xác định độ tin cậy trên cơ sở mòn của chày trên khuôn ép gạch ceramics nhà máy gạch mikado thái bình

LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT XÁC ĐỊNH ĐỘ TIN CẬY TRÊN CƠ SỞ MÒN CỦA CHÀY TRÊN KHUÔN ÉP GẠCH CERAMICS NHÀ MÁY GẠCH MIKADO THÁI BÌNH NGUYỄN XUÂN ĐỈNH THÁI NGUYÊN – 2010... Tác giả xin chân

LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT

XÁC ĐỊNH ĐỘ TIN CẬY TRÊN CƠ SỞ MÒN CỦA CHÀY TRÊN KHUÔN ÉP GẠCH CERAMICS

NHÀ MÁY GẠCH MIKADO THÁI BÌNH

NGUYỄN XUÂN ĐỈNH

THÁI NGUYÊN – 2010

LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT

XÁC ĐỊNH ĐỘ TIN CẬY TRÊN CƠ SỞ MÒN CỦA CHÀY TRÊN KHUÔN ÉP GẠCH CERAMICS NHÀ MÁY GẠCH MIKADO THÁI BÌNH

Ngành : CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO MÁY

Nguyễn Đình Mãn - Hiệu trưởng Trường Cao đẳng Kinh tế - Kỹ thuật thuộc Đại học Thái Nguyên, người đã hướng dẫn và giúp đỡ tôi tận tình từ khi định hướng đề tài cho đến quá trình viết và hoàn chỉnh luận văn

Tác giả bày tỏ lòng biết ơn đến Ban Giám hiệu, Khoa đào tạo sau Đại học của Trường Đại học Kỹ thuật Công nghiệp Thái nguyên đã tạo điều kiện thuận lợi để tôi hoàn thành luận văn

Tác giả bày tỏ lòng biết ơn Đảng ủy, Ban Giám hiệu, Khoa Cơ khí Trường Cao đẳng Công nghiệp Thái Nguyên đã luôn giành sự quan tâm và những điều kiện thuận lợi nhất giúp tôi hoàn thành luận văn đúng thời hạn

Tác giả xin chân thành cảm ơn Ban giám đốc, Lãnh đạo phân xưởng Cơ Điện nhà máy gạch MIKADO Thái Bình đã tạo điều kiện thuận lợi để tác giả được khảo sát và đo độ mòn của Chày trên khuôn ép gạch ceramics trực tiếp trên máy đồng thời tìm hiểu những tài liệu, số liệu liên quan đến khuôn ép, máy ép và qui trình sản xuất gạch ceramics của nhà máy

Tác giả muốn được cảm ơn Lãnh đạo Công ty cổ phần thiết bị gốm sứ và khuôn ép Foshan đã tạo điều kiện thuận lợi cho tôi được tham quan, tìm hiểu qui trình sản xuất, sửa chữa khuôn ép

Tác giả xin gửi lời cám ơn đến Ban Giám đốc, phòng KCS Công ty 27 – Bộ Quốc phòng đã tận tình giúp đỡ trong quá trình nghiên cứu vật liệu làm Chày trên

Tác giả cũng bày tỏ lòng biết ơn đến Gia đình, Anh em bạn bè, những người đã luôn động viên, khích lệ, giúp tôi thêm ý chí, nghị lực và môi trường làm việc tốt nhất

Mặc dù đã có nhiều cố gắng, song luận văn chắc chắn không tránh khỏi những sai sót, hạn chế Kính mong nhận được sự chia sẻ và những ý kiến đóng góp quí báu của các Thầy, Cô giáo, các nhà khoa học và các bạn đồng nghiệp để luận văn được hoàn thiện hơn

Tác giả

Nguyễn Xuân Đỉnh

MỤC LỤC

Danh mục các kí hiệu chính……… 4

Danh mục các bảng ……… 6

Danh mục các hình vẽ, đồ thị ……… 7

MỞ ĐẦU ……… 9

1 Tính cấp thiết của đề tài ……… 9

2 Mục đích nghiên cứu của đề tài……… 10

3 Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài ……… 10

4 Phương pháp nghiên cứu ……… 11

5 Nội dung luận văn ……… 11

Chương 1 TỔNG QUAN VỀ NHỮNG NGHIÊN CỨU ĐỘ TIN CẬY TRÊN CƠ SỞ MÒN CỦA KHUÔN ÉP GẠCH CERAMICS ……… 12

1.1 Ý nghĩa của vấn đề độ tin cậy ……… 12

1.2 Các khái niệm cơ bản về trạng thái của đối tượng ……… 13

1.2.1 Chất lượng của sản phẩm ……… 13

1.2.2 Hiệu quả ……… 13

1.2.3 Khả năng làm việc ……… 13

1.2.4 Hỏng ……… 13

1.3.5 Hỏng dần dần ……… 13

1.2.6 Hỏng đột ngột ……… 13

1.2.7 Trạng thái giới hạn ……… 13

1.2.8 Tuổi thọ ……… 13

1.3 Những yếu tố ảnh hưởng đến độ tin cậy ……… 14

1.3.1 Phân theo loại ……… 14

1.3.2 Phân theo dạng biểu hiện ……… 14

1.3.3 Phân theo quá trình tác dụng ……… 15

1.3.4 Phân loại theo nguyên nhân ……… 15

1.4 Độ tin cậy của chi tiết máy trên cơ sở mòn ……… 15

1.4.1 Quan điểm xác suất về hiện tượng mài mòn ……… 15

1.4.2 Xác định các chỉ tiêu độ tin cậy theo thời gian hỏng do mòn ……… 17

1.4.3 Xác định chỉ tiêu độ tin cậy theo các thể hiện mòn ……… ……… 18

1.4.4 Quan hệ giữa độ tin cậy và tốc độ mòn ……… 19

1.4.5 Quan hệ giữa độ tin cậy và cường độ mòn ……… 22

1.5 Máy ép và vấn đề về độ tin cậy trên cơ sở mòn khuôn ép gạch Ceramics…… 23

1.5.1 Cấu tạo chung của máy ép gạch thủy lực ……… 24

1.5.2 Nguyên lý làm việc của máy ép gạch thủy lực ……… 26

1.5.3 Cấu tạo chung của khuôn ép ……… 28

1.5.4 Vật liệu chế tạo Chày trên ……… 34

1.5.5 Hiện tượng mòn khuôn ép gạch ceramics ……… 35

1.5.6 Khái quát tình nghiên cứu về độ tin cậy của khuôn ép gạch ceramics 37

1.6 Kết luận chương 1 ……… 38

Chương 2 XÁC ĐỊNH ĐỘ TIN CẬY TRÊN CƠ SỞ MÒN CỦA CHÀY TRÊN KHUÔN ÉP GẠCH CERAMICS TẠI CƠ SỞ SẢN XUẤT 39

2.1 Nội dung và phương pháp nghiên cứu 39

2.2 Đo mòn Chày trên khuôn ép tại cơ sở sản xuất ……… 39

2.2.1 Xác định vị trí đo ……… 40

2.2.2 Sơ đồ đo ……… 41

2.2.3 Dụng cụ đo ……… 42

2.2.4 Đồ gá dụng cụ đo ……… 42

2.2.5 Xác định lượng mòn giới hạn ……… ……….……… 46

2.2.6 Các bước đo……… 46

2.2.7 Thời điểm khảo sát……… 47

2.2.8 Giới hạn khảo sát ……… 47

2.2.9 Số lượng mẫu khảo sát ……… ……… 47

2.2.10 Khử số liệu có chứa sai số thô ……… 48

2.2.11 Kết quả đo mòn Chày trên tại cơ sở sản xuất ……… 49

2.3 Phương pháp xác định độ tin cậy của Chày trên khuôn ép gạch

ceramis trên cơ sở mòn ……… 52

2.4 Độ tin cậy của Chày trên khuôn ép gạch ceramic ……… 62

2.4.1 Đồ thị hàm hồi qui lượng mòn theo thời gian ……… 62

2.4.2 Thời gian hỏng do mòn ……… 63

2.4.3 Đồ thị hàm mật độ phân phối Gauss và đồ thị hàm tin cậy ………… 65

2.5 Chu kỳ thay thế của Chày trên khuôn ép gạch ceramis ……… 67

2.6 Kết luận chương 2 68

Chương 3: MỘT SỐ BIỆN PHÁP NHẰM NÂNG CAO ĐỘ TIN CẬY CỦA CHÀY TRÊN 69

3.1 Nâng cao độ tin cậy của Chày trên 69

3.1.1 Vật liệu chế tạo Chày trên ……… 69

3.1.2 Kết cấu của Chày ……… 72

3.1.3 Vật liệu làm gạch 73

3.2 Kết luận chương 3 ……… 74

KẾT LUẬN CHUNG 75

ĐỀ XUẤT HƯỚNG NGHIÊN CỨU TIẾP THEO 75

TÀI LIỆU THAM KHẢO ……… 76

DANH MỤC CÁC KÍ HIỆU CHÍNH

D(X), σ2 Phương sai của đại lượng ngẫu nhiên X

E(X) Kỳ vọng toán của đại lượng ngẫu nhiên X

f (x) Hàm mật độ phân phối của đại lượng ngẫu nhiên X

f(t) Hàm mật độ phân phối tuổi thọ của sản phẩm

f(U) Hàm mật độ phân phối lượng mòn

F(x) Hàm mật độ phân phối xác xuất của đại lượng ngẫu nhiên X

h0 Kích thước của mẫu tại thời điểm t= 0 mm

ht Kích thước của mẫu sau thời gian thử mòn t mm

Hi Tần số của khoảng chia thứ i

ri Tần suất của khoảng chia thứ i

R(t) Hàm tin cậy (Xác suất làm việc không hỏng)

s Số lượng các tham số của luật phân phối

t Thời gian làm việc của chi tiết nghiên cứu h

tγ Tuổi thọ gama phần trăm

T Thời gian làm việc ngẫu nhiên không hỏng h

Ttb Thời gian làm việc trung bình đến khi hỏng h

DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU

1 1.1 Xác suất không hỏng của các dạng thể hiện mòn

2 2.1 Kết quả đo mòn của Chày trên khuôn ép gạch

3 2.2 Thời gian hỏng do mòn của Chày trên 64

4 2.3 Kết quả xử lý số liệu tuổi tho ti của Chày trên

5 2.4 Bảng tra độ tin cậy theo thời gian của Chày trên

DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ VÀ ĐỒ THỊ

1 1.1 Hình ảnh dây chuyền sản xuất gạch ceramics 10

2 1.2 Quá trình mòn ngẫu nhiên và các hàm mật độ phân phối f(U), f(t) 16

3 1.3 Các thể hiện mòn tuyến tính và các mật độ f(U), f(t) 18

4 1.4 Những bộ phận chính của máy ép SACMI 24

5 1.5÷1.11 Nguyên lý làm việc của máy ép 26,27

6 1.12 Vị trí Chày trên, Chày dưới và Vanh ở trạng thái ép 28

10 1.16 Hình ảnh Chày trên khuôn ép gạch ceramics 200 x 250 33

11 1.1.7 Ảnh nền kim loại (x 400) của vật liệu mép Chày trước tẩm thực 34

12 1.1.8 Ảnh nền kim loại ( x 100) của vật liệu mép Chày trước tẩm thực 34

13 1.19 Ảnh nền kim loại (x 40) của vật liệu mép Chày sau tẩm thực 35

14 1.20 Ảnh nền lim loại (x 100) của vật liệu mép Chày sau tẩm thực 35

15 1.21 Ảnh nền kim loại (x200) của vật liệu mép Chày sau tẩm thực 35

16 1.22 Ảnh nền kim loại (x400) của vật liệu mép Chày sau tẩm thực 35

18 2.2 Hình ảnh vùng mòn nhiều nhất trên bề mặt Chày trên và vị trí đo“M” 41

22 2.6 Hình chiếu trục đo của đế đồ gá dụng cụ đo 43

TT Hình số Nội dung Trang

23 2.7 Hình ảnh hệ thống đồ gá và dụng cụ đo 44

24 2.8 Hình ảnh đo mòn bề mặt Chày trên 45

25 2.9 Một thể hiện mòn được thay bằng 1 đường thẳng 52

26 2.10 Tuyến tính hoá 45 thể hiện mòn 53

27 2.11 Đồ thị hàm mật độ phân phối tuổi thọ mòn 53

28 2.12 Quan hệ giữa các hàm f(t) và hàm R(t) của phân phối

33 2.17 Quan hệ giữa các hàm f(t) và R(t) đối với phân phối Rơlei 62

34 2.18 Tuyến tính hóa các thể hiện mòn 63

35 2.19 Đồ thị hàm mật độ phân phối tuổi thọ mòn và đồ thị hàm

tin cậy của Chày trên khuôn ép gạch Ceramic 65

36 3.1 Ảnh bề mặt vật liệu mép Chày trên trước tẩm thực 70

37 3.2 Ảnh tổ chức tế vi của vật liệu mép Chày trên sau tẩm thực 70

38 3.3 Ảnh Chày trên khuôn ép 200 x 250 đang sửa chữa bằng

MỞ ĐẦU 1/ Tính cấp thiết của đề tài

Trong xu thế hội nhập và phát triển, theo đường lối mở cửa của Đảng và Nhà nước, ngành sản xuất vật liệu xây dựng nước ta đã có những tiến bộ nhảy vọt, đặc biệt là trong những năm gần đây Các nhà máy, xí nghiệp, cơ sở sản xuất gạch ngói đất sét nung đã mạnh dạn áp dụng công nghệ nung đốt bằng hệ lò sấy tuynen liên hoàn, chế biến tạo hình bằng các thiết bị đồng bộ nhập từ châu Âu, do đó đã tạo ra được các sản phẩm có chất lượng cao, có tính thẩm mĩ và có khả năng cạnh tranh

đáp ứng theo yêu cầu của thị trường

Hiện nay, ngoài các sản phẩm gạch ngói đất sét nung và gạch lát hoa các loại, chúng ta còn có các sản phẩm cao cấp khác như gạch ốp lát ceramics, gạch ốp lát

granite nhân tạo, sứ vệ sinh, kính xây dựng,…

Nhà máy gạch Mikado Thái Bình là một trong những nhà máy đi đầu trong việc đầu tư vào kỹ thuật và công nghệ trong sản xuất gạch ceramics Với dây chuyền sản xuất đồng bộ, hiện đại nhập khẩu từ châu Âu (hình 1.1), nhà máy đã tạo

ra được sản phẩm có chất lượng với mẫu mã đa dạng được người tiêu dùng ưa

chuộng

Tuy nhiên độ bền và giá thành của thiết bị nhập ngoại là một yếu tố có ảnh hưởng trực tiếp đến lợi nhuận và sức cạnh tranh đối với các sản phẩm gạch ceramics của nhà sản xuất, đặc biệt là khuôn ép Nắm được độ tin cậy của khuôn ép

sẽ giúp cho nhà máy chủ động trong việc đầu tư khuôn ép dự phòng, đảm bảo sản xuất liên tục, tránh sản xuất đình trệ đồng thời tiết kiệm được nguồn ngoại tệ để đầu

tư khuôn ép dự trữ, hơn thế nữa đây là cơ sở quan trọng trong việc nghiên cứu chế tạo khuôn ép gạch ceramics, tiến tới tự sản xuất khuôn ép có chất lượng cao phục vụ cho các nhà máy sản xuất gạch ốp lát hiện nay, đảm bảo tính ổn định cho sản xuất

và tăng nguồn thu ngân sách

Chày trên của khuôn ép là một trong những chi tiết đặc biệt quan trọng của khuôn Độ bền, độ chính xác của Chày trên có ảnh hưởng trực tiếp tới chất lượng của sản phẩm cả về độ chính xác cũng như yếu tố thẩm mĩ Các dạng hỏng của

Chày trên bao gồm: Do mòn, sứt mẻ, biến dạng hình dáng hình học …, trong đó mòn là dạng hỏng chủ yếu của Chày trên Ở trong trong nước cũng như trên thế giới chưa có công trình nào nghiên cứu về độ tin cậy của Chày trên khuôn ép gạch

ceramics được công bố Vì vậy tác giả lựa chọn đề tài:

“Xác định độ tin cậy trên cơ sở mòn của Chày trên khuôn ép gạch ceramics” nhà máy gạch Mikado Thái Bình

2 Mục đích nghiên cứu của đề tài

- Xác định độ tin cậy trên cơ sở mòn của Chày trên khuôn ép gạch ceramics của nhà máy gạch Mikado Thái Bình

- Xác định chu kỳ thay thế của Chày trên theo yêu cầu độ tin cậy đặt trước của người sử dụng

- Đưa ra các giải pháp nhằm nâng cao độ tin cậy của Chày trên

3 Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài

3.1 Ý nghĩa khoa học

Kết quả nghiên cứu xác định được hàm độ tin cậy R(t) của Chày trên theo thời gian là cơ sở quan trọng đối với việc tính toán thiết kế chế tạo khuôn ép đạt

chất lượng và nâng cao độ tin cậy của khuôn ép

Hình 1.1 – Hình ảnh dây chuyền sản xuất gạch ceramics

3.2 Ý nghĩa thực tiễn

- Xác định được chu kỳ thay thế của Chày trên khuôn ép gạch ceramics theo yêu cầu về độ tin cậy của người sử dụng Chọn đúng thời điểm thay thế có tác dụng rất lớn trong việc đảm bảo yêu cầu kỹ thuật của lô gạch sản xuất, đồng thời người sử dụng chủ động hoàn toàn về thời gian thay thế Chày trên, từ đó có kế

hoạch chuẩn bị dự trữ khuôn ép cũng như Chày trên

- Trên cơ sở xác định độ tin cậy của Chày trên nhà chế tạo khuôn kiểm tra, đánh giá được chất lượng khuôn, từ đó có biện pháp để nâng cao độ tin cậy của

khuôn ép

- Kết quả của nghiên cứu có thể dùng làm tài liệu tham khảo cho các nhà

máy có điều kiện sản xuất tương tự

4 Phương pháp nghiên cứu

- Phương pháp nghiên cứu lý thuyết:

Nghiên cứu lý thuyết về độ tin cậy của chi tiết máy, lý thuyết xác suất thống kê

và quy hoạch thực nghiệm

- Phương pháp thống kê:

Tiến hành đo lượng mòn của Chày trên theo các mốc thời gian tại nhà máy

- Phương pháp xử lý số liệu thống kê:

Dùng phần mềm Matlab và các phần mềm máy tính để xử lý số liệu thống kê

5 Nội dung luận văn

Nội dung chính của bản luận văn gồm 3 chương

Chương 1: Tổng quan về những nghiên cứu độ tin cậy trên cơ sở mòn của khuôn ép gạch ceramics

Chương 2: Xác định ĐTC theo thời gian của Chày trên khuôn ép gạch

ceramics tại cơ sở sản xuất

Chương 3: Một số biện pháp để nâng cao độ tin cậy của Chày trên

KẾT LUẬN CHUNG

TÀI LIỆU THAM KHẢO

Chương 1 TỔNG QUAN VỀ NHỮNG NGHIÊN CỨU ĐỘ TIN CẬY TRÊN CƠ SỞ MÒN

CỦA KHUÔN ÉP GẠCH CERAMICS

1.1- Ý nghĩa của vấn đề độ tin cậy

Độ tin cậy là tính chất của đối tượng (chi tiết, bộ phận thiết bị, hệ thống…) được thể hiện bằng xác suất đối tượng này hoạt động theo đúng chức năng yêu cầu dưới một điều kiện nhất định trong một khoảng thời gian cho trước Từ quan điểm chất lượng, có thể định nghĩa độ tin cậy như là khả năng duy trì chức năng của một đối tượng Sự tin cậy có thể được nhìn nhận như thước đo của sự thực hiện thành công của một sản phẩm Độ tin cậy có thể được xem như một công cụ để đánh giá chi tiết máy, máy và thiết bị

Những sản phẩm kém chất lượng và không tin cậy dẫn tới những lãng phí cho nền kinh tế quốc dân về vốn đầu tư, năng lượng, nguyên vật liệu cũng như sức lao động xã hội sản xuất ra chúng Trong những trường hợp nhất định những sản phẩm thiếu tin cậy sẽ ảnh hưởng trực tiếp hoặc gián tiếp gây tai họa cho tính mạng nhiều người, thậm trí đe dọa uy tín và sự an toàn của nhiều quốc gia và còn để lại hậu quả nặng nề cho hàng trăm năm sau

Giải quyết vấn đề độ tin cậy trở thành một vấn đề có ý nghĩa hàng đầu, nhằm khai thác một nguồn dự trữ lớn lao, nâng cao hiệu quả lao động, năng lực lao động

và sức sản xuất xã hội

Việc nghiên cứu độ tin cậy đã làm xuất hiện một lĩnh vực mới của khoa học và

kỹ thuật bên cạnh các khoa học khác: Khoa học về độ tin cậy Nhiệm vụ chủ yếu của ngành khoa học này 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 hỏng của đối tượng và những phương pháp dự báo chúng Đưa ra những phương pháp để nâng cao độ tin cậy của sản phẩm khi thiết kế và chế tạo cũng như các biện pháp để duy trì độ tin cậy trong thời gian bảo quản và sử dụng

1.2- Các khái niệm cơ bản về trạng thái của đối tƣợng

Là số đo chất lượng làm việc của đối tượng hoặc số đo tính hữu ích của việc

sử dụng đối tượng đó nhằm đáp ứng nhiệm vụ đã cho

1.2.5- Hỏng dần dần

Là hỏng xuất hiện cùng với sự suy giảm dần dần các thông số xác định chất lượng, làm cho các thông số này vượt ra ngoài mức giới hạn cho phép Hỏng dần dần thường là do lão hóa, mài mòn hoặc ăn mòn

thường xuyên của tải trọng và môi trường, mà nguyên nhân làm mất khả năng làm việc của đối tượng là ăn mòn, nhiệt độ

Nếu không dùng thời gian tính theo lịch để đánh giá sự mất khả năng làm việc, mà dùng tổng thời gian thực hiện nhiệm vụ của đối tượng kể từ khi bắt đầu hoạt động cho tới khi đạt trạng thái giới hạn thì khoảng thời gian này được gọi là

tuổi thọ hữu ích

1.3- Những yếu tố ảnh hưởng đến độ tin cậy

Các sản phẩm kỹ thuật thường xuyên chịu tác động của các yếu tố gây hỏng, đặc biệt là trong quá trình sử dụng Các yếu tố đó làm suy giảm các tính năng ban đầu của thiết bị và có thể gây ra những tác hại lớn Những yếu tố ảnh hưởng đó được phân theo loại, dạng biểu hiện, theo nguồn gốc và theo quá trình tác động

1.3.1- Phân theo loại

Các yếu tố ảnh hưởng đến độ tin cậy được phân thành các yếu tố kỹ thuật

và các yếu tố kinh tế - kỹ thuật

a- Các yếu tố kỹ thuật là các quá trình vật lý khác nhau của sự hỏng Các quá trình đó dẫn tới sự biến đổi về kích thước, hình dáng, về quan hệ hình học tương đối giữa các bộ phận, về chất lượng bề mặt hoặc về những tính chất khác của sản phẩm

b- Các yếu tố kinh tế - kỹ thuật là các yếu tố làm giảm giá trị của sản phẩm

kỹ thuật, do tiến bộ khoa học kỹ thuật tạo ra những sản phẩm mới, có năng xuất cao hơn, chất lượng tốt hơn, … yếu tố kinh tế - kỹ thuật không làm giảm thông

số làm việc hay tính chất sử dụng, nó chỉ làm cho sản phẩm trở nên lỗi thời

1.3.2- Phân theo dạng biểu hiện

Về mặt hình thức biểu hiện, các yếu tố gây hỏng được chia thành 3 nhóm: Hỏng dần dần, quá tải và lão hóa Hỏng dần dần thường là do lão hóa, mài mòn hoặc ăn mòn Đây là những yếu tố không thể loại trừ được, kể cả khi tuân thủ một cách chặt chẽ qui trình sử dụng khai thác

a- Sự quá tải thường xảy ra do sử dụng sai qui định, hoặc do sự hỏng dần dần gây ra khiến tải trọng tăng lên vượt quá giá trị giới hạn, nó trực tiếp dẫn đến hỏng hoặc làm tăng quá trình hỏng dần dần

b- Sự lão hóa là quá trình biến đổi trong vật liệu, làm thay đổi độ bền Nó chỉ

được coi là các yếu tố gây hỏng khi nó xuất hiện ngoài quá trình công nghệ chế tạo

