Luận văn: Xác định độ tin cậy trên cơ sở mòn của chày dưới khuôn ép gạch ceramics

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên

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

Khoa sau đại học
ĐÃ KÝ





TS. Nguyễn Văn Hùng
Hƣớng dẫn khoa học
ĐÃ KÝ





TS. Nguyễn Đình Mãn

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN
TRƢỜNG ĐHKT CÔNG NGHIỆP
CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM
Độc lập - Tự do - Hạnh phúc


Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên

2

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

3

LỜI CẢM ƠN


Lời đầu tiên tôi xin được bày tỏ lòng biết ơn và kính trọng nhất tới Tiến sĩ
Nguyễn Đình Mãn – Hiệu trưởng trường cao đẳng Kinh tế - Kỹ thuật – Đại học
Thái Nguyên, Thầy hướng dẫn khoa học của tôi về những định hướng chủ đạo và
những đóng góp quý báu của Thầy trong suốt quá trình tôi làm luận văn thạc sĩ và
viết luận văn.
Tôi muốn bày tỏ lòng biết ơn đến Ban Giám hiệu, Lãnh đạo và cán bộ Khoa
Sau đại học trường Đại học Kỹ thuật Công Nghiệp – Đại học Thái Nguyên về
những giúp đỡ quy báu, tạo điều kiện cho tôi hoàn thành luận văn đúng hạn.
Đặc biệt tôi muốn bày tỏ lòng biết ơn chân thành đến ban giám đốc, Xưởng
Cơ điện Nhà máy gạch ốp lát Mikado – Thái Bình, Công ty sản xuất khuôn ép gạch
Foodshan, nhà máy gạch ốp lát Việt Ý – Thái Nguyên, Công ty cổ phần Prime...đã
hết lòng giúp đỡ tôi trong việc đo độ mòn, khảo sát các số liệu, cung cấp những tài
liệu liên quan đến mòn khuôn ép và những tài liệu về máy ép.
Tôi cũng bày tỏ lòng biết ơn đến gia đình, anh em bạn bè, các bạn đồng
nghiệp đã thường xuyên động viên và luôn dành cho tôi môi trường làm việc tốt
nhất.

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên

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

V
Cường độ mòn khối
k Số khoảng chia
k
s
Hệ số sẵn sàng
k
sd
Hệ số sử dụng kỹ thuật
L Số bậc tự do
n Tổng số liệu thống kê
P Áp suất MPa
P
i
Mật độ phân bố của khoảng chia thứ i
P
max
Áp suất lớn nhất MPa
P(T≥t)
Xác suất làm việc không hỏng của chi tiết trong khoảng
thời gian 0 ÷ t

P[U(t)≤U
gh
]
Xác suất để lượng mòn tại thời điểm t không lớn hơn
lượng mòn giới hạn


Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên

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

v
max
Vận tốc trượt lớn nhất m/s
V Thể tích mòn mm
3

V
r
Thể tích mòn sau thời gian chạy rà mm
3

V
’
Tốc độ thay đổi thể tích mòn mm
3
/h
V
gh
Thể tích mòn giới hạn mm
3

χ
2
Tiêu chuẩn kiểm tra luật phân phối chính xác của các
đại lượng ngẫu nhiên

Φ(...) Hàm Laplace
λ(t) Cường độ hỏng
μ Kỳ vọng của đại lượng ngẫu nhiên
ν Hệ số biến động

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

6
Δ Độ lớn của khoảng chia


Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên

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

i
t+ b
i
,
Giá trị tuổi thọ t
i
cho mẫu khảo sát (i = 1 ÷ 35).
53
4 2.3
Kết quả xử lý số liệu tuổi tho t
i
của Chày dưới khuôn
ép gạch ceramics
54
5 2.4
Bảng tra độ tin cậy theo thời gian của chày dưới
khuôn ép gạch ceramics.
55



Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên

8

DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ

TT Hình số Nội dung Trang
1 1.1 Hình ảnh dây chuyền sản xuất gạch ceramics 4
2 1.2

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

9
23 2.13
Quan hệ giữa các hàm f(t) và hàm R(t) của phân
phối Lôgarit chuẩn
47
24 2.14
Quan hệ giữa các hàm f(t) và hàm R(t) đối với phân
phối mũ
48
25 2.15
Quan hệ giữa các hàm f(t) và R(t) đối với phân phối
Gamma và Weibull
50
26 2.16
Quan hệ giữa các hàm f(t) và R(t) đối với phân phối
Gamma và Weibull
51
27 2.17
Quan hệ giữa các hàm f(t) và R(t) đối với phân phối
Rơlei
52
28 2.18 Tuyến tính hóa các thể hiện mòn 53
29 2.19
Đồ thị hàm mật độ phân phối tuổi thọ mòn và đồ thị
hàm tin cậy của Chày dưới khuôn ép gạch ceramics
54

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên

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

1.1- Ý nghĩa của vấn đề độ tin
cậy..............................................................15
1.2- Độ tin cậy của chi tiết máy trên cơ sở mòn
......................................16
1.2.1- Quan điểm xác suất về hiện tượng mài mòn ................................ 16
1.2.2- Xác định các chỉ tiêu độ tin cậy theo thời gian hỏng do mòn ....... 18
1.2.3- Xác định chỉ tiêu độ tin cậy theo các thể hiện mòn ...................... 19
1.2.4- Quan hệ giữa độ tin cậy và tốc độ mòn ........................................ 20

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên

11
1.2.5- Quan hệ giữa độ tin cậy và cường độ mòn ................................... 23
1.3. Máy ép và vấn đề về độ tin cậy trên cơ sở mòn khuôn ép gạch
Ceramics.....................................................................................................24
1.3.1. Cấu tạo chung của máy ép gạch thủy lực ..................................... 25
1.3.2. Nguyên lý làm việc của máy ép gạch thủy lực ............................. 27
1.3.3. Cấu tạo chung của khuôn ép ........................................................ 29
1.3.4. Hiện tượng mòn khuôn ép gạch ceramics............. ........................ 34
1.3.5. Vấn đề về độ tin cậy của chày dưới khuôn ép gạch ceramics ....... 36
1.4. Kết luận chƣơng 1...............................................................................37
Chƣơng 2.XÁC ĐỊNH ĐỘ TIN CẬY TRÊN CƠ SỞ MÒN CỦA CHÀY
DƢỚI KHUÔN ÉP GẠCH CERAMICS TẠI CƠ SỞ SẢN XUẤT..........38
2.1. Nội dung và phƣơng pháp nghiên cứu..............................................38
2.2. Đo mòn chày dƣới khuôn ép tại cơ sở sản xuất................................39
2.2.1. Xác định vị trí đo ......................................................................... 39
2.2.2. Sơ đồ đo ....................................................................................... 41
2.2.3. Dụng cụ đo .................................................................................. 41
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 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

