LỜI CAM ĐOAN Tôi cam đoan đây là công trình nghiên cứu của tôi, được thực hiện trên cơ sở nghiên cứu lý thuyết, kiến thức kinh điển và thực hiện các thí nghiệm dưới sự hướng dẫn khoa học
Trang 1BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT
THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH
LUẬN VĂN THẠC SĨ NGUYỄN VĂN HÀ
NGHIÊN CỨU NÂNG CAO TUỔI THỌ
CỦA MẶT LỐP Ô TÔ
NGÀNH: CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO MÁY - 605204
S KC 0 0 4 0 0 9
Trang 2BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
NGÀNH: CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO MÁY - 605204
Hướng dẫn khoa học: PGS.TS HOÀNG TRỌNG BÁ
Trang 3LÝ LỊCH KHOA HỌC
(Dùng cho nghiên cứu sinh & học viên cao học)
I LÝ LỊCH SƠ LƢỢC:
Họ và tên: NGUYỄN VĂN HÀ Giới tính: Nam
Ngày, tháng, năm sinh: 09/01/1985 Nơi sinh: Nghệ An
Quê quán: Nghệ An Dân tộc: Kinh
Địa chỉ liên lạc: 49/7, KP 2, P Long Bình, Tp Biên Hòa, T Đồng Nai
Ngành học: Kỹ Thuật Công Nghiệp
Tên đồ án, luận án hoặc môn thi tốt nghiệp: “Mô hình động cơ với hệ thống đánh lửa dùng cảm biến Hall”
Nơi bảo vệ đồ án, luận án hoặc thi tốt nghiệp: Đại Học Sư phạm Kỹ thuật thành phố Hồ Chí Minh
Người hướng dẫn: Nguyễn Tấn Lộc
2 Thạc sĩ:
Hệ đào tạo: Chính quy Thời gian đào tạo từ 03/2011 đến 03/2013 Nơi học: Đại Học Sư phạm Kỹ thuật thành phố Hồ Chí Minh
Ngành học: Công nghệ chế tạo máy
Tên luận văn: “NGHIÊN CỨU NÂNG CAO TUỔI THỌ CỦA MẶT LỐP Ô TÔ”
Ngày & nơi bảo vệ luận văn: 04/2013 tại trường Đại Học Sư phạm Kỹ thuật thành phố Hồ Chí Minh
Người hướng dẫn: PGS.TS HOÀNG TRỌNG BÁ
III QUÁ TRÌNH CÔNG TÁC CHUYÊN MÔN KỂ TỪ KHI TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC :
Thời gian Nơi công tác Công việc đảm nhiệm
Từ 03/2009 đến nay Sở Khoa học và Công nghệ
Trang 4LỜI CAM ĐOAN
Tôi cam đoan đây là công trình nghiên cứu của tôi, được thực hiện trên cơ sở nghiên cứu lý thuyết, kiến thức kinh điển và thực hiện các thí nghiệm dưới sự hướng dẫn khoa học của Thầy PGS.TS Hoàng Trọng Bá
Các số liệu, kết quả nêu trong luận văn là trung thực và chưa từng được ai công bố trong bất kỳ công trình nào khác
Tp Hồ Chí Minh, ngày 10 tháng 04 năm 2013
(Ký tên và ghi rõ họ tên)
Nguyễn Văn Hà
Trang 5
LỜI CẢM ƠN
Qua thời gian thực hiện luận văn: “Nghiên cứu nâng cao tuổi thọ của mặt lốp ô tô”, ngoài những nỗ lực của bản thân, tôi đã nhận được sự khích lệ rất nhiều
từ gia đình, nhà trường, thầy, cô và bạn bè
Để tỏ lòng kính trọng và biết ơn sâu sắc, trước tiên tôi xin chân thành gửi lời cảm ơn đến Thầy hướng dẫn khoa học PGS.TS Hoàng Trọng Bá, thầy đã dành nhiều thời gian, tâm huyết, nhiệt tình hướng dẫn, định hướng, góp ý và động viên tôi trong suốt quá trình thực hiện luận văn
