Tài liệu CHƯƠNG 5 - KHUYẾT TẬT CỦA HỆ ĐỘNG LỰC TÀU THỦY. NGUYÊN NHÂN VÀ PHƯƠNG PHÁP DÒ TÌM doc

CHƯƠNG 5
KHUYẾT TẬT CỦA HỆ ĐỘNG LỰC
TÀU THỦY. NGUYÊN NHÂN VÀ
PHƯƠNG PHÁP DÒ TÌM

BÀI 5.1 PHÂN LOẠI VÀ NGUYÊN
NHÂN GÂY KHUYẾT TẬT CỦA HỆ
ĐỘNG LỰC TÀU THỦY

5.1 PHÂN LOẠI VÀ NGUYÊN NHÂN GÂY KHUYẾT TẬT
CỦA HỆ ĐỘNG LỰC TÀU THỦY
Các dạng hư hỏng
•
Hư hỏng trong vật liệu và chi tiết máy có thể
xuất hiện khi chế tạo cũng như trong quá trình
khai thác.
•
Khi nấu chảy kim loại cũng như khi đúc sẽ tạo ra
các khuyết tật như tạo ô xít, tạp chất xỉ, rỗ co
ngót, rỗ, bọt, tro xốp và các vết nứt. Trong quá
trình gia công có thể xuất hiện các vết nứt, rạn,
phân lớp, vết gấp, tạo ba via, điểm trắng,
•
Khi chế tạo thường kèm theo việc gia công nhiệt
có thể xảy ra việc khử các bon trên bề mặt kim
loại sẽ làm giảm độ cứng, sự quá nhiệt, sự quá
nung, giòn, làm thay đổi kết cấu kim loại, tạo vết
nứt khi tôi.

Các dạng hư hỏng

•
Trong thời gian khai thác các chi tiết bị biến
dạng, mài mòn, ăn mòn và xói mòn, tạo vết nứt
ở chi tiết, thay đổi kết cấu và tính chất cơ học
của kim loại.
•
Tất cả các khuyết tật đó có thể phân bố ở bề
mặt trên, dưới hoặc bên trong chi tiết. Khả
năng không làm việc được của chi tiết máy và
các cơ cấu có thể xảy ra nhanh hay chậm phụ
thuộc vào chế độ làm việc, đặc tính mài mòn và
sự hỏng hóc của nó. Sau đây là phân loại các
dạng khuyết tật và nguyên nhân gây khuyết tật
ở chi tiết máy

1- Hư hỏng do mài mòn
•
Nguyên nhân
- Các chi tiết mối ghép của các máy móc, cơ cấu khi chuyển
động sẽ xuất hiện lực ma sát và gây nên mài mòn.
- Mài mòn còn do các phần tử bột mài rơi trên bề mặt ma sát,
khe hở dầu, khe hở nhiệt không đảm bảo, bộ đôi ma sát chọn
không đúng, sự lắp ráp không đúng, dầu bôi trơn không đảm
bảo.
•
Kết quả
- Kết quả sau một thời gian hoạt động kích thước của chi tiết
sẽ thay đổi tăng khe hở lắp ghép.
- Mài mòn làm giảm tính bền, thay đổi hình dạng (tạo elip,
côn, hình tang trống, làm tăng khe hở dầu, tạo vết lỗ rỗ trên

bề mặt ma sát do kết quả của ma sát, Hư hỏng bề mặt ma sát
(tạo vết xước,vết lõm…)

1- Hư hỏng do mài mòn
•
Cách khắc phục
Để nâng cao tính chống mài mòn của chi tiết máy người ta đã
tạo ra các điều kiện sau:
–
Lựa chọn độ nhám và độ chính xác gia công bề mặt tiếp xúc
của bộ đôi ma sát. ở đây cần phải tính đến tính kinh tế khi nâng
cao độ chính xác và độ nhẵn gia công. Như vậy ở đây trong một
vài trường hợp sẽ làm tăng giá thành của chi tiết.
–
Các chi tiết của bộ đôi ma sát cần phải có độ cứng cao, một
trong 2 chi tiết cần phải có độ cứng lớp bề mặt cao hơn. Thực tế
cho thấy rằng khi tăng độ cứng của một trong các chi tiết sẽ làm
giảm độ mài mòn của chúng.
–
Dầu bôi trơn cần phải đảm bảo tính chất bôi trơn tốt cho các cơ
cấu.ở những cơ cấu chịu tải nặng phải sử dụng dầu bôi trơn
riêng biệt với các chất phụ gia

