Sử dụng lý thuyết độ tin cậy của chi tiết máy để đánh giá khả năng làm việc của một số chi tiết điển hình trong cổng trục luận văn thạc sĩ chuyên ngành máy xây dựng

Chính vì vậy đề tài : “Vận dụng bài toán lý thuyết độ tin cậy của chi tiết máy để đánh giá khả năng làm việc của một số chi tiết trong cổng trục thuộc Công ty Tân Cảng Sài Gòn Cát Lái” l

SỐ CHI TIẾT ĐIỂN HÌNH TRONG CỔNG TRỤC

LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT

Năm 2016

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIAO THÔNG VẬN TẢI

SỐ CHI TIẾT ĐIỂN HÌNH TRONG CỔNG TRỤC

Chuyên ngành: Máy xây dựng

Mã số: 60.52.01.16

LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT Học viên : Trần Hồng Long

Lớp : Cao học Máy xây dựng - xếp dỡ K21.2

Giảng viên hướng dẫn : PGS.TS Nguyễn Đăng Điệm

Năm 2016

Chương 1: Tổng quan về cổng trục và về lý thuyết độ tin cậy để đánh giá khả năng

1.1.6 Một số dạng kết cấu đặc biệt của cổng trục 18

1.2 Các thông số cơ bản của cổng trục kammar trong cảng tân cảng cát lái sài

1.3.1 Đối tượng nghiên cứu và nhiệm vụ nghiên cứu 20

1.3.2 Một số khái niệm cơ bản về lý thuyết độ tin cậy và tuổi bền 21

1.3.2.2 Các khái niệm về trạng thái của đối tượng 22 1.3.2.3 Các khái niệm về tính chất của đối tượng 23

1.4 Mục đích, ý nghĩa của việc áp dụng lý thuyết độ tin cậy để đánh giá khả năng làm việc của chi tiết điển hình trong cổng trục 27

2.1 Số lượng mẫu và phương pháp xác định 29

2.2 Trình tự xử lý số liệu thống kê các đại lượn ngẫu nhiên 33

2.3.2 Quy trình hao mòn ( hư hỏng tiệm tiến ) xét theo quan điểm xác suất 44

2.3.2.2 Xác định các chỉ tiêu độ tin cậy theo thời gian hỏng do mòn 46 2.3.2.3 Xác định chỉ tiêu độ tin cậy theo các biểu hiện mòn 47 2.3.3 Dự báo thời hạn sử dụng còn lại của các chi tiết bị mòn 52

2.4.1 Các chỉ tiêu độ tin cậy của phần tử không phục hồi 60

2.4.2.3 Xác suất không hỏng trong khoảng thời gian t đến t + to 79 2.4.2.4 Xác suất không hỏng trong khoảng thời gian to 80 2.4.2.5 Thời gian làm việc trung bình giữa hai lần hỏng thứ (k-1) và k 81 2.4.2.6 Cường độ phục hồi ở thời điểm t tính từ thời điểm bắt đầu ngừng làm

2.4.2.8 Hàm s n sàng hoạt động tại một thời điểm 84

3.2 Áp dụng chỉ tiêu độ tin cậy để đánh giá chi tiết móc treo vật nâng 97

Hình 2.9 Quan hệ giữa các hàm f(t), Q(t), P(t) và λ(t) đối với

Hình 2.10 Quan hệ giữa các hàm f(t), Q(t), P(t) và λ(t) đối với

Hình 2.11 Quan hệ giữa các hàm f(t), Q(t), P(t) và λ(t) đối với

Hình 2.13 Các dạng hàm cường độ hỏng đối với các phân bố

Hình 2.14 Các dạng hàm cường độ hỏng đối với các loại phân

bố khác nhau: 1.Mũ, 2.Logarit chuẩn, 3.Erlang, 4.Rayleigh, 5.Weibull, 6.Gammar, 7.Chuẩn 73 Hình 2.15 Các khoảng thời gian làm việc và khoảng thời gian

Hình 3.3 Đồ thị hàm phân bố chuẩn tuổi thọ của móc treo vật

Hình 3.4 Đồ thị hàm tin cậy của móc treo vật nâng 111

Hình 3.5 Đồ thị hàm cường độ hỏng của móc treo vật nâng 112

Hình 3.6 Đồ thị hàm mật độ phân bố chuẩn tuổi thọ của trục

Hình 3.8 Đồ thị hàm mật độ phân bố chuẩn tuổi thọ của trục

DANH MỤC CÁC BẢNG

Bảng 1.1 Các thông số cơ bản của cổng trục KAMMAR 17 Bảng 2.1 Giá trị tp tùy thuộc vào độ tin cậy P 29 Bảng 2.2 Số lượng mẫ tùy thuộc vào sai số tương đối và mức tin cậy P 30 Bảng 2.3 Mối quan hệ giữa mức độ tin cậy P và số lượng cho phép n 31 Bảng 2.4 Xuất sắc hỏng của các dạng biểu hiện mòn khác nhau 49 Bảng 2.5 Biểu thức quan hệ giữa các hàm f(t), Q(t), P(t) và λ(t) 63 Bảng 3.1 Số liệu thống kê về độ mòn của báng xe di chuyển xe con 86 Bảng 3.2 Bảng thống kê kết quả xử lý số liệu bánh xe di chuyển xe con 94 Bảng 3.3 Bảng thống kê kết quả xử lý số liệu móc treo vật nâng 107 Bảng 3.4 Bảng thống kê kết quả xử lý số liệu thời gian làm việc giữa

9

PHẦN MỞ ĐẦU

I Tính cấp thiết của đề tài

Công ty Tân Cảng Cát Lái gồm tổng cộng 53 thiết bị cổng trục thuộc tuyến trung chuyển, một khối lượng thiết bị lớn như vậy thì vấn đề đặt ra là làm sao để toàn bộ thiết bị có hệ số s n sàng cao đảm bảo cho tuyến trung chuyển không bị trì trệ là vấn đề cấp bách

Chính vì vậy đề tài : “Vận dụng bài toán lý thuyết độ tin cậy của chi tiết máy để đánh giá khả năng làm việc của một số chi tiết trong cổng trục thuộc Công ty Tân Cảng Sài Gòn Cát Lái” là rất cần thiết, từ đ đưa ra được phương

hướng sửa chữa,bảo dưỡng cho chi tiết, và dự trù được vật tư cho cổng trục trong tương lai Do đ luôn đảm bảo được hệ số s n sàng cao

II Mục tiêu nghiên cứu của đề tài

Mục tiêu của luận văn là vận dụng lý thuyết độ tin cậy của chi tiết máy để tính toán độ bền của một số chi tiết điển hình trong công trục, đánh giá khả năng làm việc của chi tiết Từ đ c thể đưa ra được phương hướng sửa chữa, thay thế,

và dự trù vật tư cho cổng trục để đảm bảo hệ số s n sàng của cổng trục luôn cao

III Đối tượng nghiên cứu

Thiết bị cổng trục KAMMAR trong cảng Tân cảng Cát Lái Sài Gòn

IV.Phạm vi nghiên cứu

Nghiên cứu tổng quan về cổng trục

Nghiên cứu tổng quan về lý thuyết độ tin cậy trong quá trình hao mòn tiệm tiến và hao mòn đột ngột

Đưa ra được thời gian cần đưa chi tiết vào bảo dưỡng sửa chữa

Dự trù vật tư thay thế cho chi tiết, để đảm bảo hệ số s n sàng luôn cao

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ CỔNG TRỤC VÀ VỀ LÝ THUYẾT ĐỘ TIN CẬY ĐỂ ĐÁNH GIÁ KHẢ NĂNG LÀM VIỆC CỦA CÁC CHI TIẾT MÁY

1.1 TỔNG QUAN VỀ CỔNG TRỤC

1.1.1 Giới thiệu chung

Cổng trục là một loại máy trục kiểu cầu có dầm dọc (hay còn gọi là dầm chính, dầm chủ) được đặt trên các chân cổng Các chân cổng có thể được liên kết với các bánh xe bằng sắt di chuyển trên đường ray đặt trên mặt đất (cổng trục di chuyển trên ray), hoặc được liên kết với các bánh lốp (cổng trục di chuyển bằng bánh lốp) Theo chức năng và công dụng, cổng trục c thể được phân loại thành:

-Cổng trục với công dụng chung;

- Cổng trục dùng để xếp dỡ;

-Cổng trục dùng để lắp ráp (trong xây dựng hoặc trong cơ khí)

Cổng trục với công dụng chung c tải trọng nâng từ 3,2 - 10T, khẩu độ dầm dọc (khoảng cách giữa hai chân cổng) từ 10 - 40m, chiều cao nâng 7 - 16m

Cổng trục dùng để lắp ráp c tải trọng nâng 50 - 400T, khẩu độ đến 80m và chiều cao nâng đến 30m Cổng trục dùng để lắp ráp c tốc độ làm việc (tốc độ nâng, tốc độ di chuyển xe con và tốc độ di chuyển cổng trục) nhỏ hơn so với cổng trục c công dụng chung Đặc biệt, khi nâng hạ các vật nâng trong quá trình lắp ráp, cổng trục c tốc độ rất chậm: tốc độ nâng hạ vật 0,5 - 1m/ph, tốc độ di chuyển

xe con, di chuyển cổng từ 3 - 5m/ph

Cổng trục dùng để lắp ráp được sử dụng cho công tác lắp ráp thiết bị trong nhiều lĩnh vực (trong đ c lĩnh vực cơ khí), cho công tác xây lắp các công trình xây dựng như thủy lợi, thủy điện, công nghiệp và các công trình giao thông Thiết

bị mang vật của cổng trục loại này thường là m c câu

Ngược lại, đối với cổng trục dùng để xếp dỡ cần c năng suất làm việc cao, cho nên tốc độ làm việc của loại cổng trục này thường rất lớn: Tốc độ nâng c thể lên

11

đến 40m/phút, tốc độ di chuyển xe con khoảng 125m/phút, tốc độ di chuyển cổng trục khoảng 45m/phút [Nguyễn Văn Hợp (2000) - Máy trục vận chuyển]

Cổng trục dùng để xếp dỡ được sử dụng rất phổ biến tại các nhà ga đường sắt, các bến cảng, kho bãi Tại đây, cổng trục được dùng với chức năng dỡ hàng từ các phương tiện vận tải xuống bãi, xuống sân ga, cầu tàu Các loại hàng ở đây bao gồm: Máy m c, thiết bị, sắt thép, gỗ, container, hàng đ ng thành g i, thành bao bì hoặc các loại hàng rời v.v Trong trường hợp ngược lại, cổng trục cũng được dùng

để xếp hàng từ sân bãi, sân ga, cầu tàu lên các phương tiện vận tải

Thiết bị mang hàng của cổng trục xếp dỡ c thể là m c câu, nam châm điện hoặc gầu ngoạm

Sơ đồ nguyên lý cấu tạo của cổng trục c một dầm dọc, hai chân cổng liên kết cứng được minh họa trên hình 1.1

Hình 1.1 Cổng trục một dầm

Theo kết cấu thép, cổng trục không c công son (hình 1.1), cổng trục c một đầu công xôn và hai đầu công xôn (hình 1.2) Kết cấu dầm chủ và kết cấu chân cổng cũng rất da dạng Dầm chủ c thể được chế tạo dưới dạng hộp, dạng ống,

dạng dàn không gian hoặc bằng thép định hình Cổng trục c thể có một hoặc hai dầm chủ Kết cấu chân cổng cũng c thể là dạng dàn hoặc dạng hộp

Hình1.2 Cổng trục một dầm có công son hai đầu

Đường ray di chuyển của xe con dọc theo dầm chủ có thể được đặt phía trên dầm chủ hoặc treo ở phía dưới dầm chủ Liên kết của chân cổng với dầm chủ có thể

là một bên liên kết cứng, một bên liên kết mềm (nếu khẩu độ cổng trục lớn hơn 25m), có thể là cả hai bên đều liên kết cứng (nếu khẩu độ cổng trục nhỏ hơn 25m) Liên kết cứng là liên kết bằng bu lông để gắn chặt dầm chủ với chân cổng Liên kết này không cho chân cổng và dầm chủ quay tương đối được với nhau Liên kết mềm

là liên kết khớp bản lề (liên kết chốt) để đảm bảo cho kết cấu là hệ tĩnh định Mối liên kết này có thể cho phép chân cổng xoay quanh chốt một góc đến 50 so với phương thẳng đứng để bù trừ sai lệch của kết cấu và đường ray do chế tạo, do lắp đặt và khắc phục ảnh hưởng của nhiệt độ cao có thể làm cho kết cấu thép bị biến dạng Như vậy liên kết mềm của chân cổng trục có tác dụng giảm ma sát thành bánh xe với ray, giảm tải trọng xô lệch và tránh kẹt ray khi cổng trục di chuyển Đối với cổng trục hạng nặng có sức nâng trên 100T thì mỗi cụm bánh xe di chuyển

có thể gồm nhiều bánh xe (hai hoặc ba bánh), các bánh xe được đặt trên cầu cân bằng, cầu cân bằng lại được liên kết với chân cổng phía dưới bằng chốt Với kết

1.1.2 Kết cấu dầm chủ của cổng trục

Như đã trình bày ở trên, cơ cấu nâng của cổng trục một dầm có thể là pa lăng điện hoặc loại xe con kiểu treo di chuyển dọc phía dưới dầm chủ Do vậy, kết cấu của dầm chủ đối với cổng trục một dầm có các dạng như hình 1.3a,b,c,d,e,f,g,h,i Sức nâng của cổng trục một dầm thường là 5 Tấn

Cổng trục có sức nâng lớn thường là loại hai dầm hộp có ray di chuyển xe con đặt phía trên dầm cầu Loại này thường dùng xe con chạy trên hai dầm, trên hình 1.4 là mặt cắt dầm cầu của cổng trục hai dầm có sức nâng lớn Ngoài ra với tải trọng nâng lớn dầm cầu có thể là giàn không gian

1.1.3 kết cấu thép của chân cổng

Chân cổng có kết cấu hộp hoặc dàn, với kết cấu dàn thì chân có khả năng chịu tải trọng lớn tuy nhiên chúng c nhược điểm là thường chiếm nhiều diện tích, chân cổng kiểu hộp khắc phục được nhược điểm này của chân dàn Trên hình 1.5a,b là chân cứng của cổng trục có dạng hộp và mặt cắt dầm cầu như trên hình 1.4, với kết cấu này cổng trục có thể có một hoặc hai đầu côngxôn

a b c

Hình 1.5 Chân cổng

Chân cổng có kết cấu giàn cùng dầm cầu loại giàn không gian (một dầm), trong trường hợp này thường xe con di chuyển trên ray bên dưới dầm cầu, vật nâng được treo trên các palăng cáp (hình 1.5c)