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

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

ăn mòn, áp lực cao, ma sát và mòn mạnh. Bộ khuôn ép bao gồm Chày trên, Chày
dưới và 4 Vanh khuôn, trong đó Chày dưới là chi tiết rất hay xảy ra hư hỏng,
thường xuyên phải thay thế, gây ảnh hưởng xấu đến quá trình sản xuất. Một trong
những nguyên nhân gây ra sự hỏng là do bề mặt cạnh ngoài bị mòn nhanh, làm
giảm tuổi thọ của Chày.
So với những khuôn ép nhập ngoại, những khuôn sản xuất trong nước hiện nay
có tuổi thọ và độ tin cậy tương đối thấp, nguyên nhân hỏng chủ yếu là do mòn. Mòn
khuôn ép nói chung chủ yếu là mòn do cào xước kết hợp với mòn hoá học [10], [13]
Hiện nay Nhà máy gạch Mikado (Thái Bình) đang sản xuất loại gạch này
trên dây chuyền tự động của Italia (hình 1.1) và đang áp dụng tiêu chuẩn ISO 9001
– 2000 trong quản lý và kiểm định chất lượng sản phẩm. Vì vậy, độ tin cậy của các
chi tiết và các thiết bị trong dây chuyền càng trở nên quan trọng. Để nâng cao sức
cạnh tranh, hiện tại Nhà máy đang sử dụng khuôn ép sản xuất trong nước (Như
huôn của công ty Kim Thịnh, Công ty liên doanh sản xuất khuôn ép FOSHAN,…).
Cho đến nay ở Việt Nam vẫn chưa có nghiên cứu nào về độ tin cậy của khuôn ép
gạch ceramic dựa trên cơ sở mòn được công bố.
Xuất phát từ tình hình thực tế của Nhà máy và từ những phân tích ở trên, tác
giả chọn đề tài nghiên cứu là “Xác định độ tin cậy trên cơ sở mòn của Chày dưới
khuôn ép gạch cerramics”

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên

14

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

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

rất lớn trong việc đảm yêu cầu kỹ thuật của lô gạch được sản xuất, đồng thời người
sử dụng hoàn toàn chủ động về thời gian thay thế Chày dưới và đồng thời có kế
hoạch chuẩn bị đầy đủ số lượng chày dự trữ.
- Trên cơ sở độ tin cậy đã xác định được của Chày dưới, nhà chế tạo khuôn
hoàn toàn có thể biết được chất lượng khuôn của mình, qua đó có biện pháp để nâng
cao độ tin cậy của khuôn.
5. Nội dung luận văn
Chƣơng 1. Tổng quan về những nghiên cứu độ tin cậy trên cơ sở mòn củachi
tiết máy và Chày dƣới khuôn ép gạch ceramics
Chƣơng 2. Xác định độ tin cậy trên cơ sở mòn của chày dƣới của khuôn ép
gạch ceramics
Kết luận chung
Tài liệu tham khảo

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên

16
Chƣơng 1
TỔNG QUAN VỀ NHỮNG NGHIÊN CỨU ĐỘ TIN
CẬY TRÊN CƠ SỞ MÒN CỦA CHI TIẾT MÁY VÀ
KHUÔN ÉP GẠCH CERAMICS
1.1- 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.
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

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

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:
• Thời điểm các đường cong mòn vượt quá đường thẳng U = U
gh
(U
gh
là
lượng mòn giới hạn).
• Xác suất để lượng mòn ở một thời điểm xác định không rơi vào một miền
cho trước.

S húa bi Trung tõm Hc liu i hc Thỏi Nguyờn

18
Hỡnh 1.2 biu din mt quỏ trỡnh mũn ngu nhiờn ca cỏc cp ma sỏt ng loi,
di cựng mt iu kin lm vic. thi im c nh t = const, tung cỏc th hin
hay lng mũn thi im y l i lng ngu nhiờn. i lng ny cú mt
phõn phi f(U). Cũn lng mũn c nh chng hn U= U
gh
= const, honh cỏc
th hin y chớnh l tui th ca cp chi tit - ú l mt i lng ngu nhiờn. i
lng ny cú phõn phi l f(t).

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)

P(Tt1) với U=Ugh
U
0
0
Lựơng mòn
Thời gian làm việc
t
t1
f(U)
0
U
t
Mật độ phân phối mòn
f(U) với t = t1
P(UUgh)
Ugh
Mật độ p.p tuổi thọ


Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên

19
đương. Độ tin cậy của cặp ma sát tại thời điểm t
1
được xác định bằng xác suất làm
việc không hỏng tính theo lượng mòn hay theo thời gian làm việc như sau:

(1.1)

1.2.2- 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
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

] hay R(t
1
) = P(T  t
1
)

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên

20
1.2.3- 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) = U
r
+ U’t

(1.2)
Trong đó U
r
là độ cao 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=U
gh
U
P(T  t
2
)
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
)
f(U)
f(t)
f(t)khi
U=U
gh
U
P(T  t
2
)

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)

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên

21
1.2.4- Quan hệ giữa độ tin cậy và tốc độ mòn
Giả sử sau thời gian sử dụng t = t
2
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 U
gh

như thế nào?
Nếu lượng mòn có phân phối chuẩn, với U
r
= 0 thì hàm mật độ có dạng
f(U) =







(U)2
E(U)]U
exp
(U)2
1
2
2
σ

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

U
)U(2
)]U(EU[
exp
)U(2
1
gh
2
2












(1.7)
Xác suất này có số đo bằng diện tích phần hình dưới đường cong f(U) với các
giá trị giới hạn tương ứng (phần gạch chéo trên hình 1.3).
Một cách tổng quát, có thể xét hình (1.3). Khi đó lượng mòn do chạy rà U
r
và
tốc độ mòn U’ được xem như các đại lượng ngẫu nhiên độc lập với nhau. Lượng
mòn do chạy rà, như kết quả nghiên cứu đã chỉ ra, có thể coi như có phân phối
chuẩn. Còn tốc độ mòn cũng tuân theo phân phối chuẩn khi cho rằng, các nhân tố

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

22
Với giả thiết U có phân phối chuẩn ở thời điểm t, ta có hàm mật độ tuổi thọ:
f(t) =
















2
r
2
ghr
2
3
2
r
rrgh
t)'U(D)U(D
]Ut)'U(E)U(E[
2
1
exp
]t)'U(D)U(D[2
)U(D)'U(Et)'U(D)]U(EU[
(1.10)
Xác suất không hỏng và xác suất hỏng tương ứng bằng :
R(t) = P(T  t) =


t
f(t)dt
Q(t) = P(T < 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)'U(D)U(D
Ut)'U(E)U(E
(1.12)
Trong đó hàm  (...) là hàm Laplace.
Tương tự, nếu thể hiện cho bởi thể tích mòn, ta có :
R(t) = 










2
r
ghr
t)'V(D)V(D
Vt)'V(E)V(E
(1.13)
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

23
1
3
4
Bảng 1.1. Xác suất không hỏng của các dạng thể hiện mòn khác nhau

E[U(t)] = E(U
r
) + E(U’)t
D[U(t)] = D(U
r
) + D (U’)t
2

R(t) = 1- 










2
r
gh
t)'U(D)U(D

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(E

E[U(t)] = U
r
+ E(U’)t ; E(U
r
)= U
r
=
const
D[U(t)] = D(U’)t
2
; D(U
r
) = 0
R(t) = 1 - 









2
gh
t)'U(D
Ut)'U(E)U(E
r

E[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

2
Ugh
0
E(Ur)
t

Ugh
0
t
E(Ur)

Ur = 0
0
Ugh
t

Ugh
0
E(Ur)
t


Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên

24
1.2.5- 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.
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

= U’/ v
m
(1.17)
Trong đó U’ là tốc độ mòn.
Khi thay U’ = I
U
.v
m
vào (1.11) và (1.12) ta được xác suất không hỏng:
R(t) = 










2
mr
gh
mr
t)v.I(D)U(D
Ut)v.I(E)U(E
U
U
(1.18)
và xác suất hỏng: Q(t) = 













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:

R(t) = 









2
m
U
gh
m
U
t)v.I(D
Ut)v.I(E
(1.20)
Q(t) = 









2

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

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

) = v(I
U
).E(I
U
), với v(I
U
) là hệ số biến động của cường
độ mòn, ta có:
t

=
)]I(xv1[
1
t
)]I(xv1[v)I(E
U
U
50
UmU
gh



(1.23)
Nếu U
gh
đo bằng mm và v
m
bằng m/s, ta được
t


= 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: