Sửa chữa máy xây dựng và thiết kế xưởng

PGS.TS. NGUYỄN ðĂNG ðIỆM

Sửa chữa
máy xây dựng - xếp dỡ
và thiết kế xưởng
(Tái bản có sửa chữa và bổ sung)

PGS.TS. Nguyễn ðăng ðiệm

NHÀ XUẤT BẢN GIAO THÔNG VẬN TẢI
HÀ NỘI - 2006

1


Chịu trách nhiệm xuất bản
LÊ TỬ GIANG
Biên tập và sửa bài:
NGUYỄN MINH NHẬT
Trình bày bìa:
VƯƠNG THẾ HÙNG

NHÀ XUẤT BẢN GIAO THÔNG VẬN TẢI
80B Trần Hưng ðạo - Hà Nội
ðT: 9423346, 9423345 - Fax: 8224784

6C5.5 (6V)
MS
131/10-03
GTVT - 03

In ... cuốn, khổ 19x27cm, tại Công ty In Giao thông. Giấy chấp nhận ñăng ký kế hoạch xuất
bản số 131/XB-QLXB ngày 29/1/2003. In xong và nộp lưu chiểu tháng... năm 2006.

2


LỜI NÓI ðẦU
Với chính sách mở cửa của ðảng và Nhà nước, trong những năm qua nước ta ñã thu hút
ñược nhiều vốn ñầu tư của nước ngoài cho nhiều lĩnh vực, trong ñó có lĩnh vực xây dựng cơ
bản. ðiều này càng làm cho số lượng và chủng loại máy xây dựng - xếp dỡ ở nước ta vốn ñã
rất ña dạng, nay lại càng ña dạng hơn.
Một công việc không thể thiếu ñược trong quá trình ñiều hành và sử dụng máy cho công
tác thi công là công tác bảo dưỡng và sửa chữa máy. Xuất phát từ ñó cần phải ñưa ra những
cơ sở về lý thuyết và công nghệ cho công tác bảo dưỡng và sửa chữa máy.
Cuốn giáo trình "Sửa chữa Máy xây dựng - xếp dỡ và Thiết kế xưởng" chính là mục
tiêu của ý tưởng trên.
Giáo trình gồm 5 chương:
Chương I: Những khái niệm cơ bản về quá trình làm việc của máy xây dựng - xếp dỡ, về
công tác bảo dưỡng và sửa chữa máy.
Chương II: Quá trình công nghệ sửa chữa máy.
Chương III: Công nghệ phục hồi chi tiết máy.
Chương IV: Sửa chữa các chi tiết máy và các cụm tổng thành tiêu biểu của máy xây dựng
- xếp dỡ.
Chương V: Tính toán thiết kế xí nghiệp sửa chữa máy xây dựng - xếp dỡ.
Giáo trình ñược sử dụng cho việc giảng dạy và học tập chuyên ngành máy xây dựng - xếp
dỡ, ngoài ra cũng có thể ñược sử dụng làm tài liệu tham khảo cho cán bộ, giáo viên và sinh
viên ngành cơ khí giao thông.
Trong ñiều kiện thời gian và tài liệu tham khảo có hạn, nên trong lần tái bản có sửa chữa
bổ sung này chắc không tránh khỏi những thiếu sót. Chúng tôi chân thành ñược tiếp thu các ý
kiến ñóng góp của toàn thể bạn ñọc.

Xin chân thành cảm ơn.
Tác giả
PGS.TS. NGUYỄN ðĂNG ðIỆM

3


B - CÁC THÔNG TIN VỀ TÁC GIẢ VÀ GIÁO TRÌNH
1. Họ và tên tác giả

: Nguyễn ðăng ðiệm

2. Chức danh – Học vị

: Phó Giáo Sư – Tiến Sỹ

3. Năm sinh

: 1948

4. Cơ quan công tác

: Trường ðại học Giao thông Vận tải

5. ðịa chỉ Email

:

6. Phạm vi và ñối tượng sử dụng giáo trình: Các bạn ñọc thuộc chuyên ngành Máy xây
dựng – xếp dỡ, ñặc biệt là những người trực tiếp làm công tác bảo dưỡng – Sửa chữa máy và

thiết kế xưởng cơ khí sửa chữa máy.
7. Ngành học, trường ñào tạo: Chuyên ngành Máy xây dựng – Xếp dỡ, trường ðại học
Giao thông Vận tải.
8. Môn học cần học trước: Môn Cấu tạo và sử dụng MXD – Xếp dỡ
9. Nhà Xuất bản: Giao thông Vận tải

4


CHƯƠNGI
Những khái niệm cơ bản về quá trình làm việc của máy xây dựng - xếp dỡ, về công tác bảo
dưỡng và sửa chữa máy
1.1. TỔNG QUAN VỀ CÔNG TÁC ðẦU TƯ TRANG BỊ MÁY XÂY DỰNG - XẾP DỠ
VÀ CÔNG TÁC SỬA CHỮA XE MÁY Ở NƯỚC TA
1.1.1. Nhận xét chung về tình hình ñầu tư trang thiết bị
ở nước ta hiện nay, công tác xây dựng cơ sở hạ tầng ñang phát triển với tốc ñộ khá nhanh.
Nhiều công trình trọng ñiểm của Nhà nước về các lĩnh vực xây dựng cơ bản như xây dựng giao
thông, xây dựng kiến trúc dân dụng, xây dựng công nghiệp, xây dựng thuỷ lợi v.v… ñang ñược
ñầu tư một cách ñáng kể. ðiều ñó dẫn tới các phương tiện cơ giới thi công và các trang thiết bị
xếp dỡ tăng lên rất nhiều. Các máy móc thiết bị không những tăng nhanh về số lượng mà tăng
cả về chủng loại. Trong những năm gần ñây, ngoài những máy xây dựng và xếp dỡ mang tính
thông dụng và truyền thống vẫn nhập từ Liên bang Nga, chúng ta còn ñầu tư nhiều loại máy
móc từ các nước tư bản khác. Những máy móc này có nhiều tính ưu việt trong thi công như
tính gọn nhẹ, ñộ bền cao, ñộ tin cậy làm việc lớn, năng suất và chất lượng sản phẩm cao v.v…,
nhưng cũng có những khó khăn nhất ñịnh trong việc sử dụng và quản lý các loại máy móc thiết
bị ñó. ðiều này thể hiện rõ ở chỗ máy móc thi công và xếp dỡ của nước ta hiện nay rất ña
dạng, số chủng loại quá lớn. Qua ñiều tra thấy rằng các máy móc của ta hiện nay bao gồm trên
350 chủng loại khác nhau. Chính ñiều này gây một trở ngại lớn cho việc tổ chức sửa chữa xe
máy theo hình thức công nghiệp và hiện ñại hóa như sửa chữa theo hình thức chuyên môn hóa,
sử dụng các thiết bị chuyên dùng cho công tác sửa chữa, nhập vật tư phụ tùng thay thế v.v…

Các loại máy xây dựng - xếp dỡ có thể phân ra theo từng nhóm với tỷ lệ như sau [5]:
• Nhóm máy làm ñất và nền móng chiếm khoảng 15%
• Nhóm thiết bị vận chuyển chiếm khoảng 35%
• Nhóm thiết bị nâng chuyển - xếp dỡ chiếm 22%
• Nhóm máy làm ñá chiếm khoảng 3%
• Nhóm máy làm bê tông và thi công bề mặt chiếm khoảng 25%
Một số thiết bị máy móc hiện ñại có công suất lớn ñã ñược ñầu tư trong những năm qua
như:
• Máy ủi với công suất lớn hơn 400 CV.
• Cần trục tháp có mô men câu hàng ≥ 1000 Tm.
• Cần trục bánh xích có sức nâng Q ≥ 100 tấn.
• Máy xúc có dung tích gầu V ≥ 4m3
• Ôtô trọng tải 37 tấn.
Những số liệu trên ñây cho ta thấy rằng tiềm năng về trang thiết bị của nước ta hiện nay
khá mạnh nhưng cũng rất ña dạng. ðiều ñó ñòi hỏi công tác phục vụ kỹ thuật (trong ñó có

5


công tác sửa chữa) phải ñược chú ý ñúng mức thì mới phát huy hết hiệu quả của những tiềm
năng to lớn ñó.
1.1.2. Tình hình quản lý công tác sửa chữa máy xây dựng - xếp dỡ
Ngành cơ khí sửa chữa ở nước ta hiện nay có những ñặc ñiểm ñáng chú ý
như sau:
a) Trong ñiều kiện nền kinh tế thị trường, ngoài các nhà máy sửa chữa lớn và các doanh
nghiệp Nhà nước thực hiện công tác sửa chữa xe-máy, thì các doanh nghiệp tư nhân (thậm chí
các hợp tác xã, các trạm tư nhân) cũng ñảm nhận việc sửa chữa và bảo dưỡng trang thiết bị.
ðiều này tạo ñiều kiện thuận lợi cho các ñơn vị thi công ñưa xe-máy ñi sửa chữa ñược dễ dàng
và linh hoạt, nhưng cũng có những tồn tại sau ñây:
• ở nhiều cơ sở sửa chữa, các tiêu chuẩn kỹ thuật, các qui ñịnh về chất lượng sửa chữa, qui

trình qui phạm về sửa chữa không ñược ban hành, do vậy tại những nơi ñó không có cơ sở ñể
ñánh giá và kiểm tra chất lượng sửa chữa.
• Các trang thiết bị chuyên dùng và ñặc biệt là các thiết bị ño, thiết bị kiểm tra còn thiếu,
cho nên các thông số về chất lượng sửa chữa chủ yếu ñược ñánh giá theo kinh nghiệm. ðiều
này dẫn tới có tình trạng xe-máy sau khi sửa chữa làm việc với ñộ tin cậy không cao, thậm chí
còn mất an toàn trong quá trình ñiều khiển máy.
b) Các nhà máy và các doanh nghiệp Nhà nước về công tác sửa chữa hiện nay ñược xây
dựng rải rác trong toàn quốc, chưa có một qui hoạch thống nhất, do vậy có tình trạng sau:
• Việc quản lý công tác sửa chữa còn phân tán cả về theo vùng lãnh thổ và theo các cơ
quan hành chính quản lý, do vậy việc liên kết (về khâu kỹ thuật và công nghệ) không thể thực
hiện ñược.
• Việc chuyên môn hóa các nhà máy sửa chữa cũng vì lý do trên mà ở nước ta hiện nay
vẫn không ñược chú ý ñến, trong khi ñó ở các nước tiên tiến việc chuyên môn hóa trong công
nghiệp (trong ñó có lĩnh vực cơ khí sửa chữa) ñược ứng dụng rất phổ biến vì nó ñưa lại hiệu
quả cao.
1.1.3. ðánh giá về tiềm năng và ñặc ñiểm của các nhà máy sửa chữa
(các doanh nghiệp nhà nước) ở nước ta
• Về lực lượng và trình ñộ cán bộ, công nhân kỹ thuật ở các nhà máy cơ khí sửa chữa nhìn
chung là khá mạnh [3]. Số lượng cán bộ kỹ thuật và công nhân bậc cao trong các nhà máy
chiếm tỷ lệ khá cao. Các số liệu khảo sát cho thấy tỷ lệ cán bộ kỹ thuật so với tổng số công
nhân
kỹ
thuật
chiếm
13%
(theo
ñịnh
mức
cần
13-15%). Tỷ lệ thợ bậc cao (từ bậc 5 trở lên) chiếm 20-25%. Bậc thợ bình quân ñạt 3,8 (theo

qui ñịnh mức chỉ cần ñạt 3,5).
• Kiến trúc xây dựng và bố trí mặt bằng sửa chữa ở các nhà máy ñược ñánh giá rõ nét
thông qua các tài liệu [3], [5], cụ thể là: Trong số các nhà máy cơ khí sửa chữa hiện nay ñang
hoạt ñộng, chỉ một số ít có xây dựng kiến trúc theo thiết kế ñịnh hình, bảo ñảm ñúng qui cách
nhà công nghiệp về ñộ cao, về khẩu ñộ nhịp nhà, kết cấu vì kèo v.v… Số còn lại không bảo
ñảm tiêu chuẩn về kết cấu của một nhà xưởng. ðiều này ảnh hưởng lớn tới việc bố trí các thiết
6


bị nâng chuyển, bố trí mặt bằng sửa chữa, lắp ñặt các thiết bị máy móc công nghệ.
• Bố cục mặt bằng của nhà máy còn thể hiện sự bất hợp lý, không tuân thủ theo nguyên tắc
thiết kế xưởng. Các nhà xưởng ñược bố trí rải rác phân tán, không những không kinh tế về mặt
xây dựng mà còn không hợp lý về tính công nghệ trong qui trình sửa chữa. Mặt bằng trong nhà
xưởng sửa chữa ñược bố trí chưa hợp lý về trình tự công nghệ, chưa bảo ñảm các qui ñịnh về
vệ sinh công nghiệp và bảo vệ môi trường.
• Trang thiết bị công nghệ phục vụ sửa chữa. Trong giai ñoạn hiện nay ở nước ta ñã ñược
ñầu tư khá mạnh về trang thiết bị công nghệ cơ khí, nhưng nhìn chung các công nghệ ñược ñầu
tư và nhập vào nước ta chủ yếu thuộc lĩnh vực chế tạo hàng tiêu dùng hoặc lắp ráp, còn ñối với
lĩnh vực cơ khí sửa chữa thì vẫn chưa ñược cải thiện nhiều. Các máy móc công nghệ sửa chữa
không ñồng bộ. Các nhà máy ñược trang bị hầu hết bằng các thiết bị lẻ, ít có máy móc chuyên
dùng và hiện ñại. ðặc biệt là các thiết bị kiểm tra, thiết bị ño còn thiếu và kém hiện ñại. ðiều
ñáng chú ý là các trang thiết bị hiện nay ở các nhà máy cơ khí sửa chữa phần ña là những thiết
bị cũ. Trong khi ñó, như phần ñầu ñã trình bày: các máy móc thi công, máy xây dựng và xếp
dỡ thì hiện tại ñã ñược nhập vào nhiều loại tối tân và hiện ñại. Trên ñây là những ñiều ñáng ñể
chúng ta phải quan tâm.
1.1.4. Tổ chức và ñiều hành công tác sửa chữa trong các nhà máy cơ khí
sửa chữa ở nước ta
So với các nước công nghiệp tiên tiến, việc tổ chức và ñiều hành công tác sửa chữa ở nước
ta còn có những khác biệt ñáng chú ý. ở các nước, trong các lĩnh vực sản xuất nói chung và
lĩnh vực cơ khí sửa chữa nói riêng, người ta áp dụng các hình thức tổ chức sản xuất tiên tiến

như chuyên môn hóa, tập trung hóa, cơ giới hóa, tự ñộng hóa, tổ chức sửa chữa theo dây
chuyền, theo hình thức cụm - tổng thành v.v… ðó là những hình thức tổ chức sửa chữa có
năng suất và chất lượng cao.
Việc tổ chức và ñiều phối quá trình sửa chữa một xe - máy ở hầu hết các nhà máy cơ khí
sửa chữa ở nước ta hiện nay chủ yếu theo sơ ñồ như trên hình 1.1.

Máy ñưa vào sửa chữa

7


Sửa chữa
các
bộ

Sửa chữa
ñộng cơ

phận

Sửa chữa
các bộ phận ñặc chủng

thông
dụng của

Sửa chữa
gầm, cabin

máy

Sửa chữa
hệ thống ñiện

Sửa chữa
hệ thống thuỷ
lực

Sửa chữa
hệ thống
nhiên liệu

Sửa chữa
bộ công tác

Lắp ráp và chạy thử máy

Máy ñã sửa chữa

•

Hình 1.1. Sơ ñồ tổ chức sửa chữa máy xây dựng - xếp dỡ
tại các nhà máy cơ khí sửa chữa

ðối với nước ta, công tác tổ chức sửa chữa còn có nhiều yếu ñiểm. ðiều này xảy ra là do
các nguyên nhân như ñã trình bày ở trên: Công nghiệp cơ khí chưa phát triển ñúng mức, trang
thiết bị công nghệ còn thiếu và không ñồng bộ, ñối tượng sửa chữa (máy thi công - xếp dỡ) thì
lại rất ña dạng, nhiều chủng loại. Chính vì những hạn chế trên ñây mà hiện nay trong các nhà
máy cơ khí sửa chữa của ta công tác tổ chức và ñiều hành sản xuất còn phổ biến những tình
trạng sau ñây:

• Các nhà máy ñều áp dụng hình thức tổ chức sửa chữa ñơn chiếc. Các tổ sản xuất hầu hết
là tổ vạn năng, các tổ này ñảm nhận tất cả các công việc từ ñầu ñến cuối của cả quá trình sửa
chữa một xe máy.
• Vì mặt bằng nhà xưởng ñược bố trí chưa hợp lý, trang thiết bị công nghệ không ñồng bộ,
mặt khác các ñối tượng sửa chữa thuộc nhiều chủng loại nên không thể áp dụng hình thức sửa
chữa theo dây chuyền.
• Các loại phụ tùng và ñặc biệt là số lượng các cụm máy tổng thành ñể thay thế không ñủ,

8


do vậy hình thức sửa chữa cụm - tổng thành khó ñược áp dụng.
• Sự ñiều phối các công việc sửa chữa, phân bổ các tổ, các nhóm phụ trách các công ñoạn
sửa chữa chưa theo hướng chuyên môn hóa. Qui trình qui phạm sửa chữa hầu như không ñược
chú ý tới trong quá trình sửa chữa.
Với hình thức ñiều hành quá trình sửa chữa trên ñây sẽ nảy sinh những nhược ñiểm sau:
• Các tổ sản xuất (hoặc các phân xưởng) ñảm nhận sửa chữa nhiều bộ phận máy và cụm
máy khác nhau, nên mức ñộ chuyên môn hóa không cao, dẫn tới năng suất và chất lượng sửa
chữa bị hạn chế.
• Mối liên quan công nghệ giữa các nhóm và các tổ chức không ñược quan tâm, do vậy
không có sự ràng buộc trách nhiệm về thời gian, về tiến ñộ và kỹ thuật sửa chữa giữa các tổ
với nhau.
• Việc kiểm tra chất lượng của các công ñoạn sửa chữa, chất lượng sửa chữa của các cụm
máy rất khó thực hiện.
Trên ñây là một số nhận xét tổng quát về lĩnh vực sửa chữa xe - máy nói chung và sửa
chữa máy xây dựng - xếp dỡ nói riêng. ðây là những số liệu giúp ta có cơ sở khoa học ñể ñánh
giá so sánh những ñiểm mạnh, ñiểm yếu của công tác cơ giới hoá xây dựng ở nước ta trong
giai ñoạn hiện nay, từ ñó có biện pháp nhằm nâng cao hơn nữa hiệu quả sử dụng, khai thác và
sửa chữa máy xây dựng - xếp dỡ ở nước ta.
1.2. MỘT SỐ KHÁI NIỆM VÀ ðỊNH NGHĨA CƠ BẢN VỀ SỬA CHỮA MÁY

1.2.1. Khả năng làm việc của máy
Khả năng làm việc của máy là trạng thái của máy, mà trong ñó chúng còn có khả năng
hoàn thành các nhiệm vụ và chức năng ñã ñịnh, ñạt các thông số kỹ thuật theo yêu cầu qui
ñịnh. Các thông số kỹ thuật của máy có thể là: công suất ñộng cơ, năng suất khai thác, sản
lượng khai thác của máy, chất lượng sản phẩm, mức tiêu hao nhiên liệu v.v…
1.2.2. Sửa chữa máy
Sửa chữa máy là quá trình thực hiện các công việc cần thiết nhằm mục ñích khắc phục
những hư hỏng (những khuyết tật) của máy (hoặc của các thành phần riêng biệt của máy) ñể
phục hồi lại khả năng làm việc của nó.
Công tác sửa chữa máy ñược tiến hành tại các xí nghiệp sửa chữa. Những xí nghiệp này
thực hiện việc phục hồi sửa chữa các cụm máy và chi tiết máy ñã bị giảm khả năng làm việc
nhưng vẫn còn có thể phục hồi lại thành những chi tiết máy hoàn chỉnh.
Khác với công nghệ chế tạo máy, lĩnh vực sửa chữa bao gồm một số công ñoạn ñặc thù
như: tháo, rửa, kiểm tra và phân loại, phục hồi các thành phần kết cấu của máy.
1.2.3. Sản lượng
Sản lượng của máy có thể là thời gian làm việc của máy hoặc khối lượng công việc do
máy làm ra. Sản lượng của máy ñược ño bằng giờ - máy, kilômét, m3, m2, tấn v.v…
1.2.4. Tính không hỏng
9


Tính không hỏng là tính chất của máy bảo toàn khả năng làm việc với một giá trị sản
lượng qui ñịnh mà không xảy ra hiện tượng máy hỏng ñột xuất.
1.2.5. Tuổi thọ
Tuổi thọ là tính chất của máy, của bộ phận máy hoặc cụm máy bảo toàn khả năng làm việc
ñến trạng thái giới hạn, tuy vậy trong quá trình làm việc cần có sự ngừng máy ñể bảo dưỡng kỹ
thuật và sửa chữa. Tuổi thọ ñược tính theo thời gian làm việc của máy (giờ - máy).
Trạng thái giới hạn của máy ñược xác ñịnh bằng triệu chứng là máy giảm khả năng khai
thác, giảm hiệu quả hoạt ñộng hoặc vi phạm các yêu cầu về an toàn trong khi làm việc. Trong
thực tế khai thác, trạng thái giới hạn của máy ñược xác ñịnh thông qua giá trị biên của các

thông số khai thác.
1.2.6. Thời hạn phục vụ
Thời hạn phục vụ của máy là ñộ dài thời gian khai thác của máy (tính theo lịch) ñến thời
ñiểm xuất hiện trạng thái giới hạn hoặc ñến lúc thanh lý máy.
1.2.7. Tính hợp lý sửa chữa
Tính hợp lý sửa chữa của máy ñược thể hiện bằng tính thích ứng của nó ñối với công tác
sửa chữa. Hay nói cách khác ñó là thước ño hiệu quả của công tác sửa chữa ñối với máy ñang
xem xét. Trong thực tế, nếu máy không có tính hợp lý sửa chữa thì không nên tiến hành sửa
chữa.
1.3. CÁC KHÁI NIỆM CƠ BẢN VỀ KẾT CẤU MÁY, VỀ ðẶC TÍNH VẬN HÀNH
CỦA MÁY
1.3.1. Các thành phần cấu thành của máy
Người ta phân biệt hai nhóm thành phần cấu thành của máy như sau:
Nhóm thứ nhất: Các thành phần kết cấu
Nhóm thứ hai: Các thành phần phi kết cấu
Các thành phần kết cấu là tất cả các chi tiết riêng biệt ñược lắp ghép với nhau tạo thành
máy, ví dụ như: khung, thân máy, các trục, các bánh răng, vòng bạc, bulông, ñai ốc, chốt v.v…
Các thành phần phi kết cấu là những yếu tố tạo nên mối liên kết cần thiết và tạo nên sự
hoạt ñộng bình thường của tất cả các thành phần kết cấu trong quá trình làm việc của máy. Các
thành phần phi kết cấu bao gồm: Lắp ráp, ñiều chỉnh, bôi trơn v.v…
Hai nhóm thành phần trên ñây tạo nên cái gọi là "giá trị" của máy.
Giá trị của máy là một ñại lượng tương ñối "trìu tượng" và nó ñược hiểu là tiềm năng của
máy có thể thực hiện ñược chức năng của mình ñạt mức yêu cầu qui ñịnh với ñộ sai lệch trong
giới hạn cho phép về chất lượng, về tính kinh tế trong suốt cả thời hạn phục vụ của máy.
Giá trị của máy (Em) trong môi trường khai thác chính là một hàm số của thời gian sử dụng
máy, tức là Em = F(t) và giá trị này phụ thuộc vào trạng thái của các nhóm thành phần cấu
thành của máy.

10

Giá trị của máy cũng ñược coi bao gồm 2 phần: Một phần ñặc trưng cho giá trị của tất cả
các phần tử kết cấu, còn một phần nữa ñặc trưng cho giá trị của tất cả các phần tử phi kết cấu,
hay nói cách khác giá trị của máy ñược biểu thị bằng biểu thức sau ñây:
s

z

1

1

Em = ∑ εi + ∑ G j

(1.1)

Trong ñó:

∑ ε i - Giá trị tổng cộng của tất cả các thành phần kết cấu i;
∑ G j - Giá trị tổng cộng của tất cả các thành phần phi kết cấu j.
Việc ñưa ra khái niệm về giá trị của máy cho phép phân tích ñược trạng thái chung của
máy trong quá trình vận hành và khai thác, theo dõi ñược sự thay ñổi của trạng thái ñó từ giai
ñoạn ñầu ñến giai ñoạn cuối của quá trình sử dụng máy.
Với khái niệm về giá trị của máy, tất cả các máy móc có thể chia ra 6 nhóm, các nhóm này
khác nhau bởi sự thay ñổi các yếu tố cấu thành giá trị của máy.
Nhóm I: Là những máy có giá trị rất cao, có thể sử dụng trong suốt thời hạn phục vụ của
máy mà không cần bảo dưỡng kỹ thuật, cũng không cần sửa chữa (Hình 1.2a).
Nhóm II: Là những máy có giá trị cao, có thể sử dụng trong suốt thời hạn phục vụ của máy
không cần phải thay thế một thành phần kết cấu nào của máy, nhưng trong ñiều kiện có sửa
chữa ñịnh kỳ vì do các thông số lắp ráp và ñiều chỉnh bị thay ñổi và có sự thay ñổi hình dáng kích

thước của các thành phần kết cấu (Hình 1.2b)
Nhóm III: Là những máy có giá trị thấp hơn, có thể sử dụng trong suốt thời hạn phục vụ
của máy không cần phải thay thế một thành phần kết cấu nào của máy, nhưng trong ñiều kiện
không những có sửa chữa ñịnh kỳ mà còn có cả bảo dưỡng kỹ thuật ñịnh kỳ (Hình 1.2c).
Nhóm IV: Là những máy có giá trị thấp hơn nữa, ñược sử dụng trong suốt thời hạn phục vụ
của máy với ñiều kiện phải tiến hành sửa chữa ñịnh kỳ kèm theo phải thay thế một số thành
phần kết cấu ñồng thời phải tiến hành bảo dưỡng kỹ thuật ñịnh kỳ (Hình 1.2d).
Nhóm V: Là những máy có giá trị thấp hơn, chỉ ñược sử dụng trong suốt thời hạn phục vụ
với ñiều kiện phải tiến hành bảo dưỡng kỹ thuật ñịnh kỳ và sửa chữa ñịnh kỳ, kèm theo phải
thay thế một số các thành phần kết cấu của máy theo chu kỳ. Chu kỳ ñó có thể trùng với chu
kỳ sửa chữa hoặc cũng có thể trùng với chu kỳ bảo dưỡng kỹ thuật. ða số các máy móc thiết bị
hiện ñang ñược sử dụng là thuộc nhóm này (Hình 1.2e).
Nhóm VI: Là những máy có thể ñược sử dụng trong suốt thời hạn phục vụ của máy với
hình thức phải thay thế ñịnh kỳ các thành phần kết cấu và tiến hành xử lý (phục hồi) các thành
phần phi kết cấu, nhưng việc thay thế các thành phần kết cấu và xử lý phục hồi các thành phần
phi kết cấu của máy ñược thực hiện một cách trình tự theo phương pháp sửa chữa thay thế cụm
- tổng thành.
Trong các ñồ thị dưới ñây, phần trục tung kể từ trục hoành ñi lên biểu thị giá trị ε i , của
các thành phần kết cấu của máy, còn phần trục tung kể từ trục hoành ñi xuống biểu thị giá trị
Gj, của các thành phần phi kết cấu.
11


Các ñồ thị này biểu thị sự thay ñổi trạng thái của máy trong thời kỳ vận hành. Sự thay ñổi
ñó xảy ra do sự tác ñộng của tải trọng trong khi làm việc, vận chuyển, bảo quản và của tất cả
các biện pháp bảo dưỡng kỹ thuật và sửa chữa. Giá trị ban ñầu của máy thuộc mỗi nhóm ñược
xem xét ở trên bằng tổng giá trị của tất cả các thành phần kết cấu và phi kết cấu.
Các máy thuộc nhóm II, III, IV, V và VI có giá trị thấp hơn so với máy nhóm I và người
sử dụng cần phải tiến hành bảo dưỡng kỹ thuật và sửa chữa ñể bảo toàn thời hạn phục vụ của
chúng.

Tại mỗi thời kỳ sử dụng máy, giá trị còn lại của máy ñược xác ñịnh bằng tung ñộ giữa ñường
thẳng phía trên giới hạn sự thay ñổi giá trị của các thành phần kết cấu và ñường thẳng phía dưới
giới hạn giá trị của các thành phần phi kết cấu của máy.
Tung ñộ BA trên tất cả các ñồ thị (Hình 1.2) biểu thị giá trị tổng cộng ban ñầu của máy,
cần thiết cho việc bảo ñảm khả năng làm việc của máy trong thời hạn phục vụ của nó.

12


Hình 1.2. Các thành phần cấu thành giá trị của máy
và sự thay ñổi của chúng trong quá trình máy hoạt ñộng
a) Máy thuộc nhóm I, b) Máy thuộc nhóm II, c) Máy thuộc nhóm III,
d) Máy thuộc nhóm IV, e) Máy thuộc nhóm V.
∆t1, ∆t2, ∆t3 - Các chu kỳ sửa chữa máy; ∆t1,1, ∆t1.2,..., ∆t3.2 - Các chu kỳ bảo dưỡng kỹ thuật
máy; δt1, δt2, δt3 - Chu kỳ thay thế các thành phần kết cấu i trùng với chu kỳ sửa chữa; δt1,1,
δt1,2 ,..., δt3,2 - Chu kỳ thay thế các thành phần kết cấu i trùng với chu kỳ bảo dưỡng kỹ
thuật.
1.3.2. Các hệ số ñặc trưng cho kết cấu của máy
13


Sự ñánh giá ñịnh lượng rất quan trọng ñối với mức ñộ hoàn thiện kết cấu và công nghệ của
máy còn ñược ñặc trưng bởi các hệ số sau ñây:
a) Hệ số bền (Fb)
Hệ số bền (Fb) ñược xác ñịnh bằng tỷ số giữa giá trị tổng cộng của các thành phần kết cấu ban
ñầu của máy so với giá trị tổng hợp ∑niεi của những thành phần ấy.

Fb =

∑ εi

∑ n iε i

(1.2)

Trong ñó:
ni - Số lần thay thế các thành phần kết cấu trong suốt thời hạn phục vụ của máy;
εi - Giá trị thành phần kết cấu thứ i.
b) Hệ số ổn ñịnh lắp ráp, ñiều chỉnh và bôi trơn (Foñ)
Hệ số ổn ñịnh lắp ráp, ñiều chỉnh và bôi trơn cũng là một thông số ñánh giá khách quan về
ñộ hoàn thiện kết cấu và công nghệ chế tạo máy. Sự ñánh giá này cũng không kém phần quan
trọng ñối với người sử dụng máy. Hệ số ñề cập tới tính ổn ñịnh của hình dáng và kích thước
của các thành phần kết cấu ñược sửa chữa.
Hệ số ổn ñịnh ñiều chỉnh máy Foñ ñặc trưng cho khối lượng công việc cần chi phí trong
bảo dưỡng kỹ thuật, trong sửa chữa máy và mức ñộ lặp lại những công việc ñó trong suốt thời
hạn phục vụ của máy. Hệ số này ñược xác ñịnh bằng tỷ số giữa giá trị ban ñầu ∑Gi của các
thành phần phi kết cấu của máy so với giá trị tổng cộng ∑njGj của tất cả các thành phần phi kết
cấu có kể ñến số lần BDKT và sửa chữa máy, nhằm bảo ñảm khả năng làm việc của máy trong
suốt thời hạn phục vụ của nó.

Foñ =

∑Gj
∑ n jG j

(1.3)

Trong ñó:
Gj - Giá trị của thành phần phi kết cấu thứ j ñược xử lý phục hồi trong BDKT và sửa chữa
máy;
nj - Số lần BDKT và sửa chữa máy trong suốt thời hạn phục vụ của nó.

Hệ số ổn ñịnh ñiều chỉnh của ña số máy hiện nay thường có giá trị rất nhỏ. Ví dụ như ñối
với máy kéo, hệ số này chỉ nhỏ hơn hoặc bằng 0,01.
c) Hệ số tuổi thọ (Ftt)
Hệ số tuổi thọ Ftt cho ta sự ñánh giá tổng hợp ñối với một chiếc máy dựa trên giá trị của tất
cả các thành phần kết cấu và phi kết cấu của máy trong suốt thời hạn phục vụ. Hệ số này biểu
thị tỷ lệ khối lượng và mức ñộ lặp lại công việc thay thế các thành phần kết cấu và việc xử lý
phục hồi các thành phần phi kết cấu. Hệ số tuổi thọ Ftt ñược xác ñịnh theo biểu thức sau:

Ftt =

14

Em
∑ n i ε i + ∑ n jG j

(1.4)


Trong ñó:
Ftt - Hệ số tuổi thọ của máy;
Em - Giá trị của máy;
∑niεi - Tổng giá trị của các thành phần kết cấu của máy có kể ñến số lần thay thế các thành
phần ñó;
∑njGj - Tổng giá trị của các thành phần phi kết cấu của máy có kể ñến số lần BDKT và sửa
chữa máy.
ðối với nhóm máy I hệ số này bằng 1,0; ñối với nhóm máy II bằng 0,627; ñối với nhóm
máy III bằng 0,438; ñối với nhóm máy IV bằng 0,378; ñối với nhóm máy V bằng 0,311 và ñối
với nhóm máy VI bằng 0,282.
ðối với người sử dụng máy thì một ñiều rất quan trọng là trong quá trình BDKT và sửa máy
cũng như khi thay thế các chi tiết bị hỏng ít phát sinh những công việc phụ trợ, tức là họ gặp những

máy có chi phí nhỏ nhất về vật tư, về năng lượng và công lao ñộng cho việc tháo dỡ các chi tiết
phải thay thế và việc tẩy bỏ những thành phần phi kết cấu cần xử lý (ví dụ như tẩy rửa cặn bẩn của
chất bôi trơn ra khỏi các rãnh, các lỗ hoặc các bề mặt phức tạp của các thành phần kết cấu).
Xuất phát từ các chi phí phát sinh liên quan tới khối lượng những công việc phụ trợ (tháo,
rửa v.v…) trong quá trình BDKT, sửa chữa hoặc thay thế các thành phần kết cấu của máy, ta ñi
ñến sự ñánh giá ñịnh lượng về tính hợp lý sửa chữa của máy thông qua hệ số về tính hợp lý sửa
chữa.
d) Hệ số về tính hợp lý sửa chữa (Fsc)
Hệ số về tính hợp lý sửa chữa Fsc ñược xác ñịnh bằng tỷ số giữa tổng chi phí trung bình về
công lao ñộng, năng lượng và vật tư cần thiết cho việc thay thế và phục hồi các thành phần kết cấu
so với tổng chi phí có kể ñến chi phí phát sinh liên quan ñến các công việc phụ trợ như công lao
ñộng, năng lượng và vật tư cho việc tháo máy, tẩy rửa, lắp ráp, ñiều chỉnh và phục hồi các thành
phần phi kết cấu, tức là:

Fsc =

∑ Ctb
∑ Ctb + ∑ g tb

(1.5)

Trong ñó:
Ctb - Là chi phí trung bình về công lao ñộng, năng lượng, vật tư, phụ tùng.
gtb - Là trị số trung bình về chi phí phát sinh tương ứng với khối lượng các công việc phụ
trợ trong BDKT và sửa chữa máy.
ðối với máy kéo, hệ số Fsc không vượt quá 0,60 - 0,65.
1.3.3. Các ñặc tính vận hành của máy
ðối với mỗi một chiếc máy, có nhiều thông số kỹ thuật ñặc trưng cho chất lượng vận hành
của nó. Nhưng trong thực tế, người ta thường chú ý nhất ñến hai thông số ñiển hình của máy
là: Khả năng làm việc và ñộ tin cậy.

• Về phương diện ñịnh lượng, khả năng làm việc của máy có thể ñược ñánh giá bằng tính
hiệu quả của việc hoàn thành các công việc do máy thực hiện thông qua năng suất và giá thành

15


của sản phẩm.
Khi vận hành máy, các thông số kỹ thuật của nó không thể không thay ñổi, mà ngược lại
chúng luôn luôn biến ñổi theo thời gian như công suất ñộng cơ bị giảm, tiêu hao nhiên liệu và
vật liệu bôi trơn tăng, chất lượng công việc sút kém v.v… Chất lượng vận hành của máy giảm
chứng tỏ ñã xuất hiện các khuyết tật trong máy, do vậy chế ñộ làm việc bình thường của máy
ñã bị xâm phạm. Khuyết tật của các chi tiết máy hoặc của các thành phần máy ñược thể hiện
bởi ñộ sai lệch của các thông số kỹ thuật so với trị số ban ñầu của chúng như: Kích thước, hình
dáng, tính chất cơ lý, ñộ bóng bề mặt, chất lượng bôi trơn v.v…
Sự xuất hiện và phát triển các khuyết tật phụ thuộc vào nhiều yếu tố như: ðộ hoàn thiện
của kết cấu, công nghệ chế tạo, các ñiều kiện vận hành máy. Thông thường sự xuất hiện khuyết
tật ở trong máy xảy ra rất chậm và hầu như không ảnh hưởng tức thời ñến khả năng làm việc
của máy. Quá trình thay ñổi các thông số kỹ thuật của máy ñược coi là sự việc bình thường và
tự nhiên. Tuy vậy, trong một số ñiều kiện làm việc của máy, các khuyết tật xuất hiện và phát
triển nhanh, các trị số ñịnh lượng của chúng chỉ sau một thời gian ngắn ñã ñạt tới giá trị giới
hạn và khả năng làm việc của máy bị giảm một cách nhanh chóng, thậm chí dẫn ñến tình trạng
máy bị ngừng hoạt ñộng ñột ngột. Như vậy ñối với người sử dụng, một ñiều rất quan trọng là
cần ñánh giá chất lượng máy theo tính ổn ñịnh của nó ñối với sự hoạt ñộng bình thường và lâu
dài theo các thông số kỹ thuật ñã ñịnh. Sự ñánh giá ñó ñược thể hiện thông qua ñộ tin cậy của
máy.
• ðộ tin cậy của máy chính là tính chất của máy thực hiện và hoàn thành ñược chức năng
ñã ñịnh bảo ñảm các thông số vận hành với giới hạn sai số cho phép trong quãng thời gian yêu
cầu hoặc sản lượng khai thác yêu cầu.
ðộ tin cậy của máy cũng ñược xác ñịnh bằng tính hoàn thiện của kết cấu, bằng công nghệ
chế tạo và phụ thuộc rất nhiều vào các ñiều kiện vận hành. ðối với các máy ñã ñược sửa chữa,

ñộ tin cậy của máy phụ thuộc cơ bản vào chất lượng sửa chữa và ñiều kiện vận hành.
Một số thông số ñược ñặt ra ñể ñánh giá ñộ tin cậy của máy: Sản lượng khai thác của máy
ñến khi máy hỏng, xác suất về tính không hỏng của máy, cường ñộ hỏng hóc, hệ số sử dụng kỹ
thuật, hệ số sẵn sàng v.v…
• Sản lượng khai thác của máy ñến khi máy hỏng là trị số sản lượng trung bình của máy
ñược tính từ khi ñưa máy vào khai thác sau khi sửa chữa ñến lần máy bị hỏng tiếp theo (hay
nói cách khác là sản lượng máy khai thác ñược giữa các lần máy hỏng).
• Xác suất về tính không hỏng của máy là xác suất trong quãng thời gian ñịnh trước hoặc
bởi một giá trị sản lượng ñịnh trước, máy làm việc không có hỏng hóc.

P(A ) =

m
N

Trong ñó:
P(A) - Xác suất xuất hiện sự kiện hỏng hóc A trong quãng thời gian khảo sát;
m - Tần suất xuất hiện sự kiện hỏng hóc A trong số lần tiến hành thí nghiệm khảo sát;
N - Tổng số lần tiến hành khảo sát.
16

(1.6)


• Cường ñộ hỏng hóc:
Cường ñộ hỏng hóc là một thông số ñược áp dụng ñể ñánh giá ñộ tin cậy hoạt ñộng của
một trạm máy. Thông số này ñược xác ñịnh bằng tỷ số giữa số lượng trung bình của các máy
hỏng trong một khoảng thời gian ∆t so với số lượng của các máy làm việc tốt tại thời ñiểm
khảo sát t.

λ=

N(t ) − N(t + ∆t )
N( t )

(1.7)

Trong ñó:
λ - Cường ñộ hỏng hóc của trạm máy khảo sát;
N(t) - Số lượng máy làm việc tốt tại thời ñiểm t;
N(t + ∆ t) - Số lượng máy làm việc tốt tại thời ñiểm (t + ∆ t).
Trong ñiều kiện thực tế, việc ñánh giá ñộ tin cậy của máy cũng có thể ñược thể hiện thông
qua hệ số sử dụng kỹ thuật hoặc hệ số sẵn sàng của máy.
• Hệ số sử dụng kỹ thuật Kkt là tỷ số giữa thời gian làm việc tổng cộng của máy Tlv tính
ñến khi máy hỏng so với tổng thời gian làm việc và thời gian chi phí cho việc bảo dưỡng kỹ
thuật Tbd và sửa chữa máy Tsc trong một giai ñoạn vận hành:

K kt =

Tlv
Tlv + Tbd + Tsc

(1.8)

• Hệ số sẵn sàng kỹ thuật Kss của máy ñược xác ñịnh theo biểu thức sau:

K ss =

Tlv
Tlv + Tsc

(1.9)

Trong ñó:
Tlv - Thời gian làm việc không hỏng trong một giai ñoạn vận hành xác ñịnh;
Tbd, Tsc - Thời gian cần chi phí cho việc bảo dưỡng hoặc sửa chữa máy cũng trong giai
ñoạn vận hành ñó.
1.3.4. ðộ hao mòn vật lý và ñộ hao mòn vô hình của máy
a- ðộ hao mòn vật lý: ðộ hao mòn vật lý của máy là kết quả về sự phá huỷ vật chất ñối
với các thành phần của máy do ñó nguyên nhân máy phải thỏa mãn các mục tiêu khai thác. ðộ
hao mòn vật lý có 2 loại: Loại thứ nhất xuất hiện trong quá trình khai thác, loại thứ hai xuất
hiện trong khi máy không hoạt ñộng. Lý do chính tạo nên ñộ hao mòn vật lý loại một chính là
tải trọng tác dụng lên các chi tiết và các thành phần của máy, còn nguyên nhân của ñộ hao mòn
vật lý loại hai là do han gỉ, do lão hóa của vật liệu, do sự phân bổ ứng suất dư trong chi tiết.
Nói một cách khác, ñộ hao mòn vật lý ñược tổng hợp từ ñộ hao mòn của các thành phần kết
cấu và phi kết cấu.
17


Người ta ñánh giá ñịnh lượng ñộ hao mòn vật lý bằng phần trăm. ðộ hao mòn tối thiểu là
0% ñối với các chi tiết mới, tối ña là 100% ñối với những chi tiết không thể ñưa vào sử dụng
tiếp theo trong cấu thành của máy.
Chi phí sửa chữa cần thiết ñể khắc phục ñộ hao mòn của máy (hoặc cụm máy) ñược coi là
mức ño kinh tế của ñộ hao mòn vật lý. ðộ hao mòn vật lý ñược xác ñịnh theo công thức:

αk =

Csc
100 + ∆ , %
Qb

(1.10)

Trong ñó:
ỏk - ðộ hao mòn vật lý của máy (hoặc cụm máy) tính bằng phần trăm theo giá trị hiện tại
của nó;
Csc - Giá thành dự toán sửa chữa máy, tính bằng ñồng;
Qb - Giá trị của máy tại thời ñiểm xác ñịnh ñộ hao mòn vật lý (khi xác ñịnh giá trị Qb cần
phải kể ñến sự ảnh hưởng của việc ra ñời các loại máy mới có kết cấu hoàn thiện hơn), tính
bằng ñồng.

∆ - Trị số ước lượng tương ñối của ñộ hao mòn dư thêm. Trị số này ñược xác ñịnh từ kinh
nghiệm sửa chữa các loại máy tương tự, tính bằng %.
Cần nhớ rằng thông số Qb biểu thị sự ảnh hưởng của tiến bộ kỹ thuật ñến giá trị tái tạo của
máy. ðiều này rất quan trọng khi ñánh giá ñộ hao mòn vật lý của máy, vì vấn ñề ñặt ra là có
nên sửa chữa những máy ñang khai thác hay không, hay là hiệu quả hơn là nên thay máy mới.
Rõ ràng rằng, khi mức ño ỏk ñã ñạt tới 100% thì tính hiệu quả của việc sửa chữa máy coi như
không còn nữa.
b- ðộ hao mòn vô hình: ðộ hao mòn vô hình chính là sự giảm giá trị của thiết bị kỹ thuật
ñương thời do sự ảnh hưởng của tiến bộ khoa học kỹ thuật.
Sự xuất hiện các máy mới có năng suất cao hơn mà giá thành chế tạo lại thấp hơn dẫn tới
sự giảm giá trị của những máy ñược chế tạo từ trước mà hiện tại ñang ñưa vào khai thác.
Có hai dạng hao mòn vô hình của thiết bị kỹ thuật:
Hao mòn vô hình dạng thứ nhất - là sự giảm giá trị của máy hiện tại do việc người ta chế
tạo máy mới có cùng kết cấu nhưng giá thành rẻ hơn.
Hao mòn vô hình dạng thứ hai - là sự giảm giá trị của máy hiện tại do sự ra ñời của máy
mới có năng suất cao và hoàn thiện hơn.
Với sự tăng nhanh của tiến bộ kỹ thuật, việc thay thế các máy móc thiết bị ñương thời
bằng máy mới có thể phải tiến hành sớm hơn so với hao mòn vật lý.
ðộ hao mòn vô hình ñược xác ñịnh bằng hệ số giảm giá trị của máy do tiến bộ của khoa

học kỹ thuật và ñược biểu thị bằng công thức:

αm =

18

Q − Qb
100 , %
Q

(1.11)


Trong ñó:
ỏm - Mức ño ñộ hao mòn vô hình, ñược biểu thị bằng tỷ lệ % so với giá trị ban ñầu của
máy;
Q - Giá trị ban ñầu của máy, tính bằng ñồng;
Qb - Giá trị hiện tại của máy ñã bị giảm so với giá trị ban ñầu do sự ra ñời của máy mới rẻ
hơn và hoàn thiện hơn, tính bằng ñồng.
ðộ hao mòn chung của máy ñược biểu thị:
αc = 100 - (100 - αk) (100 - αm), %

(1.12)

Trong ñó:
αc - ðộ hao mòn chung của máy tính theo tỷ lệ % so với giá trị ban ñầu của nó;
Tích (100 - αk) (100 - αm) cho ta giá trị còn lại của máy tính theo tỷ lệ % so với giá trị ban
ñầu của nó.
1.4. Ma sát và sự mài mòn chi tiết máy
ðặc ñiểm của kết cấu máy là ñộ bền của các chi tiết khác nhau và bộ phận khác nhau sẽ

không bằng nhau, do vậy thời hạn sử dụng máy ñược xác ñịnh bằng tiềm năng (khả năng chịu
tải) của những phần tử chóng mòn nhất.
Mỗi máy bất kỳ, trong suốt thời hạn phục vụ ñều ñòi hỏi phải ñược tiến hành nhiều lần
sửa chữa. Theo qui luật thì chu kỳ sửa chữa (thời gian làm việc của máy giữa 2 kỳ sửa
chữa) của những máy ñã bị sửa chữa bao giờ cũng nhỏ hơn chu kỳ sửa chữa của máy mới
và chu kỳ ñó cứ giảm dần theo mức ñộ lão hóa của máy.
Việc nâng cao chất lượng sửa chữa máy dựa trên cơ sở các qui luật của quá trình mài mòn
các chi tiết máy giúp ta làm tăng khả năng làm việc của máy và tăng thời hạn phục vụ của máy.
1.4.1. Các thuyết về ma sát
Sự hoạt ñộng của nhiều cơ cấu có liên quan tới sự chuyển ñộng tương ñối của các bề mặt
tiếp xúc của các chi tiết và tạo nên ma sát trên các bề mặt ñó. Trong ña số các trường hợp, ma
sát ñều gây nên những chi phí vô ích về năng lượng ñồng thời tạo nên sự mài mòn chi tiết máy.
Ma sát phụ thuộc vào rất nhiều quá trình phức tạp xảy ra trên bề mặt chi tiết. ðể giải thích
nguồn gốc của ma sát tồn tại nhiều giả thiết và cơ sở lý thuyết khác nhau. Ta ñi sâu vào một số
thuyết sau ñây:
1. Thuyết cơ học về ma sát
Các kết quả nghiên cứu về sự tác dụng tương hỗ cơ học có tính ñàn hồi và không ñàn hồi
của ñộ nhấp nhô bề mặt xuất hiện khi các bề mặt tiếp xúc trượt lên nhau ñã ñược ñưa vào làm
cơ sở của thuyết này.
Nhà Bác học Amaton (năm 1699) trên cơ sở thí nghiệm ñã kết luận rằng lực ma sát F tỷ lệ
thuận với lực tác dụng vuông góc lên bề mặt tiếp xúc mà không phụ thuộc vào các kích thước
bề mặt tiếp xúc của vật:
19


Fms = fN

(1.13)

Trong ñú:

Fms - Lực ma sát, N;
N - Lực tác dụng vuông góc lên bề mặt tiếp xúc N;
f- Hệ số ma sát, phụ thuộc vào chất lượng bề mặt tiếp xúc và tính chất của vật liệu;
Về sau, các công trình nghiên cứu của Culông (năm 1748) ñã phát triển thêm các kết luận
cơ bản về thuyết cơ học của ma sát như sau:
1- Lực ma sát tỷ lệ thuận với lực pháp tuyến (lực tác dụng vuông góc với bề mặt tiếp xúc).
2- Lực ma sát không phụ thuộc vào kích thước của bề mặt tiếp xúc.
3- Lực ma sát không phụ thuộc vào tốc ñộ chuyển ñộng tương ñối của các vật tiếp xúc.
4- Lực ma sát phụ thuộc vào tính chất của vật liệu và trạng thái các bề mặt tiếp xúc.
ðể xác ñịnh lực ma sát, ông ñã ñưa ra một công thức có kể ñến ñộ bám của các bề mặt:
Fms = A + fN

(1.14)

Trong ñó:
A - Trị số kể ñến trở lực do tính bám của các bề mặt tiếp xúc, N;
N - Lực pháp tuyến, N;
f- Hệ số ma sát.
Thuyết cơ học ñã giải thích nguyên
nhân của việc xuất hiện ma sát do ñộ
nhám của bề mặt tiếp xúc, các bề mặt này
có các gờ và các rãnh nhấp nhô như hình
vẽ 1.3, nhưng thuyết ñó không giải thích
ñược tại sao ñối với những bề mặt rất
nhẵn, ma sát vẫn tăng mạnh và tại sao khi
tăng áp lực tác dụng thì lực ma sát không
tăng một cách liên tục.
2. Thuyết phân tử về ma sát

Hình 1.3. Sơ ñồ lực tác dụng tương hỗ

của các bề mặt tiếp xúc
a) Tác dụng cơ học; b) Tác dụng phân tử.

Thuyết này xuất hiện từ cuối thế kỷ thứ
XVIII và sau ñó nhà vật lý người Anh Tomlyxon ñã phát triển lên trong các công trình nghiên cứu
của mình. Thuyết này giải thích hiện tượng ma sát dựa trên lực tác dụng phân tử xuất hiện giữa các
bề mặt.
Viện sỹ thông tấn thuộc Viện Hàm lâm khoa học Liên Xô (cũ) B.V ðeriagin (năm 1934)
ñã phát triển thuyết này một cách hoàn chỉnh và kết luận rằng nguyên nhân của ma sát là do
xuất hiện một trường lực phân tử ở gần vùng nhấp nhô của các bề mặt tiếp xúc và từ ñó xuất
hiện ñộ bám phân tử giữa các vật. Lúc này công thức tính lực ma sát sẽ là:
Fms = f St (P0 + P)
Trong ñó:
20

(1.15)


Fms - Lực ma sát, N;
St - Diện tích tiếp xúc thực tế, m2;
P0 - Lực ñơn vị của sự tác dụng tương hỗ phân tử, N/m2;

P=

N
- áp lực ñơn vị, N/m2.
St

Tuy vậy thuyết phân tử về ma sát cũng không giải thích ñược một số hiện tượng thực tế
như sự phỏ huỷ cơ học của bề mặt ma sát, sự xâm thực tương hỗ và hiện tượng bám của các bề

mặt tiếp xúc.
3. Thuyết cơ học - phân tử về ma sát
Bằng kết quả nghiên cứu của mình, giáo sư I.V.Craghenxki (năm 1946) ñã kết luận rằng
ma sát có nguồn gốc hai mặt và có thể giải thích là: sự xuất hiện của ma sát một mặt do sự xâm
thực tương hỗ của các gờ nhấp nhô riêng biệt trên bề mặt, mặt khác do sự tác dụng của các lực
kéo phân tử của hai vật (Hình 1.3b).
Khi bề mặt có ñộ nhấp nhô lớn thì yếu tố cơ học ñóng vai trò chính, còn sau khi ñã làm
trơn bề mặt rồi thì nguyên nhân của ma sát lại do yếu tố phân tử.
ðể xác ñịnh lực ma sát I.V.Craghenxki ñã ñưa ra biểu thức:
Fms - Fpt + Fco = αSt + βP

(1.16)

Trong ñó:
Fco - Thành phần lực ma sát cơ học, N;
Fpt - Thành phần lực ma sát phân tử, N;
St - Diện tích tiếp xúc thực tế, m2;
P - áp lực ñơn vị, N/m2;
α vµ β - Các hệ số ñược xác ñịnh bằng thực nghiệm.
4. Thuyết năng lượng về ma sát
Ngoài các tuyến ma sát nêu trên, nhà bác học Nga A.ð.ðubinhin còn ñưa ra thuyết năng
lượng ma sát. Nội dung chính của thuyết này dựa trên cơ sở của các hiện tượng lý - hóa, từ ñó
ông suy ra rằng: Các yếu tố liên quan tới ma sát thì có thể rất nhiều và chúng phụ thuộc vào
nhiều yếu tố khác nhau.
Bản chất của thuyết này có thể tóm tắt như sau: Trong quá trình chuyển ñộng của một vật
tương ñối so với một vật khác trong môi trường bị ảnh hưởng của các phân tử sẽ xảy ra sự biến
hóa không ngừng năng lượng chuyển ñộng tịnh tiến của vật thành năng lượng chuyển ñộng
dạng sóng dao ñộng của các phần tử vật chất, từ ñó sẽ xuất hiện các hiện tượng nhiệt, nhiệt ñiện, hiện tượng ñiện từ và các hiện tượng khác, gây nên khả năng bám dính giữa các bề mặt
tiếp xúc.
1.4.2. Các dạng ma sát trong kỹ thuật

21


ðặc ñiểm và cường ñộ ma sát phụ thuộc vào trạng thái của bề mặt tiếp xúc và sẽ thay ñổi
rất nhiều nếu giữa những bề mặt tiếp xúc ñó xuất hiện một lớp vật liệu bôi trơn.
Phụ thuộc vào các ñiều kiện bôi trơn, trong kỹ thuật tồn tại các dạng ma sát sau:
1. Ma sát khô - là ma sát xuất hiện trong trường hợp khi các bề mặt tiếp xúc không bị phân
cách bởi lớp màng bôi trơn mà tiếp xúc trực tiếp với nhau. Sự mài mòn của các chi tiết máy
trong trường hợp ma sát khô xảy ra nhanh.
2. Ma sát hạn chế - là ma sát xuất hiện khi các bề mặt ñược phân cách bởi một lớp màng
bôi trơn rất mỏng (bề dày nhỏ hơn 0,1 µm). Lớp màng mỏng này dễ bị cắt ñứt và ma sát dễ bị
chuyển sang dạng ma sát nửa khô.
3. Ma sát nửa khô - là ma sát ñược ñặc trưng bởi sự cắt ñứt gián ñoạn tương ñối liên tục
của lớp màng bôi trơn, lúc ñó phần bề mặt ma sát sẽ tiếp xúc với nhau trong ñiều kiện không
có bôi trơn. Dạng ma sát này thường gặp khi máy bắt ñầu chuyển ñộng và khi ngừng máy.
4. Ma sát nửa ướt - là ma sát thường xuất hiện khi các bề mặt ma sát ñược phân cách bởi
lớp bôi trơn không hoàn toàn (một phần nhỏ bề mặt ma sát vẫn tiếp xúc với nhau). Dạng ma
sát này thường gặp trong quá trình làm việc của các trục chịu tải lớn mà có số vòng quay
không cao hoặc trong ñiều kiện nhiệt ñộ cao. ðộ mòn của các chi tiết máy trong ma sát nửa ướt
sẽ nhỏ hơn trong ma sát nửa khô.
5. Ma sát ướt - là ma sát xuất hiện khi các bề mặt ma sát ñược phân cách nhau hoàn toàn
bằng một lớp vật liệu bôi trơn và chúng không bao giờ tiếp xúc trực tiếp với nhau, trong trường
hợp này ñộ mài mòn sẽ xảy ra chậm nhất.
1.4.3. Các dạng mài mòn chi tiết
Các yếu tố ảnh hưởng ñến quá trình ma sát ñược phân chia thành các loại như: cơ học, lý hóa và ñiện. Các dạng mài mòn khác nhau cũng phụ thuộc vào những hiện tượng khác nhau
của các yếu tố ma sát.
Sự mài mòn là quá trình phá hủy dần vật liệu của chi tiết máy, quá trình này xảy ra do ma
sát hoặc do sự tiếp xúc của các thành phần máy móc với môi trường bên ngoài ñồng thời kèm
theo sự thay ñổi tính chất của nó (ñộ cứng, ñộ dẻo, kết cấu, thành phần hóa học v.v…).
ðộ mòn chính là kết quả của sự mài mòn diễn ra dưới dạng thay ñổi kích thước và các

thông số khác của chi tiết máy hoặc của các thành phần máy móc.
Sự phân loại mài mòn ñược M.M.Khrusốp thể hiện trong 3 dạng sau: Cơ học, cơ - phân tử
và sự ăn mòn do hiện tượng gỉ - cơ học.
1 - Trong dạng mài mòn cơ học, trên các bề mặt tiếp xúc của các chi tiết máy xảy ra các
hiện tượng cơ học thuần tuý: Hiện tượng cắt vật liệu, hiện tượng tróc của các phân tử (ñây còn
gọi là dạng mài mòn cơ học thuần tuý).
2 - Dạng mài mòn cơ - phân tử thường liên quan tới các hiện tượng dính bám phân tử của
vật liệu trên các vùng riêng biệt của bề mặt ma sát kèm theo sự phá huỷ dần kim loại tại các vị
trí dính bám ñó. Hay nói cách khác ñây là hiện tượng mài mòn cơ học kèm theo các hiện tượng

22


vật lý (dạng mài mòn cơ-lý).
3 - Dạng ăn mòn do hiện tượng gỉ-cơ học ñược ñặc trưng bởi sự tạo thành một màng ôxit
và các hợp chất hóa học trên bề mặt tiếp xúc kèm theo sự phá huỷ cơ học các bề mặt chi tiết
máy (ñây là dạng mài mòn cơ - hóa).
Ngoài sự phân loại của Khrusốp, các nhà khoa học khác cũng ñưa ra sự phân loại mài mòn
theo các quan ñiểm của mình, nhưng chung qui lại ñều dựa trên các hiện tượng tác dụng về cơ,
hóa và nhiệt.
1.4.4. Các yếu tố cơ bản ảnh hưởng tới sự mài mòn chi tiết máy
Quá trình mài mòn bề mặt chi tiết máy xảy ra rất phức tạp và nó phụ thuộc vào rất nhiều
yếu tố. ðối với những người làm công tác sửa chữa máy, việc hiểu biết về các yếu tố của sự
mài mòn và qui luật của nó có ý nghĩa rất lớn. ðiều ñó có thể giúp họ chọn ñúng phương pháp
phục hồi các chi tiết máy trong quá trình sửa chữa hoặc biết cách làm giảm tốc ñộ mài mòn
trong quá trình vận hành máy.
Người ta phân chia các yếu tố ảnh hưởng tới sự mài mòn như sau:
áp lực ñơn vị trên bề mặt ma sát.
ðộ cứng bề mặt chi tiết máy.
Kết cấu của vật liệu.

