BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

TRƢỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI

Nguyễn Văn Mùi

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

LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT CƠ KHÍ

Hà Nội – 2019


MỤC LỤC

LỜI CẢM ƠN .............................................................................................................. i
LỜI CAM ĐOAN ....................................................................................................... ii
MỤC LỤC ................................................................................................................. iii
DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT ............................................. viii
DANH MỤC BẢNG BIỂU ....................................................................................... ix
DANH MỤC HÌNH ẢNH, ĐỒ THỊ ......................................................................... xi
PHẦN MỞ ĐẦU ........................................................................................................ 1
1.

Tính cấp thiết của đề tài.................................................................................. 1

2.


1.1.2. Thiết bị cấp phôi theo phƣơng thẳng ....................................................... 9
1.2. Xu hƣớng nghiên cứu hiện nay trên thế giới .............................................. 10
1.3. Phƣơng pháp thực hiện ............................................................................... 10
1.4. Tình hình nghiên cứu trong và ngoài nƣớc ................................................. 11
1.4.1.Tình hình nghiên cứu nƣớc ngoài ........................................................... 11
1.4.1.1. Ảnh hƣởng biên độ rung đến tốc độ di chuyển của phôi................. 11
1.4.1.2. Ảnh hƣởng của biên độ rung đến định hƣớng phôi ......................... 14
iii


1.4.1.3. Ảnh hƣởng của các thông số động lực học khác ............................. 17
1.4.1.4. Các nghiên cứu khác ....................................................................... 20
1.4.2.Tình hình nghiên cứu trong nƣớc ........................................................... 25
Kết luận chƣơng 1. ................................................................................................ 28
CHƢƠNG 2. CƠ SỞ LÝ THUYẾT VÀ TÍNH TOÁN THIẾT KẾ THIẾT BỊ CẤP
PHÔI TỰ ĐỘNG THEO NGUYÊN LÝ RUNG ĐỘNG ......................................... 29
2.1. Cơ sở lý thuyết về cấp phôi tự động theo nguyên lý rung động. .................. 29
2.1.1. Phân tích các lực tác dụng lên phôi ....................................................... 29
2.2.2. Các thông số ảnh hƣởng đến quá quá trình di chuyển của phôi ............ 31
2.2.2.1. Ảnh hƣởng của thông số kết cấu (góc nghiêng rãnh xoắn θ) [4] ... 31
2.2.2.2. Ảnh hƣởng của các thông số động lực học ..................................... 32
2.2. Định hƣớng và phân loại phôi ....................................................................... 35
2.2.1. Phân loại phôi ........................................................................................ 35
2.2.2. Phôi có các bề mặt là mặt tròn xoay trong và ngoài .............................. 35
2.2.3. Phôi có các bề mặt là mặt phẳng ........................................................... 37
2.2.4. Phôi có hình dạng phức tạp, tập hợp của các bề mặt tròn xoay trong,
ngoài, mặt phẳng và các bề mặt định hình. .............................................................. 37
2.3. Phân loại thiết bị cấp phôi dạng phễu rung.................................................... 39
2.4. Tính toán thiết kế thiết bị cấp phôi dạng phễu rung. ..................................... 41
2.4.1. Tính toán thiết kế các thông số của thiết bị. .......................................... 41

3.1.4.2. Tiến hành lắp ráp ............................................................................. 63
3.1.4.3. Kết quả lắp ráp................................................................................. 64
3.2. Tự động hóa thiết kế bằng tham số sử dụng catia ......................................... 64
3.2.1. Xây dựng liên kết giữa các tham số bằng hàm số ................................. 64
3.2.1.1. Tham số cho phễu chứa ................................................................... 64
3.2.1.2. Tham số cho đế đỡ phễu chứa ......................................................... 65
3.2.1.3. Tham số cho đế trên nhíp đàn hồi ................................................... 65
3.2.1.4. Tham số cho nhíp đàn hồi ............................................................... 65
3.2.1.5. Tham số cho đế máy rung ............................................................... 65
3.2.2. Thiết kế theo tham số bằng phần mềm Catia......................................... 66
3.2.2.1. Sơ đồ quá trình tự động hóa thiết kế bằng tham số ......................... 66
3.2.2.2. Quá trình thực hiện tham số hóa trong Catia................................... 66
v


3.3. Kiểm tra và xác nhận mô hình số .................................................................. 68
3.3.1. Xác định tần số dao động riêng ............................................................. 68
3.3.1.1. Công cụ mô phỏng số ...................................................................... 68
3.3.1.2. Quy trình mô phỏng......................................................................... 69
3.3.1.3. Kết quả mô phỏng ........................................................................... 73
3.3.2. Xác định hệ số ma sát giữa phôi và phễu .............................................. 75
3.3.2.1. Sơ đồ thí nghiệm đo: Máy pháp VF. ............................................... 75
3.3.2.2. Phƣơng pháp đo lực ma sát trên máy VF ........................................ 75
3.3.2.3 Các số liệu trên máy VF ................................................................... 76
3.3.2.4. Thông số cơ bản của máy đo hệ số ma sát VF .............................. 76
3.3.2.5. Trình tự thí nghiệm: ...................................................................... 76
3.3.3.

Xác định tần số dao động của hệ thống ............................................ 77


4.2.2.

Xử lý số liệu và kết quả .................................................................... 94

4.3. Tối ƣu hóa điện áp và góc nghiêng rãnh xoắn đến năng suất cấp phôi ...... 95
4.3.1.

Quy trình tối ƣu................................................................................. 96

4.3.2.

Các đại lƣợng đầu vào ...................................................................... 96

4.3.3.

Các đại lƣợng đầu ra ......................................................................... 96

4.3.4.

Các đại lƣợng cố định ....................................................................... 96

4.3.5.

Xây dựng quy hoạch thực nghiệm. ................................................... 97

4.3.5.1. Quy trình lấy số liệu mô phỏng số ................................................ 97
4.3.5.2. Số liệu mô phỏng số ...................................................................... 97
4.3.5.3. Lý thuyết quy hoạch thực nghiệm [39,40,41] ............................... 99
4.3.5.4. Tìm hàm hồi quy ......................................................................... 101
4.3.5.5. Tối ƣu hóa hàm mục tiêu ............................................................ 102

DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT
TT
1

Ký hiệu,
viết tắt

Đơn vị

Automatic Dynamic Analysis of Mechanical

ADAMS

2

AW

3

b

4

Bowl

Ý nghĩa
System (mô phỏng động lực học đa vật thể)
Ansys Workbench

mm

E

Pa

module đàn hồi

9

f

Hz

Tần số rung

10

fr

Hz

Tần số dao động riêng của cơ hệ

11

H

mm

Chiều cao phễu


Góc nghiêng của lò xo lá
Góc của lực quán tính và mặt phẳng nghiêng

mm
Nm

Hệ số ma sát giữa phôi và rãnh
Bƣớc xoắn
Mô men xoắn

16
17
18
19
20


μs
t
T

21
22

Track

23
24



Bảng 1. 4. Thống kê các nghiên cứu đánh giá ảnh hƣởng của tần số rung .............. 17
Bảng 2. 1. Phân loại các loại phôi ............................................................................ 36
Bảng 2. 2. Kích thƣớc của phễu trụ thẳng[3]. ......................................................... 40
Bảng 2. 3. Kích thƣớc phễu côn bậc[3]. .................................................................. 40
Bảng 2. 4. Bảng thông của phễu rung cấp phôi ........................................................ 52
Bảng 2. 5. Đặc điểm của các bẫy đối với phôi là nắp chai vaccine ......................... 54
Bảng 3. 1. Thông số cơ bản của phễu phôi............................................................... 59
Bảng 3. 2. Thông số cơ bản của các chi tiết còn lại ................................................. 62
Bảng 3. 3. Thông số đặc tính vật liệu đƣợc sử dụng ................................................ 70
Bảng 3. 4. Thông số hiệu chỉnh sensor ..................................................................... 76
Bảng 3. 5. Kết quả đo từ máy đo ma sát động.......................................................... 77
Bảng 3. 6. Bảng thông số thiết bị đo của hãng FAG ................................................ 78
Bảng 3. 7. Bảng thông số và thiết bị đo của NACENTECH .................................... 80
Bảng 3. 8. Bảng thông số thiết bị đo VIBROPOST 80 ............................................ 81
Bảng 3. 9. Bảng giá trị biên độ tịnh tiến, góc xoay và hàm động học tƣơng
đƣơngxác định bằng thực nghiệm ............................................................................ 84
Bảng 3. 10. Thông số vật liệu ................................................................................... 86
Bảng 4. 1. Kết quả mô phỏng ................................................................................... 92
Bảng 4. 2. Vận tốc của phôi phụ thuộc vào điện áp ................................................. 94
Bảng 4. 3. Kết quả mô phỏng ................................................................................... 99
Bảng 4. 4. Bảng giá trị hệ số của hàm hồi quy ....................................................... 102
Bảng 4. 5. Giá trị vận tốc xác định bằng thực nghiệm ........................................... 103
Bảng 4. 6. Vận tốc của phôi xác định bằng mô phỏng số ...................................... 103
Bảng 4. 7. Bảng so sánh vận tốc bằng thực nghiệm và bằng mô phỏng số ........... 104
Bảng 4. 8. Các cấu hình điều hƣớng....................................................................... 106

ix


Bảng 4. 9. Kết quả mô phỏng đánh giá các cấu hình điều hƣớng sau 30s đầu tiên 109

Hình 1. 24. Sự phụ thuộc của vận tốc phôi vào bán kính phễu ................................ 20
Hình 1. 25. Điều hƣớng, (a)sử dụng kết cấu cơ khí, (b) sử dụng khí nén ................ 21
Hình 1. 26. Mô hình thực nghiệm ............................................................................ 21
Hình 1. 27. Biểu đồ Bode ......................................................................................... 22
Hình 1. 28. Mô hình với nam châm theo phƣơng tiếp tuyến (a) và thẳng đứng (b) 22
Hình 1. 29. Gia tốc của các chi tiết khi nam châm đặt theo phƣơng tiếp tuyến (a),
dọc trục (b), xuyên tâm (c) ....................................................................................... 23
xi


Hình 1. 30. Module hệ thống băng tải rung.............................................................. 23
Hình 1. 31. So sánh tốc độ di chuyển giữa mô phỏng và thực nghiệm khi hệ số ma
sát là 0,25 .................................................................................................................. 24
Hình 1. 32. So sánh tốc độ di chuyển giữa mô phỏng và thực nghiệm khi hệ số ma
sát thay đổi ................................................................................................................ 24
Hình 1. 33.Vận tốc của các phôi theo phƣơng Z ...................................................... 24
Hình 1. 34. Lực tác dụng khi phôi nằm trên máng dẫn ............................................ 25
Hình 1. 35. Sơ đồ tác dụng lực của nam châm điện ................................................. 26
Hình 1. 36. Đồ thị lực kéo của nam châm điện khi cấp dòng điện hình sin[3] ........ 26
Hình 1. 37. Sơ đồ kết cấu của phễu cấp phôi kiểu rung động có bộ tạo rung đặt
thẳng đứng[19] ......................................................................................................... 27
Hình 1. 38. Một số kết cấu định hƣớng phôi trên rãnh xoắn[19] ............................. 27
Hình 2. 1. Thiết bị cấp phôi rung dạng phễu có máng dẫn dạng xoắn vít[3], [4],[23]
.................................................................................................................................. 29
Hình 2. 2. Sơ đồ lực tác dụng lên phôi và rãnh xoắn trong phễu[2], [4], [19][20] .. 30
Hình 2. 3. Ảnh hƣởng của góc nghiêng rãnh xoắn θ tới vận tốc vận chuyển phôi[4]
.................................................................................................................................. 31
Hình 2. 4. Ảnh hƣởng của góc ψ, tỷ số gia tốc, tần số f, góc nghiêng θ, hệ số ma sát
lên vận tốc vận chuyển của phôi [4] ......................................................................... 32
Hình 2. 5. Cơ cấu rung điện từ a) một nhịp; b) hai nhịp[3]...................................... 33

