Tạp chí của Tổng hội Cơ khí Việt Nam
THIẾT KẾ HỆ THỐNG THU HỒI NĂNG LƯỢNG CHO MÁY XÚC THỦY LỰC KẾT HỢP GIẢI THUẬT ĐIỀU KHIỂN MỜ
Thu hồi và tái sử dụng năng lượng từ hệ thống nâng hạ cần của máy đào truyền động thủy lực giúp tiết kiệm năng lượng cũng như giảm phát thải khí độc hại từ quá trình làm việc của máy. Để quá trình làm việc của hệ thống đạt được hiệu suất cao cần có hệ thống điều khiển thông minh. Trong bài báo này, hệ thống thu hồi và tái sử dụng năng lượng được mô phỏng bằng phần mềm Amesim, bộ điều khiển mờ (Fuzzy Logic Control) được sử dụng để điều khiển phối hợp năng lượng giữa bơm và máy phát điện. Kết quả mô phỏng cho thấy hiệu suất thu hồi năng lượng đạt xấp xỉ 57,1%, trong khi năng lượng yêu cầu để dẫn động bơm chính giảm khoảng 43,3%.
ỨNG DỤNG PHƯƠNG PHÁP SỐ NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA HIỆN TƯỢNG XÂM THỰC ĐẾN ĐẶC TÍNH THUỶ ĐỘNG LỰC HỌC CỦA PROFILE CÁNH NACA 4412
Hiện tượng xâm thực (Cavitation) là hiện tượng chất lỏng bốc hơi cục bộ tại những vùng có áp suất thấp hơn áp suất hơi bão hòa. Khi các bong bóng hơi di chuyển đến vùng có áp suất cao hơn, chúng bị phá huỷ đột ngột, tạo ra xung áp suất rất lớn phá huỷ bề mặt cánh bánh công tác, gây tiếng ồn, rung động, làm giảm hiệu suất thuỷ lực của máy trong quá trình làm việc. Đối với profile cánh dẫn, hiện tượng xâm thực thường xuất hiện tại mặt hút, mép vào, mép thoát, nó làm giảm hệ số lực nâng, tăng hệ số lực cản, và làm tải trọng tác động lên profile dao động. Do đó, việc nghiên cứu ảnh hưởng của hiện tượng xâm thực đến đặc tính thuỷ động lực học của profile cánh mang ý nghĩa quan trọng trong việc tính toán thiết kế cánh của máy thuỷ lực cánh dẫn hoạt động với hiệu suất cao trong điều kiện có xâm thực xuất hiện. Bài báo này ứng dụng phương pháp tính toán mô phỏng số (CFD) nghiên cứu ảnh hưởng của hiện tượng xâm thực đến đặc tính thuỷ động lực học của profile cánh NACA 4412. Mô hình xâm thực kết hợp với mô hình rối RNG k-e được sử dụng để tính toán mô phỏng quá trình hình thành, phát triển và phá huỷ của bong bóng xâm thực xảy ra trên mặt hút, mép vào và mép thoát của profile cánh NACA 4412. Kết quả mô phỏng cho thấy sự xuất hiện của hiện tượng xâm thực làm giảm đáng kể hệ số lực nâng và tăng hệ số lực cản, đồng thời gây dao động áp suất lớn ở vùng mép thoát của profile cánh, tại góc đặt cánh a = 15° hệ số lực nâng cl của profile NACA 4412 giảm 14%, còn hệ số lực cản cd tăng 34%.
NGHIÊN CỨU TỐI ƯU KẾT CẤU MÁY KHẮC LASER CO2 SỬ DỤNG CÔNG NGHỆ CNC
Bài báo trình bày nghiên cứu thiết kế và tối ưu kết cấu máy khắc laser CO2 sử dụng công nghệ CNC nhằm nâng cao độ chính xác, tốc độ gia công và độ ổn định vận hành. Trên cơ sở khảo sát các máy laser CO2 công suất nhỏ hiện có, hệ thống được thiết kế gồm bốn phần chính: hệ cơ khí, hệ quang học, hệ điều khiển CNC và hệ thống làm mát. Kết cấu khung máy được tối ưu bằng mô phỏng số nhằm tăng độ cứng vững, giảm rung động và ổn định nhiệt. Máy có kích thước tổng thể 1000×1000×500 mm, vùng làm việc 600×600×200 mm, sử dụng ống laser CO2 công suất 40W, bước sóng 10,6 µm. Kết quả mô phỏng và thử nghiệm cho thấy kết cấu sau tối ưu đảm bảo điều kiện bền, giảm khối lượng khoảng 12%, độ chính xác gia công đạt 0,01 mm, tốc độ khắc tối đa 500 mm/s và vận hành ổn định trong dải nhiệt độ 25÷30°C. Kết quả khẳng định tính khả thi và hiệu quả của giải pháp ứng dụng cho đào tạo và sản xuất quy mô vừa và nhỏ.
MÔ PHỎNG VÀ ĐÁNH GIÁ HỆ THỐNG PHANH TÁI SINH SỬ DỤNG ĐỘNG CƠ PMSM CHO Ô TÔ ĐIỆN
Trong bài báo này, nhóm tác giả trình bày kết quả nghiên cứu việc xây dựng và mô phỏng một hệ thống phanh tái sinh (regenerative braking) cho ô tô điện sử dụng động cơ đồng bộ nam châm vĩnh cửu (Permanent Magnet Synchronous Motor - PMSM). Mô hình được triển khai trên nền tảng MATLAB/Simulink, bao gồm các khối chính: mô hình động lực học xe, bộ biến tần, động cơ PMSM, bộ điều khiển và hệ thống lưu trữ năng lượng. Kết quả mô phỏng cho thấy hệ thống phanh tái sinh có khả năng thu hồi năng lượng hiệu quả trong quá trình giảm tốc, đồng thời cải thiện hiệu suất năng lượng tổng thể của xe ô tô điện. Nội dung nghiên cứu có thể sử dụng trong việc hỗ trợ giảng dạy, học tập, nghiên cứu khoa học và nâng cao chất lượng đào tạo của cán bộ và giảng viên trong ngành công nghệ kỹ thuật ô tô tại Trường Đại học Công nghiệp Quảng Ninh cũng như các trường khối kỹ thuật trên toàn quốc.