2- Ăn mòn
•
Ăn mòn điện hóa bao gồm ăn mòn liên tục (ăn mòn đều,
ăn mòn không đều) ăn mòn cục bộ (vết đốm, rỗ, )
trong môi trường dung dịch điện ly. Dể bảo vệ ăn mòn
điện hóa, trên thân tàu, chân vịt, người ta thường gắn
Zn bảo vệ chống ăn mòn

•
Ăn mòn hóa học là tạo gỉ sắt, tạo bọt, tạo xốp (tơi) kim
loại, tạo lớp, làm gãy đứt khi ma sát, các vết nứt theo
góc lượn hoặc mép biên, khử các bon (khuyếch tán các
nguyên tử các bon chảy với tốc độ lớn hơn so với sự ô
xi hóa bề mặt), tính giòn hydrô hóa sẽ tạo các vết nứt và
thay đổi cấu trúc kim loại. Ăn mòn bề mặt dưới tác dụng
của môi trường có mặt của độ ẩm, các chất gây ăn mòn
như lưu huỳnh, axit. Ống xả thường bị ăn mòn lưu
huỳnh, axit

3- Xâm thực, Sói mòn
•
Định nghĩa
Hiện tượng xâm thực là hiện tượng bắn phá chi tiết máy, gây
rối loạn dòng chảy trong máy thủy lực đối với bất ký loại dòng chảy
nào. Hiện tượng này dựa trên nguyên lý bay hơi của chất lỏng trong
điều kiện nhất định.
•
Bản chất
- Cụ thể là khi ở điều kiện nhiệt độ công tác nào đó, trong dòng
chảy và ở tại vị trí mà áp suất cục bộ giảm thấp hơn giá trị áp suất
hơi bão hòa (ứng với chất lỏng đó) thì bản thân chất lỏng tại vùng
đó bay hơi, tạo thành các bọt khí.
- Các bọt khí này có thể tích đáng kể và chuyển động cùng dòng
chảy. Khi chúng chuyển động sang tới vùng khác, nếu áp suất cục
bộ lại cao hơn áp suất hơi bão hòa thì buộc chúng phải ngưng về
thể lỏng thành các giọt có thể tích nhỏ hơn nhiều so với các bọt khí
ban đầu.

3- Xâm thực, Sói mòn
•
Hư hỏng do xâm thực gây ra
- Kết qua ̉của hiện tượng xâm thực là chúng có sức phá
rất lớn đối với các chi tiết của máy thủy lực. Đồng thời
còn gây rối loạn dòng chảy, làm giảm hiệu suất máy thủy
lực. Mặt khác gây tiếng ồn lớn, hệ thống máy móc làm
việc rung nhiều, thậm chí có trường hợp một số chi tiết
của máy thủy lực bị rỗ mòn, bị phá hủy….
- Chúng ta thường gặp ở cánh bơm ly tâm, một số vị trí
trên cánh chân vịt tàu, một số vị trí đặc biệt trong đường
ống dẫn.

3- Xâm thực, Sói mòn
•
Cách khắc phục
Để hạn chế cho máy thủy lực ít bị ảnh hưởng bởi
xâm thực, cần chú ý các điều kiện sau:
–
Chọn chất lỏng có tính bay hơi kém
–
Duy trì áp suất công tác càng cao càng tốt
–
Tránh khai thác máy thủy lực ở nhiệt độ cao
–
Hạn chế tốc độ dòng chảy xuống mức thấp
–
Tránh thay đổi đường dòng đột ngột gây các điểm
sụt áp cục bộ
–

