BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

BỘ CÔNG THƯƠNG

VIỆN NGHIÊN CỨU CƠ KHÍ

NGUYỄN ANH TÙNG

NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA MỘT SỐ THƠNG SỐ CHÍNH
ĐẾN ĐỘ BỀN KHUNG CỰC PHĨNG LỌC BỤI TĨNH ĐIỆN

TÓM TẮT LUẬN ÁN TIẾN SĨ
Ngành: Kỹ thuật Cơ khí
Mã số: 9520103

HÀ NỘI – 2023


Cơng trình được hồn thành tại:
Viện Nghiên cứu Cơ khí - Bộ Công Thương

Người hướng dẫn khoa học:
1. Người hướng dẫn: PGS.TS Hoàng Văn Gợt

Phản biện 1: PGS.TS Nguyễn Hữu Quang
Phản biện 2: PGS.TS Phạm Đức Cường
Phản biện 3: PGS.TS Lê Thu Quý

Luận án được bảo vệ trước Hội đồng đánh giá luận án tiến sĩ cấp Viện
Họp tại: Viện Nghiên cứu Cơ khí – Bộ Cơng Thương
Tịa nhà trụ sở chính: số 4 đường Phạm Văn Đồng, quận Cầu Giấy,

TP Hà Nội
Vào hồi …… giờ …… phút, ngày …… tháng …… năm 2023.

Có thể tìm hiểu luận án tại:
1. Thư viện Quốc gia Việt Nam
2. Thư viện Viện Nghiên cứu Cơ khí


1
MỞ ĐẦU
1. Tính cấp thiết của đề tài luận án
Theo Bộ Xây dựng cả nước hiện có 29 nhà máy điện than đang hoạt động, như vậy
có 58 tổ máy công suất từ 200 MW đến 600 MW với khoảng gần 120 lị hơi đốt than
thải khí bụi ra mơi trường với một khối lượng lớn. Hàm lượng bụi khí thải ra khỏi lò
hơi khoảng 250 đến 350 mg/Nm3 và yêu cầu hàm lượng bụi thải ra môi trường (tùy
theo địa bàn đặt nhà máy) phải đạt từ 50 mg/Nm3 đến 100 mg/Nm3 [3]. Lọc bụi
bằng điện còn gọi là lọc bụi tĩnh điện (LBTĐ) là thiết bị có khả năng đáp ứng yêu
cầu trên. Các cực được cấp điện cao áp một chiều cỡ từ vài chục cho đến vài trăm
(kV) để tạo thành một điện trường có cường độ lớn. Dịng khí bụi đi qua buồng lọc
có lắp hệ cực phóng điện làm ion hố các phần tử bụi (mang điện tích âm) với kích
thước siêu nhỏ bay lơ lửng bị hút vào bề mặt tấm cực lắng (mang điện tích dương).
Thiết bị quan trọng nhất trong LBTĐ là buồng lọc với bộ cực phóng có kết cấu là bộ
khung được lắp các thanh gai phóng điện làm ion hóa các phần tử bụi và tấm cực
lắng (mang điện tích dương) [3,29]. Tại Việt Nam trong hàng chục năm qua các
thiết bị LBTĐ vẫn phải nhập ngoại đồng bộ từ nước ngoài. Thời gian gần đây Viện
Nghiên cứu Cơ khí – Bộ Cơng Thương đã thiết kế và đưa vào ứng dụng thành công
tại các nhà máy nhiệt điện Vũng Áng 1, Thái Bình 1 và Nghi Sơn 2.
Bộ cực phóng khi bị hư, hỏng dẫn đến phải dừng hoạt động nhà máy để khắp phục,
gây thiệt hại rất lớn cho ngành điện. Trong khi cả nước có hàng trăm thiết bị LBTĐ
đang hoạt động. Đây là vấn đề đáng phải quan tâm nghiên cứu của các nhà khoa học

nước ta. Do vậy, việc nghiên cứu để có giải pháp khoa học xác định độ bền cho
khung cực phóng chịu lực va đập (F) phù hợp có chu kỳ của búa gõ và gia tốc rũ bụi
(a) vẫn là vấn đề có tính cấp thiết tại Việt Nam hiện nay.
2. Mục tiêu của đề tài luận án
- Bằng thực nghiệm trên mơ hình tĩnh kết hợp mơ hình trong thực tiễn của buồng lọc
cùng công suất xác định ảnh hưởng của 3 thơng số được tối ưu hóa: khối lượng búa
(m), chiều cao rơi (h) và hàm lượng bụi (η) đầu vào buồng lọc để thỏa mãn gia tốc
rũ bụi (a) và đáp ứng lực gõ (F) của búa;
- Bằng thực nghiệm trên khung cực phóng trong mơ hình tĩnh của buồng lọc bụi kết
hợp ứng dụng kiểm bền mẫu thử đồng dạng, xây dựng được đường cong mỏi quan
hệ giữa ứng suất bền mỏi (σm) và tuổi bền (N) của khung cực phóng.
3. Đối tượng nghiên cứu
Mơ hình tĩnh và mơ hình trong thục tiễn của buồng lọc bụi của LBTĐ nằm ngang để
thực nghiệm tối ưu hóa 3 thơng số: khối lượng búa (m), chiều cao rơi (h) và hàm
lượng bụi (η) đầu vào buồng lọc đáp ứng chỉ tiêu đầu ra là gia tốc rũ bụi (a) và lực
(F) gõ của búa.
4. Phạm vi nghiên cứu
- Thực nghiệm trên mơ hình tĩnh kết hợp mơ hình trong thực tiễn của buồng lọc
trong LBTĐ nằm ngang để tối ưu hóa 3 thơng số: khối lượng búa (m), chiều cao rơi
(h) và hàm lượng bụi (η) đầu vào buồng lọc bụi.
- Trong nghiên cứu xét trường hợp khung cực phóng chịu lực va chạm (F) của búa
có chu kỳ không đối xứng (nghĩa là hệ số đối xứng r = Pmin/ Pmax = 0) và các lực liên