NGHIÊN CỨU, XÁC ĐỊNH LỰC TÁC DỤNG LÊN KHỐI LÙI BẰNG PHƯƠNG PHÁP THỰC NGHIỆM PHỤC VỤ TÍNH TOÁN, THIẾT KẾ VÀ CHẾ TẠO THIẾT BỊ LÙI NÒNG NHÂN TẠO PHÁO MẶT ĐẤT
Quá trình nghiên cứu bằng phương pháp thực nghiệm đã xác định được các thông số kích thước của bộ phận hãm lùi và đẩy lên; xác định được lực đẩy lên ban đầu và lực đẩy lên cuối cùng của bộ phận đẩy lên; xây dựng được quy luật thay đổi của đường kính cán điều tiết theo chiều dài lùi làm cơ sở để tính toán lực cản lùi của pháo khi thực hiện lùi nòng nhân tạo. Kết quả tính lực cản lùi của pháo được trình bày dưới dạng đồ thị và dưới dạng bảng các đặc trưng của lực cản lùi, trong đó biểu thị giá trị nhỏ nhất và lớn nhất của lực cản lùi 02 loại pháo mặt đất gồm 85mm D44 và 152mm D20 ở các góc tầm khác nhau theo quy định khi lùi nòng nhân tạo. Kết quả nghiên cứu đã chỉ rõ giá trị lớn nhất của lực cản lùi đối với từng loại pháo giảm khi tăng góc tầm. Trong đó, khi tăng góc tầm của pháo 85mm D44 từ 0° lên 25° thì giá trị lớn nhất của lực cản lùi giảm 6,59% và đối với pháo 152mm D20 giá trị lớn nhất của lực cản lùi giảm 14,14% khi góc tầm thay đổi từ 0° lên 45°. Kết quả nghiên cứu xác định được giá trị lực cản lùi lớn nhất làm cơ sở tính toán, thiết kế Thiết bị lùi nòng nhân tạo pháo mặt đất là 143,439 kN khi lùi nòng pháo 152mm D20 ở góc tầm 0°.
MÔ HÌNH HÓA VÀ MÔ PHỎNG DÒNG NĂNG LƯỢNG TRONG HỆ THỐNG XE HYBRID SỬ DỤNG OCTAVE
Bài báo này trình bày phương pháp mô hình hóa toán học và mô phỏng hệ thống điều khiển xe Hybrid (HEV) dựa trên cấu trúc bộ chia công suất (Power Split Device - PSD). Nghiên cứu tập trung vào việc xây dựng hệ phương trình động lực học cho Động cơ đốt trong (ICE), hai máy điện (MG1, MG2) và hệ thống lưu trữ năng lượng (Battery). Các thuật toán điều phối năng lượng của bộ điều khiển xe (HV ECU) và sự ảnh hưởng của phụ tải điều hòa (A/C) được tích hợp để đánh giá trạng thái sạc (SoC) của pin. Kết quả mô phỏng trên phần mềm Octave cho thấy sự tương quan chặt chẽ giữa các thành phần cơ - điện trong hệ thống.
NGHIÊN CỨU THỰC NGHIỆM KỸ THUẬT SẤY BẸ CHUỐI DÙNG NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI KẾT HỢP GIA NHIỆT PHỤ TRỢ
Bẹ thân cây chuối đã được làm khô đến độ ẩm nhỏ hơn 12% đang có nhu cầu ngày càng cao trên thị trường thế giới trong những năm gần đây. Tuy nhiên, hiện nay vẫn chưa có giải pháp sấy khô có hiệu quả kinh tế cho loại sản phẩm này. Nghiên cứu này trình bày một số thông số của hệ thống sấy dùng năng lượng mặt trời kết hợp giữa sấy trực tiếp và gián tiếp phối hợp với gia nhiệt phụ trợ để làm giảm độ ẩm của bẹ chuối từ 92,9% xuống dưới 12% với nhiệt độ không khí nóng vào buồng sấy là 50°C trong 25 giờ sấy thay vì phơi nắng trong 40 giờ. Các thông số này có thể dùng làm cơ sở để xây dựng một hệ thống sấy với quy mô công suất lớn dạng nhà sấy giúp hiệu quả hơn về chi phí năng lượng, nhân công và thời gian cho sản phẩm là bẹ chuối khô.
TỐI ƯU HÓA TỔNG CHI PHÍ SỞ HỮU (TCO) CỦA XE ĐIỆN TRONG MÔI TRƯỜNG ĐÔ THỊ TẮC NGHẼN: MỘT NGHIÊN CỨU TRƯỜNG HỢP TẠI HÀ NỘI, VIỆT NAM
Bài báo này trình bày một phân tích toàn diện và tối ưu hóa Tổng chi phí sở hữu (TCO) cho xe điện (EV) so với xe động cơ đốt trong (ICE) trong môi trường đô thị tắc nghẽn đặc thù của Hà Nội. Một mô hình toán học được phát triển, kết hợp sự suy giảm pin dưới nhiệt độ cao, sự biến động tiêu thụ năng lượng trong điều kiện giao thông dừng-chạy và các chính sách khuyến khích địa phương. Kết quả nghiên cứu của chúng tôi, dựa trên một nghiên cứu trường hợp so sánh liên quan đến các mẫu xe EV và ICE phổ biến, cho thấy rằng trong khi chi phí mua ban đầu cho EV vẫn cao hơn, việc sạc chiến lược, trợ cấp của Chính phủ và sự kém hiệu quả vốn có của xe ICE trong điều kiện tắc nghẽn giao thông nghiêm trọng góp phần làm giảm đáng kể TCO cho EV trong thời gian sở hữu 7 năm. Nghiên cứu này cung cấp những hiểu biết quan trọng để giữ chân người dùng và khuyến khích họ sử dụng xe trong bối cảnh đô thị đang phát triển tương tự.