Cabin của cổng trục có thể được đặt cố định tại chân cứng hoặc treo trên xe con

và di chuyển cùng xe con

Cổng trục hai dầm có xe con chạy trên ray đặt trên hai dầm thường có thêm sàn

15

Cổng trục có khẩu độ dưới 25m có thể chế tạo với hai chân cứng (hình 1.6a), cổng trục có khẩu độ lớn thường một chân liên kết cứng với dầm còn chân kia liên kết khớp với dầm Trên sơ đồ 1.6b,c có chân cổng liên kết khớp với dầm Sơ đồ 1.6b có chân cổng bên trái liên kết cứng với dầm còn chân cổng bên phải liên kết khớp với dầm nhờ khớp quay hình trụ với trục xoay nằm trong mặt phẳng ngang Với sơ đồ này chân cổng có thể lắc quanh trục thẳng đứng tới 50 về cả hai phía và góc lắc được khống chế bởi khe hở giữa vỏ khớp phía dưới và phía trên Trong trường hợp này cổng trục bị xô lệch do tốc độ hai bên không đồng đều nhau thì dầm cầu bị uốn trong mặt phẳng ngang

Hình 1.6 Liên kết chân

Nhược điểm này được khắc phục trong sơ đồ 1.6c, chân cứng bên trái được liên kết với dầm bằng nút trượt (nút B) cho phép dầm c thể xoay tương đối quanh vấu định vị thẳng đứng (nút C) Chân mềm bên phải liên kết với dầm bằng khớp cầu cho phép xoay theo hướng bất kỳ Khi cổng trục bị xô lệch thì dầm cầu không bị uốn và hoàn toàn tránh được khả năng bị kẹt

Cổng trục một dầm có tải trọng nâng nhỏ thường dùng palăng điện chạy dọc ray treo ở dưới dầm Loại cổng trục này thường được điều khiển từ cabin hoặc hộp nút bấm từ dưới nền

Cổng trục hai dầm có tải trọng nâng lớn thường dùng xe con chạy trên các ray đặt trên hai dầm Một số cổng trục có xe con tựa hoặc treo trên hai ray đặt dưới dầm (thường là dầm dàn không gian) Theo cách dẫn động có loại xe con tự hành

và xe con di chuyển nhờ cáp kéo

Hình 1.7 Sơ đồ mắc cáp trên xe con di chuyển bằng cáp kéo

a cơ câu nâng vật, b cơ cấu di chuyển xe con 1,2 các thiết bị điều chỉnh lực căng cáp kéo

3 xe con, 4 cabin, 5 tang của cơ cấu di chuyển

6 các puly đổi hướng cáp

Cơ cấu di chuyển xe con bằng cáp kéo thường đặt ngoài xe con (trên kết cấu thép của cổng trục) Sơ đồ mắc cáp của cơ cấu di chuyển xe con như hình 1.7b, hai đầu của cáp được quấn vào tang theo chiều ngược nhau do đ khi tang quay thì một đầu cuốn còn một đầu nhả đảm bảo cho xe con di chuyển được Tang của cơ cấu

a

5 6 6

xe con và trên cụm m c treo sau đ đi ra khỏi xe con về phía cuối dầm cầu và cáp được cố định vào dầm cuối Phương án này cho phép giảm đáng kể kích thước và trọng lượng của xe con do đ trọng lượng của dầm cầu cũng giảm đáng kể khoảng 20% Nhược điểm của phương án này là cáp nâng c thể c độ võng rất lớn khi xe con di chuyển không tải trọng nâng Để khắc phục nhượng điểm này, người ta làm các con lăn đỡ cáp nâng và tăng trọng lượng của cụm m c treo

1.1.5 Cơ cấu di chuyển cổng trục

ở một số cổng trục nhỏ loại cũ cơ cấu di chuyển cổng trục thường dùng phương

án dẫn động chung và cơ cấu đặt trên dầm cầu Phương án này tuy giảm tải trọng

xô lệch cổng song cồng kềnh, kh lắp đặt và đắt nên hiện nay không dùng Hiện nay cơ cấu di chuyển cổng thường dùng phương án dẫn động riêng Trên mỗi chân cổng c một cơ cấu di chuyển riêng, số bánh xe chủ động thường không vượt quá 50% tổng số bánh xe

Hình 1.8 Các sơ đồ dẫn động cơ cấu di chuyển cổng trục

Cổng trục hiện đại thường dùng cơ cấu di chuyển c hộp giảm tốc đặt đứng hoặc hộp giảm tốc trục vít - bánh vít và động cơ lắp mặt bích với hộp giảm tốc Kết

cấu này vừa gọn nhẹ vừa dễ tháo lắp Cổng trục cỡ lớn thường c chân cổng tựa trên các bánh xe, số bánh xe trên mỗi cụm là hai đến bốn bánh để giảm tải cho bánh Các cụm bánh xe thường lắp trên các cầu cân bằng để đảm bảo lực nén đều trên các bánh xe Ray di chuyển cổng c thể là một hoặc hai ray Trên hình 1.8 là các sơ đồ dẫn động của cơ cấu di chuyển cổng

Cổng trục chủ yếu làm việc ngoài trời do đ cần phải c cơ cấu kẹp ray để đảm bảo an toàn trong trường hợp gi lớn khi không làm việc Thiết bị kẹp ray dẫn động bằng tay làm việc tương đối tin cậy song mất nhiều thời gian và nặng nhọc, hiện nay phổ biến loại kẹp ray dẫn động bằng máy Loại này hoạt động tự động nhờ tác động của thiết bị đo gi khi áp lực gi vượt quá giá trị cho phép Tuy nhiên cổng trục vẫn phải c thiết bị kẹp ray dẫn động bằng tay đề phòng thiết bị kẹp ray bằng máy hỏng

1.1.6 Một số dạng kết cấu đặc biệt của cổng trục

1.1.6.1 Cổng trục tự lắp dựng

Hình 1.9 Sơ đồ lắp dựng cổng trục tự lắp dựng

Lắp dựng cổng trục là một công việc nặng nhọc và tốn thời gian Kết cấu cổng trục tự lắp dựng cho phép giảm nhẹ mức độ nặng nhọc và rút ngắn thời gian lắp dựng Loại cổng trục này ngày càng được sử dụng rộng rãi Sơ đồ lắp dựng như hình 1.9, tải trọng nâng của cổng trục tự lắp dựng thường không vượt quá 20t

19

1.1.6.2 Cổng trục xếp dỡ container

Loại cổng trục này chuyên dùng để xếp dỡ container trong các nhà ga bến cảng, kho bãi Đặc điểm chính là dùng các thiết bị mang chuyên dùng rút ngắn thời gian xếp dỡ và giảm nhẹ sức lao động Cổng trục xếp dỡ container thường c hai đầu côngxôn Một đầu côngxôn thường đặt trong nhà kho chứa container một đầu là ở bãi để container Phần phía trong chân cổng thường c ray di chuyển để tàu hoả hoặc các phương tiện khác vào để vận chuyển hàng hoá đến hoặc đi

Tải trọng nâng của cổng trục xếp dỡ côngtơnơ thường được chọn theo tải trọng của côngtơnơ và thiết bị mang chuyên dùng vì chúng khá nặng

1.1.6.3 Cổng trục phục vụ nhà máy thuỷ điện

Cổng trục này thường được dùng trong lắp ráp và vận hành khai thác nhà máy thuỷ điện Chúng thường c tải trọng nâng lớn (từ 100 - 500t) và c khẩu độ dầm cầu không lớn

Có thể chia cổng trục trong nhà máy thuỷ điện làm 3 loại:

- Cổng trục dùng để lắp ráp và phục vụ các thiết bị trong nhà máy thuỷ điện

- Cổng trục phục vụ các thiết bị và nâng hạ của đập

- Cổng trục để phục vụ lắp ráp cửa đập

Cổng trục trên c thể c hoặc không c côngxôn Cơ cấu nâng của cổng trục loại này c đặc điểm là dùng hai tờ nâng đặt cách nhau đúng bằng chiều rộng của cửa đập và để tránh khả năng bị kẹt cửa đập trong khung dẫn hướng của n , hai tời nâng phải đồng đều Cửa đập trong các nhà máy thuỷ điện phải được nâng với tốc