2
quan: khối lượng tĩnh của khung cực phóng và khối lượng bụi bám trên bộ khung
cực phóng, xung lực. Khơng xét bền mỏi do nhiệt độ, khơng xét mịn cơ học do bụi
tác dụng vào hệ thống kim phóng điện trên thanh gai.
5. Phương pháp nghiên cứu
- Ứng dụng thiết kế sàng lọc L9 để xác định các biến đầu làm cơ sở xây dựng quy

hoạch thực nghiệm các biến đầu vào gồm: khối lượng búa (m), chiều cao rơi của búa
(h) và lượng bụi bám trên khung cực phóng đặc trưng là hàm lượng bụi (η) đầu vào
buồng lọc ảnh hưởng đến chỉ tiêu đầu ra là gia tốc rũ bụi (a) cho khung cực phóng
và lực gõ (F) của búa;
- Ứng dụng phương pháp kiểm bền mẫu đồng dạng với khung cực phóng theo tiêu
chuẩn Việt Nam TCVN 8185:2009 “Vật liệu kim loại – thử mỏi – phương pháp đặt
lực dọc trục điều khiển được” để xây dựng đường cong bền mỏi thực nghiệm cho
khung cực phóng.
6. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài
6.1 Ý nghĩa khoa học:
- Bằng thực nghiệm trên mơ hình tĩnh và mơ hình trong thực tiễn của buồng lọc của
thiết bị LBTĐ nằm ngang tối ưu hóa 3 thơng số: khối lượng búa (m), chiều cao rơi
(h) và hàm lượng bụi (η) đầu vào buồng lọc đáp ứng gia tốc rũ bụi (a) của khung cực
phóng và lực va chạm (F) của búa;
- Bằng thực nghiệm trên mơ hình cực phóng với ứng dụng kiểm bền mẫu đồng dạng
xây dựng được đường cong mỏi thực nghiệm theo lý thuyết của tác giả [65,67] quan
hệ giữa ứng suất bền mỏi (σm) và tuổi bền tính bằng chu kỳ (N).
6.2. Ý nghĩa thực tiễn
- Kết quả nghiên cứu có khả năng ứng dụng để thiết kế cho bộ khung cực phóng cho
buồng lọc của LBTĐ nằm ngang có phân bố lực trên khung cực phóng tại các vị trí
có lực đặt khác nhau và cho thiết bị LBTĐ công suất khác nhau.
- Kết quả nghiên cứu cũng có thể sử dụng làm tài liệu tham khảo trong công tác
giảng dạy và nghiên cứu.
7. Những đóng góp mới của luận án
- Bằng thực nghiệm trên mơ hình tĩnh kết hợp mơ hình của buồng lọc trong thực tiễn
có cùng cơng suất của thiết bị LBTĐ nằm ngang tối ưu hóa 3 thơng số: khối lượng
búa (m), chiều cao rơi (h) và hàm lượng bụi (η) đầu vào buồng lọc đáp ứng chỉ tiêu
đầu ra là gia tốc rũ bụi (a) và lực gõ của búa (F) tương ứng;
- Bằng thực nghiệm trên mô hình tĩnh và mơ hình trong thực tiễn cùng cơng suất của
buồng lọc bụi, xây dựng được đường cong mỏi thực nghiệm theo lý thuyết của các

tác giả [59,61] về quan hệ giữa ứng suất bền mỏi (σm) và tuổi bền (N) của khung cực
phóng.


3
CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN VỀ RŨ BỤI
TRONG LỌC BỤI TĨNH ĐIỆN
1.1 Nguyên lý thu bụi bằng điện [11,55]

Hình 1.1 Sơ đồ nguyên lý thu bụi tĩnh điện
1.2 Phân loại lọc bụi tĩnh điện [2, 50, 54, 55, 56]
1.3 Cấu tạo chung của thiết bị lọc bụi bằng điện nằm ngang [44,55]

Hình 1.2 Sơ đồ nguyên lý cấu hình của thiết bị lọc bụi tĩnh điện nằm ngang với các
thiết bị liên quan

Hình 1.3 Sơ đồ kết cấu 3D buồng lọc bụi tĩnh điện nằm ngang
a) Hệ thống điện cao áp

Hình 1.4 Sơ đồ nguyên lý hệ thống điện của LBTĐ nằm ngang


4
b) Điện cực phóng

a)

b)

Hình 1.5 Khung thanh cực phóng trên mơ hình buồng lọc của LBTĐ nằm ngang

c) Mơ hình cấu tạo điện cực phóng [3,54,55]

Hình 1.6 Mơ hình treo khung cực phóng đồng bộ với tấm cực lắng

Hình 1.7 Mơ hình ngun lý lọc bụi trong trường tĩnh điện

Hình 1.7.1 Bộ gõ rũ bụi [19, 47,55]
1.4 Cơ chế lắng bụi trong buồng lọc bụi tĩnh điện

Hình 1.9 Mơ hình di chuyển của phần tử bụi khi chịu lực hút tĩnh điện
1.5 Giới thiệu về độ bền mỏi
Đường cong mỏi: Đường cong mỏi là đường cong biểu diễn mối liên hệ giữa các
ứng suất thay đổi với các số chu trình ứng suất tương ứng. Ứng suất thay đổi có thể


5
là ứng suất lớn nhất hoặc là biên độ ứng suất. Đường cong mỏi cổ điển S=f(N) còn
gọi là đường cong Veller (Wohler's Curve).
1.6 Cấu tạo của khung cực phóng

Hình 1.11 Hình ảnh bộ khung cực phóng lắp trong mơ hình buồng lọc
1.7 Các yếu tố ảnh hưởng đến độ bền mỏi của khung cực phóng và gia tốc rũ
bụi: Lực gõ (F), xung lực (Gxl), khối lượng khung cực phóng (p), khối lượng bụi
bám (f).
1.8. Tình hình nghiên cứu độ bền mỏi trong nước và trên thế giới
1.9.4 Nhiệm vụ của các đề tài luận án
- Bằng lý thuyết kết hợp thực nghiệm trên mơ hình tĩnh và mơ hình trong thực tiễn
của buồng lọc để tối ưu hóa 3 thông số: khối lượng búa (m), chiều cao rơi (h) và
hàm lượng bụi (η) đầu vào buồng lọc tạo ra tốc rũ bụi (a) cho bộ khung cực phóng;
- Bằng thực nghiệm trên mơ hình tĩnh của buồng lọc xây dựng được đường cong

quan hệ giữa ứng suất bền mỏi (σm) và tuổi bền (N) cho trước của khung cực phóng
theo lý thuyết của tác giả [59,61].
KẾT LUẬN CHƯƠNG 1
1- Đã tổng quan được nguyên lý, cấu tạo, chức năng của lọc bụi tĩnh điện. Đặc biệt
đã giới thiệu độ bền mỏi của kết cấu máy móc và đã chỉ ra các tải trọng chính như
lực va đập của búa (F), xung lực và các thành phần tải trọng lớn như tải trọng bản
thân và tải trọng của bụi bám làm hư, hỏng do mỏi cho khung cực phóng;
2- Đã phân tích và chỉ ra cần thực nghiệm xây dựng mối quan hệ giữa ứng suất mỏi
(σm) do lực (F) và tuổi bền tính bằng chu kỳ (N) của khung cực phóng theo lý thuyết
về bền mỏi của kết cấu kim loại dạng khung của tác giả Kogaiev [59, 61];
3- Đã xác định nhiệm vụ nghiên cứu của đề tài luận án:
+ Bằng lý thuyết kết hợp thực nghiệm để xác định lực gõ (F) của búa phù hợp, đáp
ứng gia tốc rũ bụi (a) đồng thời thỏa mãn độ bền mỏi cho khung cực phóng và tấm
cực lắng.
+ Bằng thực nghiệm trên mơ hình tĩnh và mơ hình thực tiễn của buồng lọc xây dựng
đường cong mỏi quan hệ giữa ứng suất bền mỏi (σm) và tuổi bền (N) của khung cực
phóng.


6
CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT VỀ ĐỘ BỀN MỎI
CHO KHUNG CỰC PHÓNG
2.1 Cơ sở lý thuyết va chạm của hai vật rắn [1,62,64]
- Đoạn đường dịch chuyển trong thời gian va chạm l:


l   v.dt  vtb.
0

Vì τ là đại lượng vô cùng nhỏ nên l cũng là đại lượng vô cùng nhỏ. Để đơn giản

người ta đưa ra giả thiết trong quá trình va chạm cơ hệ khơng di chuyển vị trí.
- Lực và xung lực va chạm: Khi va chạm ngoài các lực thường như trọng lực, lực
cản v.v., vật cản chịu tác dụng của phản lực nơi tiếp xúc (Lực tác dụng tương hỗ).
Chính lực này là nguyên nhân tạo nên gia tốc chuyển động của vật. Lực đó gọi là lực
va chạm ký hiệu là N , chỉ xuất hiện trong quá trình va chạm. Thường khó xác định
được trước lực va chạm nhưng quy luật biến đổi của nó có thể được biểu diễn như
(hình 2.1).

Hình 2.1 Mơ hình quy luật biến đổi lực trong va chạm theo thời gian
Vì gia tốc trong va chạm là rất lớn nên lực va chạm N cũng rất lớn. Thông thường
lực va chạm lớn hơn rất nhiều so với lực thường F. Mặt khác lực va chạm lại biến
đổi rất rõ trong thời gian va chạm vô cùng nhỏ nên người ta đánh giá tác dụng của
nó qua xung lực áp dụng định lý biến thiên động lượng cho hệ trong thời gian va
chạm có thể viết:
𝜏

𝜏

⃗ . 𝑑𝑡
𝑚𝑘 . ∆𝑣𝑘 = ∫ ⃗⃗⃗⃗
𝐹𝑘 . 𝑑𝑡 + ∫ 𝑁
0

(𝑘 = 1 … 𝑛)

(2.2)

0
𝜏


Trong đó xung lực của lực thường ∫0 ⃗⃗⃗⃗
𝐹𝑘 . 𝑑𝑡 là rất nhỏ so với xung lực va chạm và
ảnh hưởng của nó đến lượng biến đổi động lượng của hệ không đáng kể. Người ta
đưa ra giả thiết là bỏ qua tác dụng của lực thường. Ta viết biểu thức biến thiên động
lượng của hệ trong va chạm như sau:
𝜏
⃗ 𝑑𝑡 = 𝑆
𝑚𝑘 . ∆𝑣𝑘 = ∫0 𝑁

(2.3)

Biểu thức (2.3) là phương trình cơ bản trong quá trình va chạm
- Biến dạng và hệ số hồi phục: Quan sát quá trình va chạm người ta chia ra hai giai
đoạn: giai đoạn biến dạng và giai đoạn hồi phục. Giai đoạn biến dạng trong thời gian
τ1 từ lúc bắt đầu va chạm cho đến khi vật thôi biên dạng. Giai đoạn hồi phục trong
thời gian τ2 từ khi kết thúc giai đoạn biến dạng đến khi lấy lại hình dạng ban đầu đến


7
mức độ nhất định tuỳ thuộc vào tính chất đàn hồi của vật. Căn cứ vào mức độ hồi
phục của vật ta có thể chia va chạm thành ba loại:
+ Va chạm mềm là va chạm mà sau giai đoạn biến dạng vật khơng có khả năng hồi
phục tức là khơng có giai đoạn hồi phục.
+ Va chạm hồn tồn đàn hồi là va chạm mà sau khi kết thúc va chạm vật lấy lại
nguyên hình dạng ban đầu.
+ Va chạm khơng hồn tồn đàn hồi là va chạm mà sau khi kết thúc va chạm vật lấy
lại một phần hình dạng ban đầu.
Để phản ánh tính chất hồi phục của vật ở giai đoạn hai (giai đoạn hồi phục) ta đưa ra
khái niệm hệ số hồi phục k, k bằng tỷ số giữa xung lực giai đoạn 2 và giai đoạn 1:
𝑘=


𝑆2
𝑆1

(2.4)

Với khái niệm trên ta thấy ứng với va chạm mềm k = 0; với va chạm hoàn tồn đàn
hồi k =1 và va chạm khơng hồn tồn đàn hồi 0 < k < 1.
2.2 Lý thuyết va chạm xuyên tâm của hai vật chuyển động tịnh tiến [1,64]
Xét hai vật chuyển động tịnh tiến va chạm vào nhau tại I. Gọi vận tốc khối tâm của
các vật trước va chạm lần lượt là ⃗⃗⃗
𝑣1 và ⃗⃗⃗⃗
𝑣2 . Pháp tuyến chung của hai mặt tiếp xúc
của hai vật tại I, đường n1In2 được gọi là đường va chạm. Ðường nối hai khối tâm
của hai vật ClIC2 được gọi là đường xuyên tâm (Hình 2.2).

Hình 2.2. Sơ đồ va chạm xuyên tâm của hai vật rắn
2.3 Ứng dụng bài tốn va chạm xây dựng mơ hình của bộ gõ rũ bụi cơ khí
2.3.1 Nguyên lý hoạt động của búa gõ rũ bụi và khung cực phóng

Hình 2.3. Mơ hình hóa va chạm búa gõ vào dầm dưới của khung cực phóng
2.4 Cơ sở tính tốn độ bền khung cực phóng [17, 65, 66]
Kết quả khảo sát về các hiện tượng hư, hỏng của các bộ phận trong hệ cực của
buồng lọc bụi cho thấy:
- Hư, hỏng búa, tấm cực lắng và cực phóng chủ yếu do mỏi bởi lực gõ của búa có
chu kỳ;
- Sự hư, hỏng của gai phóng điện trên thanh cực phóng do bị mịn cơ học bởi mài
mịn của bụi trong q trình làm việc;



8
- Trong luận án này chỉ giới hạn khảo sát tuổi bền mỏi của khung cực phóng.
2.5. Cơ sở lý thuyết của bền mỏi chi tiết dạng kết cấu khung [65,67]
2.5.1 Các dạng biểu đồ của khung dạng chữ П chịu mơ men uốn

Hình 2.12 Sơ đồ lực tác dụng lên đầu dầm trên của khung dạng chữ П
Trong đó: F-lực gõ của búa; Gxl là xung lực; P- khối lượng của khung; f- Khối lượng
của bụi bám trên bề mặt của khung trịn một chu kỳ gõ.
Khung cực phóng có thể sơ đồ hóa (hình 2.12). Theo tác giả [61] khi khung dạng
chữ П (trùng với dạng sơ đồ xoay ngược lên 180o của khung cực phóng) chịu lực tác
động tại điểm (B) là vị trí va chạm của lực (F) của búa gõ.
2.5.2 Cơ sở lý thuyết xây dựng đường cong mỏi cho chi tiết và bộ phận máy:
Tác giả Pisarenko và Kogaiev [59,62] đã rút ra kết luận quan trọng: Để xác định giới
hạn bền mỏi với một chu kỳ N cho từng chi tiết từ vật liệu cụ thể khác nhau thì chỉ
có thể bằng thực nghiệm.
Phương pháp xây dựng đường cong mỏi là thực nghiệm. Các tác giả [59,61] thử
nghiệm trên 12 mẫu thử bền mỏi đã xác định được giới hạn bền mỏi cho chi tiết
dạng khung. Kết quả thực nghiệm thu được đã xây dựng được đường cong thực
nghiệm cho mơ hình dạng khung cực phóng (hình 2.13).

Hình 2.13 Đồ thị mơ phỏng đường cong thực nghiệm quan hệ giữa ứng suất mỏi
σmax và chu kỳ N


9
2.5.4 Chu kỳ va đập của búa lên khung cực phóng

Hình 2.14 Sơ đồ ngun lý hoạt động của búa gõ trong lọc bụi tĩnh điện (Hình vẽ từ
khảo sát thực tiễn tại nhà máy nhiệt điện Vũng Áng) 1-Động cơ liền giảm tốc; 2Khớp nối; 3- Trục búa; 4- Sơ đồ bố trí búa; 5- Búa
KẾT LUẬN CHƯƠNG 2

1. Ứng dụng lý thuyết va chạm xuyên tâm 2 vật rắn kim loại để xác định ứng suất
lan truyền sóng và tạo ra gia tốc rũ bụi;
2. Đã phân tích và định hướng nghiên cứu xác định các tham số liên quan đến lực
tiếp xúc khi có lực va chạm và sự phụ thuộc của nội lực trong chi tiết bị va chạm với
lực tiếp xúc khi có lực va chạm;
3. Đã xây dựng được sơ đồ lực tác dụng lên đầu dầm trên của khung cực dạng chữ П
gồm các thành phần lực: F - lực gõ của búa; Gxl - xung lực; P - khối lượng của
khung; f - khối lượng của bụi bám trên bề mặt của khung trong một chu kỳ gõ. Đây
là cơ sở để xây dựng đường cong mỏi thực nghiệm cho khung cực phóng;
4. Đã nghiên cứu phương pháp xây dựng đường cong mỏi thực nghiệm của các tác
giả [59,61] và phương pháp xây dựng đường cong mỏi cho khung cực phóng từ thép
CT3 bằng thực nghiệm trên mẫu thử bền kéo và bền mỏi theo TCVN 8185:2009
“Vật liệu kim loại – thử mỏi – phương pháp đặt lực dọc trục điều khiển được”.


10
CHƯƠNG 3: MƠ HÌNH THÍ NGHIỆM VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
3.1 Mơ hình thực nghiệm
a) Hình ảnh mơ hình khung cực phóng:
Mơ hình thí nghiệm là bộ khung cực phóng đồng bộ cả hệ thanh gai có tỷ lệ 1/1, có
kích thước hình học, kết cấu, vật liệu tương tự như bộ khung cực phóng trong thực
tiễn của buồng lọc cơng suất 1.000.000 m3 khí thải bụi /giờ (Hình 3.1a). Dầm dưới
một đầu nối với đe để búa gõ và liên kết với thanh đứng của khung còn đầu kia liên
kết với thanh đứng của khung. Bản vẽ 2D (hình 3.1b).
b) Các thơng số chính của mơ hình (Hình 3.1b)

Hình 3.1 Mơ hình khung phóng tại xưởng thực nghiệm của Viện Nghiên cứu Cơ khí
và bản vẽ 2D khung cực phóng
3.3 Mẫu thử kiểm bền mỏi khung cực phóng
3.3.1 Mẫu kiểm bền kéo và bền mỏi:


a) Mẫu bền kéo

b) Mẫu bền mỏi
3.4 Trang thiết bị đo lường trong thí nghiệm
3.4.1 Thiết bị đo gia tốc: Thiết bị đo gia tốc là thiết bị cao cấp của hãng Bruel &
Kjaer - Đan Mạch [30][47].
Bộ thiết bị đo gia tốc bao gồm:
01 máy tính Dell có cài đặt phần mềm của hãng Hottinger Brüel & Kjær (Đan
Mạch), phục vụ thao tác xử lý thông tin và lưu trữ file dữ liệu đo; 01 bộ xử lý tín
hiệu LAN-XI 3160-B-042; 01 cảm biến gia tốc Triaxial DeltaTron Accelerometer.


11

Hình 3.13 Hình ảnh cảm biến gia tốc kế sử dụng
3.4.2 Thiết bị đo lực búa gõ
Bộ thiết bị đo lực gõ búa bao gồm:
01 máy tính MSI có cài đặt phần mềm phân tích DEWESoft của hãng Kistler phân
tích dữ liệu đo; bộ thu dữ liệu DEWESoft 43A; Cảm biến áp điện Piezo Force
sensor Kistler 9340A1 (vật liệu áp điện là thạch anh).

Hình 3.29. Cảm biến lực Piezo Force sensor Kistler 9340A1 sử dụng để thí nghiệm
3.5 Chu kỳ gõ và tuổi bền mỏi của khung cực phóng :
Điện cực lắng

Thời gian gõ liên tục

Thời gian dừng


Trường số 1

5 ph

10ph

Trường số 2

5 ph

25ph

Trường số 3

5 ph

45ph

3.6 Phương pháp nghiên cứu
Áp dụng phương pháp nghiên cứu lý thuyết kết hợp phương pháp thực nghiệm:
3.6.1 Phương pháp nghiên cứu lý thuyết: Lý thuyết bền mỏi áp dụng thử bền mỏi
phù hợp tiêu chuẩn TCVN 8185:2009 “Vật liệu kim loại – thử mỏi – phương pháp
đặt lực dọc trục điều khiển được”.
3.6.2 Nghiên cứu phương pháp thiết kế thực nghiệm:
Các bước thiết kế 2 bước thực nghiệm như sau:
Bước 1: Thiết kế thực nghiệm thăm dò L9 để xét và xác định các thông số ảnh
hưởng đến gia tốc rũ bụi (a) và lực gõ (F). Kiểm tra ANOVA xác định tính phù hợp
của các yếu tố khảo sát sàng lọc. Nếu đạt yêu cầu tiến hành lập phương trình bậc 2
rút gọn có dạng:
y = a0 + a1x1 + a2x2 + a3x3 a4 x1 x2 + a5 x1x3 +a6 x2 x3 + a7 x1x2 x3 (3.1)

Trong đó: y - Lực gõ búa; x1 - Giá trị biến số khối lượng búa(m1);x2 - Giá trị biến
chiều cao rơi búa (h);x3 - Hàm lượng bụi vào buồng lọc (ղ); a1 - a7 - Hệ số tương tác;
ao - Hệ số tự do.
Căn cứ vào điều kiện làm việc của bộ gõ rũ bụi ta có thể chọn mơ hình hồi quy
tuyến tính là phương trình hồi quy biểu diễn mối liên hệ giữa 3 yếu tố là khối lượng


12
búa m (x1), chiều cao rơi h (x2) và hàm lượng bụi đầu vào η (x3) và gia tốc rũ bụi a
(y), phương trình dạng tổng quát như sau:
a = ao + a1m + a2h + a3η a4 m.h + a5 m.η +a6 h.η + a7 m.h.η (3.2)
Giải phương trình (3.2) bằng phần mềm Minitab tìm được các hệ số: ao, a1, a2, a3,...
sẽ nhận được phương trình hồi quy thực nghiệm.
Tương tự như trên ta lập được phương trình hồi quy thực nghiệm cho lực gõ (F) có
dạng: F= ao +a1 m +a2 h + a3 m.h (3.3)
Bước 2: Thiết kế ma trận bước 2
Lập phương trình hồi quy thực nghiệm trên cơ sở bộ thông số đã lựa chọn tại bước
1. Tiến hành xây dựng ma trận bước 2. Tương tự 2 bước như trên ta tiến hành thiết
kế thực nghiệm cho các yếu tố ảnh hưởng đến lực (F) của búa gõ. Từ kết quả của ma
trận bước 2 (27 thí nghiệm) ta lập phường trình hồi quy thực nghiệm có dạng tổng
quát như sau:
a = a0 + a1m + a2h + a3η a4 m.h + a5 m.η +a6 h.η + a7 m.h.η
Thực hiện các bước tương tự ta có phương trình tổng cho lực gõ (F) quát có dạng:
F= ao +a1 m +a2 h + a3 m.h
Giải phương trình (3.3) bằng phần mềm Minitab tìm được các hệ số: ao, a1, a2, a3,...
sẽ nhận được phương trình hồi quy thực nghiệm.
KẾT LUẬN CHƯƠNG 3
1- Đã xây dựng được mơ hình thực nghiệm buồng lọc tĩnh và lựa chọn được mơ
hình thực nghiệm là buồng lọc cơng nghiệp trong thực tiễn cùng kích thước và đặc
tính kỹ thuật để thực nghiệm.

2- Đã lựa chọn được trang thiết bị hiện đại chuyên dụng từ các hãng có xuất xứ từ
các nước công nghiệp tiên tiến và lập sơ đồ lưới để đo gia tốc rũ bụi (a) và lực va
chạm (F) của búa cùng xung lực (Gxl) tại 9 điểm trên dầm khung cực phóng đồng
thời vẽ biểu đồ quá trình va chạm giữa búa và khung cực phóng bằng phần mềm
EWESoft chun dụng trong q trình va chạm.
3- Đã lựa chọn và thiết kế, chế tạo mẫu thử bền kéo và bền mỏi phù hợp TCVN
8185:2009 “Vật liệu kim loại – thử mỏi – phương pháp đặt lực dọc trục điều khiển
được” để kiểm bền cho khung cực phóng.
4- Đã lựa chọn phương pháp nghiên cứu lý thuyết thiết kế thực nghiệm 2 bước làm
cơ sở lý thuyết xây dựng các phương trình hồi quy thực nghiệm quan hệ giữa gia tốc
(a) và các thông số: (m), (h) và (η); quan hệ giữa lực (F) và các thông số (m) và (h),
giữa lực (F) và (a).
5- Đã phân tích quan hệ biến thiên gia tốc rũ bụi (a) trong khung cực phóng thơng
qua trọng số Ki+1/Ki của gia tốc trên 9 điểm đo để xác định quy luật biến thiên gia
tốc (a) là dạng hàm mũ: a = b0 + b1F.


13
CHƯƠNG 4: LẬP PHƯƠNG TRÌNH HỒI QUY THỰC NGHIỆM GIỮA GIA
TỐC RŨ BỤI (A) VÀ LỰC GÕ BÚA (F) VỚI CÁC THÔNG SỐ CÔNG NGHỆ,
XÂY DỰNG ĐƯỜNG CONG MỎI THỰC NGHIỆM CHO KHUNG CỰC PHĨNG
4.1 Lựa chọn bộ thơng số thực nghiệm của búa gõ: khối lượng búa gõ (m), chiều
cao rơi búa (h) và hàm lượng bụi vào buồng lọc (η) đến thông số đầu ra là gia tốc rũ
bụi (a) và lực gõ (F) tương ứng, sử dụng phương pháp quy hoạch thực nghiệm trực
giao.
4.1 Khối lượng búa: (m) là: 6 kg ≤ m ≤ 8 kg
4.1.1 Giới hạn gia tốc rũ bụi trong chi tiết dạng trục: Gia tốc rũ bụi (a): (300 g ≤ a ≤
350 g) [62,68]. Trong đó: g-gia tốc trọng trường (m/s2);
4.1.2 Giới hạn của hàm lượng bụi đầu vào buồng lọc η (mg/Nm3): từ 250-350
mg/Nm3.

4.2 Kết quả thực nghiệm trên mơ hình buồng lọc
4.2.1 Mục đích thực nghiệm: Áp dụng thiết kế thực nghiệm 2 bước làm cơ sở lý
thuyết xây dựng các phương trình hồi quy thực nghiệm quan hệ giữa gia tốc (a) và
các thông số: (m), (h) và (η); quan hệ giữa lực (F) và các thông số (m) và (h), giữa
lực (F) và (a) và ứng dụng lý thuyết về bền mỏi bằng thực nghiệm của các tác giả
[59,61] để xây dựng được đường cong mỏi thực nghiệm trên mơ hình buồng lọc
tĩnh.
4.2.2 Sơ đồ đo lực va chạm của búa và gia tốc trên khung cực phóng

Hình 3.32 Sơ đồ đo lực va chạm của búa và gia tốc trên khung cực phóng

Hình 4.1 Đồ thị so sánh kết quả thực nghiệm và tính tốn lực va chạm

Hình 4.1.1 Đồ thị lực va chạm của búa gõ và xung lực


14
Đồ thị của các phương án khối lượng m = 6,7,8 kg ứng với chiều cao rơi của búa h =
0,49, 0,53, 0, 57 m. Kết quả thu được:
+ Các giá trị của lực (F) gõ của búa với khung cực phóng biến thiên từ 454 N - 620
N và xung lực biến thiên từ 12,508 - 18,68 Ns.
+ Đồ thị biến thiên của lực (F) từ thời điểm bắt đầu va chạm đến thời điểm chấm dứt
va chạm trong thời gian siêu nhỏ: 0,54 s - 0,06 s;
- Hình dạng đồ thị tương tự lý thuyết của tác giả [1] thể hiện trên hình 2.1 “Mơ hình
quy luật biến đổi lực trong va chạm theo thời gian”.
Ghi chú: Chi tiết giá trị đo cho tồn bộ các thí nghiệm đo gia tốc được trình bày
trong Phụ lục 02 của luận án.
4.3 Xây dựng đồ thị kết quả đo gia tốc trên 9 điểm khung cực phóng

Hình 4.2 Đồ thị đo 9 điểm chính trên khung cực phóng

4.4 Xác định hàm hồi quy thực nghiệm
4.4.4 Xác định các yếu tố ảnh hưởng chính đến gia tốc rũ bụi (a) (Bảng 4.12)
Bảng 4.12 Ma trận thí nghiệm L9 (32 +3) và kết quả đo gia tốc rũ bụi
STT

m (kg)

h (m)

𝛈 (mg/Nm3)

Gia tốc rũ bụi a (m/s2)

1

6

0.49

250.00

2831.00

2

6

0.53

300.00


2905.77

3

6

0.57

350.00

3064.95

4

7

0.49

300.00

2888.66

5

7

0.53

350.00


3203.55

6

7

0.57

250.00

3121.00

7

8

0.49

350.00

3201.75

8

8

0.53

250.00


3239.00

9

8

0.57

300.00

3270.26

10

8

0.57

350.20

3510.00

11

8

0.57

349.15


3495.00

12

8

0.57

350.15

3505.00


15

Hình 4.4. Đồ thị ảnh hưởng của các nhân tố tới gia tốc (a)
Nhận xét: Trên hình 4.4, ba đồ thị ảnh hưởng của 3 biến được vẽ trong ba ơ độc lập
nhau. Ơ góc trên bên trái của đồ thị biểu diễn ảnh hưởng của biến khối lượng của
búa (m), nhận thấy trên đồ thị, khi m thay đổi từ 6 kg đến 8 kg, biểu đồ a dốc nhất
trong các nhân tố, hàm mục tiêu thay đổi từ 2920 (m/s2) đến 3275(m/s2). Độ dốc của
đồ thị này là (3275-2920)/2 = 177,5. So sánh định tính cho ta thấy, độ dốc của đồ thị
ảnh hưởng của m là lớn nhất; tiếp đến là đồ thị h có độ dốc (3210-2970)/2 = 120 và
cuối cùng là η có độ dốc (3110-3090)/2 = 10. Độ dốc của đồ thị nào càng lớn, thì
ảnh hưởng của biến được vẽ trên đồ thị đó đến hàm mục tiêu càng mạnh. Như vậy,
biến m có ảnh hưởng mạnh nhất đến hàm mục tiêu; biến η có ảnh hưởng yếu nhất.

Hình 4.5 Biểu đồ Pareto đánh giá mức độ các yếu tố ảnh hưởng tới gia tốc (a)
Phân tích hồi quy-phương sai
Bảng 4.13 Bảng phân tích phương sai (Analysis of Variance)

Source

DF

Adj SS

Adj MS

F-Value

P-Value

Model

7

602327

86047

15.51

0.009

3

238883

79628


14.35

0.013

m

1

135467

135467

24.41

0.008

h

1

54044

54044

9.74

0.036

Linear



16
η

1

650

650

0.12

0.749

3

16676

5559

1.00

0.478

m*h

1

4522


4522

0.81

0.418

m*η

1

8223

8223

1.48

0.290

h*η

1

10764

10764

1.94

0.236


1

2133

2133

0.38

0.569

1

2133

2133

0.38

0.569

Error

4

22198

5549

Total


11

624525

2-Way Interactions

3-Way Interactions
m*h*η

4.4.4.2 Thiết kế thí nghiệm bước 2
Bảng 4.14 Ma trận thí nghiệm bước 2 và kết quả đo gia tốc rũ bụi a
STT

Biến Thực

Biến mã hoá

Gia tốc trung bình

m

h



X1

X2

X3


a

1

6

0.49

250

-1

-1

-1

2,831

2

6

0.49

300

-1

-1


0

2,888

3

6

0.49

350

-1

-1

1

2,803

4

6

0.53

250

-1


0

-1

2,877

5

6

0.53

300

-1

0

0

2,906

6

6

0.53

350


-1

0

1

2,908

7

6

0.57

250

-1

1

-1

2,919

8

6

0.57


300

-1

1

0

2,890

9

6

0.57

350

-1

1

1

3,065

10

7


0.49

250

0

-1

-1

2,978

11

7

0.49

300

0

-1

0

2,889

12


7

0.49

350

0

-1

1

2,859

13

7

0.53

250

0

0

-1

3,051


14

7

0.53

300

0

0

0

3,020

15

7

0.53

350

0

0

1


3,204

16

7

0.57

250

0

1

-1

3,121

17

7

0.57

300

0

1


0

3,177

18

7

0.57

350

0

1

1

3,207

19

8

0.49

250

1


-1

-1

3,105


17
20

8

0.49

300

1

-1

0

3,160

21

8

0.49


350

1

-1

1

3,202

22

8

0.53

250

1

0

-1

3,239

23

8


0.53

300

1

0

0

3,304

24

8

0.53

350

1

0

1

3,327

25


8

0.57

250

1

1

-1

3,337

26

8

0.57

300

1

1

0

3,270


27

8

0.57

350

1

1

1

3,404

b) Phân tích phương sai và phương trình hồi quy
a = 18762 - 2112 m - 31647 h - 55.7 η + 4229 m*h + 6.94 m*η + 103.9 h*η - 12.8
m*h*η
4.4.5 Phân tích thí nghiệm các nhân tố ảnh hưởng đến lực gõ (F)
a) Thiết kế thí nghiệm sàng lọc
Bảng 4.18. Ma trận thí nghiệm thăm dị và kết quả đo lực rũ bụi (F)
STT

m (kg)

h (m)

𝛈 (mg/Nm3)


Lực gõ F(N)

1

6

0.49

250.00

472.317

2

6

0.53

300.00

462.541

3

6

0.57

350.00


519.022

4

7

0.49

300.00

481.322

5

7

0.53

350.00

517.601

6

7

0.57

250.00


511.483

7

8

0.49

350.00

532.196

8

8

0.53

250.00

511.377

9

8

0.57

300.00


551.140

10

8

0.57

350.20

549.200

11

8

0.57

349.15

516.200

12

8

0.57

350.15


597.200


18

Hình 4.7. Biểu đồ Pareto đánh giá mức độ các yếu tố ảnh hưởng tới F
Nhận xét: Trên đồ thị hình 4.8, Minitab sử dụng giá trị mức ý nghĩa α để vẽ đường
giới hạn (có hồnh độ 4,303 trên đồ thị) của vùng loại bỏ giả thuyết đảo. Các giá trị
ảnh hưởng (đã chuẩn hóa) được biểu diễn dưới dạng các thanh nằm ngang. Các yếu
tố ứng với thanh biểu diễn vượt quá bên phải đường giới hạn là các giá trị có ảnh
hưởng đáng kể. Những yếu tố có biểu diễn nằm về bên trái đường giới hạn là những
yếu tố có ảnh hưởng yếu. Đồ thị cho thấy các yếu tố đều có ảnh hưởng khơng đáng
kể tới F.
Phương trình hồi quy có dạng: Regression Equation in Uncoded Units.
F= 14+31,7m +678h + 24m.h
Nhận xét: Từ phương trình hồi quy thực nghiêm cho thấy:
Tham số độc lập h và m ảnh hưởng lớn nhất đến lực gõ F tiếp theo là lực tương tác h
và thứ 3 là m.
4.5 Xây dựng đồ thị hàm hồi quy phân bố gia tốc trên khung cực phóng: Thí
nghiệm cho phương án khối lượng búa và chiều cao rơi lớn nhất: m = 8 kg, h = 0,57
m. h=0,57m, kết quả ghi trong bảng 4.22.
Bảng 4.22. Kết quả đo của 9 điểm trên dầm khung cực phóng
STT