TỐI ƯU HÓA HIỆU NĂNG THỜI GIAN THỰC CHO HỆ THỐNG NHÚNG TRONG THIẾT BỊ ĐO LỰC BA THÀNH PHẦN: SO SÁNH GIỮA CÁC KỸ THUẬT
Việc thu nhận dữ liệu lực cắt với độ chính xác cao và tốc độ lớn là điều kiện tiên quyết cho công tác giám sát và tối ưu hóa quá trình gia công theo thời gian thực. Cho đến nay, phần lớn các nghiên cứu chủ yếu tập trung vào thiết kế cơ khí và độ chính xác hiệu chuẩn của thiết bị đo lực (dynamometer), trong khi việc tối ưu hóa kiến trúc thu thập dữ liệu trên hệ thống nhúng vẫn chưa được quan tâm đầy đủ. Nghiên cứu này nhằm lấp đầy khoảng trống đó thông qua việc so sánh hiệu năng một cách có hệ thống giữa bốn chiến lược thu thập dữ liệu khác nhau, được triển khai trên hệ thống đo lực ba trục thời gian thực trong quá trình tiện. Các kiến trúc bao gồm: (i) Polling, (ii) Polling kết hợp Interrupts, (iii) Hệ điều hành thời gian thực (RTOS) kết hợp Interrupts, và (iv) RTOS kết hợp truy cập bộ nhớ trực tiếp (DMA) sử dụng cơ chế đệm kép. Các kiến trúc này được đánh giá trên nền tảng vi điều khiển STM32, tích hợp bộ chuyển đổi tương tự số (ADC) 24 bit hoạt động ở tốc độ 32 kSPS. Hiệu năng hệ thống được đánh giá định lượng dựa trên hai tiêu chí chính: mức độ sử dụng CPU và độ ổn định của tần số lấy mẫu. Kết quả thực nghiệm cho thấy, mặc dù các phương pháp Polling truyền thống và điều khiển bằng Interrupts có thể đạt được tần số lấy mẫu mục tiêu, nhưng điều này đi kèm với mức sử dụng CPU gần như 100%. Kiến trúc RTOS kết hợp Interrupts mang lại sự cải thiện đáng kể khi giảm tải CPU xuống còn khoảng 97,51%. Đáng chú ý nhất, cấu hình RTOS–DMA thể hiện hiệu quả vượt trội, với mức tải CPU trung bình 87,23%, đồng thời duy trì độ ổn định cao của tần số lấy mẫu (33.145,09 ± 36,64 mẫu/s). Những kết quả này khẳng định rằng kiến trúc RTOS–DMA cung cấp sự cân bằng tối ưu giữa thông lượng dữ liệu cao và hiệu quả tính toán. Cách tiếp cận này giúp tách rời quá trình thu thập dữ liệu khỏi CPU, từ đó cho phép thực thi song song các tác vụ quan trọng như xử lý tín hiệu và truyền thông, và được xác định là kiến trúc phù hợp nhất cho các hệ thống giám sát gia công thông minh, đa nhiệm và có độ tin cậy cao.
PHÁT TRIỂN MŨ CHỈNH HÌNH HỘP SỌ CHO TRẺ SƠ SINH BỊ BẸP ĐẦU HFS2025
Bài báo giới thiệu hướng phát triển mũ chỉnh hình cho trẻ sơ sinh bị bẹt đầu được thiết kế phù hợp cho từng bé. Mũ được dựng hình bằng phương pháp quét 3D phần đầu trẻ, kết hợp thiết kế lỗ tròn nhờ vào mô phỏng nhiệt trên ANSYS. Mẫu tham khảo của lớp định hình được chế tạo bằng công nghệ in 3D. Bằng việc xét riêng biểu hiện không thích ứng với mũ thông qua dữ liệu nhịp tim và nồng độ oxy trong máu, bài báo đề xuất hướng sử dụng âm thanh giúp trẻ dễ chịu khi sử dụng mũ.
BIRUNI: ROBOT TỰ HÀNH CÓ BÁNH XE ĐA HƯỚNG DỰA TRÊN ROS 2 VỚI KHẢ NĂNG KẾT HỢP NHIỀU CẢM BIẾN, ĐỊNH VỊ VÀ LẬP BẢN ĐỒ THỜI GIAN THỰC TRONG MÔI TRƯỜNG GAZEBO FORTRESS -2025
Tài liệu này giới thiệu Biruni, một robot tự hành sử dụng bánh xe đa hướng dựa trên nền tảng ROS 2, được thiết kế và đánh giá trong môi trường mô phỏng Gazebo Fortress độ trung thực cao. Robot tích hợp kiến trúc nhận thức đa cảm biến bao gồm LiDAR 2D, camera RGB, thiết bị đo quán tính (IMU) và encoder gắn trên bánh xe. Bộ lọc Kalman Mở rộng (EKF) thống nhất được triển khai để kết hợp dữ liệu quán tính và dữ liệu đo quãng đường, tạo ra ước tính trạng thái ổn định và giảm thiểu trôi dạt cho điều hướng thời gian thực. Thuật toán định vị và lập bản đồ (SLAM) thời gian thực được sử dụng để tạo bản đồ vị trí 2D nhất quán, trong khi khung Navigation2 (Nav2) cung cấp khả năng lập kế hoạch toàn cục và cục bộ, tránh chướng ngại vật và theo dõi điểm dừng tự động. Toàn bộ hệ thống được cấu trúc xung quanh kiến trúc gói ROS 2 dạng mô-đun với cây TF được xác thực đầy đủ, mô hình robot URDF/Xacro và các khung cảm biến được đồng bộ hóa. Kết quả mô phỏng chứng minh khả năng định vị chính xác, lập bản đồ đáng tin cậy và thực hiện đường đi mượt mà với điều khiển đa hướng sử dụng động học mecanum. Nền tảng Biruni cung cấp một nền tảng có thể tái tạo cho giáo dục, nghiên cứu và triển khai trong tương lai trên phần cứng vật lý.
NGHIÊN CỨU ĐỘNG LỰC HỌC NGANG CỦA Ô TÔ CON BẰNG PHẦN MỀM MÔ PHỎNG SỐ
Ổn định chuyển động của ô tô trong quá trình chuyển hướng có vai trò quan trọng đối với an toàn giao thông, đặc biệt ở vận tốc cao và khi thực hiện các thao tác đánh lái đột ngột. Nghiên cứu này khảo sát đặc tính động lực học ngang của ô tô con khi chuyển hướng thông qua phương pháp mô phỏng. Một mô hình động lực học ngang – quay thân xe nhiều bậc tự do được xây dựng, kết hợp với mô hình lốp phi tuyến Pacejka để mô tả tương tác lốp – mặt đường. Mô hình được triển khai để mô phỏng các kịch bản đánh lái điển hình, bao gồm chuyển làn đơn và chuyển làn kép. Ảnh hưởng của vận tốc xe và thao tác đánh lái đến các đại lượng động lực học ngang như vận tốc ngang, vận tốc quay thân xe, gia tốc ngang và quỹ đạo chuyển động được phân tích. Kết quả cho thấy khi vận tốc và mức độ đánh lái tăng, các đáp ứng động lực học ngang tăng mạnh, làm gia tăng góc trượt lốp và mở rộng quỹ đạo chuyển động; trong đó, kịch bản chuyển làn kép thể hiện xu hướng mất ổn định rõ rệt hơn. Các kết quả thu được cung cấp cơ sở khoa học cho việc đánh giá ổn định chuyển động và hỗ trợ phát triển các hệ thống hỗ trợ lái và điều khiển ổn định cho ô tô con.
NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ CÁN THANH V3600 TỪ THÉP TẤM MỎNG 0,3MM BẰNG PHƯƠNG PHÁP SLAB VÀ KIỂM CHỨNG BẰNG MÔ PHỎNG PHẦN TỬ HỮU HẠN
Thanh V3600 là sản phẩm thép tạo hình nguội từ thép tấm mỏng, có tiết diện hở và yêu cầu cao về độ chính xác hình học. Đối với thép tấm mỏng dày 0,3 mm, việc thiết kế quy trình cán đóng vai trò quyết định nhằm đảm bảo phân bố biến dạng hợp lý, tránh nứt gãy và quá tải trục cán. Bài báo này tập trung nghiên cứu thiết kế quy trình công nghệ cán thanh V3600 từ thép tấm mỏng bằng phương pháp slab. Trên cơ sở phân tích kết cấu sản phẩm, số bước cán cần thiết được xác định và quy trình tạo hình tuần tự được xây dựng. Ứng suất cán và lực cản tổng tác dụng lên trục cán được tính toán theo mô hình giải tích. Kết quả tính toán được kiểm chứng bằng mô phỏng phần tử hữu hạn trong phần mềm ABAQUS, qua đó đánh giá tính hợp lý của quy trình cán đề xuất.
THIẾT KẾ, CHẾ TẠO MÔ HÌNH MÁY QUÉT LASER 3D PHỤC VỤ VIỆC GIẢNG DẠY VÀ THÍ NGHIỆM TẠI TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT NAM ĐỊNH
Sự phát triển của khoa học máy tính đã trợ giúp đáng kể cho con người trong việc thiết kế và mô phỏng trong công nghiệp từ các kích thước đo trên sản phẩm. Trong công nghiệp, máy quét 3D laser có thể số hóa tức thời các hình dáng của các chi tiết công nghiệp khác nhau…. Các dữ liệu số hóa có thể mô phỏng một cách chính xác thể hiện trên màn hình máy tính. Với các ứng dụng thiết thực và hiệu quả đó, nhóm tác giả đưa ra ý tưởng nghiên cứu chế tạo mô hình máy quét laser 3D phục vụ giảng dạy và thí nghiệm tại Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật Nam Định một cách hoàn thiện nhất và chi phí thấp nhất.
NGHIÊN CỨU MÔ HÌNH ĐỘNG LỰC HỌC, ỔN ĐỊNH VÀ TỐI ƯU HÓA QUỸ ĐẠO CHUYỂN ĐỘNG CỦA CẦN CẨU DI ĐỘNG VÀ CẦN CẨU ỐNG LỒNG: NGHIÊN CỨU TỔNG QUAN
Bài báo này trình bày tổng hợp các kết quả nghiên cứu trong ba thập kỷ gần đây về mô hình động lực học, ổn định và tối ưu hóa quỹ đạo chuyển động của các loại cần cẩu di động và cần cẩu ống lồng. Dựa trên phân tích các công trình tiêu biểu từ Ba Lan, Trung Quốc và Nga, nghiên cứu đã tổng hợp các mô hình toán học, phương pháp mô phỏng và tiêu chí ổn định được ứng dụng trong lĩnh vực cơ giới nâng hạ hiện đại. Các hướng tiếp cận bao gồm mô hình động lực học phi tuyến dựa trên phương trình Lagrange, mô hình khí động học của tải trọng dưới tác động của gió, và phương pháp tối ưu hóa quỹ đạo chuyển động nhằm giảm năng lượng và dao động tải. Bài viết cũng thảo luận các xu hướng nghiên cứu mới về điều khiển thông minh, mô phỏng số, tiêu chuẩn hóa an toàn và mô hình học máy trong thiết kế cần cẩu hiện đại.