Làm trơn nhẵn các bề mặt chi tiết máy tiếp xúc dòng
chảy
–
Tránh xâm nhập của không khí

4- Biến dạng dư của các chi tiết và kết cấu
•
Hiện tượng tạo gợn sóng, vết lõm (biến dạng tôn vỏ của
thân tàu) la do ứng suất cơ và ứng suất nhiệt.
•
Hiện tượng ép lún, võng, lồi của các phần tử kết cấu khi
làm việc trong điều kiện nhiệt độ cao (buồng đốt nồi hơi,
tua bin ) do các tồn tại trong khai thác, dẫn nhiệt kém,
tác dụng nhiệt, ứng suất cơ và ứng suất nhiệt.
•
Sự cong vênh các chi tiết dạng trục (trục chân vịt, trục
khuỷu, trục rô to tua bin, ) là do ứng suất cơ, ứng suất
nhiệt, sự lắp ghép không đúng, tác dụng nhiệt.
•
Sự uốn xoắn các chi tiết dạng trục do ứng suất cơ, điều
kiện khai thác nặng nề.

5- Khuyết tật hàn
•
Khuyết tật xảy ra do quá trình chuẩn bị và lắp ghép các
chi tiết hàn:
–
Chọn góc nghiêng khi tạo rãnh V, X không đúng,
–
Góc nghiêng ở các mối nối không đúng hoặc

–
Không cố định theo đường tuyến
•
Điều này làm cho mối hàn bị sai lệch về hình dạng, kích
thước, tạo khuyết tật bên trong mối hàn, làm thay đổi
thành phần, cấu trúc của mối hàn. Các khuyết tật này
thường xảy ra do những thiếu sót khi chế tạo và sửa
chữa

6- Khuyết tật do gia công nhiệt và nhiệt hóa học
•
Quá nhiệt: không tuân thủ chế độ gia công nhiệt. Chi tiết
bị quá nhiệt có độ cứng cao, giòn, dễ vỡ khi gặp tải
trọng va đập lờn
•
Thay đổi tính chất cơ học (làm thay đổi độ cứng, làm
giảm độ va đập, ) khi tăng hoặc giảm tốc độ làm mát,
giảm nhiệt độ nung nóng, thời gian duy trì nhiệt không
đúng, mất lớp các bon bề mặt.
•
Tróc lớp tôi: Sử dụng chất thấm các bon tác dụng mạnh,
và nhiệt độ nung nóng tăng cao.
•
Giòn ram (giảm độ dai va đập) do tốc độ làm mát không
cao khi ram.

7- Phá hủy mối liên kết do tác dụng nhiệt khi khai thác
•
Quá nhiệt: do đốt nóng lâu ở nhiệt độ cao (thép 1000 ÷ 13000C)
các hạt kim loại nở ra mạnh làm giảm tính chất cơ học.

•
Cháy: do tác dụng nhiệt trong quá trình khai thác
•
Thay đổi cấu trúc tính chất cơ học kim loại: Do tác dụng nhiệt khi
khai thác
8- Hư hỏng các lớp chống mài mòn
•
Rạn nứt và tróc lớp chống ma sát (chịu mài mòn) do sự bám dính
của ba bít với ổ đỡ kém, độ cứng của ổ đỡ không đảm bảo, sự tiếp
xúc không hoàn toàn của ổ đỡ với bệ đỡ, tác động va đập của tải
khi khe hở dầu tăng, chủng loại của ba bít không phù hợp với điều
kiện làm việc.
•
Vết xước, xây xát trên lớp chống ma sát do có các tạp chất rắn lẫn
trong dầu đưa vào bề mặt ma sát.

9- Phá hủy các chi tiết và các thiết bị
•
Sứt mẻ chi tiết, gãy nứt tôn vỏ, tạo lỗ thủng
–
Do kết cấu, chế tạo và sửa chữa có những thiếu sót,
–
Không tuân thủ qui tắc khai thác kỹ thuật,
–
Hiện tượng mỏi kim loại, ăn mòn, tác dụng nhiệt điều kiện khai
thác nặng nề
–
Do va đập trong quá trình vận hành, khai thác
10-Khuyết tật có liên quan tới việc bảo quản và vận chuyển
- Ăn mòn, han rỉ: do tác dụng của môi trường ăn mòn, các lớp bảo vệ

không đảm bảo chống ăn mòn.
- Hư hỏng bề mặt (lõm, xây xát, vết xước, hư hỏng lớp phủ bảo vệ,
dập mép, )
- Nứt: do ứng suất dư (nhiệt và cơ).

5.2 ĐỒ THỊ MÀI MÒN
Ma sát
•
Người ta phân ma sát thành 3 dạng: Ma sát trượt, ma sát lăn và ma sát lăn
có sự trượt.
–
1- Ma sát trượt: Phát sinh trong các kiểu khớp động, bản lề như trục - ổ
đỡ, xéc măng - sơ mi xilanh, Véc tơ tốc độ của ma sát trượt theo thời
gian liên tục là không thay đổi và gọi là ma sát trượt không thuận
nghịch (không đảo chiều).
–
2- Ma sát lăn: Ví dụ: Đặc trưng nhất của ma sát lăn là ma sát trong ổ bi,
con lăn và trong ổ đỡ.
–
3- Ma sát lăn có trượt: Được thể hiện trong ăn khớp bánh răng.
•
Ngoài ra người ta còn phân chia ma sát thành ma sát ướt và ma sát khô.
–
Ma sát ướt: là khi bề mặt làm việc được phân chia bởi 1 lớp dầu
khoáng lỏng, dầu bôi trơn, nước, glixerin C3H5 (OH)3 hoặc các chất
khác.
–
Ma sát khô: Bề mặt ma sát không được phân chia bởi lớp bôi trơn.

Đồ thị mài mòn

•
Mài mòn phụ thuộc vào các yếu tố như vật liệu, chất
lượng bề mặt ma sát, độ lớn của khe hở cũng như các
yếu tố của chế độ công tác: nhiệt độ, tốc độ và áp suất.
•
Khi nghiên cứu sự làm việc của các cặp ma sát khác
nhau, đã cho phép xác lập đặc tính mài mòn của chi tiết
theo thời gian. Người ta đã phân đặc tính thành 3 giai
đoạn (hình 1-25).

•
Đồ thị mài mòn của chi tiết theo thời
gian

•
Trên đồ thị giai đoạn thứ nhất (I, đoạn AB, thời gian )
được đặc trưng bởi tốc độ mài mòn nhanh. Thời gian
xuất hiện mài mòn của chi tiết trong giai đoạn này gọi là
giai đoạn chạy rà
•
Chúng ta hiểu rằng đặc điểm trên các bề mặt ma sát của
các vật liệu khi gia công sẽ không được hoàn chỉnh,
hoặc xuất hiện biến dạng là những tác dụng phụ tăng
cường sự mài mòn. Do vậy khi chạy rà với mục đích
tăng bề mặt tiếp xúc thực tế của chi tiết phải giảm áp
suất, nhiệt độ, tạo điều kiện bôi trơn tốt.
•
Độ mài mòn chi tiết tăng lên trong giai đoạn chạy rà là
do lực ép của các lớp bề mặt khi gia công thô.

•
Tiếp theo của đồ thị độ mài mòn được giảm, được thể
hiện ở giai đoạn thứ hai (II) làm việc của bộ đôi ma sát
là giai đoạn mài mòn bình thường (đoạn BC thời gian
τmax-).Sự tăng mài mòn bề mặt của các chi tiết lắp
ghép làm tăng khe hở giữa chúng.
•
Khi độ mài mòn tăng, khe hở giữa các chi tiết lắp ghép
lớn, điều kiện bôi trơn kém cộng với sự tác dụng của tải
động lực học sẽ đưa tới giai đoạn thứ ba (III) làm việc
của bộ đôi ma sát gọi là giai đoạn mài mòn tăng tốc
(đoạn CĐ). ở giai đoạn này cần thiết phải tiến hành sửa
chữa bộ đôi ma sát và các cơ cấu.
•
Giai đoạn mài mòn bình thường được tạo ra giữa 2 lần
sửa chữa các chi tiết lắp ghép. Do vậy chu kỳ sửa chữa
cần phải có kế hoạch làm việc cụ thể.

•
Trên đồ thị trục tung biểu thị độ mài mòn, giá trị
thời gian τmax có thể xác định như sau:
•
Độ mài mòn giới hạn cho phép cho ở trong lý
lịch phụ thuộc vào kích thước, số vòng quay của
từng loại cơ cấu, máy móc khác nhau.

Đồ thị mài mòn
•
Giá trị tgα có thể xác định bằng thực nghiệm. Ví dụ ở
nhà máy động cơ được thử 500 giờ. Nếu τ0 là số giờ

hoạt động sau khi chạy rà và S0 là độ mòn tương ứng
trong thời gian đó, thì độ mài mòn trong thời gian τ0
được đặc trưng bằng độ tăng khe hở
•
Thay thế tgα vào biều thức (1) ta xác định được τmax là
đại lượng thời gian của chu kỳ sửa chữa.

CÁC PHƯƠNG PHÁP DÒ TÌM KHUYẾT TẬT
TRONG SỬA CHỮA TÀU THủY
•
Quá trình dò tìm khuyết tật là tập hợp các phương pháp
kiểm tra trạng thái vật liệu hoặc chi tiết. Mục đích dò tìm
khuyết tật để giải quyết các vấn đề sau:
•
Phát hiện nghiên cứu quá trình phá hoại bề mặt chi tiết
do ma sát, ăn mòn, rỉ, Để phát hiện các khuyết tật trên
người ta thường dùng phương pháp quan sát, quá trình
mài mòn do ma sát được xác định bằng phương pháp
nhân tạo hoặc phương pháp đồng vị phóng xạ.
•
Phát hiện các sai lệch về kích thước và hình dáng các
chi tiết so với bản vẽ, lý lịch của chi tiết được xác định
bằng phương pháp đo lường kỹ thuật.

CÁC PHƯƠNG PHÁP DÒ TÌM KHUYẾT
TẬT TRONG SỬA CHỮA TÀU THủY
•
Phát hiện sự phá hủy, tính chất liên tục của vật liệu các
chi tiết (rạn nứt, hàn không thấu, rỗ, xốp), các tạp chất
lẫn trong kim loại chi tiết và sự phá hủy kết cấu kim loại.

Để phát hiện các khuyết tật trên người ta sử dụng
phương pháp từ tính, siêu âm, thẩm thấu, cũng như
phương pháp ánh sáng. Để nghiên cứu kết cấu của kim
loại người ta sử dụng phương pháp phân tích vi kết cấu
và một loạt phương pháp thí nghiệm đặc biệt khác.
•
Để kiểm tra độ kín khít của các mối liên kết người ta tiến
hành thử khí hoặc thử thủy lực.
•
Quá trình dò tìm khuyết tật nhằm đánh giá chi tiết còn
được sử dụng tiếp, hay cần phải sửa chữa, xác định
phương pháp sửa chữa, dụng cụ cần thiết cho sửa
chữa,

CÁC PHƯƠNG PHÁP DÒ TÌM KHUYẾT
TẬT TRONG SỬA CHỮA TÀU THủY
1. Phương pháp quan sát, đo đạc
•
Việc dò tìm khuyết tật được thực hiện bằng mắt thường,
kính phóng đại 6 ÷10 lần, thước đo prophin (do biên
dạng), máy đo biên dạng, các dụng cụ kiểm tra các bề
mặt của các lỗ sâu,
•
Kiểm tra bằng mắt thường là phương pháp đơn giản
nhất, nhưng kết quả của nó là chủ quan, phụ thuộc vào
tính chất bề mặt được đo, độ chiếu sáng, phương pháp
soi sáng chi tiết, người đo.
•
Các bề mặt phía trong của đường ống, các lỗ sâu và
của các chi tiết tương ứng được xem xét bằng các dụng

cụ có độ chiếu sáng tốt và phải xác định được toạ độ
các khuyết tật.