1

2

3


4

5

6

7

8

9

Gia
tốc(m/s2)

3050

3335

3364

3370

3383

3460

3491


3469

3531

Tỷ lệ
Ki+1/ki

1,09

1,008

1,001

1,001

1,02

1,007

0,99

1,01

K1/K2

K3/K2

K4/K3

K5/K4


K6/K5

K7/K6

K8/K7

K9/K8

Quy luật phân bố gia tốc rũ bụi trong khung cực phóng tuân theo quy luật hàm lũy
thừa có dạng sau:
a = bo eb1 . X

(4. 3)

Bảng 4.23 Giá trị tương quan của lực gõ với gia tốc trung bình
TT
Lực F (N)
Gia tốc trung bình, a
(m/s2)
1
472,32
3000
2
492,95
3250
3
558,14
3500



19

Hình 4.10 Đồ thị phân bố gia tốc (a) trên khung cực phóng theo hàm lũy thừa
4.6 Thực nghiệm xác định biến thiên gia tốc trên khung cực phóng
Nhận xét: Đồ thị thực nghiệm (hình 4.11) đã cho thấy:
- Các giá trị gia tốc vùng tác động lực (F) búa gõ có giá trị gia tốc rũ bụi là lớn
nhất sau đó đạt giá trị ổn định và khơng tn theo quy luật tắt dần.
- Khi thôi lực tác dụng từ búa gõ thì sự lan truyền sóng ứng suất trong khung cực
phóng sẽ chấm dứt và q trình rũ bụi cũng chấm dứt theo.
- Quy luật phân bố gia tốc rũ bụi trong khung là phi tuyến, nên cần phải có một
hàm số phi tuyển để thể hiện quy luật phân bố giá trị gia tốc trên khung cực phóng.
- Gia tốc sóng ứng suất trong dầm khung cực phóng trên mơ hình buồng lọc phân
bố đều trên bề mặt của khung có giá trị xấp xỉ như nhau, tạo tỷ lệ hai gia trị kề cận
xấp xỉ bằng 1.
- Kết quả thực nghiệm là căn cứ xác định giá trị lực (F) va chạm của búa vào dầm
khung cực phóng, phù hợp gia tốc rũ bụi (a) và đồng thời thỏa mãn độ bền của
khung cực phóng và làm cơ sở so sánh độ bền của tấm cực lắng có đảm bảo an tồn
khơng.
4.7 Lập phương trình quan hệ giữa lực gõ (F) với gia tốc rũ bụi (a)
Phương trình hồi quy mơ tả quan hệ giữa lực gõ búa với gia tốc rũ bụi của trên mặt
khung cực phóng:
a = 794.5 + 3,99 F
F – Lực gõ cần thiết tác động vào khung cực phóng
a – Giá trị gia tốc rũ bụi mà lực gõ tạo ra trên khung cực phóng
4.8 Tính tốn độ bền mỏi của khung cực phóng
Trong một bộ cực phóng của lọc bụi tĩnh điện gồm 9 khung có cấu tạo, kích thước
hình học và chịu đặc tính của tải trọng của mỗi khung hồn tồn như nhau. Do vậy
phương án tính tốn độ bền chỉ cần khảo sát 01 khung của cực phóng là đủ để đánh
giá độ bền của cả hệ 9 khung trong buồng lọc.

4.9 Xây dựng đường cong mỏi cho khung cực phóng
4.9.1 Thử bền mẫu kéo theo mẫu kéo phù hợp tiêu chuẩn TCVN 197-1:2014
“Vật liệu kim loại - Thử kéo - Phần 1: Phương pháp thử ở nhiệt độ phòng”


20
4.9.2 Các bước xây dựng đường cong mỏi thực nghiệm cho khung cực phóng
Bước 1: Xác định căn cứ xây dựng đường cong mỏi thực nghiệm
Để xác định bền mỏi cho mỗi loại chi tiết và vật liệu cụ thể chỉ có thể bằng phương
pháp thực nghiệm [59, 61]
Bước 2: Xác định đặc điểm tải trọng trên khung cực phóng (hình 2.12):
Dầm AB và CD của khung cực phóng chịu tác dụng của một số tải trọng gồm: lực
va chạm do lực gõ (F), xung lực (Gxl), tải trọng tĩnh là tự trọng P=280kg (2800N) có
điểm đặt tại giữa thanh ngang của khung, tải trọng do bụi bám trong 1 chu kỳ gõ: f=
20kg (200N) cũng có điểm đặt giữa thanh ngang. Cả 2 thành phần lực: F, Gxl và khối
lượng bụi bám (f).
Bước 3: Xác định đặc điểm cấu tạo của khung cực phóng:
Kích thước vị trí nguy hiểm nhất là tại mặt cắt tại A và B, kích thước tại A và B là
ống đường kính ngồi: D = 27,2 mm, thành dày 2,8 mm (nghĩa là đường kính trong
d = 21,6 mm), vật liệu thép CT3, ứng suất chảy cho phép [σch] = 328,17 MPa. Khối
lượng búa 6 kg ≤ m ≤ 8 kg; chiều cao rơi của búa 0,49 m ≤ H ≤ 0,57 m.
c) Kiểm mẫu bền kéo cho mẫu thép CT3
Thử bền kéo được kiểm bền trên mẫu thử (trình bày theo bản vẽ 3.4, chương 3). Kéo
kiểm bền trên máy United Calibration Corporation HFM500KN. Đường cong kiểm
bền (hình 4.14):

Hình 4.14 Đường cong bền kéo mẫu thử thực nghiệm trên máy của hãng United
Calibration Corporation
Nhận xét: Từ dạng đường cong 4.14 cho thấy; Giới hạn chảy: ch = 328,17 MPa;
giới hạn kéo đứt: kđ = 418,44 MPa

Bước 4: Xác dịnh phương trình đồng dạng
Smax = Sgh (ε∞ + a′Π b′ 10upss )

(4.5)

Smax= -1’: ứng suất lớn nhất tại khâu yếu nhất gây ra phá hủy (điểm B hình 4.16)
Sgh=-1: giới hạn mỏi của mẫu thử mỏi chuẩn tại chu kỳ ứng suất No
ε∞: hệ số ảnh hưởng của kích thước tuyệt đối tới sức chống phá huỷ mỏi của chi tiết


21
up: phân vị với xác suất phá huỷ P%; khi Smax ≤ Sgh thì P (Smax ≤ Sgh) = 0
ss: độ lệch bình phương trung bình của đại lượng ngẫu nhiên lg (max-u);
a’,b’: các hằng số của vật liệu làm chi tiết, phản ánh đặc trưng cấu trúc của vật liệu
và điều kiện làm việc thực tế của chi tiết. Π: được gọi là chỉ tiêu đồng dạng phá hủy
mỏi. (có bản xác nhận kèm trong phụ lục 2)
Bước 5: xây dựng đường cong mỏi thực nghiệm cho khung cực phóng
Dựa trên cơ sở thơng số đầu vào là đường cong mỏi thực nghiệm trên mẫu thử, xây
dựng được biểu đồ đường cong mỏi thực nghiệm của thép CT3 (hình 4.15).