NGHIÊN CỨU SỰ DỊCH CHUYỂN KIM LOẠI KHI HÀN GMAW DƯỚI ẢNH HƯỞNG CỦA KHÍ BẢO VỆ
Bài báo này nghiên cứu ảnh hưởng của khí bảo vệ đến sự dịch chuyển kim loại trong quá trình hàn hồ quang với điện cực nóng chảy (GMAW) sử dụng dây hàn đặc thông thường. Quá trình hàn được tiến hành với ba loại khí bảo vệ là khí Ar tinh khiết, khí trộn Ar + 20% CO2 và 100% CO2 tại ba mức dòng điện hàn gồm 220, 250, và 280 A. Khi sử dụng khí bảo vệ Ar tinh khiết, dạng dịch chuyển chuyển dần từ dạng giọt nhỏ sang dạng dịch chuyển phun tia khi dòng điện hàn tăng dần. Trong khi đó, khi hàm lượng CO2 trong khí bảo vệ tăng lên mức 20%, dạng dịch chuyển kim loại thay đổi từ dạng giọt lớn sang dạng giọt nhỏ khi dòng hàn tăng từ 220 A tới 280 A. Đối với khí bảo vệ 100% CO2, dạng dịch chuyển kim loại là giọt lớn ở cả ba mức dòng điện được sử dụng. Các quan sát thực nghiệm giúp làm rõ sự khác biệt cơ bản về cơ chế dịch chuyển kim loại dưới ảnh hưởng của khí bảo vệ trong quá trình hàn.
ẢNH HƯỞNG CỦA MỘT SỐ THÔNG SỐ CHẾ ĐỘ CẮT ĐẾN ĐỘ NHÁM BỀ MẶT CHI TIẾT HỢP KIM TITAN Ti-5Al KHI TIỆN CNC
Các chi tiết cụm con quay được chế tạo bằng hợp kim Titan Ti-5Al, có yêu cầu cao về chất lượng bề mặt. Chất lượng bề mặt được đánh giá thông qua độ nhám bề mặt, phụ thuộc vào các thông số chế độ cắt. Bài báo giới thiệu kết quả nghiên cứu ảnh hưởng của một số thông số chế độ cắt đến độ nhám bề mặt chi tiết hợp kim Titan Ti-5Al khi gia công trên máy tiện CNC. Từ kết quả thực nghiệm đã xây dựng được phương trình hồi quy biểu thị ảnh hưởng của vận tốc cắt (V), lượng chạy dao (S), chiều sâu cắt (t) tới độ nhám bề mặt khi tiện CNC chi tiết hợp kim Titan Ti-5Al với các hệ số: K = 132,436; a1 = -0,1579; a2 = 1,791; a3 = 0,0819. Mô hình hồi quy đã được kiểm tra bằng công cụ thống kê toán học với độ tin cậy lớn hơn 98,2%. Mô hình được đề xuất trong nghiên cứu này có thể được ứng dụng để nâng cao chất lượng bề mặt gia công khi tiện CNC chi tiết hợp kim Titan Ti-5Al.
NGHIÊN CỨU TỐI ƯU THUẬT TOÁN ĐIỀU KHIỂN ĐA ROBOT AGV TRÊN PHẦN MỀM ĐIỀU PHỐI TẬP TRUNG – ROBOT CONTROL SYSTEM
Bài báo nghiên cứu và xây dựng giải pháp tối ưu điều khiển đa robot AGV trên nền tảng điều phối tập trung Robot Control System (RCS). AGV là phương tiện tự hành dùng cho vận chuyển hàng hóa trong kho xưởng, đòi hỏi thuật toán điều hướng chính xác, phân công nhiệm vụ hợp lý và đảm bảo an toàn khi vận hành đồng thời nhiều robot. Nghiên cứu xây dựng ba thuật toán chính: Tìm đường đi ngắn và ít Robot nhất bằng cải tiến thuật toán A*; tính toán phân bổ nhiệm vụ thích ứng theo trạng thái robot; và xây dựng thuật toán tránh va chạm dựa trên dự báo xung đột theo thời gian thực. Các thuật toán được lập trình, mô phỏng trên Python và tích hợp cơ chế truyền thông đa robot để đánh giá tính hiệu quả và khả năng triển khai thực tế.
THIẾT KẾ VÀ CHẾ TẠO BƠM HÚT KHÍ ĐỘC SỬ DỤNG CHO MÁY BÁO ĐỘC TỰ ĐỘNG RAID-M100 VÀ MÁY ĐO PHÓNG XẠ RAID-XP
Máy báo độc tự động RAID-M100 và máy đo phóng xạ RAID-XP yêu cầu dòng khí hút ổn định và liên tục để bảo đảm độ chính xác của buồng phân tích phổ linh động ion (IMS). Bài báo trình bày quá trình thiết kế và chế tạo bơm hút khí độc kích thước nhỏ, được phát triển nhằm đáp ứng các yêu cầu kỹ thuật đặc thù của hai thiết bị trên. Bơm được thiết kế với kết cấu độ kín cao, lưu lượng nhỏ và áp suất hút ổn định, bảo đảm khả năng lấy mẫu khí tin cậy trong điều kiện làm việc liên tục. Nội dung nghiên cứu tập trung vào thiết kế kết cấu, lựa chọn vật liệu, công nghệ chế tạo và đánh giá các thông số làm việc thông qua thử nghiệm. Kết quả cho thấy bơm đạt lưu lượng ổn định, độ rò rỉ thấp và làm việc tin cậy trong dải điện áp và áp suất yêu cầu, đáp ứng đầy đủ điều kiện tích hợp vào thiết bị RAID-M100 và RAID-XP. Kết quả nghiên cứu góp phần chủ động nguồn linh kiện trong nước và nâng cao tính sẵn sàng kỹ thuật của các thiết bị chuyên dụng.
NGHIÊN CỨU TÍNH TOÁN, MÔ PHỎNG CÁC CHẾ ĐỘ CHUYỂN ĐỔI NGUỒN ĐIỆN TRÊN XE Ô TÔ DU LỊCH XĂNG LAI ĐIỆN TOYOTA COROLLA ALTIS HYBRID 1.8HEV
Trong bài báo này, nhóm tác giả trình bày kết quả nghiên cứu mô phỏng các bộ biến đổi nguồn điện trên xe Hybrid Toyota Corolla Altis 1.8HEV, bao gồm bộ chuyển đổi DC-DC từ điện áp pin 201,6V lên điện áp 650V, bộ biến đổi nghịch lưu DC-AC, từ điện áp nguồn DC U = 650V sang nguồn xoay chiều 3 pha cấp cho động cơ đồng bộ nam châm vĩnh cửu. Bằng phương pháp mô phỏng số trên phần mềm Matlab - Simulink, cho phép tính toán kiểm soát được tốc độ và mô men xoắn trên trục động cơ điện. Kết quả nghiên cứu, mô phỏng giúp người học có cách nhìn tổng quan hơn, đánh giá chính xác hơn về phương pháp điều khiển tốc độ trên xe Hybrid (xăng lai điện) cũng như trên ô tô điện, qua đó có được tư duy khoa học tốt hơn trong công tác tư vấn kỹ thuật, bảo trì bảo dưỡng dòng xe ô tô lai cũng như xe ô tô điện. Đây cũng là cơ sở để thực hiện công tác hỗ trợ giảng dạy, học tập, nghiên cứu khoa học và nâng cao chất lượng đào tạo của cán bộ và giảng viên trong ngành công nghệ kỹ thuật ô tô tại Trường Đại học Công nghiệp Quảng Ninh cũng như các trường khối kỹ thuật trên toàn quốc.
ỨNG DỤNG XỬ LÝ ẢNH CHO TAY MÁY NHẬN DẠNG VÀ GẮP VẬT 3D DI CHUYỂN TRÊN BĂNG CHUYỀN
Ứng dụng xử lý ảnh để nhận dạng vị trí của vật thể đang di chuyển trên băng chuyền và điều khiển tay máy để gắp vật ra để lắp ráp là một trong những ứng dụng rất phổ biến trong công nghiệp hiện nay. Tuy nhiên hiện nay, hầu hết các ứng dụng đều cho các vật có hình dạng phẳng 2D. Các vật có hình dáng 3D vẫn chưa được nghiên cứu nhiều, nhất là ở Việt Nam do sự phức tạp trong tính toán và thời gian thực hiện lâu bằng phương pháp truyền thống. Nghiên cứu này trình bày phương pháp có thể tăng năng suất cho một dây chuyền lắp ráp bằng cách nhận dạng và gắp vật 3D đang chuyển động trên băng chuyền sử dụng xử lý hình ảnh và tay máy. Hệ thống bao gồm một camera đặt trên cao để phát hiện vật cần lắp ráp đặt bất kỳ hướng và vị trí trên băng chuyền. Sau đó tọa độ 3D và hướng góc của vật trong tọa độ 3D được tính toán. Các dữ liệu tính toán sẽ được truyền xuống cho tay máy để thực thi tác vụ gắp. Quá trình lắp ráp sẽ được thực hiện dựa trên vị trí và hướng của vật đã biết trước để kiểm tra sai số. Qua thực nghiệm kiểm chứng, độ chính xác cũng như thời gian nhận dạng, hệ thống chứng minh là có khả năng áp dụng vào môi trường công nghiệp lắp ráp giúp tăng năng suất cho hệ thống.
NGHIÊN CỨU PHƯƠNG PHÁP MCDM LAI CHO VIỆC LỰA CHỌN ROBOT KHAI THÁC MỎ DỰA TRÊN PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH THỨ BẬC
Trong bối cảnh cuộc cách mạng công nghiệp 4.0, những tiến bộ công nghệ đã mở ra nhiều cơ hội to lớn nhằm nâng cao mức độ tự động hóa trong các quy trình sản xuất. Việc tích hợp robot để thay thế lao động con người được xem là một bước phát triển then chốt. Ngày nay, robot đã trở nên phổ biến trong nhiều lĩnh vực khác nhau, đóng vai trò quan trọng trong việc nâng cao độ chính xác, tốc độ và khả năng kiểm soát chất lượng trên các dây chuyền sản xuất. Tuy nhiên, sự đa dạng về chủng loại robot với các đặc tính khác nhau như tải trọng, tốc độ và chi phí đã khiến việc lựa chọn robot phù hợp cho một ứng dụng cụ thể trở nên khó khăn. Để giải quyết vấn đề này, việc áp dụng các phương pháp ra quyết định đa tiêu chí (Multi-Criteria Decision Making – MCDM) đã nổi lên như một chiến lược hiệu quả nhằm hỗ trợ quá trình ra quyết định. Trong những nghiên cứu gần đây, các kỹ thuật MCDM đã được sử dụng để đánh giá và so sánh robot dựa trên nhiều tiêu chí khác nhau. Thông qua việc áp dụng các phương pháp này, các ngành công nghiệp có thể tối ưu hóa quá trình lựa chọn robot, từ đó nâng cao hiệu quả vận hành. Trong nghiên cứu này, chúng tôi đề xuất một phương pháp MCDM lai mới, kết hợp phương pháp phân tích thứ bậc (AHP) để xác định trọng số với các phương pháp Additive Ratio ASsessment (ARAS), Complex PRoportional ASsessment (COPRAS) và Measurement of Alternatives and Ranking according to COmpromise Solution (MARCOS) nhằm đánh giá và xếp hạng robot khai thác mỏ. Phương pháp này xây dựng các trọng số dựa trên ý kiến chuyên gia, đồng thời xem xét tầm quan trọng của việc so sánh cặp các tiêu chí. Kết quả nghiên cứu cho thấy robot số 7 là lựa chọn tối ưu nhất, trong khi robot số 2 được xếp hạng thấp nhất, với sự nhất quán về kết quả trên cả ba phương pháp được đề xuất. Kết quả mang ý nghĩa cung cấp định hướng thiết yếu trong việc giải quyết mạng lưới phức tạp các yếu tố khi lựa chọn robot đáp ứng yêu cầu sản xuất.
