th ng đi u ủ ự ệ ố ệ ố ể ầ ơ
khi n đi n t c g n m t trong hai h th ng phanh ph ệ ử ể . Các xe hi n nay đang đ ệ ượ ệ ố ắ ộ ổ
ậ ố bi n là lo i 1 c m ng v n t c ho c 4 c m ng v n t c. Lo i có 4 c m ng v n t c ả ứ ả ứ ả ứ ậ ố ậ ố ế ặ ạ ạ
ngoài vi c ch ng bó c ng bánh xe nó còn có nhi m v ki m soát t c đ bánh xe ụ ể ứ ệ ệ ố ố ộ
(không cho bánh xe tr t trên m t đ ng khi b t đ u chuy n đ ng). ượ ặ ườ ắ ầ ể ộ
21
H th ng phanh l u ch t t bi n (MRB) hi n nay hoàn toàn có th đáp ng t ệ ố ấ ừ ế ứ ư ể ệ ươ ng
nh h th ng ABS. Nh vào kh năng hoàn toàn đi u khi n đ t ự ư ệ ố ể ề ả ờ ượ c v i th i gian ờ ớ
ể ề đáp ng nhanh, khi k t h p v i các lo i c m bi n v n t c… ta hoàn toàn có th đi u ế ợ ậ ố ạ ả ứ ế ớ
khi n phanh nh p nh nh nh ng gì h th ng ABS có th làm. ả ư ữ ệ ố ể ể ấ
- Năng l
Ngoài ra, MRB còn có nhi u u đi m khác: ề ư ể
i đa 3A thì MRB ượ ng v n hành th p: ch c n cung c p dòng đi n t ỉ ầ ệ ố ấ ấ ậ
- Thi
đã có th đ t đ c yêu c u phanh hoàn toàn. ể ạ ượ ầ
t k và k t c u khá đ n gi n. ế ế ế ấ ả ơ
ủ - Không c n h th ng th y l c đ ng nghĩa v i vi c không có ng d n th y ủ ự ồ ệ ố ệ ẫ ầ ớ ố
- Không có ma sát gi a các b ph n kim lo i v i nhau nên s không có s
l c nên s không chi m d ng kho ng không nhi u. ụ ự ẽ ế ề ả
ạ ớ ữ ẽ ậ ộ ự
hao mòn do ma sát.
- D dàng đi u khi n, đ c bi ề
- Th i gian đáp ng nhanh: 20ms ứ
t ch c n phanh thông qua s i dây đi n. ễ ể ặ ệ ỉ ẩ ệ ợ
ờ
B ly h p MR cũng đ ợ ộ ượ ủ c nghiên c u ch t o d a trên nh ng u đi m trên c a ế ạ ứ ự ữ ư ể
MRB
2.3.2. Gi m ch n ấ ả
ề Gi m ch n (damper) là m t b ph n không th thi u trong ô tô cũng nh nhi u ộ ộ ư ể ế ậ ả ấ
máy móc khác, nó có tác d ng b o v b ph n đàn h i cũng nh d p t t dao đ ng. ư ậ ắ ệ ộ ụ ả ậ ồ ộ
H u h t các lo i gi m ch n thông th ế ầ ạ ả ấ ườ ậ ng đ u có đ c ng không thay đ i, vì v y ộ ứ ề ổ
ng trùng v i t n s dao đ ng c a thi n u m t đ nh p nhô c a m t đ ấ ế ặ ộ ặ ườ ủ ớ ầ ố ủ ộ ế ị ả t b gi m
ch n ho c đ nh p nhô m t đ ặ ườ ấ ặ ấ ộ ng quá l n thì hi u qu c a gi m ch n s gi m đi ả ủ ấ ẽ ả ệ ả ớ
đáng k ho c th m chí là vô hi u. ậ ể ặ ệ
t k b gi m ch n có kh năng đi u ch nh đ c ng tr nên c n thi t vì Vi c thi ệ ế ế ộ ả ộ ứ ề ấ ả ầ ở ỉ ế
nó có th bù đ p nh ng khuy t đi m c a b gi m ch n thông th ng, v i kh năng ủ ộ ả ữ ể ế ể ấ ắ ườ ả ớ
22
đi u khi n đ c, MRF đã đ ể ề ượ ượ c nghiên c u và ng d ng trong thi ứ ụ ứ ế ế ả ấ t k gi m ch n.
ủ Nó có kh năng tùy bi n đ c ng c a gi m ch n ph thu c vào đ nh p nhô c a ả ộ ứ ụ ủ ế ấ ấ ả ộ ộ
m t đ ng làm cho dao đ ng đ ặ ườ ộ c d p t ượ ậ ắ t nhanh nh t, hi u qu nh t mà ng ệ ấ ả ấ ườ ồ i ng i
trên xe v n c m th y tho i mái nh t. ấ ẫ ả ấ ả
V m t k t c u, gi m ch n s d ng MRF có c u t o hoàn toàn khác so v i các ề ặ ế ấ ấ ử ụ ấ ạ ả ớ
lo i gi m ch n thông th ạ ấ ả ườ ả ng khi nó hoàn toàn không s d ng lò xo mà v n đ m b o ử ụ ả ẫ
đ y đ v tính năng ho t đ ng. ầ ủ ề ạ ộ
2.3.3. Kh i gá đ ng c ố ộ ơ
C c u gá đ ng c (engine mount) là m t b ph n quan tr ng trong xe h i, tàu ộ ộ ơ ấ ậ ộ ơ ơ ọ
th y…nó dùng đ gá đ t đ ng c trên khung xe và đ m b o cho đ ng c và các b ặ ộ ủ ể ả ả ơ ộ ơ ộ
23
ph n truy n đ ng (đ ng c - h p s - tr c cát đăng) trên xe ho t đ ng n đ nh. C ụ ộ ố ạ ộ ề ậ ơ ộ ộ ổ ị ơ
c s d ng đ gi m nh ng rung đ ng t c u gá đ ng c còn đ ấ ơ ộ ượ ử ụ ể ả ữ ộ ừ ộ đ ng c truy n t ơ ề ớ i
khung xe nh đó mà ng ờ ườ ể ơ ấ i ng i trong xe c m th y th a mái h n. Nhi u ki u c c u ề ả ấ ồ ỏ ơ
gá đ ng c đã đ c nghiên c u và phát tri n, trong đó m t s ki u đã đ c đ a vào ơ ộ ượ ộ ố ể ứ ể ượ ư
ng. s n xu t và cung c p trên th tr ả ị ườ ấ ấ
ng bên Vi c phân lo i gá đ ng c có th d a vào tác đ ng c a ngu n năng l ể ự ủ ệ ạ ộ ơ ồ ộ ượ
ngoài, v c b n, c c u gá đ ng c có th chia làm ba lo i: lo i th đ ng (passive ề ơ ả ụ ộ ơ ấ ể ạ ạ ộ ơ
mount), ch đ ng (active mount) và bán ch đ ng (semi-active mount). Lo i c c u gá ạ ơ ấ ủ ộ ủ ộ
ng hay s d ng là c c u gá b ng v t li u cao su (rubber đ ng c th đ ng th ơ ụ ộ ộ ườ ậ ệ ử ụ ơ ấ ằ
c s d ng r ng rãi t th p niên 30 th k tr mount), lo i này đã đ ạ ượ ử ụ ộ ừ ậ ế ỷ ướ ư ủ c, u đi m c a ể
lo i này là kích th ạ ướ ộ c nh g n, giá thành r và d b o trì thay th . C c u gá đ ng ễ ả ế ơ ấ ỏ ọ ẻ
t n s ho t đ ng cao c b ng cao su có h s gi m ch n th p, ho t đ ng hi u qu ơ ằ ệ ố ả ạ ộ ả ở ầ ố ạ ộ ệ ấ ấ
nh ng không ho t đ ng t t trong nh ng t n s c ng h ng. Đ gi ạ ộ ư ố ố ộ ữ ầ ưở ể ả ữ i quy t nh ng ế
c phát h n ch này, môt s c c u gá đ ng c b ng th y l c (hydraulic mount) đ ạ ố ơ ấ ủ ự ơ ằ ế ộ ượ
tri n và ng d ng trong m t s dòng xe. Gá đ ng c th y l c s d ng quán tính do ơ ủ ự ử ụ ộ ố ứ ụ ể ộ
ộ dòng ch y c a ch t l ng gi a hai khoang đàn h i (làm b ng cao su). Đ c ng đ ng ả ủ ấ ỏ ộ ứ ữ ằ ồ
i không gi m đ l c c a c c u gá đ ng c b ng th y l c cao nh ng l ơ ằ ự ủ ơ ấ ủ ự ư ộ ạ ả ượ ữ c nh ng
rung đ ng ngoài d i c ng h ng nh c c u gá b ng cao su, đ c bi ả ộ ộ ưở ư ơ ấ ằ ặ ệ ầ t là vùng có t n
s cao. ố
Đ c i thi n ho t đ ng, c c u gá đ ng c d ng ch đ ng đ ạ ộ ủ ộ ơ ạ ể ả ơ ấ ệ ộ ượ c phát tri n và đã ể
đ c s d ng trên th tr bên ượ ử ụ ị ườ ng. D ng c c u này s d ng m t l c tác đ ng t ử ụ ộ ự ơ ấ ạ ộ ừ
ngoài và có th dùng các thu t toán đi u khi n đ h th ng gá ho t đ ng t ề ể ệ ố ạ ộ ể ể ậ ố ơ t h n
trong nh ng tr ng h p có nh ng dao đ ng b t th ng. H th ng gá đ ng c ch ữ ườ ữ ấ ợ ộ ườ ệ ố ơ ủ ộ
t h n trong m t d i t n s r ng, nh ng nó không đ ng có kh năng ho t đ ng t ộ ạ ộ ả ố ơ ộ ả ầ ố ộ ư
đ ng l n và giá thành cao. ượ ử ụ c s d ng r ng rãi vì c c u ph c t p, c n năng l ơ ấ ứ ạ ầ ộ ượ ớ
c gi i quy t b ng vi c ng d ng c c u gá đ ng c Nh ng h n ch trên có th đ ế ể ượ ữ ạ ả ế ằ ệ ứ ơ ấ ụ ộ ơ
bán ch đ ng. C c u này th ủ ộ ơ ấ ườ ộ ng bao g m m t c c u gá b đ ng tích h p v i m t ộ ơ ấ ị ộ ồ ợ ớ
24
đ ng đi u ch nh l c g m ch n. Vì v y, c c u gá bán ch đ ng có th h th ng t ệ ố ự ộ ự ả ủ ộ ơ ấ ề ấ ậ ỉ ể
ho t đ ng nh mong mu n mà không c n ngu n năng l ng l n cũng, k t c u không ạ ộ ư ầ ố ồ ượ ế ấ ớ
quá ph c t p và giá thành v a ph i. ứ ạ ừ ả
G n đây đã có nhi u nghiên c u v d ng gá đ ng c bán ch đ ng s d ng MRF. ứ ề ạ ử ụ ủ ộ ề ầ ộ ơ
Nh vào kh năng đi u khi n đ c, MRF có th hoàn toàn đáp ng đ ề ể ả ờ ượ ứ ể ượ ầ c yêu c u
trong vi c đi u ch nh l c gi m ch n trong c c u gá. ơ ấ ự ệ ề ấ ả ỉ
Hình 2. C u t o c c u gá đ ng c ấ ạ ơ ấ ộ ơ
2.3.4. Haptics
Haptics là m t thu t ng có nghĩa t ng t ữ ậ ộ ươ ự nh h th ng ph n h i xúc giác. Nó ả ư ệ ố ồ
ặ giúp ta có th c m nh n nh mình đang tr c ti p c m, n m hay làm vi c gì đó m c ự ể ả ư ế ệ ầ ắ ậ
dù chúng ta đang r t xa và ch quan sát tr c ti p qua camera. ở ấ ự ế ỉ
Ngày nay Haptics đang đ ượ ứ ọ c ng d ng khá r ng rãi nh t là trong lĩnh v c y h c, ụ ự ấ ộ
đi u này giúp cho m t bác sĩ có th th c hi n nh ng ca m quan tr ng t ể ự ữ ề ệ ộ ổ ọ ừ xa. M c dù ặ
c l c c t, l c c m… không có m t trong phòng m nh ng v n có th c m giác đ ổ ể ả ư ẫ ặ ượ ự ắ ự ầ
b ng h th ng ph n h i xúc giác. ằ ệ ố ả ồ
25
Nh vào kh năng đáp ng nhanh, MRF đã nhanh chóng đ ứ ả ờ ượ ứ c nghiên c u và ng ứ
d ng vào trong lĩnh v c này, c th là găng tay MR. Th c ch t c a găng tay MR là s ụ ụ ể ấ ủ ự ự ự
k t h p gi a các MRB l ữ ế ợ ạ ớ i v i nhau, nó làm c n chuy n đ ng c a các ngón tay t ể ủ ả ộ ươ ng
. T đó ng i đeo găng tay có th c m giác đ c nh ứ ng v i l c ph n h i th c t ả ớ ự ự ế ừ ồ ườ ể ả ượ ư
Hình 2. Găng tay MR (http://research.vancouver.wsu.edu/dr-hakan-gurocak/mr-glove)
đang tr c ti p thao tác. ự ế
2.3.5. Valve
M t ng d ng khác c a MRF là van MR. Van MR có tác d ng t ng t ộ ứ ủ ụ ụ ươ ự ạ các lo i
van khác, tuy nhiên v m t k t c u thì nó đ n gi n và d dàng đi u khi n h n. ề ặ ế ấ ễ ề ể ả ơ ơ
Ban đ u khi ch a có tác d ng c a t tr ủ ừ ườ ụ ư ầ ng, dòng l u ch t ch y vào van theo ngõ ả ư ấ
vào inlet, đi ngang qua các khe và ra ngoài theo ngõ ra outlet. Khi có t ng tác tr ừ ườ
hóa và tr nên liên k t l i v i nhau ch đ ng, dòng l u ch t xung quanh cu n dây b t ộ ị ừ ư ấ ộ ế ạ ớ ở ỉ
ớ khi áp su t c a dòng l u ch t đ l n đ th ng l c liên k t này thì dòng l u ch t m i ể ắ ấ ủ ớ ấ ủ ự ư ư ế ấ
có th đi qua van đ c và khi t ng đ l n thì l u ch t xung quanh cu n dây s ể ượ tr ừ ườ ủ ớ ư ấ ộ ẽ
hóa r n, dòng l u ch t không th đi qua van. ấ ư ể ắ
Ph thu c vào đ l n c a t tr ng và cách đ a t tr ộ ớ ủ ừ ườ ụ ộ ư ừ ườ ể ề ng vào ta có th đi u
ch nh van theo ki u ON/OFF ho c theo áp su t ngõ vào. ể ặ ấ ỉ
26
27
CH
NG 3: MÔ HÌNH TÍNH TOÁN L U CH T T BI N
ƯƠ
Ấ Ừ Ế
Ư
3.1. Gi i thi u chung ớ ệ
MRF đóng vai trò quan tr ng trong t phát tri n c a ọ rong quá trình nghiên c u vàứ ể ủ các
thi t bế ị MR. H n n a, mô hình chính xác có th d đoán hi u su t c a các thi ấ ủ ể ự ữ ệ ơ ế ị t b
MR là m t ph n quan tr ng trong vi c ch t o ra các thi t b . Khi có t ng tác ế ạ ệ ầ ọ ộ ế ị tr ừ ườ
đ ng MRF th hi n tính ch t phi tuy n. M t lo t các mô hình phi tuy n đã đ ế ộ ể ệ ế ạ ấ ộ ượ ử c s
MRF mô hình biviscous, mô hình d ng đ mô t ể ụ ả , bao g m ồ các mô hình nh a Bingham, ự
Herschel-Bulkley và mô hình nh a Erying. M c dù đã có m t s mô hình đã đ c phát ự ộ ố ặ ượ
, hai mô hình ph bi n nh t đã đ tri n và áp d ng cho MRF ụ ể ổ ế ấ ượ ử ụ ớ c s d ng r ng rãi v i ộ
ự đ chính xác và chi phí tính toán h p lý là mô hình nh a Bingham và mô hình nh a ộ ự ợ
c s d ng r ng rãi trong mô hình toán Herschel-Bulkley. Vì v yậ , hai mô hình này đ ượ ử ụ ộ
c a MRF. ủ
3.2. Mô hình Bingham
Mô hình nh a Bingham g m ph n t ầ ử ự ồ ầ nh a c ng liên k t song song v i các ph n ự ứ ế ớ
ch t nh t Newton. Lo i này thì ng su t c t t l thu n v i t c đ c t và đ t ử ấ ấ ắ ỉ ệ ứ ạ ớ ớ ố ộ ắ ậ ượ c
ể
t
&
+& hg g )sgn( )
y H (
bi u th nh sau: ị ư = t
(1)
t
t
y : ng su t ch y ấ
: ng su t c t trong ch t l ng. ấ ắ ấ ỏ Ứ
Ứ ả
h
ng (đ nh t sau ch y d o). : Đ nh t c a ch t d o khi không có t ấ ẻ ộ ớ ủ tr ừ ườ ả ẽ ớ ộ
t
Sgn: là hàm d u. Đó là ch t l ng ấ ỏ ấ ở ạ tr ng thái đ ng im, nh h ứ ả ưở ớ ng b i đ nh t ở ộ
y trong khi nó di chuy n nh
đàn h i cho đ n khi t c đ c t l n h n giá tr t i h n ộ ắ ớ ị ớ ạ ế ố ồ ơ ể ư
m t ch t l ng Newton khi v t qua giá tr t i h n. c th ấ ỏ ộ ượ ị ớ ạ Mô hình nh a Bingham đ ự ượ ể
28
hi n trong hình 3 th hi n nh ng tính ch t MRF ph thu c vào ng su t. ể ệ ứ ụ ữ ệ ấ ấ ộ
Hình 3. Bi uđ t ng quan gi a ch t l ng Newton và nh a Bingham ể ồ ươ ấ ỏ ự ữ
S đ n gi n c a đã d n đ n vi c trong ả ủ mô hình hai tham s nàyố ự ơ ệ s d ng r ng rãi ử ụ ế ẫ ộ
vi c đi u khi n ch t l u t là ERF và MRF ấ ư , đ c bi ệ ề ể ặ ệ
3.3. Mô hình Herchel- Bulkley
Trong tr ng h p này, ch t l ng s b tr t dày hay tr t m ng, đ c bi c là khi ườ ẽ ị ượ ấ ỏ ợ ượ ệ ặ ỏ
MRF ch u t c đ c c t cao, c u t o này s cho k t qu t t h n. Trong tr ị ố ộ ắ ấ ạ ả ố ơ ế ẽ ườ ng h p này ợ
1/
m
t
=
+& g
&
t (
g )sgn( )
K
g & )sgn( )
y H (
nh a Herschel-Bulkley là phù h p và đ c bi u th nh sau: ự ợ ượ ị ư ể
(2)
K: là thông s đ đ c ố ộ ặ
m: là h s ch t l ng c a MRF ệ ố ấ ỏ ủ
m>1: ch t l ng tr t m ng, m<1: ch t l ng tr t dày, m=1 Herschel-Bulkley ấ ỏ ượ ấ ỏ ỏ ượ
gi ng nh nh a Bingham. ư ự ố
29
Đáng chú ý là các thông s này đ c thi t l p khi không có t ng tác đ ng. ố ượ ế ậ tr ừ ườ ộ
Nh ng th c t ng b i t ự ế ư , các thông s này b nh h ố ị ả ưở tr ở ừ ườ ấ ng. Zubieta đã đ xu t ề
nh a cho MRF d a trên nh a Bingham là căn b n k t h p v i nh a Herschel-Bulkley . ế ợ ự ự ự ự ả ớ
Các mô hình này sau đó đ cượ áp d ngụ trong m t s nghiên c u ộ ố ế ứ . Tính ch tấ l u bi n ư
ng tr c tính b ng c aủ MRF ph thu c ộ vào t ụ ừ ườ và có thể đ c ượ ướ ằ công th c sau: ứ
a B
a B
2
SY
SY
+
= Y Y
Y
)(2
e
e
)
Y 0(
- - - - (cid:0) (cid:0) (3)
Trong đó Y là vi t c a t t ế ắ ủ m tộ thông số l u bi n ế c aủ MRF nh ng su t ch y ư ứ ả , độ ư ấ
Giá tr c a tham s Y có xu h ng t không nh t,ớ thông s đ đ c, h s ch t l ng. ệ ố ấ ỏ ố ộ ặ ị ủ ố ướ ừ
tr ng đ đ n giá tr bão hòa là h s mômen bão hòa c a Y. B là m t đ t ế ậ ộ ừ ườ ệ ố ủ ị ượ ặ c đ t
vào. Các giá tr c a Y0, đ c xác đ nh t k t qu thí nghi m s d ng ph ng pháp ị ủ ượ ị ừ ế ử ụ ệ ả ươ
đ đi u ch nh ng cong phù h p. ề ỉ ườ ợ
30
CH
ƯƠ
NG 4: PHANH L U CH T T BI N Ư
Ấ Ừ Ế
4.1. Các d ng phanh ạ
Trên th c t ự ế ằ , đã có khá nhi u các nghiên c u liên quan đ n hình d ng MRB nh m ứ ế ề ạ
m c đích t i u hóa ho t đ ng c a phanh, trong đó t p trung ch y u trong vi c t ụ ố ư ạ ộ ủ ế ệ ố i ủ ậ
- Phanh d ng đĩa [
3,4]là lo i phanh thông d ng nh t và cũng là d ng thi
t u hình d ng đĩa quay ạ ư
ạ ụ ạ ấ ạ ế ế ầ t k đ u
tiên c a MRB. Đây là lo i phanh chu n đ c tung ra th tr ng. ẩ ượ ủ ạ ị ườ
+ u đi m c a lo i phanh này là d ch t o và đ t đ c nhi u k t qu t ễ ế ạ Ư ể ạ ượ ủ ạ ả ố ư i u ề ế
ng cũng nh kích th c. v tr ng l ề ọ ượ ư ướ
i không thích h p trong tr + Tuy nhiên, ng d ng này l ứ ụ ạ ợ ườ ặ ng h p v trí l p đ t ị ắ ợ
c a MRB có d ng hình tr dài và nh . ỏ ủ ụ ạ
Hình 4. 1 K t c u MRB d ng đĩa ế ấ ạ
31
5,6]: D ng phanh này có th kh c ph c đ
Phanh d ng tang tr ng [ c nh ạ ố ể ắ ụ ượ ạ ượ c
đi m c a lo i phanh trên vì l c phanh đ ủ ự ể ạ ượ ạ ố c t o ra trên b m t tr c a tang tr ng ề ặ ụ ủ
tuy nhiên nó t o ra momen quán tính khá l n. Đ kh c ph c nh ể ắ ụ ạ ớ ượ ạ c đi m đó, d ng ể
c đã đ c thi tang tr ng ng ố ượ ượ ế ế t k và gi m đáng k momen quán tính. ể ả
Hình 4. 2 K t c u MRB d ng tang tr ng ế ấ ạ ố
Phanh d ng k t h p [ ế ợ 7]: Lo i phanh này k t h p đ ế ợ ượ ư ạ c u đi m c a c hai lo i ủ ả ể ạ ạ
phanh trên, đ ng th i kh c ph c đ c nh ụ ượ ắ ờ ồ ượ ữ c đi m chúng, đây là s k t h p gi a: ự ế ợ ể
phanh d ng đĩa và phanh d ng tang tr ng, phanh d ng đĩa và phanh d ng tang ố ạ ạ ạ ạ
tr ng ng c. Th c t nghiên c u cho th y, phanh d ng k t h p mang l ố ượ ự ế ế ợ ứ ấ ạ ạ ệ i hi u
qu t i u h n so v i các d ng khác. ả ố ư ơ ạ ớ
32
33
ạ Nh m t ằ ơ ữ
Hình 4. 3 K t c u MRB d ng k t h p ế ợ ộ ố ạ ế ố ư ạ ự ớ ế ợ ạ
ệ c s phanh d ng k t h p cũng đ ơ ở ượ cu n dây và phanh d ng k t h p v i ph n rotor d ng hình ch T. ữ ớ ộ ế ấ i u hóa h n n a hi u su t c a phanh, m t s d ng phanh khác d a trên ấ ủ c nghiên c u đ n: Phanh d ng k t h p v i hai ứ ạ ế ợ ạ ế ợ ầ
Hình 4. 4 MRB d ng k t h p v i 2 cu n dây ế ợ ạ ộ ớ
34
Hình 4. 5 MRB d ng k t h p có 2 cu n dây v i rotor d ng ch T ế ợ ữ ạ ạ ộ ớ
4.2. Mô hình toán c a phanh l u ch t t ủ bi n ấ ừ ế ư
Trong thi t k MRB, vi c tính toán momen hãm c a phanh là c c kì quan tr ng vì ế ế ự ủ ệ ọ
nó quy t đ nh tính hi u qu c a phanh và thông th ng giá tr đó ph i l n h n giá tr ả ủ ế ị ệ ườ ả ớ ơ ị ị
quy đ nh cho tr c. ị ướ
ấ ớ Momen phanh c a MRB d ng đĩa bao g m các l c: l c ma sát gi a l u ch t v i ồ ữ ư ủ ự ự ạ
các m t ti p xúc c a đĩa và l c ma sát gi a l u ch t v i m t tr vi n ngoài c a đĩa. ữ ư ặ ụ ề ặ ế ấ ớ ủ ự ủ
ầ Đ i v i l c ma sát gi a l u ch t v i các m t ti p xúc c a đĩa quay; xét m t ph n ố ớ ự ặ ế ấ ớ ữ ư ủ ộ
vòng tròn nh c a MRF trong khe l u ch t gi a ph n đĩa và ph n v phanh nh t ử ỏ ủ ữ ư ầ ấ ầ ỏ ư
2
2
=
+ p
dT
p 2
t r
dr
t 2
r
dz
q z
q r
này đ trên hình 4.14. L c ma sát t c th i tác d ng lên ph n t ứ ầ ử ự ụ ờ ượ c tính theo công th c ứ
(4)
Trong đó:
r là bán kính c a đĩa quay ủ
35
rqt
zqt
là ng su t tác d ng lên đĩa ứ ụ ấ
là ng su t tác d ng lên v phanh ụ ứ ấ ỏ
L c momen t o ra t ự ạ ừ MRF trong khe l u ch t tác d ng lên m t m t c a đĩa khi đó ụ ặ ủ ư ấ ộ
d
R o
2
=
T
p 2
2
t 2 r
dz
q z
q r
0
+� t p r dr
�
R i
đ c tính theo công th c: ượ ứ
(5)
d) là r t nh so v i bán kính c a đĩa và Đ i v i phanh d ng đĩa, kích th ạ ướ ủ ấ ớ ỏ
ng su t cũng r t nh so v i ng su t ng trình (5) có th vi t l ứ ớ ứ ấ ỏ . Vì v y, ph ậ ươ ể ế ạ i ố ớ ấ rqt c khe ( ấ zqt
R o
2
=
T
p 2
t r
nh sau: ư
drq z
R i
(cid:0) (6)
Đ đ n gi n hóa vi c phân tích momen c a MRB d ng đĩa, các gi thi t sau đ ể ơ ủ ệ ạ ả ả ế ượ c
s d ng: 1) Dòng l u ch t không b nén và chuy n đ ng n đ nh theo l p. 2) B qua ử ụ ư ể ấ ộ ổ ớ ỏ ị ị
l u ch t chuy n đ ng. 3) tác d ng c a trong l c và l c ly tâm đ i v i các ph n t ự ố ớ ầ ử ư ự ủ ụ ể ấ ộ
Không có v n t c h ng tâm và h ng kính. 4) Ch t l u đ c xem nh ti p xúc ậ ố ướ ướ ấ ư ượ ư ế
hoàn toàn v i đĩa và không b tr ị ượ ớ ấ t. 5) Vì khe l u ch t là r t nh , nên dòng l u ch t ấ ư ư ấ ỏ
đ c xem nh đi n đ y hoàn toàn. Và h s c b qua. ượ ư ề ầ ệ ố q z đ ượ ỏ
S d ng các gi thi t c a l u ch t trong khe có th đ c tính ử ụ ả ế t trên, t c đ tr ố ộ ượ ủ ư ể ượ ấ
nh sau: ư
=& g
r d
W
(7)
36
Trong đó W v n t c góc c a đĩa. ậ ố ủ
Mô hình Herschel-Bulkley c a MRF theo h ng q z đ ủ ướ ượ ở c bi u di n toán h c b i ể ễ ọ
n
t
= t
&
+ g y K
ph ng trình ươ
t
y
(8)
t
y
t tác d ng lên ch t l u, Trong đó t ng su t tr ứ ấ ượ ấ ư ụ ủ là ng su t ch y d o c a ứ ẻ ấ ả
MRF, s mũ n là ch s tr ng thái c a l u ch t and , K, n ố ỉ ố ạ ủ ư ấ K là đ s t c a l u ch t. ộ ệ ủ ư ấ
là thu c tính c a ch t l u và giá tr c a chúng ph thu c vào m t đ dòng t tr ậ ộ ấ ư ị ủ ủ ụ ộ ộ ừ ườ ng
n
R o
R o
2
=
+
T
p 2
2 r K
dr
p 2
dr
y
�
t r �
R i
R i
W� � r � � d � �
tác d ng vào l u ch t ( ng trình (7) và (8) vào ph ng trình (6) ta đ ấ BMR). Th ph ế ươ ư ụ ươ c ượ
(9)
t
y
Thông th ng, m t đ t tr ng trong khe MR là hàm c a bán kính ườ ậ ộ ừ ườ ủ r, vì v y giá ậ
, K, n c a MRF trong khe cũng là hàm c a ng trình (9) ph i đ tr c a ị ủ ủ r. và ph ủ ươ ả ượ c
s m t đ t tr tính theo d ng tích phân. Đ d dàng trong vi c tính toán, gi ể ễ ệ ạ ả ử ậ ộ ừ ườ ng
MRB ) đ
trong khe l u ch t là h ng s và giá tr trung bình c a m t đ t tr ng ( ậ ộ ừ ườ ư ủ ấ ằ ố ị cượ
3
pt
pm 2
2
y
=
ng trình (9) có th đ c phân tích thành s d ng. Khi đó, ph ử ụ ươ ể ượ
T
(
)
3 R o
3 R i
(
n
3
+ n � � R i � � R � � o
� 4 R o eq 1 � + � d 3) �
� W + � � �
- -
(10)
n
1
m
=
)
/
d
eq
( oK R
- W Trong đó ng đ ng c a l u ch t là đ nh t t ộ ớ ươ ươ ủ ư ấ
C n l u ý r ng, vì m t đ t tr ng ngang qua khe l u ch t ậ ộ ừ ườ ầ ư ằ ấ ở ặ ụ ủ m t tr ngoài c a ư
đĩa phanh l u ch t là b ng 0 ho c r t nh do v y ng su t ch y d o c a MRF bên ỏ ẻ ủ ặ ấ ậ ứ ư ấ ả ấ ằ
c. Xem xét các y u t trên, l c ma sát tác trong phanh là r t nh nên có th b qua đ ỏ ể ỏ ấ ượ ế ố ự
n 0
=
= p
p 2
2
T a
t 2 R b o d Ro
2 R b K o d
0
� �W R o � � d � � 0
c tính theo công th c: d ng lên m t tr ngoài c a đĩa đ ụ ặ ụ ủ ượ ứ
(11)
37
0K và n0 độ
Trong đó Rot ng su t tác d ng lên thành c a m t tr ngoài c a đĩa, ứ ặ ụ ủ ụ ủ ấ
i th i đi m t s t và ch s tr ng thái t ỉ ố ạ ệ ạ ể ờ tr ừ ườ ng tác đ ng lên l u ch t b ng 0, ư ấ ằ ộ bd là bề
do chi u r ng khe l u ch t. dày c a đĩa, ủ ề ộ ư ấ
ng trình (10) và (11), l c phanh c a MRF d ng đĩa có th tính toán nh T ph ừ ươ ự ủ ể ạ ư
3
n 0
pt
pm 4
4
y
=
sau
(
p ) 2
T b
3 R o
+ 3 R i
2 R b K o d
0
(
n
3
+ n � � R i � � R � � o
� �W R o � � d � � o
� 4 R eq o 1 � + � 3) d �
� W + � � �
- -
(12)
V i mô hình Bingham, l c phanh c a MRF d ng đĩa đ ự ủ ạ ớ ượ ứ c tính theo các công th c
ng t nh mô hình Herschel-Bulkley v i n=1 t ươ ự ư ớ
Bên c nh mô men do l u ch t t biên gây ra, mô men phanh còn ch u nh h ấ ừ ư ạ ị ả ưở ng
t là t c a ma sát c khí đ c bi ơ ủ ặ ệ ạ ủ i các vòng đ m (O-ring). Xét đ n mô men ma sát c a ệ ế
các vòng đ m, momen hãm c a MRB đ ủ ệ ượ c tính theo công th c ứ
yd
4 do
do
3 do
y
0
d d
do
o
pm
pm W pt 4 R = - - [1 ( W + 4 ) ] ( R p ) 2 ) 2 T d + 3 R di + t 2 ( R t do d m 0 T or R di R 3 R + d (13)
pt 4
R
y
0
4 do
do
=
m
[1 (
W + 4 ) ]
(
R
p ) 2
) 2
T d
0
3 do
+ 3 R di
+ t 2 ( R t do d
y
0
0
T or
R di R
3
R + d
0 d
do
o
W - -
Trong đó:
(14)
tr ng thái phanh không ho t đ ng Td và Td0 là momen hãm và momen ở ạ ạ ộ
Rdi và Rd0 là bán kính trong và ngoài c a phanh ủ
t là kích th c c a khe MRF theo h ng kính và h d và do l n l ầ ượ ướ ủ ướ ướ ữ ng tr c gi a ụ
hai b m t phanh và v h p ỏ ộ
ng ch y qua, hai ề ặ µd và t yd là đ nh t và ng su t ch y d o c a MRF khi có t ấ ả ẻ ủ ứ ộ ớ tr ừ ườ ạ
tr ng ch y ngang qua khe MRF thành ph n này ph thu c vào m t đ t ụ ậ ộ ừ ườ ầ ộ ạ
µ0 và t y0 là đ nh t và ng su t ch y d o c a MRF khi không có t ẻ ủ ứ ấ ả ộ ớ tr ừ ườ ạ ng ch y
38
qua
Td là chi u dày c a đĩa ủ ề
Ω là v n t c góc c a rotor ậ ố ủ
Tor là mô men ma sát gi a vòng đ m và tr c quay c a phanh, ụ ủ ữ ệ ầ Tor có th tính g n ể
đúng b ng công th c [ ứ 8] ằ
= + ( ) T or f L c c f A R h r s (15)
V i:ớ
Lc=2p Rs, Rs là đ Lc là chi u dài ma sát c a b m t vòng đ m (chu vi tr c), ề ặ ủ ụ ệ ề ngườ
kính c a vòng đ m ủ ệ
fc là ma sát trên m t đ n v chi u dài chu vi tr c do l c nén trên vòng đ m gây ra ộ ơ ụ ự ệ ề ị
ph thu c vào m c đ nén c a vòng đ m và đ c ng c a v t li u làm vòng đ m ủ ậ ệ ứ ộ ộ ứ ủ ụ ệ ệ ộ
fh là l c ma sát c a vòng đ m do áp su t c a l u ch t tác đ ng trên m t đ n v ấ ủ ư ộ ơ ự ủ ệ ấ ộ ị
di n tích c a vòng đ m. Do MRB ho t đ ng d a trên ki u tr t (shear-mode), do đó ạ ộ ự ủ ệ ệ ể ượ
mà áp su t do MRF tác đ ng trên vòng đ m là r t nh vì th có th b qua, 0 fh @ ể ỏ ệ ế ấ ấ ộ ỏ
t di n m t c t c a vòng đ m Ar là ti ế ặ ắ ủ ệ ệ
4.3. Các ph ng pháp gi i bài toán t ng c a phanh ươ ả tr ừ ườ ủ
4.3.1. Ph ng pháp gi i tích ươ ả
Đ i v i m t h th ng s d ng MRF, thông th ng c n ph i gi i quy t 2 v n đ ộ ệ ố ố ớ ử ụ ườ ả ầ ả ế ấ ề
song song: phân tích đi n t và phân tích h th ng l u ch t. M ch t ệ ừ ệ ố ư ạ ấ ừ ệ ố trong h th ng
=
có th gi i theo đ nh lu t Kirchoff ể ả ậ ị
H l k k
N I turns
(cid:0)
(16)
Trong đó:
ng t Hk là c ngườ đ t tr ộ ừ ườ ạ i liên k t th k c a m ch đi n ệ ứ ủ ế ạ
lk là chi u dài h u ích c a liên k t đó ủ ữ ế ề
Nturns là s vòng c a cuôn dây ủ ố
39
I là c ườ ng đ dòng đi n ệ ộ
T thông c a m ch đi n đ ệ ượ ừ ủ ạ c tính theo công th c ứ
là t Ak và Bk l n l Với: F ừ thông c a m ch, ủ ạ ầ ượ t là di n tích m t c t và m t đ t ặ ắ ậ ộ ừ ệ
thông t ạ ứ k i liên k t th ế
M t khác, m t đ t thông ng đ t ng tr Bk t l ậ ộ ừ ặ v i c ỉ ệ ớ ườ ộ ừ ườ Hk theo công th cứ
(17)
Trong đó:
th m c a không gian t do µ0 là đ t (m 0= 4p 10-7Tm/A) ộ ừ ẩ ủ ự
th m t ng đ i c a v t li u t µk là đ t ộ ừ ẩ ươ ố ủ ậ ệ ạ ứ k i liên k t th ế
Khi t ng đ l n, nó có th t hóa v t li u và v t li u g n nh tr thành nam tr ừ ườ ủ ớ ể ừ ậ ệ ậ ệ ư ở ầ
châm. Thông th c bi u di n thông qua ườ ng, đ c tính t ặ ừ ủ c a v t li u có th đ ệ ể ượ ậ ễ ể
9], m t đ t
đ ng cong B-H. Khi t ng th p, xem xét m i quan h tuy n tính [ ườ tr ừ ườ ệ ế ấ ố ậ ộ ừ
0
=
B k
N I turns n
k
thông và c ng t c tính x p x nh sau: ườ tr ộ ừ ườ ạ i liên k t th ế ứ k có th đ ể ượ ỉ ư ấ
l m
m i k
= (cid:0) 1,
i
l A k i A i
i
k
ng đ t m + (cid:0)
=
H
k
k
l
+ (cid:0)
l i
k
N I turns m n m
= (cid:0) 1,
i k
i
A k A i
i
(18)
(19)
Đ i v i MRF, gi v t li u c u t o c a thi s t b là đ ng nh t khi đó ớ ố ả ử ậ ủ ệ ạ ấ ế ấ ồ ị
thông và c ng đ t m 1=m 2=m 3=….=m , v y m t đ t ậ ộ ừ ậ ườ tr ộ ừ ườ ạ ng đi qua th tích ho t ể
c tính x p x nh sau: đ ng c a MRF có th đ ộ ể ượ ủ ỉ ư ấ
40
m
0
turns
=
B
mr
N 1
mr
+ m
l m
i
I l A i MR A i
mr
(cid:0)
=
H
mr
m
+
l
(20)
mr
N I turns A mr mr m
i
l i A i
(cid:0)
(21)
t là đ t th m t ng đ i c a MRF và v t li u c a thi Trong đó m mr và m l n l ầ ượ ộ ừ ẩ ươ ậ ệ ủ ố ủ ế t
b s d ng MRF ị ử ụ
41
1.5
]
T
[
B
1.0
l
, y t i s n e D x u F c i t
0.5
e n g a M
0.0
0
2
4
6
10
8 Magnetic Field Intensity, H[kA/m]
2.0
MRF-140-CG
]
1.5
T
[
B
MRF-132-DG
1.0
l
, y t i s n e D x u F c i t
0.5
e n g a M
0.0
0
500
1500
2000
1000 Magnetic Field Intensity, H[kA/m]
(a) Đ ng cong B-H c a thép silic ườ ủ
ườ ủ (b) Đ ng cong B-H c a MRF Hình 4. 7 Đ ngườ cong B-H c a thép silic và MRF ủ
4.3.2. Ph ng pháp ph n t ươ h u h n ầ ử ữ ạ
Ngoài vi c tính b ng ph ng pháp gi i tích, bài toán t t b MRF ệ ằ ươ ả tr ừ ườ ng c a thi ủ ế ị
còn có th gi i b ng ph ng pháp ph n t h u h n (FEM). Đ i v i các bài toàn t ể ả ằ ươ ầ ử ữ ố ớ ạ ố i
u, thông th ng s s d ng m t trong hai ph ng pháp ho c là ph ng pháp gi ư ườ ẽ ử ụ ộ ươ ặ ươ ả i
ng pháp phân tích ph n t h u h n (FEA). tích ho c là ph ặ ươ ầ ử ữ ạ
Đ i v i ph ố ớ ươ ng pháp FAE, c n ph i th c hi n theo đúng quy trình: ự ệ ả ầ
42
Tr c tiên, m t hàm m c tiêu s đ c đ a ra d a trên m c đích thi t k t i u và ướ ẽ ượ ư ự ụ ụ ộ ế ế ố ư
ng d ng c a thi t b và hàm m c tiêu này luôn đ i u theo h ng t ứ ụ ủ ế ị ụ c t ượ ố ư ướ ố ể i thi u
i u là hàm c c đ i hóa hi u su t ho t đ ng thì hàm này hóa. Vì v y n u m c tiêu t ế ụ ậ ố ư ự ạ ạ ộ ệ ấ
ph i đ c chuy n sang m t hàm t ng đ ng sao cho khi hàm t ả ượ ể ộ ươ ươ ươ ạ ự ng này đ t c c
ti u thì hi u su t c a thi t b là đ t t i đa. ấ ủ ể ệ ế ị ạ ố
t k s l n l t đ Sau khi đã có hàm m c tiêu, các thông s thi ụ ố ế ế ẽ ầ ượ ượ c xác đ nh trong ị
c này. Các thông s ràng bu c khác (n u có) cũng đ c xác đ nh trong b c này. b ướ ế ố ộ ượ ị ướ
i thu t thích h p đ đ t đ c k t qu t Ti p theo, c n ph i có gi ầ ế ả ả ể ạ ượ ế ả ố ư i u nh mong ư ậ ợ
mu n. thông th ng có r t nhi u gi i thu t đ tìm ra đáp án t i u cho cùng m t bài ố ườ ề ấ ả ậ ể ố ư ộ
toán. Các ph ươ ậ ng pháp có th s d ng là phi đ o hàm, đ o hàm b c 1, đ o hàm b c ể ử ụ ậ ạ ạ ạ
2. Ph ng pháp phi đ o hàm không yêu c u có b t kỳ đ o hàm nào nh ng thông ươ ư ấ ạ ầ ạ
th ng không đ ườ ượ ử ụ c s d ng trong các ng d ng c a MRF vì m c dù chúng d dàng ủ ứ ụ ễ ặ
th c thi nh ng kh năng h i t khá th p. Nó có th đ ộ ụ ự ư ả ể ượ ử ụ ữ c s d ng trong nh ng ấ
tr ng h p đ c bi t khi các bi n không nh t thi t ph i b ràng bu c. M t s gi ườ ặ ợ ệ ế ấ ế ộ ố ả i ả ị ộ
thu t phi đ o hàm thông th ng là Simplex, gi i thu t di truy n và Neural Networks. ậ ạ ườ ả ề ậ
Ph ng pháp t c đ c tr ng b i kh năng h i t ươ ố ư i u hóa b ng đ o hàm b c 2 đ ạ ậ ằ ượ ộ ụ ư ặ ả ở
ủ nhanh và ánh x b t bi n. Tuy nhiên, chúng yêu c u đ o hàm b c 2 và nghi m c a ạ ấ ế ệ ầ ạ ậ
ph ng trính tuy n tính khó có th tìm đ ươ ế ể ượ c đ c bi ặ ệ ố ớ ớ t đ i v i nh ng ng d ng l n. ụ ữ ứ
Ph ng pháp t ng dùng cho vi c t i u các thi t b MRF là ươ ố ư i u ph bi n nh t th ổ ế ấ ườ ệ ố ư ế ị
ph ng pháp đ o hàm b c 1; M c dù t c đ h i t ng pháp đ o hàm ươ ộ ộ ụ ặ ạ ậ ố lâu h n ph ơ ươ ạ
ng pháp này v n đ b c 2 nh ng ph ậ ư ươ ẫ ượ ử ụ c s d ng r ng rãi h n trong vi c tính toán t ơ ệ ộ ố i
u các thi t b MRF do d dàng trong vi c tính toán cũng nh l p trình. M t gi ư ế ị ư ậ ễ ệ ộ ả i
thu t t i u đi n hình c a ph ng pháp đ o hàm b c 1 đó là ph ng pháp gradient ậ ố ư ủ ể ươ ạ ậ ươ
liên h p. L u đ sau đây s cho th y cách mà ph n m m ph n t h u h n ANSYS ầ ử ữ ư ẽ ề ấ ầ ạ ồ ợ
i u s d ng ph ng pháp first order. tìm ra k t qu t ế ả ố ư ử ụ ươ
43
t k t i u thi Hình 4. 8 L uư đ thi ồ ế ế ố ư ế ị t b MRF s d ng FEM ử ụ
44
4.3.3. Các mô hình FEM đ gi i các phanh l u ch t t bi n trong nghiên c u này ể ả ấ ừ ế ứ ư
s d ng ANSYS ử ụ
Hình 4. 9 Mô hình FEM đ gi i bài toán t ng c a MRB ể ả tr ừ ườ ủ
45
CH
NG 5: THI T K T I U PHANH L U CH T T
ƯƠ
Ế Ố Ư
Ấ Ừ
Ư
Ế
BI N V I CÁC HÌNH D NG KHÁC NHAU C A V PHANH
Ế Ớ
Ỏ
Ủ
Ạ
Trong bài toán thi t k t ế ế ố ư ầ i u MRB v i các biên d ng v khác nhau, m c tiêu c n ụ ạ ỏ ớ
c là tìm ra nh ng kích th c chính sao cho kh i l đ t đ ạ ượ ữ ướ ố ượ ư ng phanh nh nh t nh ng ỏ ấ
momen phanh v n ph i đ t đ c. H u h t các nghiên c u tr c đó ả ạ ượ ẫ c giá tr cho tr ị ướ ứ ế ầ ướ
bài toán t i u MRB biên d ng v hình ch nh t [ đ u d ng l ừ ề i ạ ở ố ư ậ 10]. Trong nghiên ữ ạ ỏ
t xem xét t i u: hình ch nh t (hình 5.1), đa giác c u này các biên d ng v s l n l ứ ỏ ẽ ầ ượ ạ ố ư ữ ậ
5 c nh (hình 5.2), đa giác 7 c nh (hình 5.3) và biên d ng spline (hình 5.4) s đ c t ẽ ượ ố i ạ ạ ạ
u hóa v i cùng đi u ki n là momen phanh l n h n ho c b ng 10Nm. Sau khi t ư ặ ằ ề ệ ớ ớ ơ ố ư i u,
ng gi a các phanh v i nhau xem kh i l ng nào là nh nh t mà s so sánh kh i l ẽ ố ượ ố ượ ữ ớ ấ ỏ
c giá tr ban đ u cho tr c. l c phanh v n đ t đ ự ạ ượ ẫ ầ ị ướ
Hình 5. MRB biên d ng v hình ch nh t ữ ậ ạ ỏ
46
Hình 5. MRB biên d ng v đa giác 5 c nh ạ ạ ỏ
Hình 5. MRB biên d ng v đa giác 7 c nh ạ ạ ỏ
47
Hình 5. MRB biên d ng v spline ạ ỏ Gi s v t li u ch t o phanh là thép silic và dây đ ng s d ng có đ ng kính là ả ử ậ ệ ử ụ ế ạ ồ ườ
0.511mm; trong quá trình t i u, dòng đi n t ố ư ệ ố ấ i đa c p cho cu n dây là 2.5A. L u ch t ư ấ ộ
s d ng là hai lo i MRF thông d ng: MRF132-DG ( ng su t ch y trung bình) and ử ụ ứ ụ ấ ả ạ
MRF140-CG ( ng su t ch y cao) đ ứ ấ ả ượ ả ấ ư c s n xu t b i Lord Corporation. Tính ch t l u ấ ở
11,12]
bi n c a MRF có th đ c tính theo ph ng trình [ ể ượ ươ
a B
a 2 B
SY
SY
+
Y
)(2
e
e
)
Y 0(
- - - - ế ủ = Y Y (cid:0) (cid:0) (22)
Trong đó Y thay th cho các thông s l u bi n c a MRF nh ng su t ch y, đ ế ủ ố ư ư ứ ế ấ ả ộ
nh t, đ s t, các h s khác c a l u ch t. Gía tr c a Y có khuynh h ng đi t ủ ư ộ ệ ệ ố ị ủ ấ ớ ướ Y ừ 0
ng ng v i t ng t 0 đ n bão hòa. a SY h s momen bão hòa c a tham đ n ế Y¥ t ươ ứ tr ớ ừ ườ ừ ế ệ ố ủ
B là m t đ t tr c a các b ph n c a phanh đ c cho trong s Y. ố ậ ộ ừ ườ ng. Đ c tính t ặ ừ ủ ậ ủ ộ ượ
b ng sau và hình 4.15. ả
48
ả
V t li u ệ
ườ
hình 13b) hình 13b) ườ ườ
ậ Thép silic Đ ngồ MRF132-DG MRF140-CG Thép không t tính các b ph n c a phanh B ng 5. Đ c tính t ộ ậ ủ ừ ặ ng đ i th m t Đ t Cường đ dòng bão hòa ộ ố ươ ộ ừ ẩ Đ ng cong B-H ( 1.55 Tesla hình 13a) 1 Đ ng cong B-H ( Đ ng cong B-H ( 1 1.65 Tesla 1.8 Tesla x ừ
Các thông s l u bi n c a MRF ch y u đ ủ ế ố ư ủ ế ượ ả ự c xác đ nh d a trên k t qu th c ự ế ị
nghi m s d ng ph ng cong và th hi n trong b ng sau. ử ụ ệ ươ ng pháp đi u ch nh đ ề ỉ ườ ể ệ ả
Trong nghiên c u này s d ng ch t l u MRF-132DG ử ụ ấ ư ứ
B ng 5.
Tính ch t l u bi n c a l u ch t t
ả ế ủ ư ấ ư bi n ấ ừ ế
49
n
n
MR Fluid Bingham model
(cid:0) =
3900
0.22
K
pa s
pa s
K
0
g ;
g ;
m (cid:0) =
0.1pa s
3.8 pa s
m = 0
g ;
g ;
Herschel-Bulkey Model =
a
=
15 T
sk
1
a
=
m
4.5
T
s
t
=
t
(cid:0) =
10
pa
30000
pa
y
0
y
- -
t
=
t
(cid:0) =
15
pa
40000
pa
y
0
y
a
=
12 T
yst
1
a
=
2.9
T
yst
a
=
0.917
0
sn
n
n = =
0.25 (cid:0) =
K
0.65
K
MRF-132DG ; ; ; ; - -
pa s
0
n(cid:0) = ; pa s g ;
32 n g ;
m (cid:0) =
0.29 pa s
4.4 pa s g
m = 0
g ;
; 5400
a
=
15 T
sk
a
=
m
15 T
s
t
=
t
(cid:0) =
25
pa
39000
pa
y
0
y
t
=
t
(cid:0) =
25
pa
52000
pa
y
0
y
a
=
12 T
yst
a
=
13 T
yst
a
=
n =
0.915
n(cid:0) =
0.24
35
0
sn
- - ; MRF-140CG ; ; ; ; - -
;
Đ d đoán ng su t ch y và đ nh t ch y d o s d ng ph ẻ ử ụ ể ự ứ ả ả ấ ớ ộ ; ng trình (22), tr ươ ướ c
tiên m t đ t tr ng đi qua khe MR s đ ậ ộ ừ ườ ẽ ượ ở ạ c tính toán s d ng FEA. Khi kh i t o ử ụ
t k ban đ u, mô hình ph n t các bi n thi ế ế ế ầ ử ữ ủ h u h n s d ng 2 tr c d ng 2D c a ạ ử ụ ụ ạ ầ
ph n m m ANSYS đ gi c a MRB nh trên trong hình 15. Trong su t quá ể ả ề ầ i m ch t ạ ừ ủ ư ố
trình t i u, kích th c hình h c c a MRB s thay đ i liên t c vì v y kích th ố ư ướ ọ ủ ụ ẽ ậ ổ ướ ủ c c a
c xác đ nh d a trên s ph n t trên m t dòng và s ph n t l i s đ ướ ẽ ượ ầ ử ự ố ị ầ ử ố ộ này s không ẽ
thay đ i trong su t quá trình t i u hóa. ố ổ ố ư
Khi t i u, chi u cao cuôn dây hc, chi u dày cu n dây wc, đ dày c a v ố ư ề ề ộ ủ ỏ thi và các ộ
s c a v phanh đ
bán kính Ri t ạ i đi m P ể ủ ỏ ượ c xem nh là bi n thi ư ế ế ế ề ầ ư t k . Đi u c n l u ý
d thì không nhả
là giá tr t i u c a kích th ị ố ư ủ ướ c khe l u ch t ư ấ d và c a b dày đĩa quay t ủ ề
h ưở ng đ n hình d ng v phanh. Vì v y trong nghiên c u này, kích th ậ ứ ế ạ ỏ ướ ủ ư c c a khe l u
c cho c đ nh theo kinh nghi m l n l t là 0.8mm ch t và b dày c a đĩa quay s đ ủ ẽ ượ ề ấ ố ị ầ ượ ệ
và 5mm.Đ đ t đ c gi i pháp t i u, ph n m m phân tích ph n t ể ạ ượ ả ố ư ầ ử ữ ế h u h n k t ạ ề ầ
i u s đ c s d ng. Trong nghiên c u này, ph ng pháp first h p s n công c t ợ ẵ ụ ố ư ẽ ượ ử ụ ứ ươ
50
order cùng v i gi i thu t golden section trong công c t i u c a ph n m m ANSYS ớ ả ụ ố ư ủ ề ầ ậ
c s d ng đ th c hi n t i u. Chi ti t quá trình đ t đ c k t qu t s đ ẽ ượ ử ụ ể ự ệ ố ư ế ạ ượ ế ả ố ư ủ i u c a
các thi t b s d ng MRF d a trên ph ng pháp ph n t ế ị ử ụ ự ươ ầ ử ữ h u h n đã đ ạ ượ ề ậ c đ c p
13].
c đây [ đ n trong m t s nghiên c u tr ộ ố ế ứ ướ
Trong quá trình t i u, momen phanh đ c đ t c đ nh l n h n 10Nm và t c đ ố ư ượ ặ ố ị ớ ơ ố ộ
c đ t là 0.1%. Nh trên hình 5.5a và 5.5b thì quá trình t sau 19 h i t đ ộ ụ ượ ặ ư i u h i t ố ư ộ ụ
vòng l p và k t qu t i vòng l p th 19 là ( mm): wc=6.35, hc,=2.2, th=6, Rdo=46 và ả ạ ế ặ ứ ặ
R=55. Trong quá trình t i u, momen phanh có th đ t đ n giá tr đ nh tr c 10 kN và ố ư ể ạ ế ị ị ướ
kh i l ng nh nh t đ t đ c là 1.21 kg. Phân b t ng c a MRB biên d ng v ố ượ ấ ạ ượ ỏ tr ố ừ ườ ủ ạ ỏ
hình ch nh t đ ữ ậ ượ c ch ra trong hình 5.5c, s phân b trên v phanh khá khác nhau khi ố ự ỏ ỉ
m t đ t tr ậ ộ ừ ườ ậ ng g n cu n dây g n nh đ t m c bão hòa c a v t li u trong khi m t ủ ậ ệ ư ạ ứ ầ ầ ộ
ng g n phía tr c l đ t tr ộ ừ ườ ụ ạ ấ i r t nh . ỏ ầ
(a) Bi n thi ế t k ế ế
51
(b) Momen và kh i l ng c a phanh ố ượ ủ
(c) C ng đ t ườ Hình 5. K t qu t ả ố ư ủ ế Đ i v i MRF biên d ng v hình đa giác 5 c nh, quá trình h i t ỏ ạ
ng sau khi t tr ộ ừ ườ i u ố ư ỏ i u c a MRB biên d ng v hình ch nh t ữ ậ ạ x y ra t i vòng ộ ụ ả ố ớ ạ ạ
i u nh sau (mm): wc=6.8, hc,=2.2, th1=5.5, th2=6, th3=5.6, l p th 21 v i k t qu t ặ ớ ế ả ố ư ư ứ
th4=2.6, ths=2.5, R1=57, R2=51.6, R3=48 và R4=25.5. Momen phanh t ạ i th i đi m này ể ờ
cũng đ t đ ng nh nh t đ t đ c là ạ ượ c yêu c u đ t ra và kh i l ặ ố ượ ầ ấ ạ ượ ỏ ư ậ 1.055kg. Nh v y
kh i l ố ượ ng c a phanh biên d ng v đa giác 5 c ch đã gi m đáng k so v i phanh biên ạ ủ ể ả ạ ớ ỏ
d ng hình ch nh t. V m t phân b t ạ ữ ậ ề ặ tr ố ừ ườ ng thì phanh biên d ng đa giác 5 c nh có ạ ạ
s phân b khá đ ng đ u so v i phanh biên d ng hình ch nh t ự ữ ậ ề ạ ồ ố ớ
52
(a) Bi n thi ế t k ế ế
(b) Momen và kh i l ng c a phanh ố ượ ủ
ng sau khi t i u (c) C ng đ t ườ tr ộ ừ ườ ố ư
Hình 5. K t qu t i u c a MRB biên d ng v hình đa giác 5 c nh ả ố ư ủ ế ạ ạ ỏ
53
Đ i v i MRB biên d ng v hình đa giác 7 c nh thì quá trình h i t x y ra vòng ố ớ ộ ụ ả ạ ạ ỏ ở
(mm): wc=6.5, hc,=2.3, th1=4.7, th2=5.7, l p th 27 v i k t qu thu đ ớ ế ặ ứ ả ượ c nh sau ư
th3=5.8, th4=2.2, ths=2.05, th6=5, th7=3.5, R1=56.9, R2=51.5, R3=47.8, R4=24, R6=54 và
kN tuy nhiên kh i l R7=34. Đáp ng yêu c u đ t ra là momen phanh đ t 10 ặ ứ ạ ầ ố ượ ủ ng c a
phanh đã gi m h n n a so v i phanh biên d ng đa giác 5 c nh khi kh i l ơ ữ ố ượ ạ ạ ả ớ ng ch còn ỉ
1.03kg. Và phân b t tr ố ừ ườ ng cũng đ ng đ u h n so v i phanh biên d ng đa giác 5 ớ ề ạ ơ ồ
c nh.ạ
54
(a) Bi n thi ế t k ế ế
(b) Momen và kh i l ng c a phanh ố ượ ủ
ng sau khi t i u (c) C ng đ t ườ tr ộ ừ ườ ố ư
Hình 5. K t qu t i u c a MRB biên d ng v hình đa giác 7 c nh ả ố ư ủ ế ạ ạ ỏ
Cu i cùng, đ i v i biên d ng v phanh Spline, quá trình h i t ố ớ ộ ụ ạ ố ỏ cũng x y ra t ả ạ i
vòng l p th 27 và k t qu t i u nh sau (mm): wc=5.8, hc=2.5, th1=4.67, th2=5.63, ả ố ư ứ ư ế ặ
55
th3=6, th4=2.4, ths=2.1, th6=5, th7=3.8, R1=56.6, R2=53.5, R3=47.4, R4=24.3, R6=53.5 và
ng t i u là 1.029 kg, k t qu đ t đ c g n t ng đ R7=34.2. V i kh i l ố ượ ớ ố ư ả ạ ượ ế ầ ươ ươ ớ ng v i
phanh biên d ng đa giác 7 đo n c ch n g n t ạ . Nguyên nhân là do các đi m đ ể ạ ượ ầ ươ ng ọ
đ ươ ng v i biên d ng đa giác 7 đo n ạ ạ ớ
56
(a) Bi n thi ế t k ế ế
(b) Momen và kh i l ng c a phanh ố ượ ủ
ng sau khi t i u (c) C ng đ t ườ tr ộ ừ ườ ố ư
Hình 5. K t qu t i u c a MRB biên d ng v Spline ả ố ư ủ ế ạ ỏ
Ngoài ra khi xem xét các giá tr t i u, ta th y giá tr c a kh i l ng t i u cùng ị ố ư ị ủ ố ượ ấ ố ư
57
v i giá tr t ớ ị ố ộ ủ i đa c a momen phanh có m t m i liên h nh là hàm ph thu c c a ủ ụ ư ệ ộ ố
(a) T
nhau
(b) T
ng quan gi a kh i l ng phanh và momen phanh ươ ố ượ ữ
ng q
ng và momen phanh s d ng ch t l u MRF-132-DG
ng quan gi a kh i l ng gi m đi và momen phanh ươ ố ượ ữ ả
ươ
uan gi a kh i l ữ
ố ượ
ấ ư
ử ụ
(a) T
Hình 5. T
(b) T
ng quan gi a kh i l ng phanh và momen phanh ươ ố ượ ữ
Hình 5. T
ng q
ng và momen phanh s d ng ch t l u MRF-140-DG
ươ
uan gi a kh i l ữ
ố ượ
ấ ư
ử ụ
ng quan gi a kh i l ng gi m đi và momen phanh ươ ố ượ ữ ả
T các k t qu t ế ả ố ư ả i u trên cho th y biên d ng hình ch nh t c a phanh nh ậ ủ ừ ữ ấ ạ
ng đáng k đ n đ c tính c a MRB và kh i l ng c a MRB biên d ng v hình h ưở ể ế ố ượ ủ ặ ủ ạ ỏ
ch nh t thông th ng có th gi m đáng k n u thay th b ng phanh có v d ng đa ữ ậ ườ ể ả ể ế ỏ ạ ế ằ
giác 5 c nh. Đ ng th i , n u s d ng v phanh đa giác càng nhi u c nh thì càng d ỏ ế ử ụ ề ạ ạ ờ ồ ễ
dàng trong vi c thi t k các di n tích m t c t c a m ch t c a phanh và th m chí ệ ế ế ặ ắ ủ ệ ạ ừ ủ ậ
kh i l ng c a phanh còn có th gi m h n đ ố ượ ể ả ơ ượ ữ c n a. Tuy nhiên đ n m t m c nào đó ế ủ ứ ộ
thì kh i l ng c a phanh s đ t m c bão hòa. Ta có th d dàng th y đ ố ượ ẽ ạ ể ễ ứ ủ ấ ượ c đi u đó ề
khi kh i l ng gi m đi c a phanh d ng đa giác 7 đo n gi m đi không quá 2.4% so ố ượ ủ ạ ả ạ ả
v i phanh d ng đa giác 5 c nh và kh i l ớ ố ượ ạ ạ ạ ng c a phanh d ng Spline và phanh d ng ủ ạ
ng đ ng trong khi chi phí ch t o thì khác xa hoàn toàn. Vì đa giác 7 đo n là g n t ạ ầ ươ ươ ế ạ
58
ng các c nh s quy t đ nh d ng v phanh nào đ v y chi phí ch t o và s l ậ ế ạ ố ượ ế ị ẽ ạ ạ ỏ ượ c
ch n s d ng. ọ ử ụ
59
CH
NG 6: TH C NGHI M VÀ ĐÁNH GIÁ K T QU
ƯƠ
Ự
Ệ
Ế
Ả
6.1. Mô hình th c nghi m ự ệ
Trong quá trình th c nghi m, MRB có các biên d ng v khác nhau đã đ c ch ự ệ ạ ỏ ượ ế
t o nh m m c đích th c nghi m ạ ụ ự ệ ằ
Hình 6. B n v Phanh biên d ng v Spline ả ẽ ạ ỏ
Trong quá trình th c nghi m, do đi u ki n v t ch t còn thi u nhi u nên không th ệ ự ệ ề ề ế ấ ậ ể
th c hi n l y k t qu t i ch . Phanh đ c ch t o t i ch sau đó đ ệ ấ ả ạ ự ế ỗ ượ ế ạ ạ ỗ ượ c g i qua ử
phòng thí nghi m SSSLab,Department of Mechanical Engineering, Inha University, ệ
Incheon 402-751, KOREA đ l y k t qu v momen phanh. ể ấ ế ả ề
M c đích c a vi c thí nghi m là xem các phanh có kh năng t o ra l c phanh ít ủ ụ ự ệ ệ ả ạ
nh t là 10Nm không. ấ
Mô hình thí nghi m t i SSSLab g m có các ph n chính: ệ ạ ầ ồ
Motor đ c s d ng có kh năng t o ra momen l n h n 10Nm ượ ử ụ ớ ơ ả ạ
60
Torque sensor có tác d ng đo momen và ph n h i v ồ ề ụ ả
Phanh l u ch t t ư bi n ấ ừ ế
Hình 6.3 Mô hình thí nghi m phanh MR t i phòng thí nghi m SSSLab ệ ạ ệ
61
6.2. K t qu thí nghi m ả ế ệ
K t qu thí nghi m cho th y các phanh đ u đ t đ ạ ượ ế ệ ề ấ ả ả c momen 10Nm trong kho ng
th i gian 0.5s. V i k t qu này cho th y, biên d ng v phanh sau khi t i u v n gi ế ạ ấ ả ớ ờ ỏ ố ư ẫ ữ
12
Rectangular
5-Seg-polygon.
Spline
10
]
8
m N
[
6
i
4
e u q r o T g n k a r
B
2
0 0.0
0.5
1.5
2.0
1.0 Time [s]
đ c momen phanh c n thi t. ượ ầ ế
Hình 6.4 K t qu th c nghi m đo momen phanh ả ự ệ ế
6.3. Nh n xét và đánh giá k t qu ế ậ ả
K t qu th c nghi m cho th y mô hình hoàn toàn đúng k t qu mô ph ng khi c ả ự ệ ế ế ả ấ ỏ ả
c giá tr 3 lo i phanh biên d ng v hình ch nh t, đa giác và Spline đ u đ t đ ữ ạ ượ ề ậ ạ ạ ỏ ị
momen phanh nh đã đ ra. Và v i cùng l c phanh t o ra nh ng kh i l ố ượ ư ư ự ề ạ ớ ng c a các ủ
phanh l i khác nhau rõ r t. Đi u này góp ph n quan tr ng trong vi c ng d ng MRB ạ ệ ứ ụ ệ ề ầ ọ
trong nh ng thi t có yêu c u kh c khe v m t kh i l ng. ữ ế ề ặ ố ượ ắ ầ
Thông qua bài toán thi t k t ế ế ố ư ấ i u MRB theo các hình d ng c a v phanh, ta th y ạ ủ ỏ
r ng phanh biên d ng hình ch nh t truy n th ng ch a ph i là t ằ ư ữ ề ả ậ ạ ố ố ư ớ i u nh t, nó m i ấ
ch t i u v ch c năng, kích th c ch ch a t ng. Các biên ỉ ố ư ứ ề ướ ư ố ư i u v m t kh i l ề ặ ố ượ ứ
d ng v phanh khác hoàn toàn có th đáp ng nh ng yêu c u đ t ra gi ng nh phanh ứ ạ ữ ư ể ặ ầ ỏ ố
ng l biên d ng hình ch nh t, nh ng kh i l ữ ố ượ ư ậ ạ ạ ệ i nh h n r t nhi u. Tuy nhiên vi c ề ẹ ơ ấ
62
xem xét s d ng lo i phanh nào thì tùy thu c vào t ng ng d ng, v trí l p đ t, chi phí ộ ừ ứ ử ụ ụ ặ ắ ạ ị
gia công, kh i l ng cho phép ố ượ
Ngoài ra nghiên c u ch d ng l i ỉ ừ ứ t ạ ở ố ư ữ i u phanh d ng đĩa truy n th ng còn nh ng ề ạ ố
lo i phanh khác nh d ng tang tr ng, tang tr ng ng ư ạ ạ ố ố ượ ự c, d ng ch T… v n ch a th c ư ữ ạ ẫ
hi n đ c, r t có th nh ng biên d ng đó sau khi t ệ ượ ể ữ ạ ấ ố ư i u theo biên d ng v thì có th ạ ỏ ể
c k t qu t t h n v m t kh i l ng so v i phanh d ng đĩa. Đi u này c n có đ t đ ạ ượ ế ả ố ơ ề ặ ố ượ ề ạ ầ ớ
thêm nh ng nghiên c u khác đ ch ng minh. ứ ể ứ ữ
63
TÀI LI U THAM KH O
Ả
Ệ
1[] Wang J and Meng G 2001 Magnetorheological fluid devices: principles, characteristics and applications in mechanical engineering Journal of Materials: Design and Applications 215 (3) 165-74.
2[] Muhammad A, Yao X L and Deng J C 2006 Review of magnetorheological (MR) fluids
3[] Rabinow J 1951 Magnetic fluid torque and force transmitting device. US patent 2,575,360.
4[] Liu B, Li W H, Kosasih P B and Zhang X Z 2006 Development of an MR-brake-based
and its applications in vibration control Journal of Marine Science and Application 5 (3) 17-29.
5[] Huang J, Zhang J Q, Yang Y and Wei Y Q 2002 Analysis and design of a cylindrical
haptic device Smart Mater. Struct. 15 1960–9
6[] Smith A L, Ulicny J C and Kennedy L C 2007 Magnetorheological fluid fan drive for
magnetorheological fluid brake Journal of Materials Processing Technology, 129 559–562
7[] Nguyen Q H and Choi S B 2012 Optimal design of a novel hybrid MR brake for motorcycles considering axial and radial magnetic flux Smart Materials and Structures 21 (5), doi:10.1088/0964-1726/21/5/055003
8[] Brian E S 2005 Research for dynamic seal Friction modeling in linear motion hydraulic
trucks. Journal of Intelligent Material Systems and Structures 18 (12) 1131–1136
9[] D. J. Klingenberg, Magnetorheology: Applications and Challenges, AIChE Journal 47(2),
Piston applications. Master of Science thesis, University of Texas at Arlington, USA.
10[] Nguyen Q H and Choi S B 2012 Selection of magnetorheological brake types via optimal design considering maximum torque and constrained volume Smart Mater. Struct. 21(1) doi:10.1088/0964-1726/21/1/015012.
11[] Nguyen Q H, Choi S B, Lee Y S and Han M S 2012 Optimal design of a new 3D haptic gripper for telemanipulation, featuring magnetorheological fluid brakes, doi:10.1088/0964- 1726/22/1/015009
12[] Zubieta M, Eceolaza S, Elejabarrieta M J and Bou-Ali M M 2009 Magnetorheological
2001, 246-249
13[] Nguyen Q H, Han Y M, Choi S B and Wereley N M 2007 Geometry optimization of MR valves constrained in a specific volume using the finite element method Smart Materials and Structures 16 2242-2252.
fluids: characterization and modeling of magnetization Smart Materials and Structures 18 1-6