Hình 3.9. Đế máy...................................................................................................... 62
Hình 3.10. Tấm giảm chấn ....................................................................................... 62
Hình 3.11. Các bƣớc lắp ráp hệ thống ...................................................................... 63
Hình 3.12. Phễu rung và đế gá ................................................................................. 63
Hình 3.13. Cụm phễu rung ....................................................................................... 63
Hình 3.14. Cụm nguồn rung ..................................................................................... 64
Hình 3.15. Cụm điều khiển....................................................................................... 64
Hình 3.16. Kết quả lắp ráp hệ thống rung cấp nắp chai vaccine .............................. 64
Hình 3. 17. Quy trình tham số hóa ........................................................................... 66
Hình 3. 18. Quá trình đƣa liên kết tham số từ Exel vào Catia.................................. 67
Hình 3. 19. Cây thƣ mục các hàm số của từng tham số ........................................... 68
Hình 3. 20. Quy trình phân tích hình thái trên Ansys Workbench ........................... 69
Hình 3. 21. Module Modal ...................................................................................... 69
Hình 3. 22. Tên vật liệu đƣợc khởi tạo .................................................................... 70
Hình 3. 23. Cây thƣ mục toolbox ............................................................................. 70
Hình 3. 24. Thông số vật liệu SUS 304 .................................................................... 71
Hình 3. 25. Cây thƣ mục Geometry ......................................................................... 71
Hình 3. 26. Gán vật liệu cho phễu rung cấp phôi ..................................................... 71
Hình 3. 27.Gán liên kết đế gá phễu và đế trên lò xo lá ............................................ 72
Hình 3. 28. Mô hình phần tử .................................................................................... 72
xiii


Hình 3. 29. Ngàm đế dƣới lò xo lá ........................................................................... 73
Hình 3. 30. Thiết lập các Mode và phạm vi phân tích ............................................. 73
Hình 3. 31. Bảng giá trị các tần số dao động riêng cơ bản ....................................... 74
Hình 3. 32. Hình thái chuyển động tại các tần số dao động riêng cơ bản ................ 74
Hình 3. 33. Máy đo hệ số ma sát trƣợt VF ............................................................... 75
Hình 3. 34. Mẫu thử và thí nghiệm xác định hệ số ma sát giữa cao su và SUS304 . 76
Hình 3. 35. Thiết bị đo dao động theo phƣơng ngang bằng thiết bị hãng FAG ....... 77

Hình 4. 15. Ba bẫy và các tham số hình học ảnh hƣởng đến chức năng của chúng
................................................................................................................................ 106
Hình 4. 16. Trạng thái phôi trƣớc định hƣớng và định hƣớng phôi yêu cầu .......... 107
Hình 4. 17. Quá trình mô phỏng số đánh giá cấu hình điều hƣớng........................ 108
Hình 4. 18. Cơ cấu điều hƣớng thiết bị cấp phôi dạng rung .................................. 109

