BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI
NGUYỄN VĂN MÙI
NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG MÔ PHỎNG SỐ ĐỂ KHẢO SÁT
ĐỘNG LỰC HỌC VÀ TỐI ƢU KẾT CẤU ĐIỀU HƢỚNG
TRONG HỆ THỐNG CẤP PHÔI TỰ ĐỘNG
THEO NGUYÊN LÝ RUNG ĐỘNG
Ngành: Kỹ thuật Cơ khí
Mã số: 9520103
TÓM TẮT LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT CƠ KHÍ
Hà Nội – 2019
Công trình được hoàn thành tại:
Trường Đại học Bách khoa Hà Nội
Người hướng dẫn khoa học:
1- PGS.TS. Lê Giang Nam
2- TS. Bùi quí Lực
Phản biện 1: GS.TSKH.Phạm Văn Lang
Phản biện 2: PGS.TS. Tăng Huy
Phản biện 3: PGS.TS. Nguyễn Văn Dự
Luận án được bảo vệ trước Hội đồng đánh giá luận án tiến
sĩ cấp Trường họp tại Trường Đại học Bách khoa Hà Nội
Vào hồi …….. giờ, ngày ….. tháng ….. năm ………
Có thể tìm hiểu luận án tại thư viện:
1. Thư viện Tạ Quang Bửu - Trường ĐHBK Hà Nội
2. Thư viện Quốc gia Việt Nam
1
PHẦN MỞ ĐẦU
1. Tính cấp thiết của đề tài
Ngày nay để nâng cao năng xuất, chất lượng trong các nhà
máy, các công đoạn như sản xuất, lắp ráp, kiểm tra phải được tự
động hóa cao. Để đáp ứng được các nhu cầu về tự động hóa của
các khâu trong sản xuất thì một thiết bị không thể thiếu đó là cấp
phôi tự động. Tuy nhiên các thiết bị cấp phôi thông thường như
băng tải, hay robot chỉ thích hợp với các loại phôi có khối lượng
và kích thước lớn. Đối với loại phôi rời rạc có kích thước và khối
lượng nhỏ cần cấp đúng hướng và phù hợp nhịp cấp với công đoạn
tiếp theo của quá trình công nghệ thì băng tải không là phương án
phù hợp. Trong khi robot hoàn toàn có thể làm được điều này
nhưng suất đầu tư ban đầu cao và chi phí lập trình vận hành khi
thay đổi đối tượng cao. Để giải quyết vấn đề đó người ta đưa ra
phương pháp cấp phôi tự động theo nguyên lý rung động. Thiết bị
cấp phôi theo nguyên lý rung động là một hệ thống được sử dụng
phổ biến trong các ngành công nghiệp thực phẩm, đồ uống, dược
phẩm hay các dây chuyền sản xuất lắp ráp. Điểm mạnh của thiết bị
này là việc điều hướng, phối liệu đúng nhịp, đơn giản và chính xác
hơn hẳn các hệ thống truyền dẫn khác. Hệ thống cấp phôi này hoạt
động tốt nhất ở trạng thái cộng hưởng và kết cấu điều hướng thích
hợp cho từng chủng loại phôi khác nhau. Việc tính toán thiết kế để
chủ động cộng hưởng và chế tạo thiết bị đúng ngay từ lần đầu tiên
là một yêu cầu cấp bách.
Những đặc điểm nêu trên là định hướng cho việc lựa chọn đề
tài: “Nghiên cứu ứng dụng mô phỏng số để khảo sát động lực
học và tối ưu kết cấu điều hướng trong hệ thống cấp phôi tự
động theo nguyên lý rung động”
2. Đối tƣợng nghiên cứu
Đề tài tập trung nghiên cứu, khảo sát động lực học quá trình di
chuyển của phôi trên phễu. Tối ưu hóa kết cấu điều hướng trong
hệ thống cấp phôi tự động theo nguyên lý rung động.
3. Phạm vi nghiên cứu
Nghiên cứu ưu, nhược điểm và phạm vi ứng dụng của hệ
thống cấp phôi tự động theo nguyên lý rung động. Các thông số
động lực học, kết cấu ảnh hưởng đến năng suất cấp phôi.
2
- Nghiên cứu cơ sở lý thuyết và tính toán hệ thống cấp phôi
tự động dạng xoắn vít theo nguyên lý rung động.
- Nghiên cứu ứng dụng phần mềm để mô phỏng số hoạt
động hệ thống. Khảo sát động lực học và tối ưu một số thông số
của phễu rung dạng xoắn vít.
- Nghiên cứu chế tạo thiết bị thực nghiệm nhằm đánh giá và
kiểm chứng mô phỏng số.
- Khảo sát động lực học và tối ưu hóa kết cấu điều hướng
của hệ thống cấp phôi tự động theo nguyên lý rung động.
4. Mục đích nghiên cứu
- Giảm thời gian thiết kế hệ thống đảm bảo thiết bị hoạt
động ở chế độ cộng hưởng.
- Giảm thời gian hiệu chỉnh, thử nghiệm để hệ thống hoạt
động trong vùng cộng hưởng.
- Xây dựng một mô hình thiết bị trong môi trường số nhằm
thử, xác nhận ứng xử của phôi và kết cấu thùng phân loại.
- Đưa ra một quy trình thiết kế, hiệu chỉnh, kiểm nghiệm
thiết bị để hệ thống sau khi chế tạo đem vào sản xuất đúng ngay từ
lần đầu tiên.
5. Nội dung nghiên cứu
- Nghiên cứu tổng quan về hệ thống cấp phôi tự động theo
nguyên lý rung động.
- Nghiên cứu cơ sở lý thuyết và tính toán thiết kế hệ thống
cấp phôi tự động theo nguyên lý rung động
- Mô hình hóa, kiểm tra và xác nhận mô phỏng số hệ thống
thực nghiệm
- Khảo sát động lực học và tối ưu kết cấu điều hướng trong
hệ thống cấp phôi tự động theo nguyên lý rung động.
6. Phƣơng pháp nghiên cứu
- Nghiên cứu lý thuyết: Nghiên cứu cơ sở lý thuyết về hệ
thống cấp phôi tự động dạng phễu rung. Các thông số động lực
học và kết cấu ảnh hưởng đến năng suất cấp phôi, từ đó xác định
được mục tiêu và phạm vi nghiên cứu của luận án.
- Nghiên cứu mô phỏng: Dựa vào kết quả tính toán thiết
kế hệ thống mô hình hóa và mô phỏng. Mô hình mô phỏng được
kiểm tra và xác nhận thông qua các dữ liệu thực nghiệm. Sử dụng
phần mềm mô phỏng động lực học đa vật thể với mô hình số đã
3
xác nhận để đánh giá sự ảnh hưởng của các thông số động lực học
và kết cấu tới năng suất cấp phôi cũng như xác định tần số dao
động riêng để phục vụ cho thiết kế chủ động cộng hưởng
- Nghiên cứu thực nghiệm: Xác định thuộc tính của phôi
cần cấp và xây dựng dữ liệu quan hệ giữa vận tốc, góc xoay,
chuyển vị theo phương đứng với điện áp và chế độ cộng hưởng
của cơ hệ tương ứng với tần số của điện áp đầu vào
- Nghiên cứu tối ƣu: Sử dụng mô hình số đánh giá sự ảnh
hưởng của tần số, biên độ, góc xoay, góc nghiêng rãnh xoắn, hình
dáng và thứ tự đến năng suất cấp phôi. Tối ưu hóa giá trị góc
nghiêng rãnh xoắn và thứ tự kênh phân loại đến năng suất cấp
phôi trong nguyên tắc làm việc chủ động công hưởng.
7. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn
a. Ý nghĩa khoa học
1. Chỉ ra được bản chất động lực học của quá trình cấp phôi từ
đó chỉ ra đặc điểm của thông số động lực học, kết cấu và ảnh
hưởng của nó đến năng suất cấp phôi.
2. Bằng lý thuyết và thực nghiệm đã xây dựng được mối quan
hệ giữa một số yếu tố công nghệ : điện áp, góc nghiêng rãnh xoắn
và vận tốc (năng suất) cấp phôi đồng thời đã xác định được vận
tốc cấp phôi lớn nhất khi góc nghiêng = 1.2560, tại mức điện áp
170V.
3. Bằng mô phỏng số đã tối ưu hóa hệ thống bẫy điều hướng
để có năng suất cao nhất cấp phôi tự động theo nguyên lý rung
động.
b. Ý nghĩa thực tiễn
1. Việc áp dụng kết quả nghiên cứu vào thực tế sản xuất giúp
giảm thời gian thiết kế, giảm chi phí chế tạo và nâng cao hiệu quả
kinh tế trong việc thương mại hóa các hệ thống cấp phôi theo
nguyên lý kích rung.
- 2. Kết quả của luận án còn để tham khảo trong việc đào
tạo cán bộ thiết kế, kỹ thuật, học viên cao học, nghiên cứu sinh
của ngành kỹ thuật Cơ khí và Cơ điện tử.
8. Những điểm mới của đề tài
1. Đưa ra một quy trình thiết kế chủ động cộng hưởng.