Phan Đăng Phong
Viện Cơ học

Bộ giáo dục và đào tạo viện khoa học và công nghệ
việt nam mở đầu
1. Sự cần thiết của vấn đề nghiên cứu
Máy cấp liệu rung là một thiết bị quan trọng và đợc sử dụng rộng rãi trong các
ngành công nghiệp xi măng, khai khoáng, nông sản Trong máy cấp liệu rung
thì việc sử dụng nguyên lý cộng hởng cho phép tạo ra chế độ chuyển
động có cờng độ cao của bộ phận công tác và do đó đạt đợc các chỉ
tiêu về chất lợng và số lợng mà các máy đợc thiết kế theo các nguyên
lý khác thờng không đạt đợc [5, 7, 34, 38,46].
Ngày nay với sự phát triển của khoa học công nghệ, các thiết bị cơ khí
đợc áp dụng các công nghệ tự động hoá ở mức cao để điều khiển và
quản lý trong quá trình sản xuất ngày càng phổ biến. Các máy cấp liệu
rung cần đợc nghiên cứu để thực hiện các quá trình điều khiển mang
tính linh hoạt hơn để đáp ứng đợc tính đồng bộ của dây chuyền. Do đó
việc tìm ra các lời giải hợp lý cho bài toán dao động trong các máy cấp
liệu rung và khống chế đợc năng suất máy rung theo mong muốn của
ngời điều hành sản xuất là vô cùng cần thiết và cấp bách. Tuy nhiên, để
tìm đợc một lời giải hợp lý trong trờng hợp này là rất khó, bởi nó liên
quan đến những hiện tợng phi tuyến, đặc biệt là đối với những máy cấp

2. Mục đích và đối tợng nghiên cứu
Mục đích nghiên cứu của luận án là dựa trên quan điểm năng lợng làm quan
điểm thống nhất nghiên cứu tơng tác cơ-điện trong tính toán thiết kế máy cấp
liệu rung.
Đối tợng nghiên cứu của luận án là bộ cấp liệu rung sử dụng bộ phận
tạo dao động bằng lực kích động điện từ dùng trong các dây chuyền sản
xuất xi măng, mía đờng, nghiền sàng, khai khoáng và chế biến nông
sản. ở đây, tập trung nghiên cứu phơng pháp lập và khảo sát một hệ cơ-
điện, trong đó nghiên cứu mối tơng tác giữa các phần tử điện trong
mạch điện của đầu rung điện từ và các phần tử cơ khí trong máy cấp liệu
rung cùng quá trình chuyển biến năng lợng và mối tơng quan của các
yếu tố động lực giữa hai hệ cơ và điện. Luận án cũng chú ý đến việc
nghiên cứu để giảm dao động, nâng cao độ chính xác của cân điện từ,
một trong những bộ phận của máy cấp liệu rung.
3. Phơng pháp nghiên cứu xuất phát từ các hệ phơng trình vi phân
chuyển động của hệ cơ và hệ điện để thành lập phơng trình chuyển
động, trên cơ sở đó nghiên cứu tơng tác cơ-điện trong máy cấp liệu
rung điện từ thông qua phơng trình Lagrange-Maxwell cho hệ cơ-điện.
Lập bài toán khảo sát với các thông số đầu vào phù hợp với mô hình của
máy cấp liệu rung điện từ và các thông số này đợc đa vào phơng trình
vi phân chuyển động, rồi lập các thuật toán và dùng phần mềm Matlab để
tìm nghiệm và mô phỏng. Các kết quả thu đợc của bài toán lý thuyết
máy rung cơ-điện và lý thuyết máy rung kiểu truyền thống sẽ đợc so
sánh với kết quả khảo nghiệm trên mô hình thiết bị cấp liệu rung điện từ
và rút ra các kết luận làm cơ sở cho việc thiết kế, chế tạo các loại máy
cấp liệu rung cùng loại.
3. Nội dung đạt đợc của luận án
- Tổng kết lại các phơng pháp tính toán, thiết kế máy rung từ trớc đến nay
quan tâm đến công nghệ tạo lực dao động và các liên kết đàn hồi cùng các
phơng pháp để tìm nghiệm theo lý thuyết truyền thống.