Chất lượng gia công bề mặt
• Tốc ñộ chuyển ñộng tương ñối của bề mặt này so với bề mặt khác của các chi tiết máy.
• ðiều kiện bôi trơn các bề mặt tiếp xúc.
• Hình dáng và kích thước khe hở giữa các bề mặt chi tiết tiếp xúc nhau trong quá trình ma
sát.
1. Sự ảnh hưởng của áp lực ñơn vị
Qua nghiên cứu người ta ñưa ra kết luận như sau: Cùng với mức tăng của áp lực ñơn vị, ñộ
mòn chi tiết máy cũng tăng.
• Trong ñiều kiện gần như ma sát khô, cường ñộ mài mòn tăng theo qui luật ñường thẳng
so với mức tăng của áp lực ñơn vị.

dh
= c.p
dt

(1.17)

Trong ñó:
c- Hệ số phụ thuộc vào tính chất của kim loại và khả năng chịu dập của bề mặt chi tiết
máy;
p - áp lực ñơn vị tác dụng lên bề mặt ma sát.
• Trong ñiều kiện ma sát nửa ướt và ma sát ướt, mức tăng áp lực ñơn vị cũng làm tăng ñộ
mài mòn, nhưng quan hệ này không theo qui luật ñường thẳng với các lý do sau:
- Do màng bôi trơn bị cắt ñứt liên tục.
- Do nhiệt ñộ chất bôi trơn tăng.
23


- Do ñộ nhớt chất bôi trơn giảm.
Sự thay ñổi áp lực ñơn vị sẽ ảnh hưởng tới

kích thước bề mặt tiếp xúc, tới ñộ sâu của lớp
kim loại tham gia trực tiếp vào quá trình ma
sát và tới cường ñộ biến dạng của kim loại. Từ
ñó suy ra rằng nếu áp lực ñơn vị ñạt tới trị số
giới hạn thì sẽ xảy ra sự thay ñổi về chất của
các quá trình trên bề mặt ma sát và có thể sẽ
có sự chuyển ñổi từ dạng mài mòn này sang
sạng mài mòn khác.
2. Sự ảnh hưởng của ñộ cứng bề mặt
chi tiết máy
Những kim loại và hợp kim có ñộ cứng
cao hơn sẽ bị mài mòn chậm so với kim loại
mềm hơn, nhưng mối phụ thuộc này theo qui
luật ñường cong (Hình 1.4).

Hình 1.4. Quan hệ giữa ñộ mài mòn
của thép cácbon trong ñiều kiện
ma sát trượt và ñộ cứng của nó
i - ðộ mài mòn; HB - ðộ cứng Brinel.

Sở dĩ kim loại cứng có ñộ bền cao hơn là
do chúng có khả năng chống lại ñược sự tác dụng của các phần tử mài nghiền lọt vào giữa
chúng. Mặt khác, các kim loại cứng khi bị ma sát tác dụng không bị dẻo ra, ít bị biến dạng và ít
bị ñốt nóng.
3. Sự ảnh hưởng của cấu trúc kim loại
Người ta ñã ñưa ra kết luận rằng kim loại có ñộ bền mòn cao hơn là loại thép có cấu trúc
hạt mịn, trong ñó loại thép ñã ñược tôi sẽ bị mòn ít. Việt tăng hàm lượng cácbon trong thành
phần của thép sẽ làm giảm ñộ mòn của nó (Hình 1.5).

Hình 1.5. ảnh hưởng của cấu trúc và hàm

lượng cácbon chứa trong thép tới ñộ bền mòn
của thép khi bị ma sát trượt
1 - Peclit; 2- Xoocbit; 3 - Trotít;
4- Mactenxít; i - ðộ mài mòn;
C- Hàm lượng cácbon chứa trong thép (%).

24

Hình 1.6. Các dạng bề mặt chi tiết
1 - Nhấp nhô và gồ ghề; 2 - Nhấp nhô
và trơn (nhẵn); 3- Bằng phẳng và gồ ghề;
4 - Bằng phẳng và trơn (nhẵn).


Các loại thép hợp kim có thành phần các nguyên tố niken, crôm, mănggan, môlipden và
vônfram sẽ có ñộ bền mòn cao hơn, bởi vì các thành phần này cùng với cácbon sẽ tạo thành
các hợp chất hóa học có ñộ cứng cao.
4. Sự ảnh hưởng của chất lượng bề mặt ma sát
Chất lượng bề mặt ở ñây ñược hiểu là tập hợp của các thông số hình học và các tính chất
vật lý của lớp bề mặt vật liệu chế tạo ra chi tiết.
Các thông số hình học ñược ñặc trưng bởi: ðộ nhấp nhô, ñộ lượn sóng, ñộ nhám. Có tính
chất vật lý thì ñược xác ñịnh bởi cấu trúc, ñộ cứng, chiều sâu lớp kim loại hóa cứng, ứng suất
dư, ñộ bền chịu nhiệt, khả năng tác dụng với dầu bôi trơn, sự tác dụng hóa học với axít v.v…
Hình vẽ 1.6 cho ta biết rõ các loại bề mặt chi tiết.
Kết quả của thực nghiệm nghiên cứu cho thấy rằng bề mặt có ñộ nhám càng thấp (ñộ nhẵn
càng cao) thì quá trình mài mòn xảy ra càng chậm.
5. ảnh hưởng của tốc ñộ di chuyển các bề mặt ma sát
Trong ñiều kiện ma sát khô, ñộ mài mòn của chi tiết tỷ lệ với quãng ñường ma sát, có
nghĩa là cùng trong một thời gian, chi tiết có tốc ñộ trượt lớn hơn sẽ dịch chuyển ñược một
quãng ñường dài hơn dẫn tới có ñộ mòn lớn hơn.

Trong ñiều kiện ma sát ướt, nếu tốc ñộ trượt của các bề mặt càng lớn, lớp màng bôi trơn
càng tồn tại tốt hơn, do vậy ñộ mòn của các bề mặt sẽ giảm.
Tốc ñộ dịch chuyển của các bề mặt tiếp xúc có ảnh hưởng tới trạng thái của các bề mặt ñó,
bởi vì tốc ñộ ñó luôn luôn có mối quan hệ với cường ñộ của quá trình tản nhiệt và mức ñộ ñốt
nóng chi tiết.
Trong thực tế tồn tại một tốc ñộ dịch chuyển tới hạn của các bề mặt ma sát. Giá trị tới hạn
của tốc ñộ dịch chuyển là giá trị mà tại ñó xảy ra sự chuyển ñổi từ dạng mài mòn này sang
dạng mài mòn khác. Do vậy khi ñánh giá các bề mặt ma sát trong quá trình sửa chữa chi tiết
cần ñề cập tới tốc ñộ làm việc của chi tiết.
6. ảnh hưởng của ñiều kiện bôi trơn các bề mặt tiếp xúc
ðể nâng cao tính chống mòn của chi tiết cần phải bảo ñảm chất lượng bôi trơn và tạo sự
bôi trơn liên tục trong quá trình các chi tiết máy làm việc. Nếu thiếu bôi trơn (thậm chí chỉ
trong một thời gian ngắn) sẽ làm tăng ma sát, tăng tốc ñộ mài mòn. Việc bôi trơn cần phải
tương ứng với ñiều kiện làm việc của máy móc và vật liệu bôi trơn phải có tính chất hóa - lý
nhất ñịnh thì mới có tác dụng tốt với việc chống mòn.
ðể có ñược loại dầu bôi trơn chất lượng cao, người ta ñã ứng dụng các chất phụ gia trong
quá trình chưng cất pha chế dầu như: chất phụ gia chống axít, chất phụ gia chống gỉ, chất phụ
gia có tác dụng tẩy rửa v.v…
Việc giảm chất lượng bôi trơn phụ thuộc rất lớn vào ñiều kiện vận hành máy và chất lượng
bảo dưỡng chúng. Các hiện tượng như: sự quá tải của ñộng cơ, máy phải khởi ñộng liên tục,
máy làm việc ở nhiệt ñộ quá thấp của nước làm mát, sự ñối lưu dầu trong các te không tốt, thay
25