Xem mẫu
- Tuyển tập Hội nghị Khoa học thường niên năm 2021. ISBN: 978-604-82-5957-0
N GHIÊN CỨU LỰA CHỌN THÔNG SỐ THIẾT BỊ CHỐNG RUNG
THỤ ĐỘNG CHO KẾT CẤU NHÀ CÔNG NGHIỆP
Phạm Viết Ngọc1, Nguyễn Công Thắng1
1
Trường Đại học Thủy lợi, email: ngocpv_sb@tlu.edu.vn
1. GIỚI THIỆU CHUNG ưu cho thiết bị. Trong quá trình tính toán có
sử dụng một số chương trình tính để xử lý số
Việc sử dụng thiết bị chống rung thụ động
liệu và kiểm tra kết quả tính để đánh giá
đã được áp dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh
khách quan tính hợp lý của việc lựa chọn
vực như giao thông, xây dựng, thủy lợi…
thiết bị chống rung.
Nguyên lý làm việc của thiết bị dựa trên
nguyên tắc: khi kết cấu dao dộng thì trên thiết 3. KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU
bị sẽ hình thành dao động ngược pha làm
triệt tiêu năng lượng dao động của kết cấu. 3.1. Cơ sở lý thuyết của việc lựa chọn
Thiết bị được tính toán để tự làm việc mà thiết bị chống rung thụ động
không cần điều khiển. Tuy nhiên, ngoài các Dựa theo kết quả các công trình nghiên
lợi thế như vậy, việc lựa chọn các thông số cứu của Dukart A.V. [2] nguyên lý làm việc
của thiết bị để có thể làm việc tối ưu với của thiết bị chống rung thụ động được mô tả
nhiều trạng thái dao động là vấn đề phức tạp. như Hình 1.
Đã có nhiều nghiên cứu lý thuyết về vấn
đề này [1], tuy nhiên việc áp dụng các nghiên
cứu đó để chống rung động cho các công
trình tại nước ta còn rất hạn chế. Báo cáo này
giới thiệu phương pháp lựa chọn thiết bị
chống rung và tính toán các thông số của máy
để chống rung công trình hiệu quả. Kết quả
tính toán được áp dụng chống rung cho một
công trình cụ thể tại Việt Nam.
2. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
Hình 1. Sơ đồ nguyên lý làm việc của thiết bị
Dựa trên các kết quả nghiên cứu lý thuyết chống rung thụ động cản nhớt tuyến tính
về lựa chọn các thông số tối ưu cho thiết bị
chống rung thụ động để đưa ra giải pháp Trong đó:
chống rung cho công trình. Kết cấu công m2, c2, k2, x2 là khối lượng, hệ số cản, hệ số
trình được đưa vào áp dụng tính toán chịu tác đàn hồi, chuyển vị của thiết bị chống rung lắp
dụng của lực kích thích do các mô tơ trong đặt lên kết cấu;
dây truyền sản xuất hoạt động không ổn định. m1, c1, k1, x1 là khối lượng, hệ số cản, hệ số
Trong quá trình tính toán, việc lựa chọn các đàn hồi, chuyển vị của trạm trộn đặt lên kết cấu;
thông số kết cấu được xác định dựa trên các P(t) là lực kích thích diều hòa tác dụng lên
kết quả thực nghiệm. Sử dụng các thiết bị đo kết cấu vì thời gian tác dụng rất ngắn nên có thể
xác định các thông số kết cấu để làm cơ sở xem là các xung lực và được xác định từ kết
cho việc lựa chọn thiết bị và các thông số tối quả thực nghiệm.
217
- Tuyển tập Hội nghị Khoa học thường niên năm 2021. ISBN: 978-604-82-5957-0
Phương trình vi phân tổng quát dao động của Bảng 1. Bảng giá trị tối ưu kết cấu
hệ có dạng: khi sử dụng thiết bị chống rung
m1&
x& &
1 k1 x &
1 c1 x1 k2 ( x1x &2 ) dd0o stu
stu gtu
ddgtu Y1,max
Y1,max Kg
Kg Ymax
Ymax
c2 ( x1 x2 ) 0; 0 0,992204 0,0599 4,712 — 32,53
m2 &
x& &2 x&
2 k2 ( x 1 ) c2 ( x2 x1 ) 0. 0,01 0,991535 0,0620 3,827 4,22 25,22
Với các điều kiện biên của bài toán: 0,01 0,025 0,990463 0,0636 2,993 2,21 18,57
s 0,05 0,988270 0,0663 2,212 1,55 12,56
x1 (T) = x1 (0); x& &
1( T ) x1( 0 ) ;
0,1 0,982290 0,0710 1,491 1,23 7,32
m1
x2 (T) = x2 (0); x&2 ( T ) x&2 ( 0 ), 0 0,980824 0,0938 3,058 — 13,32
0,01 0,979875 0,0950 2,681 6,03 11,32
Giải hệ phương trình vi phân dao động trên 0,025 0,025 0,978318 0,0965 2,268 2,92 9,17
ta tìm được các dao động x1 của trạm trộn và x2 0,05 0,975385 0,0990 1,817 1,89 6,89
của thiết bị chống rung.
0,1 0,967990 0,1020 1,327 1,38 4,50
Từ kết quả tìm được thiết lập tỷ số Y1 giữa
0 0,962786 0,1277 2,224 — 6,90
biên độ dao động của máy trộn và chuyển vị
tĩnh của nó do lực tĩnh có giá trị bằng biên độ 0,01 0,961459 0,129 2,031 7,96 6,15
lực kích thích tác dụng lên. 0,05 0,025 0,958291 0,131 1,801 3,67 5,26
0,05 0,955449 0,133 1,523 2,25 4,22
0,1 0,945723 0,138 1,185 1,55 2,98
Từ kết quả thu được đưa ra thiết kế và lựa
chọn các thông các thông số tối ưu để chống
rung cho nhà máy.
3.2. Áp dụng kết quả nghiên cứu lựa chọn
thiết bị chống rung cho máy trộn bột nhựa
Hình 2. Quan hệ giữa tỷ số biên độ dao động công nghiệp của nhà máy Việt Tiến, khu
Y1 của máy trộn và tỷ số công nghiệp Yên Bái, thành phố Yên Bái
Trên hình 2 thể hiện mối quan hệ giữa tỷ
số biên độ dao động Y1 của trạm trộn/chuyển
vị tĩnh và tỷ số giữa tần số dao động riêng
của hệ/tần số của thiết bị. Đường nét đứt thể
hiện biên độ dao động của trạm trộn khi
không có thiết bị chống rung; Đường số 1 là
biên độ dao động của trạm trộn khi đã gắn
thiết bị chống rung với tỷ số khối lượng ()
giữa trạm trộn và thiết bị là 1%; Đường số 1
là biên độ dao động của trạm trộn khi đã gắn
thiết bị chống rung với tỷ số khối lượng giữa
trạm trộn và thiết bị là 2,5%; bên cạnh đó để
việc chống rung hiệu quả nhất cần phải lựa Hình 3. Máy trộn công nghiệp
chọn các thông số k2, c2 của thiết bị ở các giá Khảo sát thực tế tại nhà máy cho thấy các
trị tối ưu thông qua các hệ số không thứ máy trộn khi làm việc sinh ra dao động theo
nguyên: d 0 ; stu; dgtu. phương ngang rất lớn. So sánh với kết quả đo
Bảng 1. Thể hiện kết quả lựa chọn các dao động theo phương ngang tại đỉnh máy
tham số tối ưu kết cấu trong nhiều trường trộn và kết quả tính toán tần số dao động của
hợp tỷ số khối lượng khác nhau. kết cấu cho thấy có xuất hiện hiện tượng
218
- Tuyển tập Hội nghị Khoa học thường niên năm 2021. ISBN: 978-604-82-5957-0
cộng hưởng, với hệ số khuếch đại theo khối lượng của thiết bị chống rung m2 sao
phương ngang là 23. Khi xảy ra cộng hưởng cho thuận tiện cho quá trình tháo lắp và vận
lực động tăng lên rất lớn gây phá hoại bền và chuyển. Sử dụng bảng 1 đề xác định các hệ
phá hoại mỏi cho kết cấu. số tối ưu không thứ nguyên stu, dgtu, và sau đó
3.3. Lựa chọn thiết bị xác định được các giá trị k2, c2 của thiết bị
chống rung.