xây dựng phơng trình chuyển động của hệ hỗn hợp Cơ-Điện: Phơng trình
Lagrange-Maxwell. Nhờ vào điều này đã khảo sát đợc ảnh hởng của các yếu tố tác
dụng cơ và điện đến chuyển động của hệ, đặc biệt trong các hệ đợc điều khiển.
- Đã khảo sát hệ thống cấp liệu rung bằng kích động điện nhờ lý thuyết đợc
xây dựng. Từ đây đã đa ra các giải pháp hợp lý cho bài toán điều khiển tự
động dây chuyền sản xuất. Đã áp dụng các kết quả nhận đợc vào thiết kế,
chế tạo một thiết bị cấp liệu rung và đã nhận đợc một đối chứng rất thuyết
phục giữa lý thuyết và thực tế.
6. Bố cục của luận án
Luận án gồm phần mở đầu, bốn chơng và phần kết luận bao gồm:
Chơng 1. Tổng quan về máy cấp liệu rung, nêu những lý thuyết và các
phơng pháp từ trớc đến nay để thiết kế, khảo sát máy cấp liệu rung.
Chơng 2. Cơ sở lý thuyết tính toán máy cấp liệu rung, trình bầy các cơ sở lý
thuyết để khảo sát hệ cơ, hệ điện và xây dựng phơng pháp để thiết lập mô hình
và khảo sát hệ cơ-điện.
Chơng 3. Tơng tác cơ-điện trong máy cấp liệu rung.
Chơng 4. Nghiên cứu thực nghiệm máy cấp liệu rung điện từ.
Các kết quả chính đạt đợc của luận án và kiến nghị về những nghiên cứu tiếp
theo đợc tóm tắt trong phần kết luận chung.
Phần phụ lục trình bầy các bản vẽ thiết kế của một bộ cấp liệu rung.
Chơng 1
tổng quan về máy cấp liệu rung
1.1 Khái niệm chung về các máy cấp liệu rung
Hình 1.1. Dây chuyền nghiền sàng và cấp liệu liên hợp 5 tấn/giờ
I. Máy nghiền thô HĐ, II. Máy nghiền búa HĐB, III. Máy sàng phân loại
vật liệu HĐS, 1, 2, 3, 4, 5, 6 là các băng tải vận chuyển và băng tải sản
phẩm.

1.2 . Nguyên lý hoạt động và phân loại
Trong thực tế có rất nhiều loại máy cấp liệu rung, dựa vào bộ tạo dao động mà
phân loại thành ba loại chính: máy cấp liệu rung điện từ, máy cấp liệu rung cơ
khí và máy cấp liệu rung khí động. Sau đây ta sẽ khảo sát ba loại máy cấp liệu
rung này.
1.2.1. Máy cấp liệu rung điện từ
Máy cấp liệu rung điện từ sử dụng bộ phận tạo dao động bằng lực kích động
điện từ.
1.2.2. Máy cấp liệu rung cơ khí
Máy cấp liệu rung cơ khí sử dụng bộ phận tạo dao động bằng các trục lệch tâm
hay quả văng.
1.2.3. Máy cấp liệu rung khí động
Máy cấp liệu rung khí động có mặt sàng nhám và có các lỗ khí động, có dòng
khí thổi từ dới lên. Mặt sàng nằm nghiêng, dao động thẳng nghiêng hoặc dao
động tịnh tiến trên cung tròn. Máy cấp liệu rung loại này dùng để phân loại các
hạt theo khối lợng riêng. Nguyên lý làm việc của máy là nguyên lý sôi rung
khí động kết hợp với nguyên lý di chuyển rung
1.3. Đặc trng của các liên kết đàn hồi trong các máy rung và hệ giảm va
1.3.1. Đặc trng liên kết đàn hồi
Kết cấu các liên kết đàn hồi của các máy rung rất đa dạng. Ngoài sử dụng lò xo
làm từ vật liệu thép thì các bộ giảm chấn máy rung có thể đợc chế tạo bằng cao
su.
1.3.2. Hệ giảm va
Một trong những bộ phận hay đợc sử dụng trong các máy rung đó là các bộ bộ
hãm hành trình đàn hồi hay còn gọi là hệ giảm va, tạo ra đặc trng đàn hồi lõm.
1.4. ảnh hởng của lớp vật liệu chuyển động tới dao động của các hệ đàn
hồi máy cấp liệu rung.
Chế độ làm việc của các máy cấp liệu rung phụ thuộc rất nhiều vào đặc tính
tơng tác giữa bộ phận công tác và môi trờng vận chuyển. Tuy nhiên, hiện nay
các kết quả thu đợc theo hớng đã cho trong thực nghiệm cũng nh lý thuyết

5
k
1
k
2
m
3
x
3
m
1
m
2
x
4
x
2
x
1
k
0

Hình 1.8. Sơ đồ tính toán máy cấp liệu rung cộng hởng đợc phân đoạn Sơ đồ tính toán máy cấp liệu rung cộng hởng hai đoạn đợc giới thiệu trên
hình 1.8. Để đơn giản hoá bài toán, ta giả sử rằng đặc trng của các liên kết đàn
hồi là tuyến tính. Sử dụng phơng trình Lagrange loại II, ta có.
4
4

x
T
dt
d
x
Q
xx
T
x
T
dt
d
&&
&&
&&
&&


+


=







+

(1.6)
trong đó: T,
4321
lần lợt là động năng, thế năng, hàm hao tán và
các lực suy rộng đợc tính nh sau:
Q,Q,Q,Q , ,
Có thể sử dụng các hệ thức thu đợc ở trên khi tổng hợp các hệ phân đoạn của
các máy cấp liệu rung cộng hởng. Trong trờng hợp này, khi mà đặc trng của
các liên kết đàn hồi là phi tuyến, các hệ thức đã cho sẽ đợc thực hiện cho các
hệ tuyến tính tơng đơng. Vì vậy việc mở rộng cho trờng hợp các hệ phi
tuyến không gặp bất kỳ khó khăn nào về mặt nguyên tắc.
1.5.2. Nguyên lý kết cấu băng tải rung phân đoạn
Trong thực tế có một vấn đề là cần nghiên cứu kết cấu của các băng tải rung
có một truyền động chung và chiều dài vận chuyển tơng đối lớn, vợt quá 100
- 150m. Nh đã biết để các quá trình công nghệ diễn ra bình thờng trên toàn bộ
chiều dài của máy thì bộ phận công tác của nó cần dao động nh một vật rắn.
Trong trờng hợp băng tải rung có chiều dài tơng đối lớn, việc đảm bảo cho
băng tải rung đủ cứng là rất khó khăn. Việc tăng chiều dài của băng tải mà
không có sự thay đổi về nguyên lý sơ đồ tính toán là vấn đề rất nan giải. Vì thế
thiết kế băng tải rung phân đoạn, trong đó các đoạn băng tải rung riêng biệt
đợc nối với nhau bằng các liên kết đàn hồi là hợp lý [36, 38]. Xét trờng hợp
cần thiết kế một số n đoạn nh thế. Sơ đồ tính toán băng tải rung đợc biẻu diễn
trên hình 1.9. Đặc tính của các liên kết đàn hồi chính đợc xem là đối xứng kiểu
giảm va.
0

P

m
1

i
i
iii
=



+


=





&&
(1.19)
trong đó: T,
i
lần lợt là các hàm động năng, thế năng, hàm hao tán và
lực suy rộng của hệ.
Q,,
Thực hiện các phép tính và thay vào (1.19) ta nhận đợc hệ phơng trình vi phân
chuyển động của hệ dới dạng sau:
() ()
() ( )
()
()
()

==++
+


+


+
=+++
+


+


++


++
++
&&&&&
&&&&&&&
&&&&&&
(1.20)
trong đó: - Khối lợng của các đoạn riêng biệt
i
m
1.6. Kết luận
Việc tính toán máy cấp liệu rung thờng nghiên cứu dới dạng các mô hình cơ
và điện tách rời nhau, đã có một số công trình đề cập vấn đề về tơng tác cơ-