THIẾT KẾ, CHẾ TẠO VÀ KHẢO NGHIỆM HỆ THỐNG SẤY BƠM NHIỆT KẾT HỢP THÙNG QUAY
Bài báo trình bày kết quả thiết kế, chế tạo và khảo nghiệm máy sấy bơm nhiệt kết hợp thùng quay sấy đậu Hà Lan với năng suất 2kg/mẻ. Trong đó, các thông số kỹ thuật của máy sấy như sau: Thùng sấy có chiều dài 892mm, đường kính 223mm; máy nén lạnh có công suất 1HP sử dụng môi chất lạnh R404A, công suất làm lạnh của dàn lạnh 3kW, công suất giải nhiệt của dàn nóng chính 2,65kW ; và dàn nóng phụ có công suất giải nhiệt 1,1kW; Kết quả thực nghiệm không tải cho thấy hệ thống bơm nhiệt hoạt động ổn định với nhiệt độ bay hơi 5,2°C, nhiệt độ ngưng tụ 50,2°C; tác nhân sấy đi vào thùng sấy có nhiệt độ ổn định theo thời gian. Hệ thống thùng quay hoạt động ổn định và có thể điều chỉnh tốc độ. Thực nghiệm sấy đậu Hà Lan có độ ẩm ban đầu tính theo cơ sở ướt là 68,35% (tương đương 2,16 kga/kgVLK theo cơ sở khô) ở điều kiện vận tốc tác nhân sấy là 3m/s, tốc độ thùng quay 8 vòng/phút ở các mức nhiệt độ tác nhân sấy lần lượt là 40, 45, 50, 55, 60°C cho đến khi đạt độ ẩm 13% (tương đương 0,15 kga/kgVLK). Kết quả cho thấy khi tăng nhiệt độ sấy từ 40°C lên 60°C sẽ giúp giảm hơn 50% thời gian sấy và 23,89% lượng năng lượng tiêu thụ. Cụ thể, nhiệt độ sấy là 40°C thì thời gian sấy là 10,35 giờ và lượng điện năng tiêu thụ là 13,77 kWh; nhiệt độ sấy là 50°C thì thời gian sấy giảm còn 6,47 giờ và lượng điện năng tiêu thụ là 12,33 kWh; và khi nhiệt độ sấy tăng lên đến 60°C, thời gian sấy chỉ còn 3,97 giờ và lượng điện năng tiêu thụ là 10,48 kWh. Sản phẩm đậu Hà Lan sau khi sấy trên hệ thống sấy bơm nhiệt thùng quay cho kết quả tốt, giữ được màu sắc và hương vị.
NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA GÓC MỞ VÀ BỀ DÀY PHỄU LÓT TỚI UY LỰC XUYÊN THÉP CỦA ĐẠN LÕM QUAY CỠ 40 MM
Bài báo nghiên cứu ảnh hưởng của các tham số góc mở và bề dày phễu lót đến uy lực đạn xuyên lõm quay. Nhóm tác giả đã sử dụng mô phỏng 3D bằng phương pháp không lưới SPH trên phần mềm Ansys Autodyn để khảo sát ảnh hưởng của góc mở và bề dày phễu lót đạn xuyên lõm quay. Đối tượng nghiên cứu là đầu đạn xuyên lõm cỡ 40 mm, góc mở phễu lót α gồm năm phương án: 24°, 27°, 30°, 33° và 36°. Bề dày phễu lót δ gồm sáu phương án: 0,6 mm, 0,8 mm, 1,0 mm, 1,2 mm, 1,4 mm và 1,6 mm. Mô phỏng số tiến hành với tốc độ quay quanh trục đối xứng của đạn ở hai trường hợp: không quay và quay 10000 vòng/phút. Kết quả mô phỏng số cho thấy khi đạn không quay tồn tại một giá trị tham số thiết kế phễu lót tối ưu, tại đó chiều sâu xuyên của đạn đạt giá trị tối ưu, tương tự ở trường hợp đạn quay 10000 vòng/phút cũng tồn tại một giá trị tham số thiết kế phễu lót tối ưu. Phương pháp nghiên cứu này có thể được sử dụng để tối ưu thiết kế kết cấu đạn lõm quay.
NGHIÊN CỨU MÔ PHỎNG ĐIỀU KHIỂN HỆ DIESEL - MÁY PHÁT ĐIỆN ĐỒNG BỘ CẤP CHO TẢI CÓ CÔNG SUẤT LỚN SỬ DỤNG MẠNG NƠ-RON NHÂN TẠO
Trong bài báo này, trình bày cơ sở lý thuyết điều khiển hệ thống Diesel – máy phát điện đồng bộ, là một hệ thống cung cấp năng lượng phổ biến trên các tàu biển. Trên cơ sở đó tiến hành xây dựng mô phỏng hệ thống điều khiển điện áp và tần số cho máy phát điện đồng bộ bằng công cụ Matlab & Simulink. Kết quả mô phỏng chỉ ra bộ điều khiển áp dụng mạng Nơ-ron đáp ứng được yêu cầu của hệ thống, tự động điều chỉnh ổn định điện áp và tần số máy phát điện đồng bộ khi tải có công suất lớn thay đổi. Việc ứng dụng mạng Nơ-ron trong kỹ thuật điều khiển có tính lọc nhiễu tự nhiên và khả năng điều khiển tốt hơn các bộ điều khiển thông thường trong các hệ phi tuyến. Ngoài ra, nội dung của bài báo cũng là cơ sở để các sinh viên, học viên nghiên cứu sâu về mạng Nơ-ron trong kỹ thuật nhận dạng và điều khiển.