Cảm ơn quý thầy, cô giáo trường Đại học Sư Phạm Kỹ Thuật thành phố Hồ Chí Minh đã tận tình giảng dạy, truyền đạt những kiến thức nền tảng và chuyên môn cho tôi trong thời gian qua
Cảm ơn quý thầy, cô giáo trong khoa cơ khí chế tạo máy đã tạo điều kiện thuận lợi cho tôi trong quá trình làm đến khi hoàn thành
Cán bộ, công nhân viên phòng thí nghiệm xí nghiệp liên hợp Z751 đã hướng dẫn tôi trong quá trình thực hiện thí nghiệm
Thầy PGS.TS Lê Hiếu Giang và Thầy PGS TS Trương Ngọc Thục đã bỏ thời gian, công sức để phản biện và đóng góp ý kiến cho luận văn của tôi được hoàn thiện hơn
Cảm ơn gia đình, bạn bè, những người luôn bên tôi động viên và giúp đỡ tôi trong quá trình học tập và thực hiện luận văn này
Và cuối cùng tôi xin gởi lời chúc sức khỏe, hạnh phúc và thành công đến quý thầy cô, những người thân, bạn bè và đồng nghiệp của tôi
Xin chân thành cảm ơn!
Tp.Hồ Chí Minh, ngày 10 tháng 04 năm 2013
Trang 6Luận văn “nghiên cứu nâng cao tuổi thọ của mặt lốp ô tô” được thực hiện
nhằm mục đích khảo sát ảnh hưởng của các thành phần đến các tính chất của mặt lốp, xác định hàm lượng cao su Butadien (KBR-01) và hàm lượng chất độn (than đen N220) thích hợp để có các tính năng đáp ứng yêu cầu của hỗn hợp mặt lốp ô tô, xây dựng được công thức hỗn hợp cao su mặt lốp đáp ứng các yêu cầu đề ra: độ mài mòn, khả năng kháng kéo, độ cứng tốt
Trên cơ sở nghiên cứu các thành phần hỗn hợp cao su xác định được thành phần ảnh hưởng lớn nhất đến cơ tính của cao su Bằng qui hoạch thực nghiệm xác định được hàm lượng cao su và hàm lượng chất độn thích hợp từ đó xây dựng công thức hỗn hợp cao su mặt lốp ô tô đáp ứng các yêu cầu về cơ tính
Kết quả thực nghiệm cho thấy để đảm bảo lốp làm việc được ổn định, tăng tuổi thọ nên chọn hàm lượng cao su Butadien trong khoảng từ 20 – 30 % khối lượng, hàm lượng than N220 trong khoảng từ 40 – 60 % khối lượng
Để thực hiện các công việc trên, chúng tôi đã nghiên cứu, giải quyết các vấn
đề có liên quan và trình bày trong 4 chương của luận văn như sau:
Chương 1: Tổng quan
Từ những công trình nghiên cứu đã có ở trong nước và ngoài nước, chúng tôi tóm tắt những thành tựu đã đạt được và những tồn tại liên quan đến đề tài luận văn Trên cơ sở đó, chúng tôi trình bày ý nghĩa khoa học và thực tiễn của luận văn
Chương 2: Cơ sở lý thuyết
Giới thiệu về qui trình sản xuất lốp ô tô trong thực tế, các bước sản xuất của lốp ô tô một cách tổng quát Tính chất hóa lý của các loại cao su và các phụ gia có trong thành phần cao su
Trang 7Chương 3: Nghiên cứu thực nghiệm và kết quả
Giới thiệu các dụng cụ, thiết bị dùng trong quá trình thực nghiệm: đo độ cứng, đo độ mài mòn và độ kháng kéo
Qui hoạch khảo nghiệm trên vật liệu cao su được cán luyện từ đơn pha chế Kết quả nghiên cứu và rút ra các qui luật chung
Chương 4: Kết luận và hướng phát triển
Từ các kết quả thu được, chúng tôi đưa ra kết luận và đề xuất hướng phát triển của đề tài
Trang 8SUMMARY
There are variety of factors affecting the process of using car tires like environment, climate, bad road quality, speeding, overweighing,… All of these make tires become torn quickly, especially the fact that the tire surface wears out quickly
The thesis “The research to enhance the life of car tire surface” is carried
out with the purpose of identifying the impact of components to the tire surface nature This is also to identify the suitable content of rubber Butadien (KBR-01) and fillers (carbon black N220) From that point, we can have good-quality mixtures of tire surface, as well as build up the formula of mixtures for tire surface to meet requirements of wearing, tensile strength, and the good stiffness
By using experiments to identify suitable rubber content and filler content, the author also builds up the formula of mixtures of tire surface to meet requirements of mechanical properties
The experiments proves that content rubber Butadien (KBR- 01) of 20- 30% weight, carbon black content of 40-60% weight will ensure the stability and life for tires
Trang 9MỤC LỤC
Lý lịch khoa học i
Lời cam đoan ii
Lời cảm ơn iii
Tóm tắt iv
Summary vi
Mục lục vii
Danh sách các chữ viết tắt và kí hiệu viii
Danh mục các bảng ix
Danh mục các hình xii
Đặt vấn đề xiii
CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN 1
1.1 Tính cấp thiết của đề tài: 1
1.2 Các nghiên cứu trong và ngoài nước: 1
1.2.1 Các nghiên cứu trong nước 1
1.2.2 Các nghiên cứu ngoài nước 2
1.3 Luận điểm mới của đề tài 2
1.4 Mục tiêu nghiên cứu: 2
1.5 Nhiệm vụ nghiên cứu và giới hạn đề tài 2
1.6 Phương pháp nghiên cứu 3
CHƯƠNG 2 CƠ SỞ LÝ THUYẾT 4
2.1 Tổng quan về lốp ô tô 4
2.1.1 Lịch sử phát triển của lốp ô tô 4
2.1.2 Tình hình sản xuất lốp xe ô tô tại Việt Nam 5
2.1.3 Phân loại lốp ô tô: 5
2.1.4 Cấu tạo và chức năng của các thành phần lốp 7
2.2 Cao su thiên nhiên 7
2.2.1 Trạng thái thiên nhiên 7
Trang 102.2.2 Tính chất lý hóa và ứng dụng của cao su thiên nhiên 8
2.2.3 Ứng dụng của cao su thiên nhiên 11
2.3 Cao su Butadien (BR) 12
2.3.1 Cấu tạo và phương pháp sản xuất 12
2.3.2 Tính chất và ứng dụng của cao su Butadien 12
2.4 Cao su Styren-Butadien (SBR) 14
2.4.1 Tính năng công nghệ và ứng dụng của cao su SBR 14
2.5 Cao su Nitril (NBR) 15
2.5.1 Tính năng cơ học 15
2.5.2 Ứng dụng 15
2.6 Các chất phụ gia trong cao su 15
2.6.1 Chất độn 15
2.6.2 Chất lưu hóa cao su 21
2.6.3 Chất xúc tiến 22
2.6.4 Chất trợ xúc tiến 24
2.6.5 Chất phòng lão 25
CHƯƠNG 3 NGHIÊN CỨU THỰC NGHIỆM VÀ KẾT QUẢ 27
3.1 Nội dung nghiên cứu 27
3.2 Chế tạo mẫu thử nghiệm 28
3.3 Thiết bị nghiên cứu 30
3.3.1 Máy cán luyện cao su 30
3.3.2 Máy ép lưu hóa khuôn bằng 31
3.3.3 Máy đo độ mài mòn Akron: 32
3.3.4 Thiết bị đo độ cứng 34
3.3.5 Máy đo cường lực 34
3.3.6 Cân điện tử: 36
3.4 Khảo sát ảnh hưởng của cao su Butadien trong thành phần cao su 36
3.5 Khảo sát ảnh hưởng của than trong thành phần cao su 42
3.6 Qui hoạch thực nghiệm 47
Trang 113.6.1 Xử lí số liệu thực nghiệm 50
CHƯƠNG 4 KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN 75
4.1 Kết luận 75
4.2 Hướng phát triển của đề tài 76
TÀI LIỆU THAM KHẢO 77
Trang 12DANH SÁCH CÁC CHỮ VIẾT TẮT VÀ KÍ HIỆU
TCVN/QS 804:2011 Tiêu chuẩn về lốp và săm bơm hơi
ASTM Tiêu chuẩn
ML2006 Kí hiệu tên bán thành phẩm mặt lốp đắp
TN Thí nghiệm
M300 Modun 300
BR Cao su tổng hợp Butadien
SVR Cao su thiên nhiên
SVR-10L Một loại tên thương phẩm của cao su thiên nhiên
KBR-01 Một loại tên thương phẩm của cao su tổng hợp Butadien NBR Cao su Nitril
SBR Cao su Styren-Butadien
DM Xúc tiến Disufure Benzothiazyl
TMTD Xúc tiến Disufur Tetrametethyl Thiuram
cm3/1.61 km Đơn vị đo độ mài mòn
Shore A Đơn vị đo độ cứng
% Đơn vị đo độ dãn dài
MPa Đơn vị đo độ kháng kéo
n Số yếu tố ảnh hưởng đầu vào
t Hệ số hồi qui theo tiêu chuẩn Student
F Hệ số hồi qui theo tiêu chuẩn Fisher
Trang 13DANH MỤC CÁC BẢNG
Bảng 2.1 Tính chất lý học của cao su thiên nhiên 8
Bảng 2.2 Các chỉ tiêu hóa lý của cao su SVR (Standar Vietnam Rubber) TCVN 3769:2004 9
Bảng 2.3 Tỉ lệ sử dụng được phân bố như sau: 11
Bảng 2.4 Tính chất chung của cao su Butadien 12
Bảng 2.5 Bảng tính chất của cao su NBR với hàm lượng acrylonitril tăng dần 15
Bảng 2.6 Một số tính chất hóa lý và thù hình của than đen 16
Bảng 2.7 Các loại than đen, tính chất và ứng dụng của than đen 18
Bảng 2.8 Một số tính chất hóa lí của hạt Silica 20
Bảng 2.9 Chỉ tiêu chất lượng lưu huỳnh 22
Bảng 2.10 Lượng dùng chất xúc tiến DM 23
Bảng 2.11 Lượng dùng trong cao su thiên nhiên 24
Bảng 2.12 Lượng dùng của ZnO và acid stearic trong các loại cao su 25
Bảng 2.13 Tính chất và công dụng của chất phòng lão RD 25
Bảng 2.14 Một số đơn pha chế cao su 26
Bảng 2.15 Một số đơn pha chế tại xí nghiệp liên hợp Z751 26
Bảng 3.1 Công thức pha chế hỗn hợp cao su mặt lốp ô tô khi thay đổi hàm lượng cao su Butedien 37
Bảng 3.2 Kết quả chỉ tiêu cơ lý của mặt lốp ô tô khi thay đổi hàm lượng cao su Butadien 38
Bảng 3.3 Kết quả đo độ mài mòn 38
Bảng 3 4 Kết quả đo độ cứng 39
Bảng 3.5 Kết quả đo độ dãn dài đứt 40
Bảng 3.6 Kết quả đo khi kéo đứt 41
Bảng 3.7 Kết quả đo M300 41 Bảng 3.8 Công thức pha chế hỗn hợp cao su mặt lốp ô tô thay đổi hàm lượng than43
Trang 14Bảng 3.9 Kết quả chỉ tiêu cơ lý của mặt lốp ô tô khi thay đổi hàm lượng than N220
43
Bảng 3.10 Kết quả đo độ mài mòn 44
Bảng 3.11 Kết quả đo độ cứng 44
Bảng 3.12 Kết quả đo độ dãn dài đứt 45
Bảng 3.13 Kết quả đo khi kéo đứt 46
Bảng 3.14 Kết quả đo M300 46
Bảng 3.15 Các chỉ tiêu cơ lý bán thành phẩm mặt lốp ô tô (tên bán thành phẩm: ML2006) của Xí nghiệp cao su Z751 48
Bảng 3.16 Thiết kế thí nghiệm 49
Bảng 3.17 Kết quả đo độ mài mòn qui hoạch thực nghiệm 52
Bảng 3.18 Kết quả đo độ mài mòn tại tâm 53
Bảng 3.19 Kết quả kiểm định lượng mòn theo tiêu chuẩn Fisher 54
Bảng 3.20 Kết quả thiết kế thí nghiệm leo dốc sự thay đổi độ mài mòn 55
Bảng 3.21 Kết quả thí nghiệm leo dốc độ mài mòn của mặt lốp ô tô 56
Bảng 3.22 Kết quả đo độ cứng qui hoạch thực nghiệm 56
Bảng 3.23 Kết quả thí nghiệm độ cứng tại tâm của mặt lốp 57
Bảng 3.24 Bảng kiểm định độ cứng theo tiêu chuẩn Fisher 58
Bảng 3.25 Thiết kế thí nghiệm leo dốc sự thay đổi độ cứng của mặt lốp ô tô 59
Bảng 3.26 Kết quả thí nghiệm leo dốc sự thay đổi độ cứng của mặt lốp ô tô 60
Bảng 3.27 Kết quả đo độ dãn dài qui hoạch thực nghiệm 61
Bảng 3.28 Kết quả thí nghiệm độ dãn dài tại tâm của mặt lốp ô tô 62
Bảng 3.29 Kết quả kiểm định độ dãn dài theo tiêu chuẩn Fisher 63
Bảng 3.30 Thiết kế thí nghiệm leo dốc sự thay đổi độ dãn dài 64
Bảng 3.31 Kết quả thí nghiệm leo dốc sự thay đổi độ dãn dài 65
Bảng 3.32 Kết quả đo độ bền kéo qui hoạch thực nghiệm 65
Bảng 3.33 Kết quả thí nghiệm độ bền kéo tại tâm của của mặt lốp ô tô 66
Bảng 3.34 Bảng kiểm định độ bền kéo theo tiêu chuẩn Fisher 67
Bảng 3.35 Thiết kế thí nghiệm leo dốc sự thay đổi độ bền kéo của mặt lốp ô tô 68
Trang 15Bảng 3.36 Kết quả thí nghiệm leo dốc sự thay đổi độ bền kéo của mặt lốp ô tô 69
Bảng 3.37 Kết quả đo độ M300 qui hoạch thực nghiệm 70
Bảng 3.38 Kết quả thí nghiệm Modun 300 tại tâm của mặt lốp ô tô 71
Bảng 3.39 Bảng kiểm định Modun 300 theo tiêu chuẩn Fisher 72
Bảng 3.40 Thiết kế thí nghiệm leo dốc sự thay đổi modun 300 73
Bảng 3.41 Kết quả thí nghiệm leo dốc sự thay đổi Modun 300 74
Trang 16DANH MỤC CÁC HÌNH
Hình 3.2 Mẫu thử độ mài mòn 28
Hình 3.3 Mẫu thử độ cứng 28
Hình 3.4 Mẫu thử độ kháng kéo 28
Hình 3.5 Máy cán luyện cao su 30
Hình 3.6 Máy ép lưu hóa khuôn bằng 31
Hình 3.7 Máy đo độ mài mòn Akron 32
Hình 3.8 Đồng hồ đo độ cứng 34
Hình 3.9 Máy đo cường lực 35
Hình 3.10 Cân điện tử 36
Hình 3.11 Đồ thị biểu diễn ảnh hưởng của hàm lượng cao su Butadien đến độ mài mòn 39
Hình 3.12 Đồ thị biểu diễn ảnh hưởng của hàm lượng cao su Butadien đến độ cứng 40
Hình 3.13 Đồ thị biểu diễn ảnh hưởng của hàm lượng cao su Butadien đến độ dãn dài khi đứt 41
Hình 3.14 Đồ thị biểu diễn ảnh hưởng của hàm lượng cao su Butadien đến độ bền kéo khi đứt và M300 42
Hình 3.15 Đồ thị biểu diễn ảnh hưởng của hàm lượng than đến độ mài mòn 44
Hình 3.16 Đồ thị biểu diễn ảnh hưởng của hàm lượng than đến độ cứng 45
Hình 3.17 Đồ thị biểu diễn ảnh hưởng của hàm lượng than đến độ dãn dài khi đứt 46 Hình 3.18 Đồ thị biểu diễn ảnh hưởng của hàm lượng than đến độ bền kéo khi đứt và Modun 300 47
Trang 17ĐẶT VẤN ĐỀ
Việt Nam là một thị trường lớn đối với lốp xe ô tô với rất nhiều thuận lợi Việt Nam có một nguồn nguyên liệu cao su thiên nhiên dồi dào (hiện là nước xuất khẩu cao su lớn thứ tư trên thế giới) và nguồn nhân lực cũng là một thế mạnh của Việt Nam Bên cạnh đó cùng với sự phát triển của nền kinh tế và xã hội thì nhu cầu
đi lại và vận chuyển bằng ô tô, xe tải và xe buýt ngày một tăng Một nhân tố quan trọng thúc đẩy ngành lốp xe phát triển là nhờ chính sách của chính phủ khuyến khích các thành phần kinh tế tham gia vào việc sản xuất cao su và đầu tư sâu rộng vào ngành được thực hiện thông qua hoạt động xúc tiến đầu tư vốn nước ngoài, sản xuất trong nước để phục vụ thị trường trong nước và xuất khẩu
Trong thực tế, quá trình sử dụng lốp xe ô tô hiện nay do ảnh hưởng của nhiều yếu tố khác nhau như: môi trường khí hậu, chất lượng mặt đường xấu, việc sử dụng
xe ô tô không đúng quy định như chạy với tốc độ cao, tải sử dụng không đúng với yêu cầu của nhà sản xuất làm cho lốp xe mau hư hỏng đặc biệt là phần mặt lốp nhanh bị mài mòn
Một lốp xe ô tô gồm có năm phần chính: mặt lốp, hông lốp, khung lốp, tanh lốp và tầng hoãn xung Trong đó hỗn hợp cao su của mặt lốp có yêu cầu đặc trưng như: có khả năng chịu mài mòn, độ cứng cao và khả năng kháng kéo tốt; Hỗn hợp cao su mặt lốp khi bị hỏng có thể đắp lại tuy nhiên mặt lốp sau khi đắp có tuổi thọ không cao
Đề tài này tiến hành “nghiên cứu nâng cao tuổi thọ của mặt lốp ô tô”
nhằm cải thiện chất lượng mặt lốp ô tô để khắc phục những khuyết điểm trên đây của mặt lốp, kéo dài thời gian làm việc của lốp
Từ các kết quả thực tế như trên chúng tôi tiến hành nghiên cứu về mặt lốp ô
tô với nội dung cụ thể như sau:
Chương 1: Tổng quan
Chương 2: Cơ sở lý thuyết
Chương 3: Nghiên cứu thực nghiệm và kết quả
Chương 4: Kết luận và hướng phát triển