2.1. Hệ cơ
Trong phần này tổng kết lại những kiến thức về cơ học sau:
2.1.1. Những khái niệm và hệ thức đối với hệ cơ
2.1.2. Các phơng trình động lực học của chất điểm
2.1.3. Phơng trình Lagrange
2.2. Hệ điện
2.2.1. Khái niệm và định nghĩa hệ điện
Hệ điện là hệ chứa các mạch điện và điện từ. Trong hệ điện luôn xảy ra sự biến
đổi lẫn nhau giữa năng lợng điện và năng lợng từ kéo theo sự biến đổi của các
thành phần năng lợng cơ khác.
2.2.2. Năng lợng hệ điện
Trong phần này xem xét cách tính năng lợng của các phần tử mạch điện sau:
điện trở, cuộn dây cảm ứng, tụ điện, hiệu điện thế và thiết lập phơng trình vi
phân dòng điện mạch vòng dạng mạch RLC.
2.3. Hệ cơ-điện
2.3.1. Khái niệm hệ cơ-điện
Hệ cơ điện là một cơ hệ chứa các mạch điện. Các mạch điện tác động tơng hỗ
với cơ hệ làm cho các dòng điện chạy trong các mạch ảnh hởng đến chuyển
động của hệ cơ và ngợc lại, sự chuyển động của hệ cơ gây nên sự thay đổi các
dòng điện trong các mạch điện. Trong hệ cơ điện xẩy ra sự biến đổi lẫn nhau
của các dạng năng lợng điện, từ và cơ, kéo theo sự phát tán năng lợng dới
dạng nhiệt, âm và v v. Nhiều thiết bị và máy hoạt động theo nguyên lý của hệ
cơ - điện.
Để thiết lập phơng trình vi phân mô tả chuyển động của hệ cơ-điện thờng
dùng phơng trình Lagrange-Maxwell dựa trên các định luật của cơ học Newton
và các định luật Kirhoff viết cho mạch điện.
2.3.2. Nguyên tắc thành lập phơng trình
Để thiết lập phơng trình vi phân chuyển động của hệ cơ điện ta dùng hệ
phơng trình sau:
r



&
&
(2.95)
trong đó:
i
u
- toạ độ suy rộng của hệ cơ, các thông số của trạng thái cơ thờng là vị
trí và vận tốc. j
v - toạ độ suy rộng của hệ điện, các thông số của trạng thái điện thờng là
điện lợng và cờng độ dòng điện.
e
i
Q
-
lực suy rộng ứng với các toạ độ suy rộng của hệ cơ do tơng tác của
hệ điện (mạch điện) lên hệ cơ.
i
Q
- lực suy rộng của các lực không thế của hệ cơ.
r
j
U -
lực suy rộng do hao tán (do phần tử điện trở) trong mạch điện.
j
E - Hiệu điện thế ứng của mạch điện.

L
Hệ phơng trình (2.95) mô tả chuyển động của cả hệ cơ và hệ điện đợc gọi là
phơng trình vi phân mô tả chuyển động của hệ cơ-điện hay còn gọi là phơng
trình Lagrange-Maxwell. Sau đây xét cụ thể thí dụ thiết lập phơng trình
Lagrange-Maxwell cho hệ cơ-điện
2.4.3. Các phơng trình Lagrange-Maxwell cho hệ Cơ-Điện
Giả sử rằng hệ cơ-điện gồm cơ hệ với n bậc tự do và nối với một mạch điện với
m dòng điện mạch vòng độc lập. Trạng thái của hệ cơ-điện đợc xác định bằng
(n+m) các thông số độc lập trong đó
(
)
n1
q, ,qq
=
r
- các toạ độ suy rộng của cơ
hệ và
(
)
e
m
e
1
e
q, ,qq =
r
: các toạ độ điện là điện lợng chạy qua mạch. Độ nhanh
chuyển động của hệ cơ-điện đợc đặc trng bằng vectơ vận tốc suy rộng
và vectơ dòng điện
(

