Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn
1
THUYẾT MINH
LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT ĐỀ TÀI:
XÁC ĐỊNH ĐỘ TIN CẬY TRÊN CƠ SỞ MÒN
CỦA CHÀY DƯỚI KHUÔN ÉP GẠCH CERAMICS
Học viên: Lƣơng Anh Dân
Lớp: CHK10
Chuyên nghành: Công nghệ chế tạo máy
HD khoa học: TS. Nguyễn Đình Mãn LỜI CAM ĐOAN
Với danh dự là một gảng viên, tôi xin cam đoan đây là công trình
nghiên cứu của riêng tôi.
Các kết quả và số liệu nêu trong luận văn là trung thực và chưa từng
được ai công bố trong bất kỳ một công trình khác. Trừ những phần tham khảo
đã được ghi rõ trong luận văn.
Tác giả
LƢƠNG ANH DÂN
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn
4
DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU CHÍNH
Ký hiệu Ý nghĩa Đơn vị
D(X), σ
2
Phương sai của đại lượng ngẫu nhiên X
E(X) Kỳ vọng toán của đại lượng ngẫu nhiên X
E(t) Thời gian phục hồi trung bình h
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 phân phối xác suất của đại lượng ngẫu nhiên X
h
0
Kích thước của mẫu tại thời điểm t = 0 mm
h
t
Kích thước của mẫu sau thời gian thử mòn t mm
h
i
Tần số của khoảng chia thứ i
I
U
Cường độ mòn đường
I
5
Q(t) Xác suất hỏng
r
i
Tần suất của khoảng chia thứ i
R(t) Hàm tin cậy (Xác suât 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
t
γ
Tuổi thọ gamma phần trăm
T Thời gian làm việc ngẫu nhiên không hỏng h
T
tb
Thời gian làm việc trung bình đến khi hỏng h
U Lượng mòn kích thước mm
U
’
Tốc độ mòn mm/h
U
gh
Lượng mòn giới hạn mm
U
r
Lượng mòn sau thời gian chạy rà mm
v Vận tốc trượt m/s
v
min
Vận tốc trượt nhỏ nhất m/s
σ Độ lệnh tiêu chuẩn (độ lệch trung bình bình phương)
τ Chu kỳ thay thế h
Ω(t) Kỳ vọng số lần hỏng trước thời điểm t
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn
6
Δ Độ lớn của khoảng chia Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn
7
DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU
TT Bảng số Nội dung Trang
1 1.1
Xác suất không hỏng của các dạng thể hiện mòn
khác nhau
13
2 2.1
Kết quả mòn của mẫu Chày dưới khuôn ép gạch
ceramics.
41
3 2.2
Các hệ số a
i
và b
i
của các đường thẳng U = a
Quá trình mòn ngẫu nhiên và các hàm mật độ phân
phối f(U), f(t)
8
3 1.3 Các thể hiện mòn tuyến tính và các mật độ f(U), f(t) 10
4 1.4 Những bộ phận chính của máy ép SACMI 16
5 1.5 ÷ 1.11 Mô phỏng quá trình ép gạch của máy ép SACMI 18, 19
6 1.12 Sơ đồ lắp đặt khuôn 21
7 1.13 Sơ đồ bố trí khuôn 22
8 1.14 Vị trí Chày trên, Chày dưới và Vanh ở trạng thái ép 23
9 1.15 Bản vẽ Chày dưới 24
10 1.16 Hình ảnh Chày dưới khuôn ép gạch ceramics 25
11 2.1 Vị trí đo của Chày dưới 31
12 2.2
Hình ảnh vùng mòn nhiều nhất trên bề mặt Chày
dưới và vị trí đo “M”.
31
13 2.3 Sơ đồ đo mòn Chày dưới 32
14 2.4 Đồng hồ so Mitutoyo 32
15 2.5 Sơ đồ gá đặt đồ gá dụng cụ đo 34
16 2.6 Hình chiếu trục đo của đế đồ gá dụng cụ đo 34
17 2.7 Hình ảnh hệ thống đồ gá và dụng cụ đo 35
18 2.8 Hình ảnh đo mòn bề mặt Chày dưới thực tế 36
19 2.9 Một thể hiện mòn được thay bằng 1 đường thẳng 42
20 2.10 Tuyến tính hoá 35 thể hiện mòn 43
21 2.11 Đồ thị hàm mật độ phân phối tuổi thọ mòn 44
22 2.12
Quan hệ giữa các hàm f(t) và hàm R(t) của phân
phối chuẩn
46
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn
10
MỤC LỤC MỞ
ĐẦU..........................................................................................................12
1. Tính cấp thiết của đề
tài..........................................................................12
2. Mục đích nghiên cứu của đề
tài..............................................................13
3. Phƣơng pháp nghiên
cứu........................................................................13
4. Ý nghĩa của đề
tài.....................................................................................14
5. Nội dung luận
văn....................................................................................14
Chƣơng 1.TỔNG QUAN VỀ NHỮNG NGHIÊN CỨU ĐỘ TIN CẬY
TRÊN CƠ SỞ MÒN CỦA CHI TIẾT MÁY VÀ KHUÔN ÉP GẠCH
CERAMICS.....................................................................................................1
5
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 qủa đo mòn Chày dưới tại cơ sở sản xuất ............................ 49
2.3. Phƣơng pháp xác định độ tin cậy của chày dƣới khuôn ép gạch
ceramis trên cơ sở mòn............................................................................. 51
2.4. Độ tin cậy của Chày dƣới khuôn ép gạch ceramics.........................62
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn
12
2.5. Chu kỳ thay thế của Chày dƣới khuôn ép gạch ceramis.................65
2.6. Kết luận chƣơng 2...............................................................................65
KẾT LUẬN CHUNG....................................................................................66
ĐỀ XUẤT HƢỚNG NGHIÊN CỨU TIẾP THEO.....................................66
TÀI LIỆU THAM KHẢO............................................................................67
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn
13
MỞ ĐẦU
1. Tính cấp thiết của đề tài
Trong các dây chuyền sản xuất hiện đai, độ tin cậy có ý nghĩa vô cùng quan
trọng, nếu một chi tiết hoặc thiết bị nào đó trong dây chuyền có độ tin cậy thấp, hay
xảy ra hòng hóc thì sẽ làm đình trệ cả dây chuyền sản xuất.
Hiện nay ở Việt nam đã có vài chục nhà máy sản xuất gạch Ceramic, các dây
chuyền sản xuất chủ yếu nhập từ Italia, Trung Quốc. Trong các dây chuyền đó,
khuôn ép là một trong những cụm chi tiết rất quan trong, làm việc trong môi trường
2. Mục đích nghiên cứu của đề tài
- Xác định độ tin cậy trên cơ sở mòn của Chày dưới khuôn ép gạch ceramics
của nhà máy gạch Mikado.
- Xác định chu kỳ thay thế của Chày dưới theo yêu cầu độ tin cậy đặt trước
của người sử dụng.
3. Phƣơng 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 khuôn theo thời gian tại nhà máy.
- Phương pháp xử lý số liệu thống kê:
Hình 1.1 – Hình ảnh dây chuyền sản xuất gạch ceramics
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn
15
Dùng phần mềm Matlab và các phần mềm máy tính để xử lý số liệu thống kê.
4. Ý nghĩa của đề tài:
a) Ý nghĩa khoa học
- Đề tài đã đưa ra được trình tự các bước xác định độ tin cậy trên cơ sở mòn
của Chày dưới khuôn ép gạch ceramics.
- Đề tài đã xác định được hàm số độ tin cậy theo thời gian của Chày dưới
khuôn ép gạch ceramics. Đây là kết quả khoa học hết sức to lớn.
b) Ý nghĩa thực tiễn
- Xác định được chu kỳ thay thế của Chày dưới khuôn ép gạch ceramics theo
yêu cầu về độ tin cậy của người sử dụng. Chọn đúng thời điểm thay thế có tác dụng
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.
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
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn
17
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 qúa 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 giữ nguyên độ tin cậy
trong thời gian bảo quản và sử dụng.
1.2- Độ tin cậy của chi tiết máy trên cơ sở mòn [6], [9], [11], [14], [16]
1.2.1- 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 tưong
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
Nu U
gh
l lng mũn cho phộp, thỡ s kin hng xy ra khi lng mũn trong
khai thỏc vt quỏ giỏ tr gii hn y. Nh vy din tớch phn gch chộo di
ng cong f(U) chớnh l xỏc sut khụng xy ra h hng thi im t
1
; cũn din
tớch phn hỡnh gch chộo di ng cong f(t) chớnh l xỏc sut trc thi im
t
1
khụng xy ra h hng hay l xỏc sut tui th ngu nhiờn T ly giỏ tr khụng
nh hn mt s t
1
cho trc. T hai phõn phi ú cú th rỳt ra nhng kt lun tng
Hỡnh 1.2- Quỏ trỡnh mũn ngu nhiờn v cỏc hm mt phõn phi f(U), f(t) f(t)
f(t)
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
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.
R(t
1
) = P[U(t
1
) U
gh
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=U
gh
U
P(T t
2
)
t
U
0
t
t
U
0
t
1
t
2
f(U)
P(U U
gh
)
E(U)= E(U
r
)+ E(U’)t
U
gh
0
0
t
E(U
r
)
f(U
r
)
Hình 1.3- Các thể hiện mòn tuyến tính và các mật độ f(U), f(t)
σπ
(1.4)
Hàm mật độ của tốc độ mòn có dạng:
f(U’) =
)'U(2
)]'U(E'U
exp
)'U(2
1
2
2
(1.5)
Xác suất không hỏng của cặp chi tiết ở thời điểm t là xác suất để lượng mòn ở
thời điểm đó không vượt giá trị giới hạn, tức là :
R(t) = P[U(t) U
gh
] (1.6)
Nếu lượng mòn có mật độ phân phối tuân theo luật chuẩn thì xác suất không
hỏng bằng:
R(t) =
dU
ảnh hưởng đến quá trình mòn là độc lập với nhau và tốc độ mòn của cặp chi tiết là
tổng các tốc độ mòn do riêng từng nguyên nhân tác dụng gây ra. Ta biết rằng, hàm
tuyến tính của các biến ngẫu nhiên phân phối chuẩn cũng phân phối chuẩn. Do đó
kỳ vọng lượng mòn bây giờ bằng:
E(U(t)) = E(U
r
) + E(U'
)t (1.8)
và phương sai : D(U(t)) = D(U
r
) + D (U')t
2
(1.9)
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn
22
Với giả thiết U có phân phối chuẩn ở thời điểm t, ta có hàm mật độ tuổi thọ:
f(t) =
t
f(t)dt
Thay f(t) từ (1.9) vào các biểu thức này, ta được :
R(t) =
2
r
gh
r
t)'U(D)U(D
Ut)'U(E)U(E
(1.11)
Q(t) =
2
r
gh
r
t)'V(D)V(D
Vt)'V(E)V(E
(1.14)
Trong đó:
+ V
r
là thể tích mòn do chạy rà ;
+ V’ là tốc độ thay đổi thể tích mòn ;
+ V
gh
là thể tích mòn giới hạn.
Bảng 1.1 sau đây cho biết độ tin cậy của cặp chi tiết ứng với các dạng thể hiện
mòn khác nhau [6], [10], [13], [15]. Thực tế thường gặp các mô hình 1 và 3, còn các
mô hình 2 và 4 là những trường hợp đặc biệt.
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn
Ut)'U(E)U(E
r
E[U(t)] = E(U’)t ; E(U
r
) = 0
D[U(t)] = D(U’)t
2
;
D(U
r
) = 0
R(t) = 1-
2
gh
t)'U(D
Ut)'U(EE[U(t)] = E(U
r
) + U’t; E(U’)= U’
= const
D[U(t)] = D(U
r
) ; D(U’) = 0
R(t) = 1 -
)U(D
Ut'U)U(E
r
gh
r
Trong một số trường hợp, người ta biết các đặc trưng khác của sự mài mòn.
Đó là cường độ mòn đường:
I
U
=
m
S
U
(1.15)
Hoặc cường độ mòn khối : I
v
=
m
S
V
(1.16)
Trong đó: I
U
- cường độ mòn đường ; I
v
- cường độ mòn khối ; U - lượng mòn
kích thước; V - thể tích mòn; S
m
- quãng đường ma sát.
Trong tính toán về mòn, cường độ mòn đường thường được dùng nhiều hơn.
Ký hiệu v
m
là tốc độ trượt, công thức định nghĩa (1.15) có thể viết dưới dạng khác:
I
U
2
m
U
r
gh
m
U
r
t)v.I(D)U(D
Ut)v.I(E)U(E
(1.19)
Nếu E(U
r
) = 0 và U
gh
>>U
r
, xác suất không hỏng và xác suất hỏng có dạng:
m
gh
m
t)v.I(D
Ut)v.I(E
U
U
(1.21)
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn
25
Từ đó có thể xác định được thời gian làm việc ứng với các xác suất cũng như
các đặc trưng mòn đã cho. Với v
m
= const, theo 1.18 ta có tuổi thọ %:
t
=
)]I(Dx)I(E[v
U
UUm
gh
(1.22)
hoặc nếu thay
)I(D
U
(I
U
= 2.7777.10
-7
)]I(xv1[v)I(E
U
UmU
gh
(1.24)
đo bằng giờ.
Cũng có thể từ (1.20) rút ra cường độ mòn cần thiết của cặp ma sát:
E(I
U
) =
)]I(xv1[tv
U
Um
gh
(1.25)
Trong đó x là phân vị, đọc từ bảng phụ lục II [6].
1.3. 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 dưới, đồng thời
hiểu rõ hơn về nguyên nhân và cơ chế mòn khuôn, trước tiên 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:
Copyright: Tài liệu đại học ©