xv


PHẦN MỞ ĐẦU
1. Tính cấp thiết của đề tài
Trong sản xuất hiện đại ngày nay, các công đoạn nhƣ gia công, lắp ráp, kiểm tra
đã đƣợc tự động hóa nâng cao năng suất của quá trình. Để đáp ứng đƣợc các nhu
cầu đó thì một thiết bị tự động cấp phôi liệu cho quá trình trên là cần thiết. Đến nay,
hiện đã có nhiều loại thiết bị phục vụ cho quá trình cấp phôi liệu khác nhau. Kết cấu
của các cơ cấu cấp phôi này rất khác nhau, chúng phụ thuộc vào dạng phôi, năng
suất và cấu trúc của máy [3]. Theo đó, có thể phân thành các kiểu cấp phôi cơ bản
sau đây: cấp phôi dạng cuộn, cấp phôi dạng thanh hoặc tấm, cấp phôi dạng lỏng,
bột, khí, cấp phôi dạng rời từng chiếc.
Mỗi kiểu cấp phôi trên mang tính đặc thù riêng và bản thân trong mỗi kiểu cũng
đã bao hàm rất nhiều dạng khác nhau. Tuỳ theo công nghệ sản xuất mà ngƣời ta có
thể bố trí các hệ thống cấp phôi liên tục, cấp phôi gián đoạn theo chu kỳ hoặc cấp
phôi theo lệnh [19].
Với các loại phôi dạng rời có thể sử dụng loại thiết bị cấp phôi bao gồm: băng
tải cấp phôi, robot cấp phôi, cấp phôi tự động theo nguyên lý rung động. Với robot
và băng tải thƣờng sử dụng trong các ngành công nghiệp sản xuất, lắp ráp các sản
phẩm yêu cầu độ chính xác cao. Nhƣng cả hai loại thiết bị trên có nhƣợc điểm là giá
thành lắp đặt và vận hành thiết bị tƣơng đối cao. Diện tích nhà xƣởng để lắp đặt đòi
hỏi phải rộng. Tuy nhiên hai phƣơng pháp cấp phôi trên không phù hợp cho các loại
phôi có khối lƣợng và kích thƣớc nhỏ. Để giải quyết vấn đề trên, phƣơng pháp cấp

lên khỏi đƣờng dẫn theo mỗi chu kỳ và phôi sẽ rơi tự do sau đó rơi lại máng. Trong
quá trình nhảy lên và rơi xuống này, chuyển động tịnh tiến đƣợc hình thành và phôi
di chuyển lên phía trƣớc một khoảng so với vị trí cũ trên máng.
Việc tính toán, thiết kế hệ thống cấp phôi tự động cho sản phẩm là lắp chai
thuốc vaccine bằng cao su nhằm chế tạo thiết bị phục vụ cho quá trình thực nghiệm
cần phải đƣợc tiến hành. Với các loại phôi khác nhau công việc thiết kế có sự khác
nhau nhằm đƣa ra các kết quả thiết kế tối ƣu nhất cho sản phẩm.
Thiết kế thiết bị rung cấp phôi là qui trình phức tạp và có tính quyết định. Công
việc này thƣờng đƣợc bắt đầu bằng việc xác định nhu cầu dạng phôi cần cấp và
năng suất cấp. Do làm việc theo rung động nên cần một kết cấu nguyên khối để
tránh tự tháo lỏng và phân rã. Mặt khác, mỗi thiết bị cấp phôi chỉ cấp cho một loại
và một phạm vi công suất nên thiết kế chế tạo gần nhƣ là đơn chiếc. Vì vậy việc
công việc này phải giảm thiểu thời gian thiết kế chế tạo và điều chỉnh.
Hiện nay một phƣơng pháp thiết kế đƣợc áp dụng cho số đông bài toán là thiết
kế theo module. Để giảm thời gian sử dụng hệ thống treo tiêu chuẩn có sẵn (nguồn
rung, nam châm điện…) và các chi tiết đƣợc chế tạo theo kết quả tính toán (phễu,
có cấu điều hƣớng, lò xo lá…). Kết quả của quá trình này là một hệ thống cấp phôi
tự động theo nguyên lý kích rung đƣợc hình thành.
Có ba giai đoạn chính trong thiết kế, đó là nghiên cứu lên phƣơng án và tìm
phƣơng án khả thi, các thiết kế sơ bộ và thiết kế chi tiết. Trong quá trình nghiên cứu
2


lên phƣơng án các giải pháp thiết kế đƣợc đƣa ra và có thể tính toán đến chi phí chế
tạo. Các quy trình công nghệ và phƣơng án gia công đƣợc đƣa ra trong quá trình
thiết kế sơ bộ. Cuối cùng, các bản vẽ chi tiết, yêu cầu kỹ thuật và đặc tính đƣợc thể
hiện trong thiết kế chi tiết.
Dựa vào thiết kế đã đƣa ra, tiến hành chế tạo hệ thống cấp phôi. Công việc chế
tạo này dựa vào sự kết hợp giữa các chi tiết tiêu chuẩn (nguồn rung, nam châm
điện…) và các chi tiết đƣợc chế tạo theo kết quả tính toán (phễu, có cấu điều hƣớng,

- Nghiên cứu ƣu, nhƣợc 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 hƣởng đến
năng suất cấp phôi.
- 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 ƣu 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 ƣu hóa kết cấu điều hƣớng 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
hƣởng.
- Giảm thời gian hiệu chỉnh, thử nghiệm để hệ thống hoạt động trong vùng
cộng hƣởng.
- Xây dựng một mô hình thiết bị trong môi trƣờng số nhằm thử, xác nhận ứng
xử của phôi và kết cấu phễu rung cấp phôi.
- Đƣa ra một quy trình thiết kế, hiệu chỉnh, kiểm nghiệm thiết bị để hệ thống
sau khi chế tạo đƣa 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

phôi.
2. Bằng lý thuyết và thực nghiệm đã xây dựng đƣợc 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 đƣợc vận tốc cấp phôi lớn nhất khi góc nghiêng  = 1.2560,
tại mức điện áp 170V.
3. Bằng mô phỏng số đã tối ƣu hóa hệ thống bẫy điều hƣớng 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 thƣơng 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. Đƣa ra một quy trình thiết kế chủ động cộng hƣởng.
2. Đƣa ra mô hình thiết bị trong môi trƣờng số nhằm thử nghiệm, xác nhận tứng
xử của phôi và kết cấu phễu rung cấp phôi.
3. Áp dụng mô phỏng số để tối ƣu hóa quá trình cấp phôi nhằm giảm thời gian
thực nghiệm cấp nắp chai vaccien trên máng dẫn hƣớng.

5


4. Đã xây dựng đƣợc phƣơng trình hàm hồi quy thực nghiệm về mối quan giữa
điện áp, góc nghiêng rãnh xoắn và vận tốc (năng suất) cấp phôi. Đồng thời đã xác
định đƣợc vận tốc cấp phôi lớn nhất khi góc nghiêng  thay đổi từ 1.10 đến 4,50,
điện áp Y thay đổi từ 100V đến 170V.
5. Bằng mô phỏng số đã tối ƣu hóa hệ thống bẫy điều hƣớng để có năng suất
cao nhất cho quá trình cấp nắp chai vaccien bằng cao su trên thiết bị cấp phôi tự

Hình 1. 1.Cơ cấu cấp phôi rung sử dụng bánh lệch tâm [3]

Trong hệ thống này (hình 1.1) phễu rung 2 đƣợc gắn động cơ có bánh lệch
tâm tạo ra lực ly tâm. Phễu 2 đƣợc lắp lên chân 1 (lò xo lá), nó thực hiện các chuyển
động xoay (xung quanh trục thẳng đứng) và chuyển động tịnh tiến khứ hồi nhờ đó
mà phôi di chuyển theo máng dẫn dạng xoắn vít 3. Khi phôi di chuyển trên máng
dẫn sẽ có trạng thái trƣợt hoặc nhảy tùy thuộc vào biên độ dao động và góc nghiêng
α của các chân. Phôi từ phễu đƣợc di chuyển tới vị trí yêu cầu. Để cấp phôi đúng
nhịp, trên máng dẫn thƣờng đƣợc lắp các cơ cấu định hƣớng và ngắt phôi. Nếu trên

7


máng đã đầy phôi do lực cản các phôi sẽ trƣợt tƣơng đối trên máng hoặc rơi lại đáy
phễu.

Hình 1. 2. Cơ cấu cấp phôi rung có nam châm điện [3]

Hình 1.2 là cơ cấu cấp phôi rung động dạng phễu rung có sử dụng nam châm
điện để tạo rung động. Phễu rung 2 đƣợc lắp lên chân 3 (lò xo lá). Ở tâm của đáy
phễu đƣợc lắp phần ứng từ 4 của nam châm điện, trên đế 5 đƣợc lắp phần cảm từ 6
của nam châm điện. Để điều chỉnh lực kích rung ta có thể thay đổi khe hở giữa phần
lõi 6 và phần ứng từ 4 có thể đƣợc điều chỉnh nhờ vít 7 và bốn đế cao su số 8. Các
lò xo lá số 3 đƣợc đặt trên tấm đế 9. Để quá trình hoạt động của thiết bị này không
ảnh hƣởng đến các máy khác, hệ thống này có sử dụng ba giảm chấn số 10.
Chuyển phôi từ phễu đến máng tiếp nhận (máng chứa) đƣợc thực hiện trên
phần thẳng của máng chứa. Máng chứa này đƣợc nối tiếp với máng xoắn vít. Quá
trình kích rung đƣợc thực hiện nhờ nguồn rung 1.

Hình 1. 3. Sơ đồ lực tác dụng khi nam châm đặt tại tâm[3]



Hình 1. 6. Cơ cấu cấp phôi rung động thẳng

Nguyên lý hoạt động: Khi có dòng điện chạy qua thì nam châm điện hút đẩy
phần ứng tạo ra rung động cung cấp cho máng. Khi đạt tần số thích hợp thì lực quán
tính của phôi lớn hơn lực ma sát giữa phôi và máng thì phôi sẽ di chuyển lên phía
trên và cung cấp cho máy khác hoạt động
Các phần tử chính của máy cấp phôi thẳng:
+Lò xo lá có tác dụng đỡ tấm đế lắp đặt máng và có tác dụng tạo ra dao động
cộng hƣởng.
+Nam châm điện có tác dụng tạo ra rung động cung cấp cho máng hoạt động
+Đế có tác dụng để gắn các giá treo lên trên
+Bộ giảm chấn có tác dụng giảm rung động tránh lan truyền sang các máy khác

1.2. Xu hƣớng nghiên cứu hiện nay trên thế giới
Các nhà khoa học và chuyên gia công nghệ trên thế giới đã chỉ ra đƣợc lợi
ích của cấp phôi tự động. Và việc cấp phôi tự động phụ thuộc vào điều kiện làm
việc của từng máy móc, thiết bị và công đoạn sản xuất. Việc lựa chọn loại hình cấp
phôi là công việc tất yếu. Cấp phôi tự động theo nguyên lý rung động đƣợc nghiên
cứu từ lâu trên thế giới. Các nhà khoa học trong và ngoài nƣớc đã có rất nhiều các
công trình khoa học nghiên cứu đến cấp phôi tự động nói chung và cấp phôi tự động
theo nguyên lý rung động nói riêng (phụ lục 1).
Có rất nhiều các công trình nghiên cứu hệ thống cấp phôi tự động nói chung
và cấp phôi rung động nói riêng. Bằng cách phƣơng pháp khác nhau, các nghiên
cứu này đã chỉ ra sự ảnh hƣởng của các thông số động lực học cũng nhƣ định hƣớng
phôi trong quá trình cấp phôi rung.

1.3. Phƣơng pháp thực hiện
Để thực hiện các nghiên cứu trên các nhà khoa học trong và ngoài nƣớc đã

2001, 2008, 2009.

[48], [49], [51], [52],
[57], [58], [60]

2

Mô phỏng (MP)

06

1996, 2005, 2009,
2010, 2011, 2017.

[22], [34], [18], [72],
[73], [61]

3

Thực nghiệm
(TN)

07

1994, 1997, 2001,
2002, 2005, 2011,
2013

[25], [8], [15], [28],
[36]; [17]


6

TN-MP

11

1986, 1993, 2003,
2005, 2010,
2011,2012, 2013,
2015, 2017

[11], [5], [9], [20],
[35], [37], [10], [13],
[23], [68], [71]

1.4. Tình hình nghiên cứu trong và ngoài nƣớc
1.4.1.Tình hình nghiên cứu nƣớc ngoài
1.4.1.1. Ảnh hƣởng biên độ rung đến tốc độ di chuyển của phôi

11