n1,i
q
L
Q
q
L
q
L
dt
d
r
jj
j
e
j
e
i
e
j
ii
==










2.4. Cơ sở lý thuyết tính toán các máy rung
Khi tính toán máy cấp liệu rung căn cứ vào các yêu cầu cụ thể nh: năng suất tính
toán, tải trọng và cờng độ làm việc cùng các yêu cầu về bộ phận tạo dao động để lựa
chọn một mô hình tính toán hợp lý. Sau đó căn cứ công thức (1.99) và các lý thuyết
tại chơng II tiến hành lập các phơng trình chuyển động của hệ. Tiến hành giải
phơng trình chuyển động của hệ để tìm ra các nghiệm là các đặc trng về biên độ,
tần số làm việc ứng với đặc trng của máy. Phần lớn các phơng trình chuyển động
của máy cấp liệu rung thờng dẫn tới việc nghiên cứu các nghiệm tuần hoàn của các
phơng trình vi phân. Việc khảo sát các phơng trình này tuỳ thuộc vào phơng pháp
đợc sử dụng. Trong thực tế mỗi phơng pháp thờng bị một số hạn chế. Khi lựa chọn
phơng pháp nghiên cứu các quá trình diễn ra trong các máy cấp liệu rung cần lu
tâm đến những vấn đề sau:
- Khi sử dụng các phơng pháp gần đúng cần có khả năng đạt đợc các nghiệm
gần đúng của bất kỳ bậc nào.
- Các nghiệm gần đúng cần hội tụ đủ nhanh về nghiệm chính xác.
- Phơng pháp giải cần bảo đảm độ chính xác yêu cầu về kỹ thuật và đa đến
các hệ thức hữu hạn cho phép sử dụng trực tiếp các hệ thức này trong tính toán
kỹ thuật.
2.5. Kết luận
Trong chơng này ta đã giải quyết đợc các vấn đề sau:
- Tóm lợc lại cơ sở lý thuyết của hệ cơ học cùng các phơng pháp
chung để lập mô hình và khảo sát đối với những hệ máy rung.
- Tóm lợc lại cơ sở lý thuyết và phát triển thêm phần tính năng lợng một số
phần tử điển hình của hệ điện. ứng dụng định luật Kirhoff viết cho mạch điện để
khảo sát hệ điện RLC.
- ứng dụng các phơng trình Lagrange và các định luật Kirhoff viết cho mạch
điện để xây dựng phơng pháp lập phơng trình và khảo sát một hệ cơ-điện.
Đặc biệt chú ý đến mối quan hệ qua lại giữa các phần tử của hệ cơ và hệ điện
(lực suy rộng, năng lợng và quá trình chuyển biến năng lợng giữa hai hệ) và
các mối quan hệ qua lại giữa hai hệ, phối hợp các mối quan hệ này để thành một

F
có tác dụng tạo lực kích động một cách
tuần hoàn. Máng rung tạo với mặt phẳng ngang một góc và hớng tác dụng của lực
điện từ làm với mặt phẳng ngang một góc ; Máng liệu và lõi động gắn cứng và có
khối lợng tập trung tại điểm C nh hình vẽ 3.2.

m
1
E(t)
l
I
u
R

c
2
c
2

c
2

y
c
2

v
u
c
2
F
đt

c
1

(x,y)
C
m
2
c
1

E
D
Hình 3.3. Mô hình khảo sát dao động

h
121
=+








+

+

=
+

++++++
=








++++
=

=1400 (N/m); c
2
=1100 (N/m); =100; = 14
0
; = 12
0
; m=0.1 (kg); m
2
= 20 (kg); m
1
= 80 (kg);
2
h
r
1
=0.3; = 10; R= 10 (); E
max
= 200 (V);
Các giá trị ban đầu của hệ đợc chọn nh sau:
[x
1
, x
2
, x
3
, x
4
, x
5
, x

1
2
3
Gia tốc của y theo thời gian (m/s
2
)
y
Thời gian (mili giây)
0 200 400 600 800 1000 1200 1400
-0.02
-0.015
-0.01
-0.005
0
0.005
0.01
0.015
0.02
Đồ thị vận tốc của y theo thời gian (m/s)
vận tốc y
Thời gian (mili giây)
(m/s)
0 200 400 600 800 1000 1200 1400
-2
-1.5
-1
-0.5
0
0.5
1

-0.06
-0.04
-0.02
0
0.02
0.04
0.06
0.08
Đồ thị vận tốc của u theo thời gian (m/s)
vận tốc u
Thời gian (mili giây)
(m/s)
0 200 400 600 800 1000 1200 1400
-12
-10
-8
-6
-4
-2
0
2
4
6
x 10
-3
Đồ thị dịch chuyển u theo thời gian (m)
u (m)
Thời gian (mili giây)

Hình 3.7-3.9. Đồ thị ; ; u(t) theo thời gian(E

0.02
(m/s)
Thoi gian (mili giay)
Van toc v
0 100 200 300 400 500 600 700
0
0.005
0.01
0.015
0.02
0.025
0.03
0.035
0.04
(m)
Thoi gian (mili giay)
Dich chuyen v
Hình 3.10-3.12. Đồ thị ; ; v(t) theo thời gian (E
max
=200V)
()vt
&&
)t(v
&
Sau khi tính toán đợc dao động của máy cấp liệu rung, ta có thể sử dụng
số liệu thu đợc để vẽ mô phỏng dao động của hệ bằng phần mềm
MATLAB. Mô hình của cấp liệu rung đợc vẽ trong MATLAB nh hình
vẽ dới đây.

Hình 3.15. Mô phỏng dao động của máy cấp liệu rung bằng phần mềm MATLAB


++++
=++++
&&
&&&&
&&
&&&&
&&
&&&&
(3.30)
Để khảo sát chuyển động của hệ ta dùng phần mềm Matlab để giải. Để dễ so
sánh các kết quả ta cho các số liệu đầu vào trùng với các số liệu tại mục 3.3.
Giải hệ (3.30) bằng phần mềm Matlab ta nhận đợc các kết quả nh sau:
100 200 300 400 500 600 700
-3
-2
-1
0
1
2
3
Gia toc y
(m/s
2
)
Thoi gian (mili giay)
0 100 200 300 400 500 600 700

Hình 3.23-3.25. Đồ thị ; ; y(t),theo thời gian (E
max
=200V)
()yt
&&
)t(y
&
0 100 200 300 400 500 600 700
-0.1
-0.08
-0.06
-0.04
-0.02
0
0.02
0.04
0.06
0.08
0.1
Gia toc v
(m/s
2
)
Thoi gian (mili giay)
0 100 200 300 400 500 600 700
-0.01
-0.005
0
0.005
0.01

-1
-0.5
0
0.5
1
1.5
Gia toc u
(m/s
2
)
Thoi gian (mili giay)
0 100 200 300 400 500 600 700
-0.08
-0.06
-0.04
-0.02
0
0.02
0.04
0.06
0.08
Van toc u
(m/s)
Thoi gian (mili giay)
0 100 200 300 400 500 600 700
-0.08
-0.06
-0.04
-0.02
0
vợt quá, có thể thiếu hụt). Bài toán đợc đặt ra là khử dao động không mong
muốn của thùng nạp hoặc ít nhất là giảm thiểu dao động này. Do vậy, phải tính
toán các thông số của bộ phận giảm chấn cho hệ thống để tắt nhanh dao động
của thùng nạp.
3.5.2. Mô hình dao động của thiết bị nạp liệu trên giá treo
Thùng có khối lợng m
1
= 80 kg (Hình 3.32) đợc đỡ bằng các lò xo c
1x
, c
2x
, c
1y
,
c
2y
và giảm chấn b
1x
, b
2x
, b
1y
, b
2y
gắn tại A và B. Liệu đợc nạp vào, đến lúc có
khối lợng m
2
= 50 kg thì mở đáy để đóng bao. Chọn hệ toạ độ cố định O

y
C
A
B
c
1x
b
1y
c
1y
b
1x
x
o
y
o
O
o
b
2y
c
2y
b
2x
c
2x

Hình 3.32. Mô hình dao động của thiết bị nạp liệu
áp dụng phơng trình Lagrange loại II ta thu đợc phơng trình vi phân mô tả
chuyển động của hệ nh sau:

()
()
()()( )(












++++
+++
++
=
xcxc ycyc xcxc ycyc
xcxc cc 0
ycyc 0 cc
C
2*
By2
2*
Ay1
2*
Bx2
2*








++++
+++
++
=
xbxb ybyb xbxb ybyb
xbxb bb 0
ybyb 0 bb
B
2*
By2
2*
Ay1
2*
Bx2
2*
Ax1
*
By2
*
Ay1
*
Bx2
*

=


=
cocococococo
0t
cccccc
0
co1c0122
0
2
11
0
1
22
0
2
11
0
1
,y,x,,y,x,y,x,,y,x
s2maxtt0
,xtx,t,bbb
,bbb,ccc,ccc

&
&&
&
&&
&

-1.8
-1.6
-1.4
-1.2
-1
-0.8
-0.6
-0.4
-0.2
0
0.2
Thoi gian (s)

(rad/s)
c

&
(m/s)
c
y
&
Hỡnh 3.36. th dao ng ca
cc
,y

&
&0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.6 1.8 2

c ,
y
c

0 0.5 1 1.5 2
-3
-2
-1
0
1
2
3
x 10
-5
Hieu qua tot
Khong hieu qua
Thoi gian

0 0.5 1 1.5 2
-0.15
-0.1
-0.05
0
0.05
0.1
0.15
0.2

-1
-0.5
0
0.5
1
x 10
-4
Hieu qua tot
Khong hieu qua
Thoi gian (s)

c

&
(rad/s)
(m/s)
c
y
&
Hỡnh 3.39. th dao ng ca
cc
,y

&
&
,
3.5.4. Các nhận xét
Dựa trên các kết quả thu đợc ta thấy khi có gắn thêm các giảm chấn, lò xo tốt
thì dao động của thiết bị nạp liệu tắt dần trong khoảng thời gian [0, 2] giây và
gần nh tắt hẳn sau 2 giây. Kết quả mô phỏng cũng cho thấy trong trờng hợp

- Môi trờng làm việc: t
o
(- 5
o
C ữ 85
o
C), độ ẩm <75 %
- Thiết bị có khả năng điều khiển năng suất thông qua điều khiển nguồn điện E.
4.1.2. Thiết kế
Theo yêu cầu của bài toán và căn cứ vào các thông số đã lựa chọn trong mục 1.3
của phần này cho các lò xo ta thiết kế đợc bộ bản vẽ nh trong phần Phụ lục
01.
4.1.3. Chế tạo thiết bị
Theo hồ sơ thiết kế ta chế tạo đợc thiết bị nh hình đa ra trình tự chế tạo thiết
bị nh sau: Hình 4.10. Các thiết bị trong tủ điện Hình 4.11. Toàn bộ mô hình nhìn ngang 4.2. Kết quả thực nghiệm năng suất Q
n
(E).
Q
n
(E)
-0.1
0
0.1
0.2

liệu rung.
- So sánh đồ thị gia tốc
()
(
)
(
)
E,t u ; E,t u ; E,t u
***
&&&&&&

Lý thuyết Thực tế đo
0 200 400 600 800 1000 1200 1400
-1.5
-1
-0.5
0
0.5
1
Phuong phap co truyen
Phuong phap co dien tu
Gia toc u
m/s
2

Thoi gian (mili giay)

Hình 4.14. Đồ thị theo thời
gian (m/s
2

-0.1
-0.05
0
0.05
0.1
0.15
Phuong phap Co - Dien Tu
Phuong phap truyen thong
Gia toc u
m/s
2

Thoi gian (mili giay)

Hình 4.16. Đồ thị theo thời
gian (m/s
2
) (E
max
=180V)
*( , ); **( , )
&& &&
utEu tE
Gia tc theo phng ngang ca sng trờn (U=180V)
-0.200
-0.170
-0.140
-0.110
-0.080
-0.050

.
b) So sánh đồ thị vận tốc
()
(
)
(
)
E,t u ; E,t u ; E,t u
***
&&&

0 100 200 300 400 500 600 700
-0.08
-0.06
-0.04
-0.02
0
0.02
0.04
0.06
0.08
Ly thuyet co dien tu
Ly thuyet co truyen
Thuc nghiem
Van toc u
m/s
2

Thoi gian (mili giay)


&& &
utE u tE u tE
Dựa vào hình 4.20-4.22, ta thấy sai số lớn nhất giữa thực nghiệm và phơng
pháp truyền thống là 0.013 m/s, sai số lớn nhất giữa thực nghiệp và phơng pháp
cơ-điện là 0.008 m/s.
c) So sánh đồ thị dịch chuyển
(
)
(
)
(
)
E,t u ; E,t u ; E,t u
***

0 100 200 300 400 500 600 700
-12
-10
-8
-6
-4
-2
0
2
4
6
x 10
-3
Phuong phap Co dien tu
Phuong phap co truyen

max
=180(V)
(,);*(,);**(,)utE u tE u tE
Dựa vào hình 4.23-4.25, ta thấy sai số lớn nhất giữa thực nghiệp và
phơng pháp truyền thống là 0.00097 m, thực nghiệp và lý thuyết cơ-
điện là 0.0006 m.
4.3.2. So sánh kết quả nghiên cứu thực nghiệm với các kết quả tính theo lý
thuyết cơ-điện và truyền thống về dịch chuyển dọc, vận tốc và gia tốc.
a) So sánh đồ thị gia tốc
()
(
)
(
)
E,ty,E,ty , E,ty
***
&&&&&&

Lí thuyết
*(,),**(,)
&& &&
ytEy tE
Thực tế đo đợc
(, )ytE
&&
0 100 200 300 400 500 600 700
-3
-2
-1
0

2.5
3.0
0 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000
thi gian (mili giõy)
y
''
(
m/s2
)
Hình 4.27. Đồ thị (m/s
2
) theo thời
gian (E
max
=200(V)
()yt
&&
thêi gian (E
max
=200(V)
0 100 200 300 400 500 600 700
-0.03
-0.02
-0.01
0
0.01
0.02

0 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000
thời gian (mili giây)
y
''
(
m/s2
)

H×nh 4.29. §å thÞ (m/s
2
) theo thêi
gian (E
max
=180(V)
()yt
&&
Dùa vµo h×nh 4.26-4.31, ta thÊy sai sè lín nhÊt cña gia tèc so víi lµ 1.
5 m/s
2
.
*( )yt
&&
()yt
&&
b) §å thÞ vËn tèc
(,),*(,),**(,)
&& &
ytE y tE y tE
0 100 200 300 400 500 600 700
-0.25

0.05
0.1
0.15
0.2
Phuong phap Co dien tu
Phuong phap Co truyen
Thuc nghiem
Van toc y
(m/s)
Thoi gian (mili giay)
H×nh 4.33. §å thÞ
(m/s) theo thêi gian (E
max
=180(V)
(,),*(,),**(,)
&& &
ytE y tE y tE

Dùa vµo h×nh 4.32-4.34, ta thÊy sai sè lín nhÊt cña vËn tèc so víi lµ
0,15 m/s, so víi lµ 0,2 m/s
()
ty
*
&
()
ty
&
()
ty
**

max
=200(V)
0 100 200 300 400 500 600 700
-1.5
-1
-0.5
0
0.5
1
x 10
-3
Phuong phap Co Dien Tu
Thuc nghiem
Phuong phap Co truyen
Dich chuyen y
(m)
Thoi gian (mili giay)
H×nh 4.36. §å thÞ y; y*; y** (m) theo thêi
gian (E
max
=180(V)
Dùa vµo h×nh 4.35-4.37, ta thÊy sai sè lín nhÊt cña dÞch chuyÓn so víi
lµ 0.00008 m vµ so víi
()
ty
*
()
ty
()
ty

và E sau đây gọi là quan hệ Q
n
(E) tại hình 4.13 đã chỉ ra rằng
lực điện từ có độ nhạy lớn khi điện áp biến đổi. Thể hiện năng suất Q
n
chỉ tuyến
tính với E trong một khoảng rất nhỏ (từ 180 đến 220 V), Với E<180 thì năng
suất biến đổi không theo một qui luật nhất định. Do vậy, lời khuyên đối với các
nhà thiết kế máy rung khi điều khiển tự động năng suất bằng cách điều khiển
cờng độ của lực điện từ thông qua hiệu điện thế, chỉ nên điều khiển trong phạm
vi hẹp của hiệu điện thế EE*20%.
- Các kết quả chỉ ra đã khẳng định tính đúng đắn của lý thuyết cơ-điện đã xây
dựng tại chơng 2 và các mô hình, thuật toán và phơng pháp khảo sát tại
chơng 3 là phù hợp với yêu cầu thực tế .

kết luận chung
Trong quá trình làm việc dới tác dụng của các ngoại lực máy cấp liệu
rung điện từ thờng xuất hiện các dao động. Luận án đã tập trung giải
quyết phơng pháp thiết lập và khảo sát một hệ cơ-điện dựa trên lý
thuyết cơ-điện. Các kết quả nghiên cứu trên có thể tóm tắt nh sau:
1. Đã tổng kết lại các phơng pháp tính toán, thiết kế máy rung từ trớc đến nay
quan tâm đến công nghệ tạo lực dao động và các liên kết đàn hồi cùng các
phơng pháp để tìm nghiệm theo lý thuyết truyền thống.
2. Trên cơ sở lý thuyết cơ và lý thuyết điện trong các tài liệu đã công bố đã xây
dựng đợc một cơ sở lý thuyết để tính toán thiết kế một hệ cơ-điện, trong đó chú
ý đến việc thiết lập hệ phơng trình vi phân chuyển động cho hệ cơ riêng và hệ
điện riêng cùng quá trình chuyển biến năng lợng giữa hệ điện sang hệ cơ và
ngợc lại cùng các mối tơng quan giữa cách tính năng lợng, các lực suy rộng
của cả hai hệ cơ và điện.