ỨNG DỤNG CƠ KHÍ TRONG THIẾT KẾ VÀ PHÁT TRIỂN VẬT LIỆU DỆT MAY THEO HƯỚNG MÔ PHỎNG SINH HỌC
Mô phỏng sinh học đang trở thành một hướng tiếp cận quan trọng trong kỹ thuật cơ khí ứng dụng cho ngành dệt may, đặc biệt trong thiết kế cấu trúc sợi, vải và bề mặt vật liệu có tính năng vượt trội. Thông qua việc nghiên cứu các cấu trúc và cơ chế hoạt động tối ưu trong tự nhiên, kỹ thuật cơ khí cho phép chuyển hóa các nguyên lý sinh học thành giải pháp thiết kế, mô phỏng, chế tạo và kiểm soát quy trình sản xuất vật liệu dệt. Bài báo tập trung phân tích vai trò của cơ học vật liệu, cơ học kết cấu, công nghệ chế tạo và mô phỏng số trong việc phát triển sợi và vải dệt mô phỏng sinh học, đồng thời làm rõ tiềm năng ứng dụng trong dệt may kỹ thuật và định hướng phát triển bền vững của ngành.
TÍNH TOÁN, KIỂM NGHIỆM BỀN MÁY XÉ KIỆN BÔNG CÓ CÔNG SUẤT 30 TẤN/NGÀY TRONG DÂY CHUYỀN KÉO SỢI
Bài báo trình bày tính toán và kiểm nghiệm bền cho máy xé kiện bông với năng suất thiết kế 30 tấn/ngày. Trên cơ sở phân tích điều kiện làm việc và đặc điểm tải trọng, các thông số chính như lực xé, mômen xoắn trục trống, công suất truyền động đã được xác định; động cơ điện 11 kW được lựa chọn đáp ứng yêu cầu làm việc. Đồng thời, mô phỏng số bằng phương pháp phần tử hữu hạn (FEM) được thực hiện trên phần mềm ANSYS để kiểm nghiệm bền kết cấu vỏ máy trong các chế độ tải khác nhau. Kết quả cho thấy, trong dải tải từ 1000 kg/h đến trên 3000 kg/h, kết cấu máy đảm bảo điều kiện bền và làm việc an toàn. Nghiên cứu là cơ sở khoa học cho việc thiết kế, chế tạo và tối ưu hóa máy xé kiện bông trong sản xuất dệt may.
TÍNH TOÁN, KIỂM BỀN CHO BĂNG TẢI CHUYỀN VẢI CÓ CÔNG SUẤT 30 TẤN/NGÀY TRONG NHÀ MÁY MAY CÔNG NGHIỆP
Bài báo trình bày kết quả nghiên cứu, tính toán thiết kế và kiểm tra độ bền của hệ thống băng tải chuyền vải sử dụng trong nhà máy may công nghiệp với công suất 30 tấn/ngày. Trên cơ sở phân tích yêu cầu công nghệ, đặc tính vật liệu vải và điều kiện làm việc thực tế, các thông số chính của băng tải như chiều rộng băng, tốc độ vận chuyển, công suất động cơ và kết cấu khung đỡ được xác định. Các tính toán cơ học được thực hiện nhằm đánh giá khả năng chịu tải, độ bền và độ ổn định của các bộ phận chủ yếu như băng tải, con lăn, trục và khung băng. Kết quả kiểm bền cho thấy: lực tác dụng lên khung băng tải [σ] = 170 Mpa, công suất động cơ 2,0 kW, hệ thống băng tải đáp ứng các yêu cầu về độ bền, an toàn và độ tin cậy trong quá trình vận hành liên tục.
NGHIÊN CỨU CHẾ TẠO THÂN ĐẠN CỐI ĐC100M-PST BẰNG PHƯƠNG PHÁP ĐÚC THAY THẾ CHO PHƯƠNG PHÁP DẬP HIỆN NAY
Bài báo trình bày kết quả nghiên cứu, đánh giá việc chế tạo thân đạn cối ĐC100M-PST bằng phương pháp đúc thay thế cho phương án dập. Phương pháp này ứng dụng công nghệ mô phỏng trên phần mềm ProCAST để tính toán phôi đúc, khuôn đúc và lựa chọn định hướng được phương án đúc phù hợp với điều kiện công nghệ hiện có, phục vụ nhiệm vụ chế tạo sản phẩm tại Nhà máy Z115. Qua thử nghiệm, đánh giá sản phẩm đạn cối chế tạo bằng phương pháp đúc, kết quả đạt yêu cầu theo bộ chỉ tiêu tính năng chiến – kỹ thuật đạn cối 100 mm ĐC100M-PST đã được phê duyệt, điều này có ý nghĩa khoa học và thực tiễn rất lớn trong việc thúc đẩy nghiên cứu, chế thử các sản phẩm mới tại Nhà máy theo phương pháp đúc, giúp giảm giá thành sản phẩm nhưng vẫn đảm bảo yêu cầu kỹ thuật đề ra, chủ động nguồn vật tư và công nghệ sản xuất trong nước.
TÍNH TOÁN THỦY ĐỘNG LỰC HỌC CHO TÀU USV DẠNG HAI THÂN
Kết cấu tàu hai thân (catamaran) giữ vai trò quan trọng trong thiết kế USV nhờ khả năng cung cấp độ ổn định cao, diện tích boong lớn và lực cản thấp hơn so với tàu một thân có cùng lượng chiếm nước. Cấu hình hai thân giúp giảm dao động lắc ngang, duy trì khả năng điều khiển chính xác khi USV hoạt động trong điều kiện sóng gió phức tạp. Ngoài ra, khoảng cách giữa hai thân tạo điều kiện thuận lợi để tích hợp cảm biến, thiết bị khảo sát và hệ thống điều khiển tự động. Những đặc điểm này làm cho catamaran trở thành nền tảng lý tưởng cho các nhiệm vụ dài hạn như quan trắc biển, giám sát và khảo sát địa hình đáy. Tuy nhiên, tương tác sóng-thân và sự phân bố áp suất phức tạp giữa hai thân đặt ra yêu cầu cấp thiết phải nghiên cứu sâu về thủy động lực học của cấu hình này. Trong các mẫu tàu hai thân phổ biến, mẫu tàu hai thân của Chao Wang 2016 sẽ được chọn để xây dựng và tính toán, kiểm chứng mô hình CFD hiện dùng tiến đến áp dụng cho mẫu thực chế tạo trong pha tiếp theo.