độ chậm Còn khi không nâng thì phải c tốc độ nhanh để rút ngắn thời gian do vậy tời nâng phải c hai tốc độ

1.2 CÁC THÔNG SỐ CƠ BẢN CỦA CỔNG TRỤC KAMMAR TRONG CẢNG TÂN CẢNG CÁT LÁI SÀI GÒN

Bảng 1.1 Các thông số cơ bản của cổng trục KAMMAR

2 Momen phanh max 4500Nm

6 Tỉ số truyền (i) HGT nâng hàng 66.756

7 Lượng nhớt bôi trơn HGT nâng hàng 183 lít

1.3.TỔNG QUAN VỀ LÝ THUYẾT ĐỘ TIN CẬY

1.3.1 Đối tượng nghiên cứu và nhiệm vụ nghiên cứu

1.3.1.1 Khái niệm về lý thuyết độ tin cậy

Những nguyên lý khoa học tổng quát nghiên cứu những phương pháp và biên pháp chung cần tuân thủ trong quá trình thiết kế, chế tạo, bảo quản, vận chuyển và khai thác sản phẩm nhằm đạt được hiệu quả tối đa trong sử dụng; cũng như nghiên cứu những phương pháp chung để tính toán chất lượng của các hệ thống theo chất lượng cho trước của các phần tử cấu thành nên các hệ thống đ , được gọi là lý thuyết độ tin cậy

21

1.3.1.2 Đối tượng nghiên cứu

Đối tượng nghiên cứu của lý thuyết độ tin cậy là các hệ thống cơ học như: các loại cơ cấu, máy móc, thiết bị, phương tiện,…và tổng hợp của chúng (hệ thống) trong mối quan hệ tương hỗ nhằm hoàn thành một số nhiệm vụ, chức năng nhẩ định nào đ ; cũng như các bộ phận, nhóm, cụm chi tiết và các chi tiết ( các phần tử ) cấu thành nên các hệ thống đ Người ta thường gọi đối tượng nghiên cứu của lý thuyết

độ tin cậy bằng một tên chung: đối tượng hoặc sản phẩm

1.3.1.3 Nhiệm vụ nghiên cứu

Nhiệm vụ chủ yếu của lý thuyết độ tin cậy là nghiên cứu quá trình thay đổi các chỉ tiêu chất lượng của sản phẩm theo thời gian, thiết lập các quy luật xuất hiện hư hỏng của đối tượng và những phương pháp dự báo chúng, tìm kiếm những giải pháp nâng cao độ tin cậy của sản phẩm khi thiết kế, chế tạo cũng như các biện pháp nhằm duy trì độ tin cậy của nó trong thời gian bảo quản và sử dụng

Cho dù những chỉ tiêt chất lượng ban đầu của sản phẩm có thể giống nhau, nhưng sau một thời gian nhất định do tác động của nhiều nguyên nhân, các chỉ tiêu chất lượng này đều bị suy giảm và trở nên rất khác nhau Vì vậy hậu hết các bài toán về độ tin cậy đều được bắt đầu bằng việc thu thập chất lượng thông tin về sản phẩm và sau đ là sử lý các thông tin đ để rút ra những kết luận cần thiết Phần lớn các chỉ tiêu độ tin cậy của sản phẩm được đánh giá định lượng bằng số đo xác suất, do đ công cụ chủ yếu để giải quyết các bài toán độ tin cậy là lý thuyết xác suất thống kên toán học

1.3.2 Một số khái niệm cơ bản về lý thuyết độ tin cậy và tuổi bền

Trong lý thuyết độ tin cậy, các khái niệm cơ bản có thể được chia thành bốn nhóm:

 Các khái niệm về đối tượng nghiên cứu;

 Các khái niệm về trạng thái của đối tượng;

 Các khái niệm về tính chất của đối tượng;

 Các đặc trưng ( chi tiêu ) của độ tin cậy

1.3.2.1 Các khái niệm về đối tượng nghiên cứu

a) Đối tượng có phục hồi là đối tượng mà khả năng làm việc của nó có thể được thiết lập lại trong trường hợp xảy ra hư hỏng

b) Đối tượng không phục hồi là đối tượng mà khả năng làm việc của nó không được thiết lập lại trong trường hợp xảy ra hư hỏng, trong đ phục hồi được hiểu là quá trình phát hiện và khắc phục sự cố ( trục trặc ) nào đ nhằm thiết lập lại khả năng làm việc của đối tượng

c) Phần tử là một đối tượng c tính độc lập, là một đơn vị không thể chia nhỏ hơn nữa trong một hệ thống và n c độ tin cậy độc lập

d) Hệ thống làm một đối tượng bao gồm một tập thể các phần tử Các phần tử này được liên kết với nhau theo những phương thức nhất định nhằm thực hiện một chức năng nhất định nào đ

 Hệ thống nối tiệp là một hệ thống, trong đ nếu một phần tử bị hư hỏng thì

1.3.2.2 Các khái niệm về trạng thái của đối tượng

a) Chất lượng của sản phẩm là tập hợp các tính chất quy định tính hữu ích của đối tượng đang xét nhằm đảm bảo những yêu cầu nhất định, tùy theo múc đích sử dụng được đặt ra cho nó Một trong số các tính chất đ là độ tin cậy

b) Hiệu quả ( k thuật ) là số đo chất lượng làm việc của đối tượng hoặc số đo tính hữu ích của việc sử dụng đối tượng đ nhằm đáp ứng nhiệm vụ đã cho

23

c) Khả năng làm việc là tính chất của đối tượng có thể hoàn thành nhiệm vụ được giao và duy trì được các giá trị thông số làm việc chủ yếu trong một giới hạn nhất định nào đ

d) Hỏng là sự tổn thất một phần hoặc toàn bộ những tính chất của sản phẩm dẫn đến làm mất khả năng làm việc của nó

 Hỏng dần dần ( tiệm tiến ) là hư hỏng xuất hiện cùng với sự suy giảm dần dần các thông số chất lượng, làm cho các trị số của n vượt ra ngoài mức giới hạn cho phép Hỏng dần dần thường là do lão hóa, mài mòn hoặc ăn mòn

 Hỏng đột ngột là hư hỏng xuất hiện cùng với sự biến đổi đột ngột các thông

số chất lượng nói trên

 Hỏng một phần là hư hỏng mà sau đ khi xảy ra, đối tượng còn có thể tiếp tục hoạt động được, tuy nhiên trong đ giá trị của một hoặc một vài thông số chất lượng cơ bản được vượt ra ngoài giới hạn cho phép

 Hỏng hoàn toàn là hư hỏng mà sau khi xảy ra, hoặc từ sau khi xảy ra cho tới khi n được phục hồi, đối tượng không hoạt động được hoặc không thể hoàn thành được các chức năng đã định của nó

e) Trạng thái giới hạn là trạng thái, mà ở đ đối tượng không thể tiếp tục làm việc được nữa hoặc sự làm việc tiếp tục của nó là không có lợi về mặt k thuật, không đảm bảo hiệu quả không an toàn

1.3.2.3 Các khái niệm về tính chất của đối tượng

Độ tin cậy là tính chất của đối tượng, trong những điều kiện làm việc nhất định nào đ , c khả năng thực hiện được các chức năng cho trước, mà vẫn duy trì được các giá trị của các thông số làm việc đã được thiết lập trong một giới hạn xác

định, trong một khoảng thời gian xác định

Độ tin cậy làm một chỉ tiêu tổng hợp, nó bao gồm một số chỉ tiêu chủ yếu của đối tượng như: tính không hỏng, tính hữu dụng sửa chữa, tính bảo quản và tính lâu bền ( độ bền lâu hay tuổi thọ )

Đặc trưng định lượng của một hay nhiều tính chất xác định độ tin cậy của đối tượng được gọi là chỉ tiêu độ tin cậy

Các chỉ tiêu đọ tin cậy được xác định trên cơ sở thông tin về sự biến đổi của các thông số của đối tượng trong quá trình hoạt động, cũng như thông tin về khối lượng công tác ( hiểu theo nghĩa rộng ) mà đối tượng thực hiện được trong quá trình đ

a) Tính không hỏng là tính chất của đối tượng duy trì được khả năng là việc của mình

Đặc trưng định lượng cho tính không hỏng là các chỉ tiêu: xác sắc làm việc không hỏng, thời gian làm việc trung bình giữa các lần hỏng, cường độ hỏng, các thông số dòng hỏng,…

b) Tính hữu dụng sửa chữa là tính chất của đối tượng thích ứng với việc kiểm tra, phát hiện hư hỏng, bảo dưỡng và sửa chữa

Đặc trưng định lượng cho tính hữu dụng sửa chữa là các chỉ tiêu: xác suất phục hồi, thời gian dừng trung bình, cường độ phục hồi,…

Đặc trung cho tính không hỏng và tính hữu dụng sửa chữa là các chỉ tiêu: hàm sãn sàng, hệ số s n sàng, hệ số không s n sàng, mức độ sử dụng k thuật,… c) Tính bảo quản ( hay còn gọi là tính lưu kho, tính vận chuyển ) là tính chất của đối tượng duy trì đước các thông số chất lượng ban đầu của nó trong giới hạn

đã cho khi bảo quản trong kho và trong quá trình vận chuyển

Đặc trưng cho tính bảo quản là các chỉ tiêu: thời gian bảo quản trung bình, cường độ hỏng trong quá trình bảo quản,…

d) Tính lâu bền ( độ bền lâu, tính bền lâu hay tuổi thọ ) là tính chất của đối tượng duy trì được khả năng làm việc của nó cho tới khi đạt tới trạng thái giới hạn, trong đ c kể tới các giai đoạn cần thiết cho việc bảo dưỡng k thuật và sửa chữa

Đặc trưng cho tuổi bền ( độ bền lâu ) thường là các chỉ tiêu về thời gian làm việc: tuổi thọ trung bình, thời gian làm việc trung bình, tuổi thọ gammar phần trăm,

Đặc trưng này thường dùng cho những đối tượng hoạt động liên tục hoặc cho những trường hợp đối tượng chịu tác động thường xuyên cua tải trọng và mooi trường, mà nguyên nhân làm mất khả năng làm việc của đối tượng là ăn mon, nhiệt độ,…

Tuy nhiên, đối với đa số cơ cấu, máy, thiết bị và phương tiện người ta không dùng thời gian tính theo lịch để đánh giá sự mất khả năng làm việc, mà dùng tổng thời gian thưc hiện nhiệm vụ của đối tượng kể từ khi bắt đầu hoạt động cho tới khi đạt trạng thái giới hạn Khoảng thời gian này ( thường được tính theo giờ ) đưuọc gọi là thời hạn làm việc đến khi hỏng hoặc tuổi thọ hữu ích

Cần lưu ý rằng tuổi thọ và tuổi thọ hữu ích là hai khái niệm khác nhau Tuy nhiên đối với những đối tượng hoạt động liên tục thì tuổi thọ hữu ích cũng đồng nghĩa với tuổi thọ Mặt khác, đúng ra chỉ khi lượng công việc được đo bằng thời gian thì mới dùng khái niệm “tuổi thọ” Nhưng trong thực tế, khi lượng công việc được đo bằng các chỉ số khác nhau như bằng số chu kỳ, quãng đường chạy tính bằng kilomet, sản lượng….người ta vẫn quen gọi các số đo ấy là tuổi thọ

Thời hạn phục vụ hay tuổi thọ là một đại lượng ngẫu nhiên

Khoảng thời gian làm việc của đối tượng cũng c thể được quy định trước theo những điều kiện nào đ , chẳng hạn sự cần thiết phải đưa vào bảo dưỡng, sửa chữa hoặc sự cần thiết phải duy trì mức độ an toàn Thời gian làm việc đến trạng thai giới hạn được quy định trước như vậy được gọi là thời hạn phục vụ cho phép hay tuổi thọ danh nghĩa Rõ ràng ở đây thời hạn phục vụ cho phép hay tuổi thọ danh nghĩa không phải là đại lượng ngẫu nhiên

1.3.3 Những yếu tố ảnh hưởng đến tuổi thọ

Các thiết bị k thuật thường xuyên chịu tác động của các yếu tố gây hư hỏng, đặc biệt là trong quá trình sử dụng, khai thác Các yếu tố đ làm suy giảm các tính năng ban đầu của thiết bị và có thể gây ra những tác hại lớn Các yếu tố ảnh hưởng

đ c thể được phân loại, dạng biểu hiện, theo nguồn gốc và theo quá trình tác động

1.3.3.1 phân theo loại

Các yếu tố ảnh hưởng đến độ tin cậy được phân thành các yếu tố k thuật và các yếu tố kinh tế-k thuật

a) Các yếu tố k thuật là các quá trình vật lý khác nhau của sự hư hỏng Các quá trình đ dẫn đến sự thay đổi về kích thước, hình dạng, về vị trí tương đối giữa các bộ phận, về chất lượng bề mặt hoặc về tính chất khác nhau của đối tượng

b) Các yếu tố kinh tế-k thuật là các yếu tố làm giảm giá trị của sản phẩm k thuật do tiến bộ khoa học k thuật, các sản phẩm mới được ta ra, c năng suất cao hơn, chất lượng tốt hơn Yếu tố kinh tế-k thuật không làm thay đổi các thông số làm việc hay tính chất sử dụng mà chỉ làm cho sản phẩm trở nên cũ, lỗi thời

1.3.3.2 Phân theo dạng biểu hiện

Về mặt hình thước biểu hiện, các yếu tố gây hư hỏng được chia thành ba nhóm: hỏng tiệm tiến, quá tải và lão hóa

a) Hỏng tiệm tiến ( hỏng dần dần ) là khái niệm chung của quá trình hao mòn ( mài mòn), mỏi và ăn mòn ( gỉ ) – những dạng hỏng chủ yếu của các sản phẩm k thuật cơ khí Đây là những yếu tố không thể loại trừ được, kể cả khi tuân thủ một cách chặt chẽ quy trình sử dụng, khai thác

b) Sự quá tải thường xảy ra do sử dụng sai quy định, hoặc do sự hỏng tiệm tiến gây ra khiến tải trọng tăng lên vượt quá giá trị giới hạn, nó trực tiếp dẫn đến sự hư hỏng hoặc làm tăng quá trình hỏng tiệm tiến

27

c) Sự lão hóa ( hoặc hóa già ) là quá trình biến đổi ( không thuận nghịch ) trong vật liệu, làm thay đổi độ bền Nó chỉ được coi là các yếu tố gây hư hỏng khi nó xuất hiện quá trình công nghệ chế tạo

1.3.3.3 Phân biệt theo quá trình tác động

Xét theo quá trình tác động nhanh hay chậm mà có thể có các yếu tố gây hỏng dần dần hoặc hỏng đột ngột

1.3.3.4 Phân loại theo nguyên nhân

Các yếu tố ảnh hưởng đến độ tin cậy có thể phân theo nguồn gốc sinh ra chúng

a) Nguyên nhân khách quan

Nguyên nhân khách quan gây ra hư hỏng thường được hiểu là nguyên nhân bên ngoài, như tác động của môi trường hay điều kiện sử dụng mà chúng xảy ra không biết trước, vượt ra ngoài các trường hợp tải trọng hay các giới hạn được quy định trong các tiêu chuẩn hoặc quy chuẩn k thuật thiết kế hay sử dụng, hoặc như

sự không hoàn thiện của các quy trình công nghệ được áp dụng trong chế tạo hoặc sửa chữa

b) Nguyên nhân chủ quan

Nguyên nhân chủ quan là nguyên nhân do sai lầm chủ yếu của con người trong quá trình sử thiết kế và quá trình công nghệ chế tạo, vi phạm các quy trình về

sử dụng hoặc sơ suất trong thao tác…

1.4 MỤC ĐÍCH, Ý NGHĨA CỦA VIỆC ÁP DỤNG LÝ THUYẾT ĐỘ TIN CẬY ĐỂ ĐÁNH GIÁ KHẢNĂNG LÀM VIỆC CỦA CHI TIẾT ĐIỂN HÌNH TRONG CỔNG TRỤC

Sử dụng lý thuyết độ tin cậy để đánh giá khả năng làm việc của chi tiết, từ đ

dự đoán trước được quy luật hư hỏng, dự đoán trước được thời gian cần đưa chi tiết vào kiểm tra, sửa chữa Để đảm bảo chi tiết có thể hoạt động trong trạng thái sãn sàng

Luôn đảm bảo được hệ số s n sàng cao, giảm hư hỏng đột xuất xuống mức thấp nhất nâng cao hiệu quả sản xuất và mang lại hiệu quả khai thác cao

1.5 NHIỆM VỤ NGHIÊN CỨU ĐỀ TẠI CỦA LUẬN VĂN

Từ các thông số, số liệu thống kê ta tiến hành tính toán dựa vào lý thuyết độ tin cậy để đưa ra được quy luật hư hỏng của một số chi tiết quan trọng trong cổng trục KAMMAR như : m c treo vật nâng, bánh xe di chuyển nhà tời, trục đứng lái từ đ

c cơ sở để tính toán thời gian đưa phương tiện vào kiểm tra, bảo dưỡng, sửa chữa kịp thời

Giảm hư hỏng đột xuất xuống mức thấp nhất để tránh ảnh hưởng đến khả năng khai thác của phương tiện

2.1.2 Tập mẫu

Trong lý thuyết xác suất và thống kê toán học, người ta thường sử dụng tính chất của một tập hợp hạn chế các đối tượng được lấy ra từ tập tổng thể để đánh giá những tính chất chưa biết của toàn bộ các đối tượng Tập hợp hạn chế ấy là một bộ phận hoặc một tập con của các đối tượng được khảo sát (quan trắc, kiểm tra, nghiên cứu… ) và được gọi là tập mẫu hay mẫu Số lượng phần tử của tập mẫu thường được ký hiệu là n và còn được gọi là số lượng mẫu hoặc kích thước mẫu

Tập mẫu được sử dụng không chỉ để xác định giá trị trung bình mà có thể xác định tất cả các đặc trưng số của tập tổng thể, để thiết lập các quy luật phân bố của tính chất đ với tư cách là các đại lượng ngẫu nhiên

Trong ngành cơ khí n i chung, phương pháp lấy mẫu được sử dụng để nghiên cứu độ tin cậy, tính bền lâu (tuổi bền), kiểm tra chất lượng chế tạo và sửa chữa các chi tiết, cụm chi tiết, các cụm chi tiết và các bộ phận tổng thành, cũng như

để nghiên cứu hàng loạt các chỉ tiêu kinh tế k thuật khác

Sở dĩ phải dùng tập mẫu vì trong thực tế nhiều khi việc khảo sát tất cả các phần tử (tập tổng thể) là không thể thực hiện được do nhiều nguyên nhân về kinh tế cũng như k thuật; vì vậy thông thường người ta bắt buộc phải thỏa mãn với kết quả quan trắc đối với một tập các phần tử, hay nói cách khác là một mẫu từ tập tổng thể

So với phương pháp quan trắc đầy đủ, tức là khi tất cả các đối tượng của tổng thể được nghiên cứu, thì phương pháp quan trắc mẫu có một số ưu điểm, cho

phép tiết kiệm được chi phí và thời gian tiến hành khảo sát (quan trắc) Tuy nhiên, cũng cần lưu ý là không phải lúc nào nghiên cứu mẫu cũng cho kết quả chính xác như kết quả nghiên cứu bằng phương pháp đầy đủ

Mỗi một mẫu bao giờ cũng c một sai số nhất định, xuất hiện do chính bản thân yếu tố quan trắc mẫu gây ra, và chỉ khi xác định được kích thước mẫu với một

độ chính xác cần thiết cho trước nào đ thì sai số này mới không tồn tại

Tập mẫu cần nghiên cứu phải c tính đại diện, tức là phải thể hiện được các tính chất của tập tổng thể Để đảm bảo được tính chất đại diện này, người ta sử dụng phương pháp lựa chọn ngẫu nhiên, trong đ khả năng mỗi phần tử được chọn

và tập mẫu là như nhau

2.1.3 Phương pháp xác định số lượng mẫu

Kích thước mẫu được lựa chọn một cách khách quan phụ thuộc vào giá trị trung bình và mức độ tản mạn (độ lệch) của tham số cần nghiên cứu Độ tản mạn của tham số càng lớn, thì kích thước tối thiểu càng phải lớn để có thể nhận được mức tin cậy hay mức đảm bảo cần thiết

Giả sử muốn đánh giá (ước lượng) một giá trị (trung bình hoặc kỳ vọng) nào

đ của tổng thể với một khoảng tin cậy nào đ Một trong những câu hỏi đầu tiên được đặt ra là số lượng mẫu cần thiết là bao nhiêu Nếu số lượng mẫu quá lớn sẽ tốn thời gian và nguồn lực, nếu mẫu quá nhỏ có thể dẫn đến kết quả không có giá trị thực tế

Vì vậy, khi xác định số lượng mẫu cần căn cứ vào các điều kiện sau đây: Khoảng tin cậy ta mong muốn là bao nhiêu (rộng cỡ nào), hay nói khác ta muốn tham số xác định (ước lượng) gần với giá trị thực của nói ở mức nào

Mức tin cậy (mức đảm bảo thống kê) ta mong muốn là bao nhiêu, hay nói khác biến số (hay phân vị) của hàm phân bố chuẩn chuẩn h a tương ứng với cấp nào

Ở đây cần làm rõ một số khái niệm như sau:

“Khoảng tin cậy” (confident interval) là khoảng chắc chắn (của số liệu), tức

là một đoạn trên trục số mà số liệu rơi vào, trong đ c chứa giá trị thực cần tìm của tập tổng thể

a.Trường hợp đại lượng ngẫu nhiên ( ĐLNN) có phân bố chuẩn:

a1 Xác định số lượng mẫu thông qua sai số tuyệt đối

Đối với phần lớn các bài toán thực tế, các quy luật phân bố của các ĐLNN thường được mô tả bởi quy luật phân bố chuẩn hoặc gần với dạng phân bố chuẩn Khi đ số lượng mẫu được xác định theo mối quan hệ

Trong đ :

- sai lệch bình phương trung bình (sai lệch chuẩn) của tập tổng thể;

– sai số cho phép (sai số tuyệt đối, được chấp nhận) giữa giá trị trung bình (kỳ vọng toán) và giá trị thực;

– biến số (phân vị) của hàm phân bố chuẩn chuẩn hóa (x), ứng với mức tin cậy (mức đảm bảo) cho trước là P, khi lấy (x)=P

Mặt khác, còn có thể xác định các giá trị nói trên bằng cách tham khảo bảng

Trong đ : – phân vị cấp của hàm phân bố chuẩn chuẩn hóa (z)

a2 Xác định số lượng mẫu thông qua sai số tương đối

Các biểu thức trên cho phép xác định số lượng mẫu thông qua sai số tuyệt

đối Trong thực tế, nhiều khi người ta còn xác định số lượng mẫu thông qua sai

Trong đ : – sai số tương đối, thường được cho trong khoảng (0,05 0,10)

s- độ lệch chuẩn thực nghiệm (dự kiến)

Đối với phần lớn các bài toán, các đại lượng và P dao động trong phạm vi không đáng kể Khi tính toán, giá trị thường được chọn trong phạm vi 0,05 0,10 của giá trị thực của tham số quan trắc Giá trị P được lựa chọn tùy thuộc vào tầm quan trọng của đối tượng nghiên cứu Chẳng hạn trong lĩnh vực cơ khí, đối với phần lớn các chi tiết, bộ phận hoặc tổng thành, giá trị P = 0,8 0,9, còn đối với các chi tiết, bộ phận hoặc tổng thành ảnh hưởng trực tiếp đến an toàn thì P = 0,95

Để xác định số lượng mẫu n tùy thuộc vào P và có thể sử dụng bản 2.2

Bảng 2.2 Số lượng mẫu tùy thuộc vào sai số tương đối và mức tin cậy P

33

Trong ngành cơ khí đặc biệt trong lĩnh vực chế tạo, người ta thường phải đo đạc, kiểm tra các thông số kích thước của sản phẩm Mối quan hệ giữa mức tin cậy

P và số lượng cho phép n, khi chưa biết sai lệch bình phương trung bình lý thuyết

(hay sai lệch chuẩn lý thuyết) còn có thể được tham khảo trong bảng 2.3

Bảng 2.3 Mối quan hệ giữa mức tin cậy P và số lượng phép đo n

a3 Xác định số lượng mẫu thông qua sai số tương đối và hệ số biến động

Ngoài những phương pháp nêu trên, người ta còn có thể xác định số lượng mẫu theo sai số tương đối , mức tin cậy P và hệ số biến động và theo tỷ số giữa sai số tương đối với hệ số biến đông /𝝂 và mức tin cậy P

b.Trường hợp ĐLNN có phân bố Weibull

Khi ĐLNN c phân bố Weibull, số lượng mẫu có thể được xác định theo sai

số tương đối , mức tin cậy P và hệ số biến động 𝝂

2.2 TRÌNH TỰ XỬ LÝ SỐ LIỆU THỐNG KÊ CÁC ĐẠI LƯỢN NGẪU NHIÊN

a) Xác định bước hay chiều rộng của nhóm

h = 1 + 3.32 x lg nXmax - Xmin Trong đ :

x max , x min –giá trị lớn nhất và nhỏ nhất rong dãy số liệu của ĐLNN LT X;

n – tổng số liệu thống kê, sau khi loại bỏ sai số thô, nếu có

b) Xác định các nhóm số liệu thống kê của ĐLNN

Từ giá trị x min và chiều rộng h của nhóm có thể xác định đƣợc số nhóm k của

dãy số liệu, tính từ trái qua phải

Nhóm 1: x min xmin + h

Nhóm 2: >x min xmin + 2h

Nhóm k: >x min (k-1) x min + kh

c) Xác định trung điểm (điểm giữa) x i của các nhóm, với i= 1, 2, …, k

Trung điểm nhóm 1: x 1 xmin + h

Trung điểm nhóm 2: x 2 xmin + h + h= x min + h

……… ………

Trung điểm nhóm k: x 1 xmin + h

d) Xác định tần số (tần số tuyệt đối) mi của các nhóm, với i = 1, 2, …, k

Tần số nhớm 1: m 1, là số lƣợng các số liệu rơi vào nh m 1

Tần số nhóm 2: m 2, là số lƣợng các số liệu rơi vào nh m 2

Tần số nhớm k: m k, là số lƣợng các số liệu rơi vào nh m k

e) Xác định tần suất tương đối ri của các nhóm, với i = 1, 2, …, k

Tổng quát: r i = , i = 1, 2, …, k

Với ∑ =1

f) Xác định mật độ phân bố thực nghiệm fi

Tổng quát: ,

35

Sau khi xác định được các giá trị mật độ phân bố thực nghiệm, tiến hành xây

dựng biểu đồ mật độ phân bố thực nghiêm f i (biểu đồ cột hay histogram)

g) Xác định phân bố thực nghiệm Fi

Phân bố thực nghiệm được xây dựng dựa trên các giá trị tần suất của các

nhóm r i hoặc tích số của mật độ thực nghiệm f i với chiều rộng h của nhóm:

gần đúng của phân bố thực nghiệm F i

h) Xác đinh kỳ vọng toán học của ĐLNNLT

1 ( i)2 x ri

j) Xác định sai lệch bình phương trung bình của ĐLNN

√ √

k) Xác định hàm mật độ phân bố lý thuyết

Dựa vào dáng điệu của hàm mật độ phân bố thực nghiêm f i, tiến hành chọn một luật phân bố lý thuyết nào đ trong các luật phân bố đã nêu Sau khi đã xác định được các tham số của phân bố này ở các bước 8, 9, 10, ta xác định được các

giá trị hàm mật độ phân bố lý thuyết f(x i ) theo các giá trị trung điểm x i của các

nh m ĐLNN

Ngoài các giá trị cụ thể nêu trên còn xác định được hàm phân bố lý thuyết

f(x) và xây dựng được đồ thị của nó bằng cách nối các điểm nhận được bằng một

s – số tham số của phân bố

n) Kiểm nghiệm sự phù hợp của phân bố lý thuyết với phân bố thực nghiệm

Dựa vào giá trị 2

tiến hành tra bảng 7 (Phụ lục) để xác định xác suất phù

hợp Giả sử chọn xác suất phù hợp là 0,05; khi đ nếu xác suất phù hợp p 0,05 thì

có thể kết luận phân bố lý thuyết vừa chọn phù hợp với phân bố thực nghiệm Nếu

p<0,05 thì chưa đủ cơ sở để kết luận phân bố lý thuyết có phù hợp với phân bố thực

nghiệm hay không Trong trường hợp này cần lựa chọn một phân bố lý thuyết khác

và tiến hành tính toán lại từ đầu Sau khi đã tính toán với nhiều phân bố lý thuyết

mà vẫn chưa tìm được luật phân bố nào phù hợp với phân bố thực nghiệm thì có thể dừng tính toán và chấp nhận việc sử dụng hàm phân bố lý thuyết có giá trị 2

bé nhất trong số các luật phân bố đã chọn, hoặc chấp nhận việc sử dụng phân bố thực nghiệm để tính toán các đặc trưng khác của ĐLNN đang xét

Ngoài các giá trị cụ thể nêu trên còn xác định được hàm phân bố lý thuyết

F(x) và xây dựng được đồ thị của nó bằng cách nối các điểm nhận được bằng một

đường cong trơn

37

2.3 ĐỘ TIN CẬY CỦA PHẦN TỬ HƯ HỎNG DO MÒN

Trong quá trình làm việc, chất lượng ban đầu của phần tử ( chi tiết ) bị thay đổi do chúng bị hao mòn hoặc do xuất hiện những khuyết tật khác Sự hao mòn của chi tiết làm thay đổi chất lượng bề mặt của chúng, làm thay đổi kích thước và hình dạng ban đầu; trên các bề mặt xuất hiện các vết xây sát và xước, các bề mặt làm việc biến thành ô van, hình côn, một số chi tiết có thể bị cong, vênh Tính chất của lớp bề mặt chi tiết cũng thay đổi trong quá trình hao mòn

Sự thay đổi kích thước và hình dạng hình học của chi tiết dẫn đến đặc tính lắp ghép ban đầu bị phá vỡ Đối với các chi tiết lắp lỏng, khi bị mòn thì khe hở giữa chúng tăng lên từ trị số ban đầu cho tới trị số cho phép lớn nhất, gây ra tiếng ồn và tiếng gõ đập khi làm việc

Hao mòn các cặp ma sát là nguyên nhân chủ yếu dẫn đến sự hư hỏng dần dần của đa số các cơ cấu và máy móc Diễn biến của quá trình hao mòn trong thời hạn làm việc của cặp ma sát phụ thuộc vào hàng loạt các yếu tố ảnh hưởng, trong đ chủ yếu là:

 Sự tương tác giữa các bề mặt tiếp xúc, tải trọng, tốc độ tương đối, độ bóng bề mặt, các tính chất đàn hồi và dẻo của lớp bề mặt;

 Các tính chất của kết cấu, công nghệ và điều kiện khai thác

Những yếu tố trên đây không những tác động đồng thời mà còn ảnh hưởng qua lại lẫn nhau, do đ kết quả quan sát được, chẳng hạn như độ mòn theo thời gian, có thể có những quy luật khác nhau Kết quả quan sát đ chỉ là một biểu hiện của quá trình mòn ngẫu nhiên Tất cả những biểu hiện nhận được nhờ những quan sát khác nhau về quá trình mòn đối với các cặp ma sát cùng loại, trong cùng một điều kiện làm việc, tạo thành một tập mẫu hay một tập biểu hiện của quá trình mòn ngẫu nhiên

2.3.2 Quá trình mòn xét theo mô hình cổ điển

Sau đây ta xét quy luật hao mòn theo thời gian của mối ghép ( cặp ma sát )

c bôi trơn thủy lực

Giả sử có một cặp chi tiết bao gồm chị tiết bị bao và chi tiết bao làm việc ở chế độ ma sát bôi trơn thủy động, c nghĩa là hai bề mặt làm việc được ngăn cách với nhau bởi một màng dầu bôi trơn liên tục có áp suất xác định

Mô hình hao mòn của cặp chi tiết ma sát c bôi trơn thủy động thể hiện trên hình 2.1, trong đ trục tung – biểu hiện độ mòn của chi tiết ( mm ); trục hoành T ( h ) hoặc L ( Km ) – biểu thị thời gian làm việc tính bằng giờ hoặc bằng kilomet chạy

Hai chi tiết này được lắp ghép với nhau với khe hở ban đầu Sbd , khẻ hở này cũng tương đương chiều dầy của màng dầu bôi trơn Trong quá trình làm việc, do

ma sát giữa màng dầu với bề mặt chi tiết, các chi tiết sẽ bị hao mòn dần dần làm cho khe hở giữa chúng tăng lên Quá trình hao mòn của các chi tiết được biểu hiện bởi các đường cong O1A1B1C1 – đường cong hao mòn của chi tiết bị bao và

O2A2B2C2 – đường cong hao mòn của chi tiết bao Các đường cong này được gọi là quy luật hao mòn của các chi tiết theo thởi hạn và hiển nhiên chúng tăng dần theo thời gian

Giai đoạn I : Thời kỳ chạy rà

Quy luật hao mòn của các chi tiết trong giai đoạn này được biểu diễn bằng các đoạn cong O1A1 và O2A2 ( là quan hệ phi tuyến ), còn cường độ hao mòn được biểu diễn bằng các đoạn cong O1

( là quan hệ phi tuyến )

Quá trình này đặc trưng cho thời kỳ bắt đầu làm việc của mối ghép hay còn gọi là thời kỳ chạy rà các bề mặt chi tiết Trị số và cường độ hao mòn khi chạy rà phụ thuộc và chất lượng bề mặt chi tiết Các bề mặt làm việc của chi tiết càng gia công chính xác và tiếp xúc càng tốt thì độ mòn càng nhỏ Trong thời kỳ này độ nhấp nhô tế vi của các bề mặt mối ghép sẽ bị san phẳng, do đ cường độ hao mòn trong thời kỳ này không phải là hằng số mà có một giá trị lớn nhất nào đ , sau đ giảm dần theo thời hạn đến khi kết thúc quá trình chạy rà khe hở mối ghép đạt trị

số Sch.r

39

Hình 2.1 Đồ thị biểu diễn quy luậ hao mòn của chi tiết theo thời gian

Ở đây cần phân biệt hay quá trình chạy rà như sau:

Quá trình chạy rà là sơ cấp: là quá trình chạy rà ở nhà máy, sau khi chế tạo sản phẩm;

Quá trình chạy rà thứ cấy: là quá trình chạy rà ở hiện trường trước khi bắt đầu đưa vào sử dụng

Khi nghiên cứu độ tin cậy của đối tượng trong quá trình sử dụng và khai thác, người ta thường chỉ quan tâm tới quá trình chạy rà thứ cấp

Gian đoạn II : Gia đoạn hao mòn bình thường hay giai đoạn làm việc ổn định Trong giai đoạn này cường độ hao mòn của các chi tiết được coi như không đổi Vì vậy, quy luật hao mòn của các chi tiết trong giai đoạn này được biểu diễn bằng các đường A1B1 và A2B2 ( là quan hệ tuyến tính ), còn cường độ hao mòn được biểu diễn bằng các đoạn thẳng A1 ’

hoành Các trị số tg1, và tg2 biểu thị cường độ hao mòn (hoặc tốc độ hao mòn) của các chi tiết trong quá trình làm việc ổn định và được ký hiệu c1=tg1 và

Giai đoạn III : Giai đoạn hao mòn gia tăng ( hao mòn khốc liệt )

Quy luật hao mòn trong giai đoạn này là các đoạn cong B1C1 và B2C2 ( quan

hệ phi tuyến ), còn cường độ hao mòn được biểu diễn bằng các đoạn cong B1

’

C1

’

và

B2’C2’ ( quan hệ phi tuyến )

Sau một quá trình làm việc lâu dài, tại các thời điểm B1,B2 nào đ xuất hiện khe hở lớn nhất cho phép Smax

c.f

Tại đây tính liên tục của màng dầu bôi trơn bắt đầu bị phá vỡ, do đ các bề mặt của chi tiết c nguy cơ tiếp xúc trực tiếp với nhau Khi đ cường độ hao mòn của các chi tiết sẽ c xu hướng tăng nhanh từ giá trị ổn định nào đ tới giá trị lớn nhất, do đ trong giai đoạn này được gọi là giai đoạn hao mòn gia tăng ( hay hao mòn khốc liệt ) Thường người ta cho rằng thời gian làm việc của các chi tiết cặp ma sát phải được hạn chế ở vùng I và vùng II, bởi nếu cứ tiếp tục làm việc sang giai đoạn III thì có thể dẫn đến sự phá hoại của chi tiết Ở giai đoạn này chi tiết làm việc có tiếng ồn, tiếng gõ Như vậy, phần kết thúc của giai đoạn II thường đặc trưng cho thời hạn làm việc đến trạng thái giới hạn cửa chi tiết Khi khẻ hở của mối ghép đạt trị số giới hạn Smax

c.f

thì nó phải được giải thể để kiểm tra, phục hồi hoặc sửa chữa, tức là nhằm khôi phục lại khe hở ban đầu Sbd

Qua đây thấy rằng, cường độ hao mòn của chi tiết ở mỗi giai đoạn là rất khác nhau Ở giai đoạn I và giai đoạn III cường độ mài mòn thay đổi nhanh, còn ở giai đoạn II cường độ hao mòn tương đối ổn định và được đăng trưng bởi góc nghiêng của các đoạn thẳng A1B1 và A2B2, tức là bởi các giá trị c1 = tg1 và c2 = tg2