Hình 4.15 Đường cong mỏi thực nghiệm của thép CT3 – thí nghiệm trên mẫu thử
tiêu chuẩn
Chu kỳ bền mỏi của khung cực phóng dự kiến:
[C] = 0.8 x 2,016 x 105 = 1,61 x 105 (chu kỳ)
Thử bền mẫu mỏi theo tiêu chuẩn TCVN 8185:2009 “Vật liệu kim loại – thử mỏi –
phương pháp đặt lực dọc trục điều khiển được”
Mẫu
1
2
3


Bảng 4.25. Thơng số thí nghiệm xây dựng đường cong mỏi CT3
Tải trọng
Momen qn
Số chu trình
Ứng suất mỏi mẫu
(kg)
tính (cm4)
(MPa)
43
0.0396263
6.57 x105
249.9
40
37

0.0396263

9.98 x105

231.8

0.0396263

2.09

x106

215.7


x106

212.6

4

36

0.0396263

2.40

5

34

0.0396263

4.62 x106

197.6

0.0396263

7.90

x106

185.4


x107

181.3
181.3

6

32

7

31

0.0396263

1.00

8

31

0.0396263

1.00 x107


22
Phát triển bộ thông số ứng suất mỏi cho khung cực phóng theo bảng 4.26.
Bảng 4.26 Bộ thơng số ứng suất mỏi cho khung cực phóng
Ứng suất mỏi mẫu

Hệ số đồng
Ứng suất mỏi
tương đương (MPa) dạng ứng suất
khung (MPa)
285
1.140
249.9

Số chu trình
1.11 x105

274

1.182

231.8

1.69 x105

272

1.185

229.45

*1.8 x105

256

1.187


215.7

3.53 x105

251

1.181

212.6

4.06 x105

238

1.204

197.6

7.80 x105

226

1.219

185.4

1.34 x106

221


1.219

181.3

1.69 x106

Từ đó dựng được đường cong mỏi của khung cực phóng (hình 4.16):

Hình 4.16 Đường cong mỏi thực nghiệm của khung cực phóng
Nhận xét:
Áp dụng ứng suất lớn nhất tìm được từ phần mềm mô phỏng max=229,45 N; Xác
định được tuổi bền dựa bằng số chu kỳ gõ cho khung cực phóng N0 ~ 1,8x105 chu
kỳ (tương đương 6,25 năm); So với chu kỳ dự kiến trước là 7 năm thì sai lệch ~11%,
nguyên nhân sai lệch phỏng đoán do sai số đo và sai số chế tạo khung.
Từ kết quả thí nghiệm đạt được cho thấy:
So với ứng suất bền giới hạn của khung cực phóng từ thép CT3, ứng suất bền [max]
= 229,45 MPa do tác dụng của lực gõ F = 558,14 N với khối lượng búa 8 kg và
chiều cao rơi h = 0,57 m đáp ứng độ bền cho phép của khung cực phóng từ thép CT3
từ thực nghiệm [σch_CT3] = 328,17 MPa và thỏa mãn độ bền cho phép của tấm cực
lắng từ thép CT0: [σch_CT0] = 304,23 MPa (ГОСТ-3SP /PS 380/94).


23
Như vậy kết quả đạt được thỏa mãn yêu cầu đa mục tiêu của luận án, nghĩa là
với lực gõ búa (F) đáp ứng độ bền của khung cực phóng, tạo được gia tốc rũ bụi
(a), đồng thời đảm bảo độ bền của tấm cực lắng.
KẾT LUẬN CHƯƠNG 4
1- Đã lập được sơ đồ đo lực va chạm của búa (F) và gia tốc rũ bụi (a) trên khung cực
phóng, sử dụng thiết bị đo tiên tiến với phần mềm chuyên dụng xác định được đồ thị

biến thiên của lực va chạm (F), xung lực (Gxl) và gia tốc rũ bụi (a) trên khung cực
phóng;
2- Trên cơ sở kết quả thực nghiêm đã xây dựng được ma trận 33= 27 với 3 tham số
đầu vào là khối lượng búa (m), chiều cao rơi (h) và hàm lượng bụi (η) đầu vào
buồng lọc thỏa mãn chỉ tiêu đầu ra là gia tốc rũ bụi (a) và đáp ứng lực gõ (F) phù
hợp của búa. Từ đã lập được 2 phương trình hồi quy thực nghiệm quan trọng, đáp
ứng mục tiêu của luận án là:
a=18762 - 2112 m - 31647 h - 55.7 η + 4229 m.h + 6.94 m.η + 103.9 h.η - 12.8
m.h.η
F= 14 + 31,7 m + 678 h + 24 m.h
3- Đã lập được phương trình giải được bài toán đa mục tiêu theo yêu cầu của mục
tiêu luận án là bằng nghiên cứu thực nghiệm đã xác định bộ thông số gồm: m = 8 kg,
số lần va đập trong 1 chu kỳ n = 3,133, chiều cao rơi của búa h = 0,57 m, lực va đập
tối đa Ftn = 558,14 N đảm bảo tuổi bền cho khung cực phóng và đồng thời thỏa mãn
gia tốc rũ bụi (a) và đáp ứng độ bền cho tấm cực lắng;
4- Đã Áp dụng lý thuyết về bền mỏi bằng lý thuyết của các tác giả [65,67], ứng dụng
mô phỏng số với mẫu thử bền kéo và mẫu thử bền mỏi đồng dạng với khung cực
phóng thơng qua hệ số đồng dạng xây dựng được đường cong mỏi thực nghiệm cho
khung cực phóng trên mơ hình buồng lọc tĩnh tại xưởng thực nghiệm của Viện
Nghiên cứu Cơ khí;
5- Từ kết quả thí nghiệm xác định gia tốc trên 9 điểm trên khung cực phóng cho thấy
biến thiên gia tốc theo quy luật hàm số mũ và đã lập được quan hệ giữa búa gõ và
gia tốc rũ bụi (a) có dạng: y x̂ = b0 + b1x.
6- Kết quả của đường cong thực nghiệm đã xác định bộ thông số gồm: m = 8 kg, số
lần va đập trong 1 chu kỳ n = 3,133, chiều cao rơi của búa h = 0,57 m, lực va đập tối
đa Ftn = 558,14 N và ứng suất bền -1 = 229,45 MPa, đáp ứng tuổi bền 6,25 năm,
tương ứng chu kỳ (C): C = 1,8 x 105 (chu kỳ), thỏa mãn gia tốc rũ bụi (a) và đáp ứng
độ bền của tám cực lắng.