Có 2 phương án để làm giảm công hưởng: Thiết bị chống
rung bệ máy
a) Gia cường kết cấu: Bổ sung vật liệu
làm tăng độ cứng cho hệ dầm, cột của
kết cấu:
Thùng trộn
- Ưu điểm: thay đổi tần số dao động tự do
của kết cấu tránh xa miền cộng hưởng, tăng
độ bền cho kết cấu.
* Nhược điểm: khá tốn kém và mất thời Mô tơ
gian thi công, gián đoạn quá trình vận hành Bệ máy
máy. Vì máy trộn dao động với nhiều dải tần Sơ đồ mặt bằng
số khác nhau trong suốt thời gian hoạt động gắn thiết bị
nên rất dễ trùng với dải tần số tiếp theo. Làm
tăng thêm tải trọng cho kết cấu. Thùng trộn
b) Gắn thiết bị triệt rung động tại vị trí bệ Thiết bị chống
máy: Thiết bị chống rung thụ động hoạt động rung bệ máy Mô tơ
theo cơ chế: khi có dịch chuyển của vật chủ Bệ máy
lệch khỏi vị trí cân bằng thì thiết bị tự phát
sinh dịch chuyển ngược pha với vật chủ kéo
vật chủ khỏi vị trí cân bằng. Sơ đồ mặt đứng
- Ưu điểm: Khối lượng thiết bị nhỏ gọn, dễ khi gắn thiết bị
tháo lắp, trọng lượng từ 5 - 10% khối lượng Hình 4. Sơ đồ trạm trộn khi có gắn
bệ máy nên không gây tải trọng lên kết cấu. thêm thiết bị chống rung
Dễ dàng điều chỉnh các thông số máy, đạt
hiệu quả giảm rung động lên đến 80% biên 4. KẾT LUẬN
độ. Quá trình lắp thiết bị không làm gián Nội dung bài viết đã nêu cơ sở lý thuyết
đoạn vận hành máy trộn. nguyên lý hoạt động của thiết bị chống rung
Từ các phân tích trên lựa chọn phương án: thụ động và cách lựa chọn các thông số để
Gắn thiết bị triệt rung động tại vị trí bệ máy. thiết bị hoạt động hiệu quả nhất.
Thiết bị có dạng khung hình vuông được đặt Áp dụng kết quả tính toán để chống rung
trên bệ máy xung quanh thùng trộn. cho máy trộn trong nhà xưởng công nghiêp.
Khi lắp ráp sử dụng các bu lông gắn chặt Đưa ra phương án thiết kế thiết bị chống rung
vào mặt trên bệ máy và các chân thép của phù hợp cho công trình.
thùng trộn. Tổng trọng lượng của thiết bị
trong khoảng từ 100 - 300kG nên có thể tháo 5. TÀI LIỆU THAM KHẢO
rời và lắp ráp tại hiện trường.
[1] Động lực học công trình. Dương Văn Thứ.
3.4. Xác định các thông số tối ưu [Tài nguyên điện tử] - Hà Nội: Khoa học tự
Từ các kết quả đo tại hiện trường và dựa nhiên và công nghệ, 2010.
vào các tính toán theo hồ sơ thiết kế ta xác [2] Дукарт А.В., Олейник А.И. Оптими-зация
định được các thông số dao động của kết cấu структуры и оценка эффективности
m1, k1, c1 và hệ số không thứ nguyên d 0 . Từ модифицированных многомассовых дина-
мических гасителей колебаний. Известия
các thông số của kết cấu có được ta lựa chọn вузов. Строительство. - 2002. -№ 8.
219
nguon tai.lieu . vn