1.3.3 - Phân theo quá trình tác dụng

Xét theo khoảng thời gian tác dụng là nhanh hay chậm mà có thể có các yếu

tố gây hỏng dần dần hoặc hỏng đột ngột

1.3.4- 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 gây ra hỏng là nguyên nhân bên ngoài, không thể biết trước, như tác động của môi trường, điều kiện sử dụng, sự không hoàn hảo của thiết bị công nghệ trong chế tạo, sửa chữa, …

b- Nguyên nhân chủ quan là nguyên nhân do sai lầm chủ yếu của con người trong quá trình thiết kế và quá trình công nghệ chế tạo, vi phạm các qui trình về sử dụng hoặc sơ suất trong thao tác, …

1.4 Độ tin cậy của chi tiết máy trên cơ sở mòn [7], [10], [12], [15], [17]

1.4.1- Quan điểm xác suất về hiện tượng mài mòn

Mài mòn của cặp ma sát là nguyên nhân chủ yếu dẫn tới sự hỏng dần dần của

đa số các cơ cấu máy Diễn biến của quá trình mòn trong thời gian làm việc phụ thuộc vào một loạt các nhân tố ảnh hưởng, chủ yếu là :

- Sự tương tác giữa các bề mặt tiếp xúc, tải trọng, tốc độ chuyển động tương đối, độ nhám bề mặt, những tính chất đàn hồi và dẻo của lớp bề mặt

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

Chúng không những tác động đồng thời mà còn ảnh hưởng lẫn nhau Do đó kết quả quan sát được, chẳng hạn sự biến đổi lượng mòn theo thời gian, có thể nhận dạng này hay dạng khác không biết trước Kết quả quan sát đó chỉ là một thể hiện của quá trình mòn ngẫu nhiên Tất cả các thể hiện nhận được nhờ những quan sát khác nhau, quá trình mài mòn trên các cặp ma sát đồng loại, dưới cùng một điều kiện làm việc tạo thành tập mẫu thể hiện của quá trình ngẫu nhiên

Như vậy, lượng mòn của các cặp ma sát đồng loại đó được đặc trưng bằng một họ đường cong U(t), trong đó mỗi đường cong (hay mỗi thể hiện) có một xác suất nhất định, ứng với điều kiện đã cho Có 2 vấn đề cần quan tâm là:

Nếu Ugh là lượng mòn cho phép, thì sự kiện hỏng xảy ra khi lượng mòn trong khai thác vượt quá giá trị giới hạn ấy Như vậy diện tích phần gạch chéo dưới đường cong f(U) chính là xác suất không xảy ra hư hỏng ở thời điểm t1; còn diện tích phần hình gạch chéo dưới đường cong f(t) chính là xác suất để trước thời điểm t1 không xảy ra hư hỏng hay là xác suất để tuổi thọ ngẫu nhiên T lấy giá trị

f(t)

f(t)

P(T  t 1 ) víi U=U gh

U 0

U t

không nhỏ hơn một số t1 cho trước Từ hai phân phối đó có thể rút ra những kết luận tương đương Độ tin cậy của cặp ma sát tại thời điểm t1 được xác định bằng xác suất làm việc không hỏng tính theo lượng mòn hay theo thời gian làm việc như sau:

(1.1)

1.4.2- Xác định các chỉ tiêu độ tin cậy theo thời gian hỏng do mòn

Để xác định các chỉ tiêu độ tin cậy của nhóm chi tiết bị mài mòn có thể tiến hành theo hai cách:

- Đánh giá những quy luật thay đổi tính chất vật lý trong quá trình hư hỏng

- Đánh giá các thông tin về thời gian hỏng hoặc về quá trình mài mòn nhờ phương pháp thống kê toán học

Theo cách thứ nhất, ảnh hưởng của các yếu tố chủ yếu đến độ tin cậy cần biết được bằng con đường giải tích, dựa trên kết quả nghiên cứu các quá trình cơ lý, hoá

lý, nhiệt điện và sự cân bằng năng lượng Nhưng do tính phức tạp của quá trình biến đổi tính chất của cặp chi tiết và tính đa dạng của các nhân tố ảnh hưởng thường không cho phép tìm ra một nghiệm kín

Theo cách thứ hai, có thể đánh giá các chỉ tiêu độ tin cậy theo thời gian hỏng

và theo các thể hiện mòn qua kết quả thử nghiệm, đo đạc, Vì vậy trong thực tế phân tích độ tin cậy, người ta thường áp dụng cách này

Khi xác định độ tin cậy theo thời gian hỏng, điều cần thiết là có số liệu thống

kê về thời gian hỏng Việc thu thập các số liệu ấy là nhiệm vụ quan trọng hàng đầu

Nó liên quan tới mức độ chính xác của những kết luận được rút ra từ đó Có số liệu

về thời gian hỏng sẽ xác định được luật phân phối của chúng

Sau khi biết luật phân phối thời gian hỏng, các chỉ tiêu độ tin cậy của cặp chi tiết hoàn toàn được xác định Nhược điểm của cách đánh giá độ tin cậy theo thời gian hỏng là ở chỗ, nó không cho biết mỗi quan hệ giữa các tham số của phân phối với các thông số kết cấu cũng như các thông số làm việc của cặp ma sát Vì vậy không cho phép rút ra những kết luận về tính chất vật lý của quá trình hư hỏng, tức

R(t 1 ) = P[U(t 1 )  U gh ] hay R(t 1 ) = P(T  t 1 )

là khó có thể đưa ra những biện pháp hữu hiệu để nâng cao độ tin cậy của cặp chi tiết đang xét Đánh giá độ tin cậy theo các thể hiện mòn do đó tỏ ra thích hợp hơn

1.4.3- Xác định chỉ tiêu độ tin cậy theo các thể hiện mòn

Các đại lượng đo được đặc trưng cho quá trình mòn thường là lượng mòn kích thước, tốc độ mòn, thể tích mòn, cường độ mòn và mật độ năng lượng ma sát Xác định độ tin cậy theo các thể hiện mòn là tìm mối quan hệ hàm số giữa các đặc trưng trên với thời gian khai thác

Trong đa số trường hợp, sau thời kỳ chạy rà tốc độ của quá trình mòn có kỳ vọng và phương sai là các hằng số Nói cách khác, các thể hiện mòn được coi là đường thẳng có hệ số góc (tốc độ mòn) bằng U’ (hình 1.3)

Như vậy mô hình của một thể hiện mòn được biểu diễn bởi quan hệ tuyến tính: U(t) = Ur + U’t (1.2) Trong đó Ur là độ mòn sau thời gian chạy rà, U’ là tốc độ mòn Hoặc nếu không kể thời kỳ chạy rà, vì thời kỳ đó quá ngắn so với toàn bộ thời gian phục vụ ta có: U(t) = U’t (1.3) Quá trình mòn ngẫu nhiên với thời gian liên tục và phổ thực hiện liên tục như vậy được quan niệm là quá trình Gauss

f(U)

f(t)

f(t)khi U=Ugh

U

P(T  t2)

t U

0

t1 t2

f(U)

P(U  Ugh) E(U)= E(Ur)+ E(U’)t

Ugh0

U

P(T  t2)

t U

0

t1 t2

f(U)

P(U  Ugh) E(U)= E(Ur)+ E(U’)t

Ugh0

E(Ur) f(Ur)

Hình 1.3- Các thể hiện mòn tuyến tính và các mật độ f(U), f(t)

1.4.4- Quan hệ giữa độ tin cậy và tốc độ mòn

Giả sử sau thời gian sử dụng t = t2 lượng mòn có mật độ f(U), được biểu diễn trên hình 1.3 Xét ở thời điểm ấy các thể hiện đạt được và vượt mức giới hạn Ugh

E(U)]

Uexp(U)2

1

2

2

σσ

π (1.4) Hàm mật độ của tốc độ mòn có dạng:

U

)U(2

)]

U(EU[exp)U(2

kỳ vọng lượng mòn bây giờ bằng:

E(U(t)) = E(Ur) + E(U')t (1.8)

và phương sai : D(U(t)) = D(Ur) + D (U')t2 (1.9)

Với giả thiết U có phân phối chuẩn ở thời điểm t, ta có hàm mật độ tuổi thọ:

2 gh r

2

3 2 r

r r

gh

t)'U(D)U(D

]Ut)'U(E)U(E[2

1exp]

t)'U(D)U(D[2

)U(D)'U(Et)'U(D)]

U(EU

gh r

t)'U(D)U(D

Ut)'U(E)U(E

gh r

t)'U(D)U(D

Ut)'U(E)U(E

gh r

t)'V(D)V(D

Vt)'V(E)V(E

gh r

t ) ' V ( D ) V ( D

V t ) ' V ( E ) V ( E

1

3

4

Bảng 1.1 Xác suất không hỏng của các dạng thể hiện mòn khác nhau

E[U(t)] = E(Ur) + E(U’)t

D[U(t)] = D(Ur) + D (U’)t2

gh

t)'U(D)U(D

Ut)'U(E)U(

E r

E[U(t)] = E(U’)t ; E(Ur) = 0

D[U(t)] = D(U’)t2 ; D(Ur) = 0

t)'U(D

Ut)'U(E

E[U(t)] = Ur + E(U’)t ; E(Ur)= Ur =

t)'U(D

Ut)'U(E)U(

E r

E[U(t)] = E(Ur) + U’t; E(U’)= U’= const

D[U(t)] = D(Ur) ; D(U’) = 0

Ut'U)U(E

r

gh r

1.4.5- Quan hệ giữa độ tin cậy và cường độ mòn

Trong một số trường hợp, người ta biết các đặc trưng khác của sự mài mòn

Hoặc cường độ mòn khối : Iv =

m

S

V (1.16)

Trong đó: IU - cường độ mòn đường ; Iv - cường độ mòn khối ; U - lượng mòn kích thước; V - thể tích mòn; Sm - quãng đường ma sát

Trong tính toán về mòn, cường độ mòn đường thường được dùng nhiều hơn

Ký hiệu vm là tốc độ trượt, công thức định nghĩa (1.15) có thể viết dưới dạng khác:

IU = U’/ vm (1.17) Trong đó U’ là tốc độ mòn

Khi thay U’ = IU.vm vào (1.11) và (1.12) ta được xác suất không hỏng:

gh m

r

t)v.ID)U(D

Ut)v.IE)U(E

gh m

U r

t)v.ID)U(D

Ut)v.IE)U(E

gh m

U

t)v.ID

Ut)v.IE

gh m

t)v.ID

Ut)v.IE

U

U U

m

gh

 (1.22)

hoặc nếu thay D IU) (IU) = v(IU).E(IU), với v(IU) là hệ số biến động của cường

độ mòn, ta có:

 IU vm1gh xv IU 

E

Utγ



 =   U 

50

I xv 1

1 t

 (1.23)

Nếu Ugh đo bằng mm và vm bằng m/s, ta được

 U m  U 

gh 7

-Ixv1vIE

U2.7777.10

-Ixv1vIE

U2.7777.10

tγ





1.5- Máy ép và vấn đề về độ tin cậy trên cơ sở mòn của khuôn ép gạch ceramics

Để hiểu rõ về cấu tạo cũng như quá trình làm việc của Chày trên, đồng thời hiểu rõ hơn về nguyên nhân và cơ chế mòn khuôn, từ đó có những giải pháp kéo dài thời gian làm việc hiệu quả của khuôn ép, nâng cao độ tin cậy của Chày trên cũng như bộ Khuôn ép, trước hết cần hiểu vể nguyên lý làm việc của máy ép gạch thủy lực cũng như cấu tạo của khuôn ép Vấn đề này được trình bày như sau:

1.5.1- Cấu tạo chung của máy ép gạch thủy lực

Hình 1.4 - Những bộ phận chính của máy ép SACMI

Trên hình 1.4 là những bộ phận chính của máy ép gạch mang nhãn hiệu Sacmi

do Italia sản xuất Các thông số kỹ thuật cơ bản như sau:

- Lực ép lớn nhất của máy: 2590 KN

- Chu kỳ ép lớn nhất: 21 lần/phút

- Áp suất lớn nhất trong xi lanh: Pmax = 350 bar

Bao gồm các bộ phận chính như sau:

33- Hệ thống điều khiển xà trên máy ép 34- Hộp khuôn

35- Bàn phím điều khiển

1.5.2- Nguyên lý làm việc của máy ép gạch thủy lực

Máy ép thủy lực bao gồm hệ thống xi lanh và piston để nâng hạ Chày trên và Chày dưới

Áp suất trong xi lanh được điều khiển bởi các van đặc biệt và các thiết bị tạo

áp lực Nguyên lý hoạt động bao gồm hai hành trình chính và được mô tả như hệ thống sơ đồ nguyên lý ở dưới

* Hành trình ép lần một để thoát khí trong viên gạch (từ hình 1.5 ÷ hình 1.8)

* Hành trình ép lần hai để ép chặt viên gạch (từ hình 1.9 ÷ hình 1.11),

- Khối xà ở trạng thái bắt đầu đi xuống (Hình 1.5)

- Thực hiện quá trình ép lần một, dầu được cấp vào xi lanh làm cho xi lanh đi xuống (hình 1.6)

- Thực hiện quá trình thoát khí trong viên gạch (Hình 1.7)

- Tác động lực ép trực tiếp vào viên gạch (hình 1.8)

- Ép lần hai: lực ép tăng tối đa (Hình 1.9)

- Thực hiện quá trình nâng khuôn (Hình 1.10)

- Kết thúc chu trình ép, xà đi lên, chuẩn bị chu trình ép tiếp theo (Hình 1.11)

1.5.3- Cấu tạo chung của khuôn ép gạch

Thông thường một bộ khuôn ép bao gồm các bộ phận chính như: Chày trên, Tấm đệm trên, Tấm đệm dưới, Chày dưới và Vanh khuôn (hình 1.12)

Hình 1.12 - Vị trí Chày trên, Chày dưới và Vanh ở trạng thái ép

0.160.12

252.18x252.18x28

1 2

3 4

Trong đó:

- Chày trên gồm hai phần: Phần thân Chày được gắn vào đầu trục ép nhờ lực

từ Phần ép tạo hình viên gạch là một tấm đệm đặc biệt được dán vào mặt dưới của Chày để chống dính khi ép, trên mặt có những rãnh đan nhau tạo hình ô bàn cờ để tạo thành mặt dưới của viên gạch Khi lát, mặt này có tác dụng bám chất dính kết và Tưng độ cứng của viên gạch

- Chày dưới có kết cấu tương tự Chày trên, chỉ khác tấm đệm cao su đặc biệt phủ trên mặt Chày rất nhẵn (như hình 1.16), khi ép tạo ra mặt nhẵn của viên gạch để tráng men sau này Xung quanh mặt trên của Chày được vo tròn một cung bán kính bằng 6mm (như hình 1.15) để khi ép xong viên gạch dễ dàng được đẩy ra khỏi khuôn mà không bị nứt, vỡ, đồng thời với kết cấu này cũng làm cho viên gạch được

250 trên máy như hình 1.14

Khi lắp ráp khuôn cần đảm bảo độ chính xác về vị trí giữa Chày trên, Chày dưới và 4 vanh như hình 1.12 và hình 1.13 Điều này có ý nghĩa rất lớn đối với tuổi thọ của khuôn Bởi vì, khi khe hở giữa các thành bên của Chày trên và các Vanh không bằng nhau sẽ dẫn đến hiện tượng mòn không đều đối với Chày trên và cả bộ khuôn

Hình 1.14 - Sơ đồ bố trí khuôn

Hình 1.15 - Bản vẽ Chày trên

Hình 1.16 – Hình ảnh Chày trên khuôn ép gạch ceramics 200 ×250

1.5.4.- Vật liệu chế tạo Chày trên

Do Chày trên phải làm việc trong điều kiện rất khắc nghiệt vì vậy vật liệu chế

tạo Chày trên cần đáp ứng được một số yêu cầu về cơ lý tính như sau:

- Có tính chịu mài mòn tốt ở điều kiện ma sát lớn

- Có độ bền, khả năng chịu va đập tốt

- Có khả năng chống được sự ăn mòn hóa học

Kết quả phân tích quang phổ tại công ty Z127 cho thấy phần vật liệu nền của Chày trên được làm từ thép các bon chất lượng tốt (Thép 45) Phần xung quanh mép Chày được hàn bởi que hàn hợp kim với các nguyên tố có khả năng chịu mòn tốt như: Mn: khoảng 1,4 ÷ 1,65%, Ni: 0,1 ÷ 0, 15%, Cr: 0,45 ÷ 0, 55%, P,S <0,35%, Cu: 0,25 ÷ 0,4%, Va: 0,02 ÷ 0,1% … thành phần các nguyên tố hợp kim và tạp chất cho thấy vật liệu mép Chày thuộc nhóm Hợp kim thấp có độ bền cao

Quan sát ảnh nền kim loại của vật liệu mép Chày trên cho thấy nền cơ bản là ferit (khoảng 90%), Peclit: 5 ÷ 8%, Mactenxit 2 ÷ 5% phân bố khá đều trên nền kim loại, hình ảnh nền kim loại trước tẩm thực có những lỗ khí nằm rải rác trên bề mặt kim loại

Hình 1.1.7 – Ảnh nền kim loại (× 400) của vật liệu mép Chày trước tẩm thực Hình 1.1.8 – Ảnh nền kim loại(× 100) của vật liệu mép Chày trước tẩm thực

1.5.5- Hiện tượng mòn khuôn ép gạch ceramics [11], [14]

Nói chung mòn khuôn ép gạch ceramics có hai dạng cơ bản đó là mòn do cào xước và mòn hóa học gây ra bởi tương tác hóa học của vật liệu ép với các bề mặt của khuôn Các cơ chế mòn này được trình bày tóm tắt như sau:

Hình 1.19

Hình 1.21 –Ảnh nền kim loại (×200) của vật liệu mép Chày sau tẩm thực

Hình 1.22 –Ảnh nền kim loại (×400) của vật liệu mép Chày sau tẩm thực

Hình 1.19 –Ảnh nền kim loại (× 40) của vật liệu mép Chày sau tẩm thực

Hình 1.20 –Ảnh nền lim loại (×100) của vật liệu mép Chày sau tẩm thực

Hình 1.20

1.5.5.1 Mòn do cào xước

Mòn do cào xước do các hạt cứng gắn vào một bề mặt hoặc do các hạt cứng tự

do giữa hai bề mặt gây ra khi giữa hai bề mặt tồn tại chuyển động tương đối Mòn

do cào xước xảy ra theo hai cơ chế biến dạng dẻo (vật liệu dẻo), nứt tách Hec (vật liệu dòn)

- Mòn do biến dạng dẻo:

Vật liệu tách khỏi bề mặt thông qua biến dạng dẻo trong quá trình mòn do cào xước có thể xảy ra theo vài chế độ biến dạng bao gồm cày, dồn ép vật liệu và cắt Trong quá trình cày, vật liệu bị biến dạng bị dồn sang hai bên của rãnh mà không bị tách ra Sự hình thành lượng vật liệu dồn ép ở phía trước của nó Điều này thường xảy ra khi tỷ số giữa sức bền cắt của bề mặt tiếp xúc chung đối với sức bền cắt trong lòng vật liệu cao Dạng cắt của mòn do cào xước xảy ra khi hạt cứng với góc tiếp xúc lớn di chuyển tạo nên rãnh và tách vật liệu ra khỏi rãnh dưới dạng mảnh mòn có dạng giống như phoi dây hoặc vụn

- Mòn do nứt tách Hec:

Khảo sát một hạt cứng trượt trên mặt phẳng của vật liệu dòn Khi tải trọng pháp tuyến còn nhỏ, hạt cứng sắc sẽ chỉ gây ra biến dạng dẻo trên mặt vật rắn và mòn xảy ra do biến dạng dẻo Khi tải trọng pháp tuyến vượt qua một giá trị nào đó mòn do nứt ngang làm tăng đột ngột tốc độ mòn Tốc độ mòn do nứt ngang tăng

nhanh hơn tuyến tính theo tải trọng pháp tuyến như trong biến dạng dẻo

1.5.5.2 Mòn hoá học

Mòn hóa học xảy ra khi các bề mặt đối tiếp hoạt động trong môi trường có hoạt tính hoá học Trong không khí mòn hóa học đôi khi gọi là mòn do ôxy hóa Mòn hoá học liên quan đến sự hình thành và phá huỷ của lớp màng sản phẩm hóa học trong vùng tiếp xúc

Mòn hóa học xảy ra do sự tương tác hóa học hoặc điện hóa của bề mặt chi tiết với môi trường Mòn hóa học xảy ra trong môi trường ăn mòn, nhiệt độ và độ ẩm cao Mòn điện hóa xảy ra khi phản ứng hóa học đi kèm với tác dụng của dòng điện chảy ra trong quá trình điện phân

Khi ăn mòn hóa học là nguyên nhân chính của mòn, một tương tác phức tạp giữa các cơ chế mòn khác nhau luôn tồn tại Đầu tiên mòn là do cào xước sau đó là

sự kết hợp của mòn hoá học và mòn cào xước Ứng suất tiếp xúc cao có thể làm tăng ăn mòn cục bộ dẫn đến sự tạo thành các lỗ châm kim trên bề mặt Ứng suất dư trong lòng kim loại có thể gây ra nứt do kết hợp với sự ăn mòn trong môi trường hoạt tính cao Hiện tượng này kết hợp với sự trượt bề mặt có thể gây ra mòn mạnh Một bộ khuôn ép gạch ceramics bao gồm Chày trên, Chày dưới và bốn Vanh khuôn, khi làm việc Chày trên chịu áp lực và ma sát rất lớn gây mòn mạnh Cường

độ mòn lớn nhất là tại các bề mặt thành bên, nơi tiếp xúc với nguyên liệu khi ép và đặc biệt là tại các vị trí lân cận các góc của Chày

Tóm lại mòn khuôn ép gạch ceramics cỡ 200 x 250 là do mòn cào xước kết hợp với mòn hoá học Tác động hoá học của vật liệu ép ở độ ẩm khoảng 7% tạo điều kiện cho sự hình thành của lớp màng sản phẩm hoá học làm giảm sức bền vật liệu vùng bề mặt thúc đẩy mòn do cào xước

1.5.6- Khái quát tình hình nghiên cứu về độ tin cậy của khuôn ép gạch ceramics

Khuôn ép gạch lát nền ceramics thường xuyên phải làm việc trong môi trường ăn mòn, áp lực cao, ma sát lớn vì vậy tốc độ hư mòn khuôn khá nhanh, điều đó ảnh hưởng trực tiếp đến năng suất, chất lượng sản phẩm và lợi nhuận của nhà sản xuất Trước đây khuôn ép gạch ceramics thường được nhập từ các nước có công nghệ phát triển như : ITALIA, Trung Quốc,… mặc dù chất lượng khuôn tốt, đảm bảo độ tin cậy trong sản xuất song giá thành và thời gian đáp ứng yêu cầu sửa chữa, thay thế là những yếu tố mà nguồn cung cấp này rất khó thỏa mãn được Vì vậy để chủ động trong sản xuất và giảm giá thành của sản phẩm, tăng sức cạnh tranh trên thị trường, các nhà sản xuất gạch đã có xu hướng sử dụng nguồn khuôn ép được chế tạo trong nước

Tuy nhiên chất lượng của khuôn sản xuất trong nước còn nhiều hạn chế, tuổi thọ thường rất thấp so với khuôn nhập ngoại Đến nay các cơ sở sản xuất khuôn ép đã không ngừng cải tiến kỹ thuật và công nghệ nhằm cải thiện chất lượng khuôn ép Bên cạnh đó đã có một số nghiên cứu của các nhà khoa học trong nước đưa ra các giải pháp công nghệ nhằm khắc phục tình trạng trên và đã có những thành công nhất định Có thể

kể ra đây một số công trình nghiên cứu về độ tin cậy như: