cẩm nang cơ khí tập 1 part 1

Trang 1

ae

Ja angiang Dt

TAP 1

Mic UYEN LY THIET ‘kg

Trang 2

CAM NANG CO KHi (Nguyên lý thiết kế)

Trang 3

P.I ORLOP

nV OPAOB

CAM NANG CO KHi

(Nguyén ly thiét ké)

TAP I

Biên dịch : KS VÕ TRẤN KHÚC NHÃ

Trang 4

E uén séch nay tap trung vào việc trình bày có hệ thống các quy tắc thiết kế máy hợp lý Với sự phân hóa tồn diện của ngành chế tạo máy hiện đại, các bài toán thiết kế phần nhiều giống nhau Để thiết kế một máy bất kỳ đều cân phải giảm được khối lượng máy, giảm được lượng kim loại chế tạo máy, cải thiện tính cơng nghệ, tăng độ tin cậy Chỉ có ý nghĩa của các yếu tố này mới là sự khác biệt cho mỗi bài toán Điều này cho phép trình bày các nguyên tắc thiết kế hợp lý như là một bảng tổng hợp các quy tắc chế tạo máy

Ý đồ cơ bân của cuốn sách là giúp cho nhà thiết kế học được cách thiết kế chủ động Thiết kế chủ động tức là:

— Không sao chép mù quáng các mẫu thực tế, mà thiết kế một cách khôn ngoan, bằng cách chọn các giải pháp thiết kế hợp lý hơn cả trong những điều kiện đã cho, từ kho giải pháp đã được ngành chế tạo máy đương đại nghiên cứu

~ Biết kết hợp các giải pháp khác nhau và tìm ra các giải pháp mới có tính cdi tiến, nghĩa là thiết kế với tỉnh thần chủ động sáng tạo, với nhiệt tình sáng chế:

— Không ngừng cải thiện các chỉ số của máy và đưa sự phát triển của lĩnh vực chế tạo máy này về hướng tiến bộ kỹ thuật

— Chú ý đến tiến trình phát triển công nghiệp và sáng tạo ra những chiếc máy có sức sống cao, linh hoại, giàu tính dự phịng thưa mãn được những yêu cầu ngày một cao của nền kinh tế quốc dân và có khả năng ngăn ngừa không bị lỗi thời trong một thời gian đài

Sự chú ý đặc biệt trong cuốn sách này là các vấn đề tuổi thọ và độ tin cậy của các kết cấu Tác giả bằng mọi cách cố gắng nêu bột vai trò chủ đạo của nhà thiết kế trong khi giải quyết những vấn đề này

Khi trình bày tài liệu tác giả giữ vững nguyên tdc vidit — bis legit (nhin thấy tức là đọc được gấp đôi) Các nhà thiết kế phần lớn là những người suy nghĩ và nhớ bằng mắt Đối với cách nghĩ và nhớ đó thìbân vẽ và ngay cả những phác thảo don giân cũng nói được nhiều hơn gấp bội so với những trang giải thích

Bởi vậy hầu như mỗi luận điểm được trình bày trong lời văn đêu có các ví dụ thiết kế mình họa

Phân lớn các hình vẽ mình họa, nhằm mục đích tăng mức độ dễ hiểu, được chọn theo nguyên tắc so sánh (đối chiếu) các kết cấu đúng, sai,hợp lý, không hợp lý

Các giải pháp đúng được trình bày trong các hình vẽ mình họa khôngphải là các khả năng duy nhất Chúng cần duoc xem xét không phải như là những cơng thức thích hợp với mọi trường hợp trong thực tế mà chỉ nên coi là những ví dụ

Trang 5

1 GP NGUYÊN TẮC THIẾT KẾ

CÁC NHIỆM VỤ THIẾT KẾ

Nhiệm vụ của nhà thiết kế là sáng tạo ra những cỗ máy đáp ứng đầy đủ các yêu cầu của nễn kinh tế quốc dân, mang lại hiệu quả kinh tế to lớn và có các chỉ số kinh tế — kỹ thuật và sử dụng cao

Các chỉ số chủ yếu bao gồm: năng suất cao, tính kinh tế, độ bến, độ tin cậy, khối lượng

nhỏ, dùng ít kim loại, kích thước, lượng tiêu hao năng lượng, khối lượng và giá thành công tác sửa chữa, nguồn dự trữ kỹ thuật caơ và mức tự động hóa, tính đơn gidn và an toàn trong bảo

dưỡng, thuận

trong diéu khiển và lấp ráp

Khi thiết kế máy phải chú ý đến các yêu câu thẩm mỹ kỹ thuật Máy phải có kiểu dáng đẹp, sửa sang kỹ

Tầm quan trọng của mỗi yếu tố kể trên phụ thuộc vào chức năng của máy

— Trong các máy - động cơ và biến đổi năng lượng thì đứng hàng đầu là trị số hiệu suất, xác định sự chuyển đổi hoàn toàn năng lượng hao tổn thành năng lượng hữu ích

~ Trong các mấy công cụ — năng suất, độ chính xác, tính liên tục hoạt động, mức độ

tự động hóa

— Trong các máy cất gọt kìm loại — năng suất, độ chính xác gia công, phạm vi thao tác — Trong máy đo - độ nhạy, độ chính xác, độ ổn định các chỉ số

— Trong kỹ thuật giao thông, đặc biệt là máy bay và tên lửa — khối lượng nhỏ, hiệu

suất động cơ cao nhờ lượng xăng dự phịng ít

Khi thiết kế máy, người thiết kế cần phải đạt được sự tăng lợi nhuận toàn điện và nâng cao

hiệu quả kinh tế trong suốt thời gian máy làm việc Hiệu quả kinh tế phụ thuộc vào một tập hợp rộng rãi các yếu tố công nghệ, tổ chức sản xuất, sử dụng Trong cuốn sách này chỉ xem xét các phương pháp nâng cao tính kinh tế liên quan trực tiếp với việc thiết kế và phụ thuộc vào hoạt động của người thiết kế

CÁC CƠ SỞ KINH TẾ CỦA VIỆC THIẾT KE MAY

Yếu tố kinh tế đóng vai trị hàng đầu trong thiết kế Các tình tiết thiết kế không cân phải che khuất mục đích cơ bản của thiết kế - tăng hiệu quả kinh tế của máy

Nhiều người thiết kế cho rằng thiết kế có tính kinh tế nghĩa là hạ giá thành chế tạo máy, tránh các giải pháp phức tạp và tốn tiền, dùng vật liệu rẻ hơn và áp dụng các phương pháp gia công đơn giản hơn Đó chỉ là một phần nhỏ của bài toán Ý nghĩa chủ yếu là ở chỗ hiệu quả kinh tế được xác định bởi hiệu suất máy và tổng chỉ phí sử dụng trong suốt quá trình máy hoạt động Giá thành máy chỉ là một thành phân, không phải lúc nào cũng là chủ yếu, mà đôi khi là một thành phân không đáng kể trong tổng chỉ phí nói trên

Trang 6

việc nâng cao tính kinh tế Hơn nữa, việc tiết kiệm mang tính cục bộ khơng tính đến sự tổng

hợp các yếu tố trên thường dẫn đến sự giảm tính kinh tế chưng của máy

Các yếu tố chủ yếu xác định tính kinh tế của máy là hiệu suất máy,độ tìn cậy, chỉ phí trả

lương người vận hành, mức tiêu thụ năng lượng và giá thành sửa chữa

Hệ số sử dụng máy là tỉ số giữa thời gian hoạt động thực tế của máy sau một chu kỳ

nhất định và độ dài của chu kỳ đó

Cho H là chu kỳ sử dụng máy, h — thời gian hoạt động thực tế của máy sau chu kỳ đó Hệ số sử dụng trung bình sau một chu kỳ là

b

H

Nếu máy hoạt động cho đến lúc hết hoàn tồn tiểm năng cơ khí của mình thì h chính là tuổi thọ của máy

Nhs = a)

ˆ _D

Nhu vay Nhe “a QQ)

Trị số Tì„„ đối với những máy hoạt động theo chế độ thời gian phụ thuộc chủ yếu vào 1) số ca làm việc và 2) thời gian không làm việc (ngừng do máy hư, không đủ tải do bị phá vỡ nhịp sản xuất)

Khi hoạt động một ca, hai ca và ba ca thì trị số sử dụng trung bình là Tg = 0,2; 0,4; 0,6 con khi hoạt động liên tục TỊ a= 0,95 - 1 Ở các máy hoạt động theo chu kỳ ví dụ các máy sử dụng theo mùa vụ thì hệ số sử dụng hạ xuống còn 0,05 — 0,10

Suất lợi nhuận của máy q được biểu thị bằng tỉ số giữa hiệu suất máy O, sau một chu kỳ nhất định và tổng chỉ phí P sau chu kỳ đó

-Ốc cà

az G)

Tổng chi phi, nói chung được hình thành từ giá thành của: E, -năng lượng tiêu hao, M, ~ vat liệu và phôi, T, — lương công nhân, O, - bảo dưỡng kỹ thuật, P„- sửa chữa, Hy - chỉ phí gián tiếp của phân xưởng và nhà máy, A,, - chi phi khdu hao, I,- dung cụ P = E,

+M,+T,+0,+P, +H, +Ay +1, 4)

Trị số q phải lớn hơn 1, nếu không máy sẽ hoạt động không mang lại lợi ích gì và sự tơn tại của nó sẽ khơng cịn ý nghĩa nào cả

Hiệu quả kinh tế Hiệu quả kinh tế hàng năm do hoạt động của máy (thu nhập hàng năm)

P 1

Q=0,-P=0,(1- 0,7 Ora pe

trong d6 O, — sn lugng hang nim dong / nam; P — téng chi phi khai thác đồng/năm

Hiệu quả kinh té tong cong Z Q sau toàn bộ chu kỳ phục vụ của máy(thu nhập chung) là hiệu số giữa sản lượng tổng cộng E O, và tổng chỉ phí sau chu kỳ phục vụ (tính bằng đồng)

EQ=E0,- EP

hoặc theo cơng thức (4) thì:

zQ=3Or- GB, + ŠM¿ + EXT, + EO, + È Pạ + 3 Hạ + È T,) (6)

Trang 7

bằng giá thành C của máy Chỉ phí sửa chữa khơng phụ thuộc trực tiếp vào h; mức và tính định

kỳ của chỉ phí sửa chữa được xác định bởi những điều kiện khai thác và độ tin cậy của máy Từ các yếu tố Ð Py, va Ay = C, ta có,

EQ=h[O, - (Eạ + Mỹ +T, + O, + H„ +1)] - XP, — C Ớ)

Nếu máy làm việc cho đến khi hết tuổi thọ cơ khí (h=D) thi:

ZQ=D[0, ~(B,+M,+T, +0,+ Hy+h)1- EP, C(8)

Sự nâng cao sản lượng có thể được thể hiện hoặc trong việc tăng số đơn vị sản phẩm hoặc trong việc tăng giá thành tức đơn vị (nâng cao chất lượng sản phẩm, tăng khối lượng thao tác thực hiện trên phôi).Trong trường hợp thứ nhất, chỉ phí vật liệu và dụng cụ tỉ lệ với sản

lugng M, +1, =a O, ,trong đó a — phần giá vật liệu và dụng cụ trong giá thành sản phẩm, tùy

theo tính chất sản phẩm, dao động trong khoảng 01, — 0,5

Trong trường hợp đó phương trình (8) sẽ có đạng như sau:

2Q=D[O, (1 - a) - [E, + TP, + H,) - š P„— C (9)

Chỉ phí giần tiếp được thể hiện trong các phân chỉ phí lao động H= b T,, trong đó b - hệ số tỉ lệ, tùy theo dạng và cách tổ chức sẵn xuất, dao động trong khoảng 0,5 ~ 3,0

Đưa biểu thức này vào phương trình (9) và ta sẽ có:

ÈZQ=D[O, (1-4) + E, (1 ~ b)T, +O,]—EP,„~ C (10)

Thời hạn hoàn vốn Ho, được xác định như là chu kỳ phục vụ, khi đó hiệu quả kinh tế

tổng cộng sẽ bằng giá thành máy, tức là:

C=Hy 1,4 (0,- P)— A, (11)

trong đó P ~ chỉ phí khai thác hàng năm

P=E,+M,+T,+0,+H, +1,

Chỉ phí sửa chữa trong những năm đầu khai thác hoàn toàn ít và người ta coi nhẹ chỉ phí này

Chỉ phí khấu bao sau thời hạn hoàn vốn

A, CHa CH HD

trong đó H - chu kỳ phục vụ của máy, xem công thức (2)

* (12)

Sau khi đưa trị số A„ vào phương trình (11) ta có:

HC Cc

ni Or -P-£] Vi du: Cho H = 2000 triéu déng, D =5 nim

Tig = 0.4 (lam vige hai ca) O, = 15000 E,, = $00 M, +1, = 4000 T, + O, = 3000 H, =

Trang 8

H,= 2000 _ 12năm

,4(15000 - 10500-— 400)

Nếu làm việc một ca, Nog = 0,2 va Hy, = 2,4 năm Hệ số chỉ phí khai thác

Gọi tỉ lệ giữa tổng chi phí trong suốt chu kỳ làm việc của máy và giáthành của nó là hệ số chỉ phí khai thác K

EP D(E,+M, +1, +7, +O, +H, )+2Py +C (14)

ke

Cc Cc

Khi đó phương trình (8) có thể trình bày dưới đạng >Q=DO,-KC (15)

Hệ số giá thành máy ( lệ phdn tram giữa giá thành máy và tổng chỉ phí)

c 1

C=— 100% =-` 100% SP TK CO)

Như đã rõ từ công thức (14),hệ số chỉ phí khai thác tăng lên cùng với sự tăng tuổi thọ

và ở những trị số lớn D có thể đạt tới 50 — 100.Tương ứng, phân giá thành máy sẽ hạ xuống

trong tổng chỉ phí chung

Sự phân tích cấu trúc Dùng cơng thức (8),ta xác định được giá trị hiệu quả kinh tế, sản lượng, chi phí khai thác,

Ví đụ: Máy cắt gọt kim loại có giá C = 20 triệu sản lượng là 200 triệu/năm Công suất động cơ là 10 KW Máy làm việc hai ca có hệ số chất tải là 0,85 Nếu một tuần làm việc 5 ngày thì số ngày lao độngtrong năm là 5 52 = 260, nếu số ngày nghỉ lễ trong năm là năm

ngày thì cịn 255 ngày Số giờ làm việc của máy hàng năm 1a 255 x 16 0,85= 3480 Với số giờ chung trong năm là 365 x 24 = 8760

thì hệ số sử dụng máy là

— 3480 _

“8760

Bởi máy làm việc cho đến hết tiểm năng cơ khí, nên từ công thức (2) ta có chu kỳ phục

vụ là

04

H= Bb =2,5 năm

Tha

Cứ cho rằng máy làm việc trung bình đạt 0,7 công suất định mức Nếu giá điện là 2500 đ/KW giờ thì chỉ phí điện hàng ndm E, = 3480 10.0,7 2500 = 60 triệu/năm

Nếu lương công nhân hàng năm là 16 triệu, với hai ca làm việc tién lương sẽ là T, = 32 triệu/năm

Ta chấp nhận rằng chỉ phí sửa chữa trong suốt quá trình khai thác là bằng giá thành

máy (2 Py = C)

Trang 9

Theo cơng thức (9) thì hiệu quả kinh tế tổng cộng sau chu ky khai thác là:

ZQ=D[O0, (1- a)- EE, +T + H)] - 2 Py -VC =D [ 200 triệu x 0,75 — (60 triệu + 32 triệu + 32 triệu) ] - 20triệu - 20 triệu = 80 triệu x D - 40 triệu (17)

Theo tính tốn của cơng thức (17) ta dựng được đồ thị (hình 1)

chứng tỏ sự ảnh hưởng của D, O,, Ey Tạ và C đối với hiệu quả kinh tế khi thay đổi tuổi thọ từ 1 đến 10 năm (H = 2,5 + 25 năm)

Người ta chấp nhận hiệu quả kinh tế Q_ với D = ! năm làm đơn vị

Cùng với sự tăng tuổi thọ máy từ 1 đến 10 năm, hiệu quả kinh tế tương đối #E/§ €9, (đường thẳng 1) tăng lên 19 lần Đường này thể hiện bằng công thức Ð Q / > Q_=1,9D, nghĩa

là hiệu quả kinh tế tăng gần gấp đôi so với tuổi thọ mấy

Suất lợi nhuận trung bình sau chu kỳ phục vụ được tính theo cơng thức(3) và (4)

.šOr _ Do,

3» DE,,+M, +1, +7, +O, +H, )+2C

200riệuxD _ 20 P(60+50+32)+40 12+4/D

tăng từ trị số ban đẫu q = 1,25 với D = 1 năm lên q = 1,6 với D = 10 năm

Hệ số chỉ phí khai thác (đường thẳng 2) % EQ/zQ,

DP+2C _ D.120+40 60 80

k=———= —— =6D+2 - Cc 20 55 55

50 45

40

Tỉ lệ giữa giá máy và tổng chi phí (đường cong 35

S0 L45 40 $5 tăng từ trị số ban đầu k = 8 v6i D = 1 năm đến k =

62 với D = 10 năm,

3) cũng giảm tương ứng từ 12,5% với D = I năm, còn 1,6% với D = I0 năm

Giá thành máy sẽ ảnh hưởng đáng kể đối với

hiệu quả kinh tế chỉ khi tuổi thọ máy quá thấp Như vậy việc giảm giá máy 1,5 lần (đường cong 4) sẽ làm

tang hiệu quá kinh tế lên 34% với D = 1 năm và tăng lên 2%với D = 10 năm Việc tăng giá máy lên 1,5 lân

(đường cong 5) sẽ làm giảm hiệu quả kinh tế tới 50% với D = 1 năm, và chỉ giảm 2,5% với D =10 năm

Tất nhiên, sự nâng cao giá máy dẫn đến sự ting

tudi tho máy là hoàn toàn hợp lý bởi lợi ich do tăng

tuổi thọ máy mang lại lớn bơn nhiều so với sự giảm

30 25 20 15 10 30 25 20 16 10 5 adds 1 2 3 4 5 6 7 25 5 7,5 10 12,5 15 1745 20D Năm 8 D Năm

Hình 1 Ảnh hưởng của tuổi thọ máy,

sẵn lượng, chỉ phí khai thác đối với hiệu

quả kinh tế,

hiệu quá kinh tế do giá máy cao Ví dụ tăng được tuổi thọ lên 5 lân (từ 2 năm lên 10 năm), giá máy cũng tăng gấp đôi, hiệu quả kinh tế tăng lên 9 lần theo công thức (17)

Sự giảm lượng tiêu thụ năng lượng: (tăng hiệu suất máy) trong ưường hợp nói trên gây

ảnh hưởng không đáng kể Tăng hiệu suất lên tới 20%(đường cong 6) thì hiệu quả kinh tế chỉ tăng 2,5% nếu D = 1 năm và1,3% nếu D = 10 năm

Trang 10

Sự giảm chỉ phí lao động (tự động hóa một phần, cho phép dùng lao động tay nghề thấp hơn) trong khoảng thực tế tới 30% (đường 7) sẽ làm tăng hiệu quả kinh tế ban đầu (đường 1) lên 1,35 lần nếu D =1 năm và 1,2 lần nếu D = 10 năm

Hữu hiệu hơn cả là tăng sản lượng (tăng năng suất gia công, sử dung phy tùng chuyên ngành v.v ) Bởi nếu tăng sản lượng lên 1,5 lần (đường 8) thì hiệu quả kinh tế gốc tăng trung bình gấp đơi, cịn tăng sản lượng gấp đôi (đường 9) thì hiệu quả kinh tế tăng gấp ba

Tính tốn trình bày ở trên chỉ là sơ lược Ngoài ra những để xuất đơn giản nói trên cịn chưa tính đến động thái thay đổi các yếu tố khai thác, chẳng hạn, sự hạ giá ngẫu nhiên của năng lượng và vật liệu, sự giảm năng suất do hao mịn máy Hơn nữa, tính toán trên đưa ra một khái niệm rõ ràng về ảnh hưởng của chỉ phí khai thác đối với hiệu quả kinh tế cho các máy

công cụ Ởcác loại máy khác và với cấu trúc chí phí khai thác khác thì sự ảnh hưởng của các

yếu tố khác nhau đối với hiệu quả kinh tế có thể sẽ khác đi

Tén tại nhiều loại máy (máy cắt gọt kim loại không tự động, ôtô, máy làm đường, má xây đựng máy nông nghiệp và tương tự) không thể chạy nếu không có cơng nhân đi kèm Ở

đây chỉ phí lao động tương đối lớn và không thể giảm được Tương ứng, giá máy sẽ không lớn

trong tổng chỉ phí khai thác như đã rõ trong ví dụ trên

Ở những máy có thể chạy trong một thời gian đài mà khơng cần đến sự có mặt của

người thao tác (động cơ điện, máy phát điện, bơm, máy nén khí và v.v ) thi chi phi chỉ bao gồm giá bảo dưỡng định kỳ và quan sát sự hoạt động của chúng

Trong vài lĩnh vực công nghiệp có sử dụng thiết bị mang tính cơ khí hóa cao với một số

lớn đơn vị cùng kiểu (công nghiệp đệt) thì việc giảm đáng kể chỉ phí lao động có thể đạt được bằng cách đứng nhiều máy

Các máy bán tự động và tự động là những máy có chỉ phí lao động tối thiểu Trong loại này vai trò tương đối của giá máy cao hơn

Ở các máy nhiệt, yếu tố tiêu thụ năng lượng đẩy giá máy xuống hàng thứ yếu và đơi khi

cả chỉ phí lao động cũng vậy Có những máy chỉ phí năng lượng không lớn lắm do có hiệu suất

cao (động cơ điện, máy giảm tốc và tương tự) Nếu cả chỉ phí lao động cũng khơng lớn thì giá máy có ý nghĩa chủ chốt

Giá máy trong điều kiện ổn định chủ yếu phụ thuộc vào việc sản xuất hàng loạt Khi

sản xuất đại trà, giá máy không cao và vai trò của giá máy trong chi phí sử dụng nhỏ hơn nhiều so với những máy sẵn xuất ít hoặc sản xuất đơn chiếc

Cần chú ý rằng cùng với việc giảm giá từng chiếc máy cồn có một phương pháp hiệu quả hơn là hạ giá thành sản phẩm chế tạo máy, nhìn chung đó là rút gọn danh mục các đối tượng sản xuất bằng cách chọn các kiểu máy hợp lý và thỏa mãn các yêu cầu của nền kinh tế quốc dân bằng quy mô tối thiểu

Ở một vài loại máy có chỉ phí khấu hao lớn, đó là các máy bảo dưỡng và sửa chữa các

tịa nhà và cơng trình sản xuất Chi phi này có thể vượt quá chỉ phí liên quan đến việc khai

thác máy

Tính tốn kinh tế trình bày ở trên cho phép trong từng trường hợp riêng biệt xác định

được cấu trúc chỉ phí khai thác, vai trò tương đối của nó và xác !ập được cơ sở thiết kế máy hợp lý đi kèm quan điểm kinh tế

Như một nguyên tắc chung, hiệu quả kinh tế phụ thuêc nhiều vào hiệu suất và tuổi thọ máy Những yếu tố này cần phải được đặc biệt chú ý kh thiết kế máy Độ tin cậy

Trang 11

của máy cũng có ý nghia to lớn như vậy, nó xác định khối lượng và giá sửa chữa tiến hành trong thời gian khai thác máy Trong ví dụ trên, vai trò giá sửa chữa có bị lu mờ chút ít bởi

trong tính tốn chấp nhận giá sửa chữa vừa phải, bằng với giá máy, trong suốt chu kỳ khai

thác máy Nói một cách khác, giá sửa chữa được chấp nhận như là nó phải như vậy khi thiết kế đúng và khai thác hợp lý

Trên thực tế chỉ phí sửa chữa, trong một vài trường hợp cao hơn giá máy vài lần Đơi

khi chì phí sửa chữa thu hút phần lớn thu hoạch do máy mang lại, và như vậy là việc khai

thác máy bị lỗ (khơng hồn vốn)

Hiện nay vấn để cần giải quyết là chuyển sang khai thác máy không cần sửa chữa, vấn để này được hiểu như sau:

— Bỏ đại tu máy

— Bỏ sửa chữa phục hồi và thay bằng cách sửa tổng hợp thay các chỉ tiết, các cụm,

các tổ hợp đã bị mòn, hư

—_ Bỏ sửa chữa cấp bách đo gãy hoặc mòn các chỉ tiết bằng cách tiến hành sửa chữa

phòng ngừa đều đặn

Việc chuyển sang khai thác máy không sửa chữa là một bài toán tổng hợp Những điều

kiện tiên quyết để giải bài toán này là:

—_ Tăng thời hạn phục vụ của các chỉ tiết mòn

—_ Chế tạo máy theo nguyên tắc tổ hợp cho phép thay từng cụm chỉ tiết mà không làm

ảnh hưởng tới các cụm khác

—_ Tạo ra các bể mặt định vị khơng mịn làm nền cho việc thay đổi các chỉ tiết

Các phương sách tổ chức kỹ thuật cần phải đi kèm, trong đó chủ yếu là sản xuất tập trung các chỉ tiết và các cụm chỉ tiết dự phịng

Từ những gì đã trình bày không nên đi đến kết luận rằng, người thiết kế có thể xem nhẹ sự chú ý đối với nhiệm vụ hạ giá thành máy Như đã rõ vai trò yếu tố giá máy phụ thuộc vào chủng loại máy và có thể là đáng kể ở những máy tiêu thụ ít năng lượng, cũng như ở những máy có thời hạn phục vụ không nhiều Cần phải đánh giá chính xác ý nghĩa của yếu tố này giữa những yếu tố nâng cao tính kinh tế khác và phải biết khước từ chúng trong trường hợp việc hạ giá đi ngược lại với những yêu cầu tăng hiệu suất, tăng tuổi thọ máy, tăng độ

tin cậy

Giải pháp của những nhiệm vụ kể trên tất nhiên phải được đặt trên nén tang hoạt động của người thiết kế, người mà, thứ nhất, phải đưa được phong cách vào trong đường hướng chế tạo máy, thứ hai, phải sáng tạo những kết cấu bảo đảm sự tăng hiệu quả kinh tế của máy, giảm chí phí khai thác và hạ giá thành sản phẩm chế tạo máy

Ảnh hưởng của tuổi thọ máy đối với số lượng máy hiện có Việc nâng cao tuổi thọ máy là phương pháp mang tính hiệu quả và kinh tế để tăng số lượng máy đang nằm trong tình trạng khai thác (số lượng máy hiện thời) Số máy đang hoạt động trong từng thời gian nhất định tỉ lệ với tích tuổi thọ D của chúng và mức sản xuất n đơn vị/năm trong thời gian trước đó Ta chọn trường hợp mức sản xuất hàng năm không đổi và bằng 100 Cho rằng tuổi thọ

của những máy đã xuất ra là 3 năm, máy hoạt động liên tục, tức là thơi hạn phục vụ của chúng

bằng tuổi thọ

Trang 12

1975 1976 1977 1978 1979 1980 1981 1 Trên biểu đồ (hình 2-a) là tình hình sử dụng

hợp máy theo các năm Số lượng sản xuất hàng năm được 1974 biểu thị bằng các hình chữ nhật đen.Tổng số hình chữ vã nhật theo phương nằm ngang chỉ thời gian tôn tại các 1 máy trong khai thác, trong trường hợp này là 3 năm; ian tổng các hình chữ nhật theo phương thang diing — so đe nhóm các máy sản xuất ở những năm khác đang đồng

1981 thời nằm trong tình trạng được khai thác Nếu mức sản xuất hàng năm và tuổi thọ không đổi, số lượng của bất kỳ năm nào cũng bằng tuổi thọ (n = 3)

Tất nhiên, tổng số máy hiện có ở mỗi năm là N = D.n = 3.100 = 300 Bây giờ giả sử rằng bắt đầu

từ năm 1974 nhà máy chế tạo tăng tuổi thọ máy lên gấp đơi (hình chữ nhật có nét vạch) Thời gian lưu

máy để khai thác được biểu hiện bằng tổng các hình chữ nhật đen và hình chữ nhật có sọc theo đồ thị ngang của biểu đổ và bằng D' = 6 năm Tổng số máy bắt

1974 1976 197 1974

on đầu từ năm 1978, tăng trong năm 1980 và ổn định mi trong những năm kế tiếp và là 600 máy, tức là bằng Hi tích của tuổi thọ mới và mức sản xuất hang nam: N’

1980] =D’n

Hình 2 Các biểu đồ khai thác máy với h,, Như vậy, với mức sản xuất hàng năm đó, cùng a=1;0=0,5;5=0,3 với việc tuổi thọ máy tăng gấp đơi thì tổng số máy cũng tăng lên như vậy, và tất nhiên là tổng sản lượng công nghiệp cũng tăng lên

Ta chọn trường hợp khi các máy được sử dụng trong khoảng thời gian hoạt động không đầy đủ, tức là chu kỳ phục vụ máy bị kéo dài so với mức gốc tuổi thọ (hình 2b)

Nếu như cũ thì D = 3 và TỊ = 0,5, theo công thức (2) H = 3/0,5 = 6 năm

Việc giảm mức sử dụng máy chẳng khác gì việc giầm số máy hoạt động cùng một lúc Ở trường hợp này (n = 0,5) thì sự giảm đó được thể hiện trên biểu đổ bằng sự giảm gấp đơi

chiều các hình chữ nhật đen Số máy hoạt động cùng một lúc trong năm chỉ còn 50

Số lượng các nhóm máy (sản xuất trong năm khác) được khai thác đồng thời bằng tổng các hình chữ nhật theo phương thẳng đứng cửa biểu đổ.Với giả thiết ban đầu (n = const; H = const) thì số lượng bất kỳ năm nào cũng bằng chu kỳ phục vụ (H = 6)

Tổng số máy N bằng thời hạn phục vụ nhân với số máy thực tế hoạt động cùng một lúc của từng nhóm (ị = 'ị „),nghĩa là N =Hn.mn „ Bởi H= D/n „ nên N = Dn Trong trường hợp vừa xem xét N = 3.100 = 300

Kết luận này dễ dàng kiểm lại bằng cách cộng số máy theo chiều đứng của biểu đồ (N

= 50H = 50.6 = 300)

Như vậy tổng số máy hiện có khơng phụ thuộc vào hệ số sử dụng và thời hạn phục vụ

và được xác định chỉ bằng tuổi thọ máy và mức sản xuất ra máy hàng năm

Kết luận này tất nhiên là đúng với điều kiện nếu chu kỳ phục vụ chung nằm trong các giới hạn tuổi thọ kỹ thuật Còn nếu thời gian lưu máy để khai thác bị giới hạn bởi sự lão hóa kỹ thuật thì tình hình sẽ thay đổi một cách đột ngột: máy sẽ không kịp sử dụng hết

Trang 13

hoàn toàn tiểm năng của nó và sẽ phải ra khỏi sản xuất trước thời hạn, mất đi lượng sản phẩm mà lẽ ra máy có thể làm được khi dùng hết tuổi thọ của nó

Ta sẽ chứng mình điều đó bằng ví dụ (hình 2c) Cứ cho rằng tuổi thọ máy là 6 năm Giả sử do hệ số ca máy nhỏ, do buộc phẩi ngừng máy và các tình thế tương tự, máy chỉ sử dụng được 30% Với chu kỳ phục vụ tương ứng với sự sử dụng hoàn toàn tuổi thọ máy, tức là với H

= 6/0,3= 20 năm thì máy sẽ làm ra một lượng sắn phẩm là 6 O; (O, -lượng sản phẩm hàng năm) Nếu sản lượng hàng năm n = 100 thì hiệu suất tổng cộng một năm là 600 O, cn sau 10 năm là 6000 O,

Giả sử, mức tuổi thọ kỹ thuật là 10 năm Điều đó nghĩa là sau 10 năm kể từ khi bắt đầu sản xuất máy sẽ bị loại ra, không khai thác nữa Chođến thời điểm này, các máy được chế tạo trước đó 10 năm chỉ làm ra được 50% khối lượng sản phẩm của mình

(0,5.600 O, = 300 O,),trude 46 9 nam — 45%,truée 46 8 nam - 40% tong số sản phẩm của các

c 1650

máy được chế tạo trong vòng 10 năm là 1650 Q¿, tức là = 27,5% lượng sản phẩm mà lẽ

ra những máy đó có thể làm ra được nếu dùng hết tuổi thọ máy Nhự vậy giới hạn mà tuổi thọ

kỹ thuật phải chịu đã làm giảm rõ rệt hiệu suất tổng cộng của các máy Trong trường hợp vừa xem xét, việc chế tạo ra những chiếc máy sẽ bị loại bỏ nhanh chóng do lỗi thời về mặt kỹ thuật sẽ làm tổn thất lớn

Các trường hợp vừa xem xét là những trường hợp đơn giản Nếu hàng năm có sự thay đổi tổng sản lượng và tuổi thọ máy thì tình hình sẽ trở nên phức tạp Tuy vậy tính quy luật chung vẫn có sức ảnh hưởng: sự nâng cao tuổi thọ máy (trong những giới hạn tuổi thọ kỹ thuật) luôn trùng với sự tăng tổng số máy thực có trong những năm kế tiếp, lệ với mức sắn xuất hàng năm và mức tuổi thọ

Ảnh hưởng của tuổi thọ máy đối với tổng sẵn lượng

Tổng sản lượng do máy đạt được trong suốt thời gian phục vụ H (tính thành tiền) là tích của sản lượng hàng năm Q, và thời gian hoạt động thực tế của nó:

ZS = 0, H 7,, (18)

Theo giả thiết thì hoạt động cho đến hết tiểm năng kỹ thuật (tuổi thọ kỹ thuật (H TỊ„ = D)

3S = O,D (19) -

Tổng sản lượng hàng năm của nhóm máy hoạt động bằng sản lượng hàng năm của mỗi máy nhân với hệ số sử dụng và số máy đông thời khai thác N

2S 4 = OL Ny N (20) Số máy hoạt động trong mỗi khoảng thời gian nhất định

N=nH (21)

trong d6 n - số máy được chế tạo hàng năm

Kết hợp các công thức (18) — (21) ta có:

Z § = 0, nH ny = O, m D (22)

Do đó, tổng sản lượng do máy đạt được sau thời hạn phục vụ (19) và tổng sản lượng

hàng năm của nhóm máy hoạt động cùng một lúc (22) t lệ với tích sản lượng hàng năm và tuổi thọ máy

Trang 14

Tăng tuổi thọ máy lên gấp đôi làm cho tổng sản lượng cũng tăng gấp đôi Nếu đông thời tầng hiệu suất lên hai lần thì tổng sản lượng tăng lên gấp bốn Nếu tổng sản lượng được quy định thì việc nâng cao tuổi thọ cho phép giảm bớt số máy được chế tạo ra hàng năm,

đi kèm theo đó là lợi ích thực sự trong tổng giá thành sắn xuất máy và lương công nhân, hiệu

quả kinh tế tăng lên

Ta thử xác định hiệu quả kinh tế khi giảm bớt số máy được chế tạo nhờ tăng hiệu suất và tuổi thọ máy

So sánh bai nhóm máy, nhóm thứ nhất gồm 1000 máy, giá mỗi máy là 2000USD có hiệu suất O, = 20.000 USD/năm và tuổi thọ D = 5 năm, nhóm thứ hai gồm 500 máy, giá mỗi máy

là 4000 USD có hiệu suất 40000USD/năm và tuổi thọ D = 10 năm Hiệu suất hàng năm của

cả hai nhóm như nhau ©, = 1000 20.000 = 50 40.000 = 20 triệu USD

Hiệu quả kinh tế tổng cộng của nhóm máy thứ nhất tương ứng với công thức (9)

3Q, = 1000 {D{O,(1 — 3) — (E„ + T, +H) -Py- C)

Sử dụng số liệu của ví dụ đã biết (Q = 0,25, E, = 600 T, = 3200; H, = 3200 USD/năm

Đụ = C) ta có

3Q, = 1000 [5(2000 (0,75 — 7000) - 4000] = 36 triệu USD

Hiệu quả kinh tế tổng cộng của nhóm thứ hai sau một chu kỳ khai thác như vậy

2 Q, = 500{5[40000 0,75 - BE’, + T, + H,J - Py, -C’} (23)

Cho rằng lượng tiêu thụ năng lượng ở nhóm thứ bai lớn hơn gấp đôi (E”„ = 1200 USD/

năm) Bởi máy hoàn tất định mức chỉ sau 5 năm, mới có một nửa thời hạn phục vụ, nên chỉ phí khấu hao và sửa chữa là C' = 0,5C = 0,5.4000 = 2000 USD và P’,, = 0,5C = 0,5.4000 = 2000USD

Đưa các trị số đó vào cơng thức (23),ta có:

3Q, = 599 [5(3000 — 7600) - 4000] = 54 triệu USD

Do đó hiệu quả kinh tế tổng cộng của nhóm máy thứ hai sau 5 năm khai thác sẽ lớn hơn hiệu quả kinh tế của nhóm máy thứ nhất 1,5 lần (54 :36) mặc dù giá máy, giá sửa chữa, mức tiêu thụ nãng lượng lớn gấp đôi

Hiệu quả kinh tế tổng cộng của nhóm máy thứ hai sau thời hạn phục vụ trọn vẹn (10 năm) 3Q, = 500 [10 (30.000 ~ 7600) - 4000 — 4000] = 108 triệu USD nghĩa là lớn hơn hiệu

quả kinh tế tổng cộng của nhóm máy thứ nhất 3 lần (108/36),hoặc tính ra tiễn là 108 - 36 = 72 triệu USD, tức là gấp đôi hiệu quả kinh tế tổng cộng của nhóm máy thứ nhất

Các kết luận

Kết luận chung: việc tăng hiệu suất và tuổi thọ máy là phương pháp thích hợp và hiệu quả

hơn cả để tăng tổng sản lượng công nghiệp và nâng cao hiệu quả kinh tế của máy

Việc tăng tuổi thọ máy cho phép giảm lượng máy chế tạo ra hàng năm mà không làm giảm tổng sản lượng công nghiệp, đi kèm là giảm được giá thành chế tạo máy, giầm đáng kể chỉ phí khai thác, nâng cao tính hồnvốn của sản xuất

Kết luận ngược lại cũng đúng: tăng tuổi thọ máy mà vẫn giữ nguyên mức chế tạo máy,

giữ nguyên công suất sẵn xuất và chỉ phí chế tạo máy, cho phép tăng trình độ trang bị máy

Trang 15

Tăng tuổi thọ máy như là một phương pháp tăng tổng số máy, tăng tổng sản lượng và

nâng cao mức trang bị năng lượng trong nền kinh tế quốc dân, việc này lợi hơn nhiều so với

việc tăng một cách đơn giản số máy chế tạo ra mà không đi kèm với việc tăng tuổi thọ máy Tầng sản lượng máy địi hỏi phải có các xí nghiệp mới, mở rộng diện tích, trang bị thêm cho các x{ nghiệp đang hoạt động hoặc (phương pháp kinh tế hơn cả) tăng suất sản lượng, từ thiết bị đang hoạt động bằng cách cường hóa quy trình sản xuất Trong trường hợp thứ nhất và thứ hai chỉ phí chế tạo máy sẽ tăng lên Trong tất cả các trường hợp, chỉ phí khai thác tăng lên

do tăng số máy hoạt động

Tăng hiệu suất và tuổi thọ may, như là một nguyên tắc, sẽ kéo theo sự tăng không

nhiều giá máy và kèm theo đó, do giảm số máy hoạt động, chỉ phí khai thác sẽ giảm xuống

Kết quả cuối cùng cũng vậy: tăng số máy hoạt động và tăng tổng sản lượng công nghiệp,

nhưng chỉ với chỉ phí khá nhỏ và hiệu quả kinh tế tăng lên đáng kế

Phối hợp một cách hợp lý việc tăng sản lượng máy cùng với việc tăng hiệu suất và tuổi

thọ mấy và trong những trường hợp cân thiết thì làm giảm sản lượng máy để trở lại phương pháp thích hợp hơn cả là tăng hiệu suất và tuổi thọ máy

Từ những gì đã trình bày, nầy sinh một kết luận khác Sự tăng sản lượng máy hàng năm

khơng có nghĩa là tăng số máy hoạt động và tổng sản lượng công nghiệp Sự tăng mức sản xuất máy hàng năm sẽ mang đặc tính phát triển kinh tế chỉ trong trường hợp đi kèm với những số liệu khách quan về tuổi thọ và chất lượng máy xuất xưởng Những số liệu này có thể báo hiệu: sự tiến bộ nếu tuổi thọ máy được giữ ở mức không đổi hoặc tăng lên; sự đình trệ nếu tuổi thọ máy giảm xuống với một tỉ lệ nào đó, trong khi sản lượng máy lại tăng lên cũng với một tỉ lệ như vậy; sự thụt lùi, nếu tuổi thọ máy hạ xuống thấp hơn mức tăng sản lượng máy

HIỆU SUẤT

Hiệu suất được thể hiện bằng giá thành sản phẩm hoặc giá thành công hữu ích do máy

thực hiện trong một đơn vị thời gian Hiệu suất phụthuộc vào năng suất máy, nghĩa là phụ thuộc vào số lần thao tác (hay các đơn vị công) do máy thực hiện trong một đơn vị thời gian và phụ thuộc vào giá thành các thao tác (các đơn vị công)

Việc tăng hiệu suất là một bài toán tổng hợp, lời giải phần nhiễu phụ thuộc vào tính chính xác trong khai thác (sử dụng) Đối với ôtô chẳng hạn, phương pháp sử dụng nhằm nâng cao hiệu suất nằm ở việc giảm khoảng chạ y không, tăng vận tốc kỹ thuật, nâng cao khả năng tận dụng tải (dùng rở mooc) và v.v Năng suất các máy công cụ được nâng lên bằng cách tăng cường các thao tác công nghệ, dùng đồ gá và phụ tùng đặc biệt

Về cơ bản, bài toán này cần được giải quyết bằng các biện pháp thiết kế Máy phải có được năng suất lớn nhất có thể đáp ứng được các yêu cầu hiện tại của sản xuất và những yêu cầu tương lai khi sắn xuất phát triển Các bộ phận làm việc của máy phải được trù tính cho một khối lượng thao tác tối đa cùng với việc chọn tương ứng công suất máy, độ tin cậy, tính động học

Các phương pháp chủ yếu để nâng cao năng suất máy là:

— Tăng số lượng thao tác thực hiện đông thời trên sản phẩm — Rút ngắn độ dài (thời gian) chu trình cơng nghệ

— Tự động hóa quy trình công nghệ

Trang 16

Phương pháp thứ nhất được thể hiện đầy đủ hơn cả trong kết cấu các máy liên hợp gia công kim loại, những máy này cho phép gia cơng chí tiết cùng một lúc vài bể mặt hoặc tất cả

các bể mặt Một ví dụ khác là loại máy tiện tự động nhiễu đao

Đại diện của phương pháp thứ hai là những máy kiểu quay (rôto),trên những máy này,

người ta gia công cùng một lúc nhiều chỉ tiết bằng những đổ gá nhiều chỗ

Máy kiểu quay (xoay hoặc rôto) là máy dạng vòng, trong đó từng sản phẩm hoặc đối

tượng được gia công bằng các thao tác nhất định hoặc bằng một tập hợp thao tác, sản phẩm được gắn trên vòng, cố định sau bộ phận thao tác riêng biệt (bệ, mâm,trục spinden) và được

gia cong trong quá trình vịng thực hiện một vòng quay Máy kiểu quay có năng suất cao (các bộ nạp liệu kiểu quay c6 40 — 60 true spinden và thực hiện tới 1500 lần nạp liệu trong phi) Năng suất cao của các máy kiểu quay là kết quả của sự tác động liên tục và sự thực hiện

các thao tác công nghệ cùng một lúc trên vài đối tượng Số lượng đối tượng chịu tác động z = ơi, trong đó i ~số lượng khối thao tác lắp đặt theo đường tròn rôto; œ - phần đường trịn mà trên đó diễn ra thao tác gia công

Năng suất của máy kiểu quay

Q=in (24)

trong đó n ~ tan số quay của rôto (vòng/phú0, tần số này phụ thuộc vào thời gian thực

hiện thao tác trên đối tượng (thời gian pha)

oa

n=—

t 1

trong đó t,- thdi gian pha, phút, œ - phần đường trịn mà trên đó diễn ra thao tác gia

công (thông thường œ = 0,65 — 0,75) Do đó

,

nzi.—

t,

Như đã rõ qua biểu thức này, năng suất máy kiểu quay có thể tăng lên:

~ Bằng cách giảm thời gian pha (gia tốc thao tác thực hiện trên đối tượng) - Bằng cách tăng số lượng khối thao tác

Các khả năng của phương pháp thứ nhất bị giới hạn Phương pháp thứ hai cho phép tăng năng suất lên bao nhiêu cũng được Thường thường chỉ các thao tác nạp và lấy sản phẩm ra là

bị giới hạn

Việc tăng năng suất của máy kiểu quay so với máy thực hiện các thao tác đơn lẻ nối tiếp trong cùng thời gian t, được đặc trưng bằng tỉ số t/t,„ trong đó t — thời gian chế tạo một sẵn

phẩm trên máy kiểu quay, tính theo cơng thức (25) thì t= 1/Q =t/iœ Do đó tứt, = iœ Với trị số

trung bình œ =0,7, tỉ số tựt, = 0,7 Ví dụ, với số lượng trục spinđen ¡ =50 thì năng suất máy kiểu quay lớn hơn năng suất máy gia công nối tiếp tới 0,7.50 = 30 lần

Máy kiểu quay được bố trí vào dây chuyên tự động năng suất cao, gọn, tiết kiệm (nhờ

giảm tiêu hao nãng lượng cho việc vận chuyển chỉ tiết từ máy này sang máy khác)

Trang 17

TUỔI THO CUA MAY

Tuổi thọ của máy giống như hiệu suất, rất phụ thuộc vào các điều kiện và trình độ kỹ

thuật khai thác (sử dụng) máy Thái độ bảo vệ máy,chăm sóc thành thạo, sửa chữa dự phòng

kịp thời, ngăn ngừa quá tải - tất cả những điểu này có thể làm tăng tuổi thợ máy một cách đáng kể Trình độ bảo dưỡng thấp làm giầm thời hạn phục vụ của máy Nhưng ý nghĩa quyết định đối với tuổi thọ của máy là kết cấu chính xác của máy

Chuẩn số tuổi thọ của máy Tuổi thọ của máy là thời gian tổng cộng để máy có thể được khai thác hồn tất ở chế độ định mức trong những điều kiện khai thác bình thường mà không phải hạ thấp các thơng số đã tính tốn với tổng giá thành sửa chữa chấp nhận được về mặt kinh tế Đôi khi sử dụng khái niệm “tài nguyên của máy” (thời gian làm việc của máy, tính bằng giờ cho đến khi sửa chữa lớn lần thứ nhất)

Trong nhiều trường hợp, đặc biệt đối với các tổ hợp máy hoạt động liên tục Tuổi thọ

được đo bằng các chỉ tiêu tổng sản lượng trong suốt thời gian hoạt động tổ hợp tuổi thọ được xác định như vậy là tổng số thao tác hoặc đơn vị công mà có thể đưa máy hoặc tổ hợp đến mức hao mòn giới hạn Như vậy, tuổi thọ của ôtô và tàu hỏa được xác định bằng tổng số khoảng cách đã chạ y qua, tính bằng kilơmét, các máy đo và thử nghiệm tính theo tổng số lần đo và thử nghiệm; tổ hợp luyện kim — tính theo tổng số mề nấu; máy xử lý đất ~ tính theo số lượng hecta đất đã xử lý

Tuổi thọ thực tế có thể khác nhiều so với tuổi thọ định mức tùy theo điều kiện làm việc Tuổi thọ máy sẽ giảm nếu thường xuyên máy bị quá tải, làm việc với tốc độ cao, tăng tải trọng

công tác, lầm việc trong những điều kiện khí hậu khơng thuận lợi Trong những điều kiện làm việc giảm nhẹ, tuổi thọ máy tăng lên

Sự ảnh hưởng của các điểu kiện làm việc đối với tuổi thọ máy có thể làm cho ta cần đến hệ số chế độ

Tuổi thọ thực tế:

D, m

D= n (26), trong đó D, — tuổi thọ định mức (tính tốn)

Hệ số chế độ có thể được xác định chính xác bằng cách nghiên cứu có phân biệt các điều kiện và chế độ khai thác và ảnh hưởng của chúng đối với tuổi thọ máy, tức là cấu thành bài toán lý thuyết thống kê của độ tin cậy Nếu khơng có số liệu làm chính xác thêm thì có thể chấp nhận: đối với điểu kiện khai thác trung bình n, = 1, diéu kiện năng

n, = 1,2 + 1,5; diéu kiện nhẹ n, = 0,7 - 0,8

Thời hạn phục vụ của máy - là thời gian tổng cộng lưu máy trong khai thác (tính bằng năm) cho đến hết tuổi thọ máy Đối với máy hoạt động khơng có tính chủ kỳ, thời hạn phục vụ được xác định như là thương của tuổi thọ máy, thể hiện bằng số lượng thao tác (đơn vị công) và trị số trung bình của nó trong năm

Vi dụ, thời hạn phục vụ của ôtô được tính trên khoảng cách chạy được L, km

Hak

In.’

¡— hành trình tính bằng kilômet mà xe chạy được trong năm

trong đó rị - hệ số chế độ;

Trang 18

Đối với ¡ những máy mà tuổi thọ tính bằng đơn vị thời gian, thời hạn phục vụ (tính bằng năm) bằng tuổi thọ D chia cho hệ số sử dụng rị „ hệ số š này chỉ mức sử dụng trung bình sau chu kỳ hoạt động của máy, trừ thời gian chạy không tải, Kèm hệ số chế độ

H=

NaN en

Hệ số sử dụng trong trường hợp tổng quát:

Tea = Nay Mag Mea Me Mn UM, (28)

Hệ số thời vụ rị, ~— tỉ số thời gian h„, của thời vụ hoạt động máy trên tổng số thời gian

trong năm:

Những máy mà thời gian hoạt động bị giới hạn bởi các điều kiện khí hậu và thời vụ phần lớn là máy nông nghiệp, máy làm đường và các loại tương tự,

Đối với vài chủng loại máy (máy nông nghiệp chuyên ngành ví dụ máy thu hoạch khoai tây, máy thu hoạch bơng vải) thì hệ số thời vu 7, „ =0.05 — 0,20

Hệ số ngày nghỉ TÌng— tỉ số giữa số ngày làm việc trong năm và tổng số ngày trong năm Nếu tuần làm việc năm ngày thì số ngày làmviệc trong năm là 52.5 = 260, trừ ngày nghỉ còn 255 ngày

Do đó TỊ,;= 255/365 = 0,7 Hệ số này là hiện thực đối với máy làm việc theo chế độ lịch

biểu Đối v vn các tổ hợp máy hoạt động liên tục cả năm (tổ hợp lò luyện kim, thiết bị nhiệt

năng) Nhe

Hệ ses ca7,, la t s6 gitta thai gian cila ca h., (tinh bing gid) mà máy hoạt động và số giờ

một ngày đêm:

Tha =h,/24

Néu ngày làm việc tám tiếng với chế độ một ca, hai ca, ba ca thì hệ số ca tương ứng là TỊ„= 03; 0,66; 1

Hệ số ngừng máy sửa chữa TỊ„ — tỉ số trung bình của thời gian máy hoạt động thực tế hy, trên tổng thời gian hoạt động thực tế và thời gian h,„ ngừng máy để sửa chữa:

hy

h, +h,

Ne =

Hệ số này phụ thuộc trước hết vào độ tin cậy của máy, được xác định bởi khoảng thời

gian giữa các thời hạn sửa chữa và khối lượng công việc sửa chữa cũng như trình độ sửa chữa Trị số T\„được xác định cũng bằng thời gian lưu máy trong khai thác Trong những giai đoạn khai thác đầu, việc ngừng máy sửa chữa là không đáng kể, nhưng sẽ tăng mạnh tùy theo mức hao mòn máy và khi gần kết thúc thời hạn phục vụ có thể đạt tới các trị số lớn

Đối với các máy công nghệ làm việc theo chế độ lịch biểu TỊ„ =0,85 + ,95 Đối với những chủng loại máy khác, con số biến đổi trong phạm vi lớn

Đối với các máy hoạt động thời vụ hoặc mang tính khơng chu kỳ rõ rệt thì rị , = 1, bởi những máy này được sửa chữa trong những thời kỳ không hoạt động

Trang 19

Hệ số thời gian máy 7, 1a ti số giữa thời gian máy h„ (thời gian làm việc thực tế) và tổng thời gian máy cộng thời gian phụ trợ (thời gian lắp sản phẩm vào, lấy ra, hiệu chỉnh, bảo

đưỡng máy)

= h,

Me h, +h,

Hệ số này là thực tế đối với những máy công cụ có người điều khiển bằng tay (ví dụ máy cắt gọt kim loại, máy đập) Trị số T\„ phụ thuộc vào kiểu thiết bị, vào sự hoàn thiện trong tổ chức quá trình làm việc, vào kích thước sản phẩm cần gia công Đối với máy cắt gọt kim loại n, = 0,8 ~ 0,9, cùng với sự tăng mức tự động hóa, trị số n,, tiến tới bằng 1

Hệ số tải n, là tỉ số giữa thời gian hoạt động thực tế h của máy và tổng thời gian hoạt động thực tế cộng thời gian chạy máy không tải do sản xuất không đủ khả năng bảo đảm đủ

tải cho máy,

TN ch o TTY

Hệ số rị, thấp ở những máy làm việc ngoài biểu đồ thời gian và ở những máy hoạt động không có tính chu kỳ có tải không quy định +

Trong những điều kiện sản xuất liên tục có những máy chuyên ngành không đủ tải,

những máy này thực hiện một vòng hẹp các thao tác trong khi chế tạo các chỉ tiết danh mục

hạn chế, không đủ tải còn ở trong những máy năng suất vượt quá năng suất trung bình của

máy bên cạnh,

Như một quy tắc, trị số thấp của hệ số rỊ, là do những sai sót khi lập kế hoạch sản xuất, chọn không đúng thiết bị về mặt số lượng và năng suất cũng như do sự không ổn định loại hình sản phẩm

Trong sản xuất với các đối tượng thay đổi, trị số rị, phụ thuộc vào đạng đối tượng tại thời điểm quy định trong sản xuất, phụ thuộc vào dictinh gia công các chỉ tiết của nó và tất nhiên

là có thể thay đổi kịp thời Ví dụ khi gia công các chỉ tiết cần sử dụng các thao tác tiện thì nhóm máy tiện sẽ có việc (có tải), cịn những máy khác (phay, doa) sẽ không đủ việc (không

đủ tải) hay phải ngừng

Trong sin xuất hàng loạt nhỏ Tị, = 0,7 — 0,75; trong sản xuất hàng loạt là 0,8 = 0,85; trong sắn xuất hoàng loạt lớn (đại trà) là 0,9 = 0,15 Khi sản xuất lớn trên dây chuyển liên tục, ổn định trong thời gian sản xuất thì =1

Hệ số ngừng máy bắt buộc n,, 12 tỉ số trung bình giữa thời gian hoạt động thực tế của

máy h„ và tổng h, +h,, trong đó h, — thời gian ngừng máy do hư hỏng khấc phục tại chỗ được

h

New “th, +h,

Trị số của hệ số này, trong những máy sử dụng đúng và có độ tin cậy cao, gần bằng I Ở những máy có khuyết tật về kết cấu và do công nhân tay nghề thấp sử dụng thì rị,„ có thể nhỏ hơn 1 đáng kể

Trang 20

Tuổi thọ theo tính toán Đối với máy làm việc theo chế độ lịch biểu, mức sử đụng và tất nhiên cả tỉ số giữa chu kỳ phục vụ H và tuổi thọ D phụ thuộc chủ yếu vào 7,,

Chấp nhận trong công thức (28) TỊ, TỊ,, fị,„ = Ô,8; nị,„ = 0,7 (trừ trường hợp làm việc liên

tục quanh năm TỊy= 1) Khi đó nị„= 0,8.0,7.n,„ và tuổi thọ tính theo cơng thức (27) sẽ là:

D=0,56 n,, H (29)

Với tính tốn của công thức (29) ta dựng được biểu đổ (hình 3) mức phụ thuộc D (tính

theo đơn vị nghìn giờ) vào thời hạn H Đối với hoạt động một ca, hai ca, ba ca, thì TỊ,„= 0,33;

0,666; 1 Đối với hoạt động quanh năm, chấp nhận mức ngừng máy bắt buộc D = 0, 95H

Nguồn tuổi thọ trong máy phải tương ứng mức

sử dụng máy Việc tăng tuổi thọ máy ít làm việc (ít

200 chịu tải) trong khai thác kéo theo sự tăng thời hạn 180 phục vụ, mà thực tế không thể sử dụng vì bắt đầu lạc 100 hậu về mặt kỹ thuật Ví dụ D = 10 năm, chu kỳ hoạt

80 động, theo công thức (29) nếu làm việc hai ca, là 27

50 năm, còn làm việc một ca là 54 năm, tức là vượt quá 40 tất cả các giới hạn có thể hình dung được của tuổi thọ

30 kinh tế ~ kỹ thuật

20 Tốt nhất là tạo tuổi thọ cao cho những máy hoạt

15 động với cường độ lớn Như vậy, khi làm việc ba ca, chu kỳ phục vụ của máy có tuổi thọ tính tốn 10 năm, giảm còn 18 năm, còn nếu làm việc quanh năm thì 8 chu kỳ phục vụ sẽ là 10,5 nấm, tức là được đặt vào 5 những giới hạn tuổi thọ kỹ thuật (nói chung là cho

‹ nhiều chủng loại máy)

1 Có thể sử dụng biểu để để xác định tuổi tho

152 34566810 15Hnăm những máy làm việc theo chế độ lịch biểu

Hình 3 Đối với trường hợp phổ biến nhất làm việc hai Tuổi thọ tính tốn D trong quan hệ phụ ca với thời hạn phục vụl0 - 15 năm (vùng có nét thuộc vào thời hạn phục vụ H Khi hoạt vạch) thì tuổi thọ máy theo tính tốn là 30 ~35 nghìn

động một ca (1); hai ca (2) ba ca (3) os a vos ⁄ rhổ 1 ước

và quanh năm(4) giờ Những con số này có thể lấy làm cơ sở tính tốn phần lớn máy công nghệ Đối với những máy làm việc ba ca, cũng với thời hạn phục vụ đó, D = 50 ~ 70 nghìn giờ, cịn đối với máy làm việc quanh năm, D = 80 — 130 nghìn giờ

Biểu đơ cũng cho phép giải bài toán ngược: xác định thời hạn phục vụ theo tuổi thọ đã biết Ví dụ với D = 30 nghìn giờ (đường gạch đứt quãng) thì thời hạn phục vụ, nếu làm việc quanh năm, một ca, hai ca, ba ca, tương ứng sẽ là 3,6; 6,2; 9,2 va 18,5 năm

Lý thuyết tuổi thọ máy Trong giai đoạn soạn thảo, lý thuyết tuổi thọ máy được đặt ra, để tài của lý thuyết là:

— Xác định các giới hạn hợp lý về mặt kinh tế — kỹ thuật của tuổi thọ máy

~ Soạn thảo các phương pháp nghiên cứu khai thác máy (thống kê thông tin khai thác) ¬ Nghiên cứu các chế độ khai thác và ảnh hưởng của những chế độ này đối với tuổi thọ

máy, quy định hóa tư liệu về các chế độ khai thác

Trang 21

~ Xác định mức sử dụng máy trong khai thác và quan hệ giữa tuổi thọ và thời hạn phục vụ của máy

— Chẩn đoán các nguyên nhân hư hồng

— Phát hiện các chỉ tiết gây hạn chế đối với tuổi thọ máy, nghiên cứu sự ảnh hưởng của tuổi thọ các chỉ tiết đối với tuổi thọ máy

— Soạn thảo các phương pháp thử nghiệm trên giá và thử nghiệm hiện trường đối với máy, các cụm, các chỉ tiết về tuổi thọ, dự đoán tuổi thọ khai thác trên cơ sở thử nghiệm trên

giá

~— Soạn thảo các chỉ tiêu khách quan của tuổi thọ máy xuất xưởng

Tính nhiều và tính khác nhau của các yếu tố có ảnh hưởng đối với tuổi thọ máy (trình

độ kỹ thuật trong khai thác sự dao động các chế độ khai thác, chất lượng chế tao v.v ), tinh

không xác định của nhiều yếu tố (sự phân tán các đặc điểm độ bên vật liệu, sự ảnh hưởng của các điều kiện khí hậu v.v ) buộc ta phải đùng đến các phương pháp lý thuyết xác suất và thống kê toán học Do đó, lý thuyết không đưa ra câu trả lời một nghĩa đối với câu hỏi về tuổi thọ mong đợi, bị giới hạn bởi sự xác lập các mối liên hệ hàm số xác suất làm hỏng (tuổi thọ) do thời gian và chế độ khai thác (hình 4) Lý thuyết chỉ có thể xác định rằng, thời gian

xác suất làm việc của máy trong một chế độ đã cho là khoảng 8, 12 và 18 nghìn giờ với xác suất không làm hỏng tương ứng là 90, 80 và 60%, hoặc xác định con số xác suất những máy còn lại trong khai thác sau những chu kỳ làm việc nhất định

Cần phải chú ý đến cả dạng và phạm vi phá hồng, tức là xác lập tính chân thực với mức đã biết, rằng các chỉ tiết và cụm chí tiết quan trọng hoặc thứ cấp có bị phá hỏng hay không, khả năng sửa chữa của máy có giữ được khơng, khối lượng xác suất và giá thành sửa chữa ra

sao? Từ những quan điểm này, tuổi thọ máy có thể được xác định như là thời gian xác suất làm

việc của máy trong chế độ quy định, mà ở đó sự loại bỏ có thể của máy không lớn hơn giới hạn

quy định (chẳng hạn 10%) mà vẫn giữ được khả năng sửa chữa và giá xác suất của sửa chữa,

không vượt quá trị số nhất định (thể hiện bằng phần trăm) từ giá máy

Việc soạn thảo các định mức tuổi thọ máy là một bài toán phức tạp và đòi hỏi phi tập

trung và xử lý một khối lượng thơng tin lớn

Có một nhận xét chung rằng, việc nghiên cứu tuổi thọ máy sẽ đễ dàng hơn nếu ở dạng biện pháp bắt buộc

trang bị các phương tiện làm việc, tức là trang bị các

máy tính để ghi lại số giờ đã làm việc hoặc số thao tác đã thực hiện (tương tự như déng hé kilémet trong ôtô) Biện pháp này là cần thiết cho tất cả các máy sắp xuất xưởng

Các kết luận trên cơ sở nghiên cứu các máy đang được khai thác đều thuộc về những máy đã chế tạo trong

những năm trước đó và ln bị trễ, về thực chất là không

kịp hồn thiện cơng nghệ và kết cấu cho những máy sắp xuất xưởng (mới chế tạo) Dự đoán tuổi thọ của các máy

mới là một nhiệm vụ bức thiết, cần phải đặt cơ sở trên

các thử nghiệm đối với máy (hoặc các cụm chỉ tiết mới

Hình 4 Biểu đồ tuổi thọ xác suất đưa vào máy)

1 thời hạn phục vụ xác suất 2 xác

suất phá hồng; 8 mật độ xác suất thời hạn phục vụ

Trang 22

Như vậy, một trong những phần quan trọng nhất của lý thuyết tuổi thọ máy là nghiên cứu các phương pháp thử nghiệm nhanh và hiệu chỉnh các kết quả thử nghiệm cùng với các diéu kiện khai thác Lý thuyết tuổi thọ máy đưa ra những kết luận trên cơ sở số liệu thống kê về bản chất là áp dụng cho những sản phẩm sản xuất theo quy mô lớn và ở mức thấp hơn áp dụng cho các sản phẩm sản xuất hàng loạt quy mô nhỏ và cuối cùng là cho sản phẩm sẵn xuất đơn chiếc Trong phần luận giải nói trên, lý thuyết tuổi thọ máy xuất phát từ những quan điểm đị thường có chú ý đến số liệu tuổi thọ đạt được Việc nghiên cứu các biện pháp nâng cao tuổi thọ máy có ý nghĩa lớn hơn nhiều Ở đây, công việc đầu tiên là nghiên cứu các quy luật vật lý trong việc làm hồng, làm mòn các chỉ tiết (thy theo dang tải, tính chất vật liệu, tình trạng các bề mặt) Những bài toán

nầy mang tính đặc biệt và chuyên ngành cao tới mức không thể đặt chúng trong khuôn khổ lý

thuyết chung về tuổi thọ máy Chúng được giải quyết bằng các phương pháp lý thuyết độ bền, lý thuyết độ mòn và chủ yếu là bằng hoạt động công nghệ và thiết kế nhằm vào việc nâng cao tuổi

thọ máy

Các phương sách nâng cao tuổi thọ máy Các yếu tố cơ bản hạn chế độ tin cậy của máy là: vỡ chỉ tiết, mòn bể mặt làm việc, hồng bé mặt đo chịu tác động của các ứng suất tiếp xúc, dính và bị gÏ sét; biến dạng đẻo các chỉ tiết do sự chuyển tiếp ứng suất cục bộ hoặc ứng suất

chung ra ngoài giới hạn chảy hoặc giới hạn rão (ở nhiệt độ cao)

Độ bên trong phần lớn các trường hợp là giới hạn không vượt qua được Trong những máy có chức năng tổng quát có thể khắc phục hoàn toàn sự gãy vỡ Trong các mặt hàng vật liệu chế tạo máy hiện nay, trong các phương pháp chế tạo máy hiện nay khơng có các chí tiết mà không thể tạo được tuổi thọ không giới hạn

Trong trường hợp các máy loại chịu ứng lực, như các máy vận tải, thì bài toán phức tạp hơn Những yêu cầu về kích thước phủ bì và khối lượng làm cho ta buộc phải tăng ứng suất tính tốn, đo đó xác suất vỡ, mẻ tăng lên Nhưng sự hồn thiện liên tục cơng nghệ bên hóa và sự bổ sung các biện pháp tính toán cho phép tăng đáng kể độ bên các chỉ tiết và tất nhiên là tăng tuổi thọ máy nói chung

Nhiều yếu tố ngẫu nhiên có thể đưa về mức tối thiểu như: yếu tế sản xuất (sự dao động các đặc tính cơ khí của vật liệu, các thiếu sót cơng nghệ) — đưa về mức tối thiểu bằng cách kiểm tra kỹ sản phẩm ở tất cả các công đoạn chế tạo; yếu tố khai thác (quá tải, chuyển vận máy không đúng) - bằng các biện pháp kết cấu (lắp thêm các hệ thống bảo vệ, các bộ phận

an tồn, phịng ngừa),

Tình trạng xấu nhất là trong các máy nhiệt, tuổi thọ của những máy này trước hết phụ thuộc vào độ bên của các chỉ tiết làm việc trong điều kiện nhiệt độ cao

Độ bên vật liệu giảm xuống rõ rệt cùng với sự tăng nhiệt độ Ngoài ra ở nhiệt độ cao

còn xuất hiện hiện tượng rão (khoảng thời gian vật liệu đẻo ra đưới tác động của các ứng suất

không lớn 14m)

Các chỉ tiết hoạt động trong điều kiện nhiệt độ cao được dự tính đến tuổi thọ giới hạn Chỉ có thể nâng cao thời hạn phục vụ bằng những thủ pháp kết cấu (hạ mức ứng suất, làm nguội) và

chủ yếu là dùng vật liệu chịu nhiệt Gần đây, để chế tạo các chỉ tiết chịu ứng suất nhiệt người ta đã dùng vật liệu gốm kim loại (nung) trên cơ sở oxyt, nitrua, borua cia Ti, Cr, Al, cacbua va

nitrua của B và Si cùng với chất liên kết chế từ các kim loại Ni, Co, Mo

Tuổi thọ thực ở mức cao nhất được xác định bởi độ chịu mài mịn của các chí tiết Sự mòn từ từ dẫn đến sự giảm sút chung các chỉ số của máy, giảm độ chính xác trong khi thực hiện các thao tác, giảm hiệu suất, tăng mức tiêu hao năng lượng Cùng với thời gian sự mài mồn có thể bước sang giai đoạn tai biến Sự hư hồng phát triển gây ra gãy vỡ, sự cố (vỡ ổ bị, tróc răng của bánh răng)

Trang 23

Dang hao mon chính trong máy là hao mịn cơ khí được phân ra gồm mòn do mài, mòn do

ma sắt trượt, mòn do ma sắt lần và mòn đo tiếp xúc Vài chỉ tiết còn bị mịn hóa (gỉ), mịn nhiệt,

mon do khí xâm thực Các đạng mòn các nhau và sự khác biệt về ban chất cơ — lý đòi hỏi ta phải

nghiên cứu tỉnh vi và có các biện pháp đặc biệt để ngăn ngừa sự mòn

Các phương pháp chính để nâng cao độ chịu mòn là

1000 tăng độ cứng các bể mặt làm việc, giảm áp lực trên các bể 100 mặt ma sát, nâng cao chất lượng bể mặt và bôi trơn đúng

cách

10 Ảnh hưởng của độ cứng đối với độ chịu mòn của các bể mặt chịu tác động mài được trình bày ở hình 5 Lấy độ

1 chịu mịn của bể mặt có HV500 (~ HRC 50) làm đơn vị Nâng cao độ cứng lên 500 đơn vị HV thì sẽ tăng được độ

0,1 500 1000 1800 AV chịu mòn lên 10 lẫn

Hình 5 Các điều kiện thử nghiệm (mòn đo mài) khác với các

Mức phụ thuộc của độ chịu mòn điều kiện thực tế trong hoạt động của các bể mặt được bôi

trơn ở các cụm chỉ tiết máy Trong thực tế những điều kiện

này, độ cứng có ảnh hưởng to lớn hơn nhiều đối với độ chịu

mài mòn vào độ cứng bê mặt

Công nghệ hiện đại tạo điểu kiện phát triển các phương sách có hiệu quả để nâng cao

độ cứng bề mặt: hóa cứng bề mặt (xemetit hóa) và xử lý cao tần (HV 500 — 600), nitơ hóa (HV 800 — 1200), thấm berezit (HV1000— 1200),thấm khuếch tấm crôm (HV 1200 ~ 1400); đắp hợp kim cứng (HV 1400 ~ 1600),thấm bo (HV 1500 — 1800), thấm boxianua (HV1800 — 2000)

Một hướng khác là cải thiện các tính chống ma sát của bể mặt bằng cách kết tủa màng phot phat (phot phat hóa); bão hòa lớp bể mặt bằng lưu huỳnh (sunphua hóa) bằng graphit

(graphit hóa), bằng đi sunphua molipđen Với độ cứng vừa phải, những bề mặt như vậy có độ trượt cao, hệ số ma sát nhỏ, có độ ổn định cao chống xây xát, kẹt, cứng Những phương pháp này (đặc biệt là phương pháp sunphua hóa và xử lý bằng đisunphua molip đen) làm tăng độ

chịu mòn của các chỉ tiết thép lên 10 ~20 lần Áp dụng cả việc kết hợp hai phương pháp (ví dụ,

sunphoxianua hóa để nâng cao cùng một lúc độ cứng và độ trượt của các bể mặt)

Việc kết hợp đúng độ cứng của từng cặp bể mặt ma sát có ý nghĩa quan trọng Khi chuyển động với vận tốc nhỏ dưới tác động của tải trọng cao, tốt nhất là tăng tối đa độ cứng của cả hai bể mặt, còn khi chuyển động với vận tốc lớn, có bơi trơn thì kết hợp bể mặt cứng với bể mặt mềm có tính chống ma sát cao

QU Uji

Hinh 6 2 7

Sự giâm áp lực trong các 4

hị tiết dẫn hưới

chị tiết dân hướng Ñ KUL

a 8) 8)

Phương pháp có hiệu quả để tăng độ chịu mòn là giảm áp lực trong các chỗ ghép làm việc (mối nối làm việc) Đôi khi điều này có thể đạt được bằng cách giảm tải (phân bố lực hợp lý) hoặc giảm tính chu kỳ và giảm mức va đập xung của tải trọng phương pháp đơn giản hơn cả là tăng diện tích bể mặt ma sát, thường đạt được mà khỡng cần tăng kích thước phủ bì

Trang 24

Ví dụ như bộ phận dẫn hướng của máy cắt gọt kim loại, bộ phận này được thử tải tác động một chiều (hình 6a) Sự thay đổi biên dang bộ dẫn hướng cho phép tăng bề mặt đỡ (cũng vẫn với kích thước cũ) và giảm áp lực gấp đôi kèm sự gìa tăng tuổi thọ tương ứng Các bộ dẫn hình lược (hình 6b) có tuổi thọ còn lớn hơn Trong trường hợp này áp lực giảm tới 4 lần trong khi kích thước chỉ tăng khoảng hai lần so với kết cấu ban đầu

Trong tất cả các trường hợp nếu kết cấu cho phép, cần thay tiếp xúc điểm bằng tiếp xúc tuyến, tiếp xúc tuyến (đường thẳng) bằng tiếp xúc bễ mặt, thay ma sắt trượt bằng ma sắt lan

Truyền động bánh răng có tiếp xúc điểm là bất lợi: truyền động có các trục giao nhau, truyền động bánh răng cơn có răng cơn, bánh răng xiên có góc nghiêng răng lớn, truyền động

vít xoắn cũng vậy

Một hướng đặc biệt là điều hòa (bù trừ) độ mòn, được thực hiện định kỳ hoặc tự động

Các cụm chỉ tiết có điều hịa định kỳ là các ổ trượt có điều chỉnh độ hở doc trục hoặc hướng tâm (có các mặt côn chịu lực hoặc các mặt lắp ráp, có bạc lót siết chặt được) Các ví dụ khác ~ các ổ lăn có thể siết chặt theo chiều trục (ổ chặn hướng tâm) và điều chỉnh độ hở trong các thanh dẫn hướng thẳng nhờ đồ chêm

Hoàn thiện hơn là các hệ thống có điểu hịa tự động độ mịn (van hình cơn tự rà khít, vịng đệm mặt đâu và vòng đệm chắn dầu, cụm ổ lăn có sức căng lò xo, hệ thống thủy lực điều

hòa độ hở trong các cơ cấu địn}

'Việc bơi trơn chính xác các cụm ma sắt có ý nghĩa quyết định Tất cả mọi chỗ nếu có thể thì cần phải bảo đảm sự bôi trơn lỏng và khắc phục sự bôi trơn nửa lỏng, bôi trơn giới hạn Can tránh các cơ cấu để hở vì phải bôi trơn định kỳ bằng cách nhét Việc sử dụng truyền động bánh răng và truyền động xích mà khơng che kín là khơng hợp lý Tất cả các phần làm việc cần phải được đưa vào các vỏ kín và bảo vệ tránh bụi, rác, hơi nước bên ngoài

Hiệu quả của dầu bôi trơn được nâng lên bằng cách cho thêm phụ gia, các chất phụ gia

sẽ cải thiện chất lượng bôi trơn của dầu (graphic đạng keo, lưu huỳnh đisunphua molipđen),

lam ting d6 tron (axit oleic, axit panmitic và các axit hữu cơ khác), ngăn ngừa oxi hóa (các

hợp chất hữu cơ và kim loại hữu cơ của S, P và N,, chống trây xước (hợp chất silic hữu cơ) -

Trong những điểu kiện mà không thể sử dụng chất bôi trơn lỏng (lầm việc ở nhiệt độ

cao hoặc ở nhiệt độ thấp, có bức xạ, trong các môi trường xâm thực hóa, các độ chân không

cao), hoặc bôi trơn lỏng không hiệu quả (chuyển động lắc biên độ nhỏ, tải trong va đập và cao tần), người ta sử đựng chất bôi trơn đạng màng khô trên cơ sở sunphua, selenua, và telurua của

M,, W, V và các chất khác kèm các chất liên kết kim loại Fe, Ni, Ag, Au Hệ số ma sát của các chỗ ghép có bơi trơn màng khơ là f = 0,1 ~ 0,25

Một phương pháp khác - bôi trơn bằng bột khô, bột này gồm các vi hạt (d = 1 — 3 me) được chế ra từ vật liệu cứng (HV 800 - 900) như hợp kim vonfram, sắt cacbonyl thấm cacbon Trong những ổ sử dụng bột trơn này diễn ra sự lăn một phần bể mặt chịu lực trên bể mặt kia thông qua các vi hạt, trượt trên một lớp bột rất linh động (ma sát giả lồng)

Trang 25

Bê mặt chịu lực được chế tạo bằng vật liệu có độ cứng giống như độ cứng các vi hạt (thép thấm ni/ơ; xitan kim loại và xi tan gốm kim loại)

Việc khắc phục hoàn toàn sự tiếp xúc kim loại giữa các bể mặt làm việc được coi là lý tưởng từ quan điểm độ chịu mài mòn Các cụm chỉ tiết khơng mịn ví dụ như gối điện từ với các trục “bay bổng”, các khớp và bơm điện từ (truyền momen xoắn và chuyển động đọc trục bằng lực điện từ), các bộ biến áp thủy lực (truyền mômen xoắn bằng thủy lực của dòng chất lồng)

Gin với nguyên tắc hoạt động không mịn là các 6 trượt có bôi tron thủy động Trong những ổ này cùng với việc nạp đầu liên tục vào khe hở dầu có độ vát, nên bảo đảm nền dầu vào vùng chịu tải, ở chế độ làm việc ổn định các mặt kim loại hoàn toàn được phân chia bằng một lớp dau va diéu đó bảo đảm về mặt lý thuyết cho hoạt động khơng gây mịn cụm chỉ tiết Tuổi thọ của những ổ này (cũng như các ổ lăn) không phụ thuộc vào tải trọng, không phụ thuộc vào vận

tốc quay (số chu kỳ chịu tải) Chỗ đổ của ổ trượt là không bôi trơn được ở chế độ không tĩnh, đặc biệt là khi khởi động và dừng lại, khi đó do tần số quay giảm nên không nén được dầu và xuất

hiện sự tiếp xúc kim loại giữa cổ trục và ổ

Gần đây người ta sử dụng ổ ổ thủy tĩnh, trong những ổ này dầu được nạp vào khe dầu bằng áp lực bơm Trong những ổ như vậy các bể mặt làm việc được phân chia bằng một lớp đâu "gay cả trước khi khởi động; việc tân số quay thay đổi không ảnh hưởng tới khả năng hoạt động của ổ

Trong các ổ thủy tĩnh có thể tang bé day lớp đầu bôi trơn lên đến I00—120mc thay vi, 10 — 20mc như ở trong các ổ thơng thường, điểu đó làm giảm (khoảng một cấp) hệ số ma sát của ổ và giảm được tiêu hao công suất cho ma sát (có tính cả cơng suất dẫn động bơm)

Sơ đồ gối thủy tĩnh (ổ chặn) được trình bày trên hình 7a Dầu từ bơm đi qua van tiết lưu

1 vào túi 2 có mép chặn hình vòng 3 Cùng với sự tăng tải, tiết điện này giảm đi và áp suất trong túi tăng lên bằng á áp suất do bơm tạo ra Nếu có tải trọng va đập thì á áp suất trong túi nhờ sự “bịt kín” của van tiết lưu (do sức chống thủy lực của nó tăng lên) có thể vượt qua đáng kể so với áp suất do bơm tạo ra

Trong các gối hình trụ chịu lực hướng biến thiên, người ta sử dụng hệ thống vài túi bố trí

hướng tâm (hình 7b) với hướng tải trọng đã chỉ, phần chịu lực là túi dưới Áp suất ở túi trên khơng có do dầu chảy qua khe lớn ở vòng cung trên của ổ Áp suất trong các túi bên cân bằng tương tác nên những túi này không tiếp nhận tải Dầu chảy qua túi trên và các túi bên hông

thực hiện chức năng thông thường là làm nguội ổ

Nếu đổi hướng tải trọng 180° thì túi trên lại là túi chịu lực con túi đưới là túi tiếp đầu Hiện tượng tương tự sẽ diễn ra khi đổi hướng tải trọng 90° Như vậy, ổ có phần ứng đối với sự chuyển dịch trục, tự chỉnh để tiếp nhận tải trọng theo hướng vectở lực

Do xuất hiện ổ thủy tĩnh nên có sự đánh giá lại i những tu điểm của ổ trượt và ổ lăn mà lâu nay vẫn được ưa dùng Các gối trượt bơi trơn có tổ chức về mặt nguyên tắc thích hợp hơn, bởi chúng cho phép loại bỏ hoàn toàn sự tiếp xúc kim loại và hoạt động không gây mịn, trong khi đó ở gối lăn vẫn không tránh khỏi sự tiếp xúc và mòn kim loại

'Việc sử dụng ổ thủy tĩnh tuy vậy vẫn bị hạn chế bởi sự phức tạp của hệ thống bôi trơn, cụ thể cần phải dẫn động các bơm đầu (ở giai đoạn khởi động và đừng lại) từ nguén nang lượng khác

Ổ khí tĩnh được dùng khi không sử dụng được vật liệu bôi trơn dạng lỏng; khi tần số

quay lớn (> 50 nghìn vịng / phút) khi hoạt động ở nhiệt độ cao (> 250°C) và nhiệt độ thấp

(<~ 50°C), khi hoạt động trong môi trường gây ra sự phân hủy dâu, trong các thiết bị có bức

Trang 26

xạ Việc bơi trơn bằng gió cũng hợp lý khi các bể mặt làm việc bị nhiễm bẩn (các gối hình trụ dạng hở), các bộ dẫn hướng chuyển động vuông gốc

Khả năng chịu lực của các gối khí tĩnh, chẳng hạn như khả năng chống tải trọng va đập thấp hơn đáng kể so với gối thủy tĩnh Tuy vậy gối khí nh có hệ số ma sát nhỏ hơn nhiều đo độ hở nhỏ (2— 10mc) bảo đảm độ chính xác định tâm cao Khả năng chịu lực của gối khí tĩnh (ngược lại gối thủy tĩnh) tăng lên cùng với sự tăng nhiệt độ do độn hớt của gió tăng cùng với

mức nhiệt độ

Bôi trơn gió và bơi trơn khí được dùng trong ổ đỡ và ổ chặn của các trục mài spin đen cao tốc, của thiết bị khoan cao tốc, các rô to con quay, máy ly tâm, máy tua bin, máy làm lạnh kiểu tuabin, còn được dùng trong gối của bàn xoay chính xác và trong các bộ dẫn hướng của các máy gia công kim loại

Một trong những nguyên nhân thông thường loại bỏ máy là vì máy bị g sét Khi thiết kế máy, đặc biệt những máy làm việc ngoài trời, trong những điều kiện độ ẩm cao hoặc trong

những mơi trường có hóa chất, cần phải xem xét những phương sách hữu hiệu bảo vệ máy, có thể áp dụng việc mạ phủ (mạ crôm, mạ niken, mạ đồng) hoặc kết tủa màng hóa chất (phơt phat hóa, oxi hóa), hay phủ màng polime (capron, politelin)

Giải pháp tốt nhất là dùng vật liệu chống gỉ (thép chống gi, các hợp kim titan) Các chỉ tiết chịu tải nhỏ, phầi tiếp xúc với các hóa chất, tốt nhất là được chế tạo bằng vật liệu bên hóa

(poliolefin, nhựa flo)

Nếu áp dụng tất cả các biện pháp công nghệ và kết cấu nói trên trong những máy có chức nãng tổng qt thì có thể tăng thời hạn phục vụ của phần lớn các chỉ tiết đạt bất kỳ trị số

nào mà tuổi thọ máy đồi hỏi

Khi thiết kế máy, người thiết kế không suy xét về tuổi thọ chỉ tiết mà chọn hình dáng, kích thước và phương pháp gia công theo chuẩn và truyền thống phức tạp, những tiêu chuẩn mà trong những điều kiện mới, cùng với việc các chế độ làm việc căng hơn và có thêm những

khái niệm mới về tuổi thọ, cân phải xem xét lại Trong phần lớn trường hợp, người thiết kế can ty dai cho mình một nhiệm vụ rõ rang và áp dụng các thủ pháp tổng quát thiết kế hợp lý để có thể giải quyết những vấn để tuổi thọ máy ngay trong giai đoạn thiết kế, nếu khơng những vấn để đó lại phải khắc phục trong máy thành phẩm làm tốn kém nhiễu và phải sử dụng các biện pháp công nghệ

Tương tự như trong ngành hàng không (tất cả các chỉ tiết trong thời gian thiết kế được

kiểm tra kỹ về khối lượng), ngành chế tạo máy cần thực hiện kiểm tra có hệ thống và thử

nghiệm các chi tiết thiết kế về tuổi thọ

Tuy nhiên cũng có ngoại lệ Rất khó bảo đảm tuổi thọ cho những chỉ tiết trong hoạt động phải tiếp xúc trực tiếp với môi trường gây mài mòn (các cánh bơm phải bơm những chất lỏng nhiễm bẩn, các bộ phận làm việc của máy xử lý đất, dao của máy rạch, răng gàu máy xúc, mắt xích của máy kéo bánh xích, hàm máy nghiễn đá, xích và bộ dẫn động dây chuyển tải xi măng, than đá v.v )

Thời hạn phục vụ của nhứng chỉ tiết như vậy trong một vài trường hợp (mũi khoan) chỉ vài chục giờ; chỉ có thể kéo đài bằng cách chọn vật liệu có độ chịu mịn lớn hơn và xử lý bên

hóa hợp lý

Các biện pháp nâng cao tuổi thọ máy làm cho giá kết cấu c::o lên Cần phải sử dụng vật

liệu có chất lượng, phải áp dụng các quy trình cơng nghệ mới, đê: khi phải tổ chức những phân

xưởng mới, đòi hỏi phải đầu tư vốn bổ sung Giá đắt như vậy thương làm cho những nhà lãnh

đạo xí nghiệp lo sợ xem xét lại vấn để giá máy từ quan điểm =„c bộ (nhà máy, xí nghiệp

Trang 27

mình) mà khơng tính đến hiệu quả kinh tế quốc dân của việc nâng cao độ tin cậy của máy Những chỉ phí đó hồn tồn biện giải được Giá thành chế tạo các chỉ tiết (những chỉ tiết này xác định tuổi thọ máy) là không đáng kể sơ với giá máy và cuối cùng, như một quy tắc, càng không lớn so với tổng chỉ phí khai thác

Chỉ phí bổ sung rất nhỏ (trong quyết toán chung) cho việc nâng cao tuổi thọ máy cuối

cùng đã mang lại lợi ích to lớn do tăng được tổng hiệu suất máy, giảm ngưng máy và hạ giá

sửa chữa

Từ đây rút ra được một kết luận thực tế quan trọng: trong khi tiến tới việc hạ giá máy khơng nên tiếc chỉ phí cho việc chế tạo ra những chỉ tiết ấn định tuổi thọ máy Và cũng không nên hà tiện đối với hoạt động nghiên cứu tìm ra vật liệu mới và thủ pháp công nghệ nâng cao tuổi thọ máy

Trong nhiều hướng dẫn về chế tạo máy có giới thiệu những vật liệu rẻ tiền và phương pháp chế tạo đơn giản đã được cho phép về mặt chức năng đối với chí tiết máy Khơng thể tiếp nhận những chỉ dẫn đó mà khơng bổ sung

'Vấn đề chọn vật liệu và phương pháp chế tạo cần được giải quyết chỉ trên cơ sở đối chiếu vai trò tương đối của chỉ phí sản xuất bổ sung trong tổng chỉ phí cho chu kỳ khai thác máy

Để chế tạo các chỉ tiết ấn định tuổi thọ và độ tin cậy của máy cân phải sử dụng vật liệu có chất lượng cao hơn và cần phải sử dụng nhữngphương pháp gia công hồn thiện nhất

Có thể lấy xecmäng (vòng găng) làm ví dụ Chất lượng của nó trong một chừng mực đáng kể định trước thời hạn giữa các lần sửa chữa động cơ Xecmăng bị mòn thì hiệu suất động cơ giảm xuống, mức tiêu hao nhiên liệu và đầu bôi trơn tăng lên Hiện nay thời hạn phục

vụ của xecmăng thường chỉ 500 — 1000 giờ Nếu sử dụng những thành tựu mới trong lĩnh vực

nâng cao độ chịu mòn cho cặp xecmăng — xilanh (xecmăng xốp mạ crôm, thấm nitơ cho mặt

xilanh tạo các khía cực nhỏ để giữ đầu bơi trơn) thì có thể nâng thời hạn phục vụ của xexmăng lên 5 — 10 nghìn giờ Giá xecmăng có cao lên nhưng làm tăng không đáng kể giá động cơ còn

việc tăng độ chịu mòn của xecmăng vì tính phổ biến rộng rãi động cơ piston sẽ mang lại hiệu quả kinh tế to lớn

Một ví dụ khác Thông thường các ổ ít chính xác được giới thiệu sử dụng vì dùng ổ có độ chính xác cao hơn, giá sẽ cao hơn Nếu chấp nhận giá chế tạo ổ có độ chính xác bình thường

lầm đơn vị (1) thì giá ổ có độ chính xác gia tăng là 1,3, độ chính xác cao 2; độ chính xác tới

mức tỉnh vi là 4

Mới thoạt nhìn các con số có thể nói một cách thuyết phục về lợi ích sử dụng ổ có độ chính xác thấp, nhưng một kết luận như vậy nhiều khi là nông cạn Nếu như chú ý rằng độ

mòn và những hư hồng của ổ là một trong những nguyên nhân thường làm cho máy phải

ngừng hoạt động và ở một mức độ đáng kể định trước thời hạn giữa các lần sửa chữa thì phải thừa nhận rằng việc sử dụng ổ có độ chính xác cao là thơng mình hơn và có lợi về mặt kinh tế hơn, mặc đù giá có cao hơn Đương nhiên, điểu đó khơng có nghĩa là L trong mọi trường hợp cần phải sử dụng ổ tỉnh xác và người thiết kế vẫn cần phải bảo đảm tuổi thọ của 6 bằng bôi tran đúng và lắp đặt đúng

Các giới hạn nâng cao tuổi thọ máy Tuổi thọ máy đạt được phụ thuộc đáng kể vào

cường độ (hoạt động) của máy

6 những máy vận chuyển, tuổi thọ là 10- 20 nghìn giờ, những máy tĩnh tại, ví dụ

mắy cơng cụ thì 10— 100 nghìn giờ nếu làm việc hai ca thời hạn phục vụ là 15 — 25 năm,

còn làm việc ba ca là 10 — 20 năm Với thời hạn phục vụ như vậy vấn để lỗi thời kỹ thuật trở nên cấp bách

Trang 28

Tuổi thọ của của máy có thể kéo dài bằng sửa chữa phục hồi Nhưng cách này không hợp lý về mặt kinh tế, bởi đôi khi chỉ phí sửa chữa phục hồi vượt quá giá ban đầu của máy nhiều lần

Trong giai đoạn đầu khai thác, chỉ phí sửa chữa khơng lớn lắm Sau đó tăng vọt theo mức

sửa chữa thường xuyên và sửa chữa trung bình và cuối cùng đạt tới con số đáng kể sánh được với giá máy, khi máy phải sửa chữa lớn (đại tu) trước khi sửa chữa lớn cần phải giải quyết van dé về

tính hợp lý nếu tiếp tục khai thác máy Nếu bỏ qua một bên những vấn đề lỗi thời kỹ thuật thì cần

phải coi thời điểm khi chỉ phí cho đại tụ máy gần bằng giá máy là giới hạn hợp lý hơn cả về mặt kinh tế Mua máy mới vẫn lợi hơn phục hồi máy cũ, hơn nữa chất lượng máy mới luôn vượt hơn chất lượng máy phục hồi và các chỉ số của máy mới, nhờ tiến bộ kỹ thuật, luôn cao hơn các chỉ số máy cũ Giá máy mới theo quy luật sẽ giảm xuống theo thời gian do sự tăng cường liên tục và sự hoàn thiện các quy trình sản xuất

Khi i gidi quyét vấn để ngừng khai thác cẩn phải tính tổng giá sửa chữa phát sinh trước đó Có thể cho rằng tổng chỉ phí sửa chữa cho toàn bộ thời hạn phục vụ của máy không được

vượt quá giá máy như là một nguyên tắc định hướng

Thử tìm tuổi thọ tối ưu, với tuổi thọ đó giá thành máy là nhỏ nhất Xuất phát từ những

tiền để sau đây Giá thành sẵn phẩm bằng tổng chỉ phí thường xuyên (hình 8a đường C—C), chỉ phí này khơng phụ thuộc vào thời gian khai thác (năng lượng, lao động, vật liệu) và chỉ phí khả biến phụ thuộc vào thời gian khai thác; chí phí khấu hao (đường cong1), chỉ phí này tỉ lệ nghịch với thời gian khai thác và chỉ phí sửa chữa (đường cong 2), chỉ phí này tăng cùng với sự tăng thời gian khai thác do hao mòn máy

a d Hinh 8 Giá thành sản phẩm 1 (đường in đậm) trong hàm số thời hạn phục vụ a- với XP=4C; b~ với SP =C 12345 678 910H năm 1 2345 67 88 T0 Tỉ năm a) b)

Sự thay đổi giá thành C, của sản phẩm trong hàm số thời gian sử dụng được thể hiện bằng phương trình:

c

€,=F, tự +, =0)

trong đó P„ - chỉ phí thường xuyên; C - giá máy; H - thời gian khai thác; P,, — chi phi sửa chữa

Cộng các thành phân ta có giá thành sản phẩm trong | hàm số H (đường i in đậm) Đường cong giá thành có điểm cực tiểu; tuổi thọ tương ứng với điểm cực tiểu là tuổi thọ tối ưu

Lập luận này quá đơn giản để có thể sử dụng thực tế Thứ nhất trong phần lớn các trường hợp, chỉ phí khả biến là không đáng kể so với chỉ phí thường xuyên; ngay cả khi đường cong giá thành sản phẩm có cực tiểu thì nó được thể hiện mờ nhạt khó thấy Máyđã quá thời

hạn tuổi thọ tối ưu vẫn có thể làm ra sẵn phẩm trong một thời gian dài, mặc đù với mức sinh

lời ít (lợi nhuận ít) Thứ hai, tổng giá sửa chữa =P,, cho cd thdi kỳ khai thác máy không được

Trang 29

tính đến Như vậy trong trường hợp trình bày trên hình 8a, chỉ phí sửa chữa trong năm khai thác cuối cùng đã bằng giá máy (đoạn cd) tổng chỉ phí sửa chữa (diện tích giữa đường cong 1 — chỉ phí sửa chữa và đường thắng C~C - chỉ phí thường xuyên) bằng bốn giá máy, như vậy rõ ràng quá cao

Nếu đưa ra giới hạn hợp lý cho tổng giá sửa chữa thì tình hình sẽ thay đổi Nếu đặt điều kiện để giá sửa chữa không vượt quá giá máy thì đối với từng thời hạn phục vụ sẽ có cực tiểu nhất định của giá thành (các đường cong in đậm hình 8b) Cùng với sự tăng thời hạn phục vụ các cực tiểu liên tục giảm bớt cùng với sự tăng thời hạn phục vụ Như vậy, với giới hạn đã biết của ' tổng giá sửa chữa, khái niệm tuổi thọ tối ưu biến mất; giá thành sản phẩm liên tục giảm xuống cùng với sự tăng tuổi thọ

Cần chỉ rõ rằng lập luận về tuổi thọ tối ưu khơng tính đến động thái thay đổi chỉ phí

thường xuyên, chi phí nay, như một quy tắc, có xu hướng giảm bớt (giảm giá năng lượng, vật liệu và giảm chỉ phí lao động do tự động hóa và hồn thiện quy trình sản xuất Sự giầm này có thể làm thay đổi lớn tình hình, có lợi cho các thời hạn phục vụ lớn

Tuổi thọ máy và sự lỗi thời kỹ thuật Việc nâng cao tuổi thọ máy liên quan chặt chẽ

với vấn để lỗi thời kỹ thuật Sự lỗi thời xảy ra khi mà máy vẫn giữ được khả năng làm việc

vật lý, nhưng các chỉ số máy khơng cịn thỏa mãn được ngành công nghiệp do các yêu cầu được nâng cao và do xuất hiện những máy hoàn thiện hơn Các dấu hiệu lỗi thời là các chỉ số độ tin cậy, chất lượng sản phẩm, độ chính xác trong thao tác, mức tiêu hao năng lượng, giá lao động, giá bảo dưỡng và sửa chữa hạ thấp hơn so với mức trung bình, và như là kết quả tổng quát, mức sinh lơi thuận của máy giảm xuống Hậu quả chính của sự lỗi thời là làm giảm mức tăng năng suất trên một đơn vị lực làm việc, mà mức tăng năng suất lại là chỉ số cơ bản của tiến bộ kinh tế

Sự lỗi thời vô điều kiện xảy ra trong hai trường hợp: Khi chuyển sang sản phẩm mới

(thay toàn bộ quy trình cơng nghệ), trong các quy trình lao động mới hoặc xuất hiện các sơ dé kết cấu mới cho phép chế tạo ra các máy mới hơn máy cũ về mặt chỉ số

Có thể lấy bước ngoặt trong ngành hàng khơng làm ví dụ về sự lỗi thời, sự xuất hiện động cơ tua bìn phản lực đã loại trừ gần như hoàn toàn động cơ đốt trong

Tuy nhiên những thay đổi nhanh chóng và triệt để như vậy không diễn ra thường xuyên Trong những diéu kiện hoàn thiện kỹ thuật từng bước, vấn để lỗi thời được đánh giá khác đi Thứ nhất“trong phần lớn các trường hợp, đặc biệt trong những máy làm việc nhiều, sự hao mon vật ly đã diễn ra từ lâu trước khi có sự lỗi thời kỹ thuật Ví dụ, tuổi thọ vật lý của xe tải làm việc nhiều sẽ hết sau 5 - 6 năm nhưng theo các chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật thì lẽ ra xe có thể

làm việc trong một thời gian dài hơn Thứ hai là tổn tại những phương pháp hữu hiệu ngăn

ngừa sự lỗi thời

Trong số đó, phương pháp chủ yếu là thiết kế máy có tính đến động thái phát triển

ngành công nghiệp chế tạo máy Trong kết cấu của mơ hình gốc (mẫu gốc) cần phải đặt cơ sở cho các nguôn dự trữ năng suất, công suất, hiệu suất, vùng thực hiện thao tác, điểu này cho phép mơ hình hóa một cách tuân tự đối với máy và duy trì các chỉ số của máy ở mức các yêu cầu kỹ thuật gia tăng không cân thay mơ hình cơ bản và đo đó khơng làm đứt đoạn sản xuất, một việc không tránh khỏi khi chuyển sang sản xuất mẫu mới Ở những máy đang khai thác việc xuất hién nguén dự trữ sẽ bảo đảm khả năng vượt kịp theo mức tăng các yêu

cầu sản xuất

Phương pháp hữu hiệu hơn cả để ngăn ngừa sự lỗi thời là nâng cao mức sử dụng máy trong khai thác Thời hạn mà máy sử dụng hết nguồn tài nguyên tuổi thọ của mình càng ngắn,

tức là thời hạn phục vụ càng gần tuổi thọ thì xác suất lỗi thời càng nhỏ Giảm thời hạn phục vụ

con 3 -4 hăm thực tế sẽ bảo đầm máy không bị lỗi thời

Trang 30

Giảm thời hạn phục vụ tuyệt nhiên khơng có nghĩa là giảm sản phẩm máy Như đã trình bày ở trên, tổng sắn lượng của máy được xác định không phải bằng thời hạn phục vụ mà bằng thời gian làm việc thực tế của máy, tức là rốt cục, bằng tuổi thọ máy

Mục tiêu giảm thời hạn phục vụ trong khi tuổi thọ máy không đối đã dẫn đến sự tăng cường sử dụng máy toàn điện

Đối với các máy công nghệ làm việc theo chế độ lịch biểu, sự tăng số ca làm việc và

nâng cao mức tải có ý nghĩa lớn nhất

Các điều kiện tiên quyết chính về mặt kết cấu để tăng cường sử dụng máy là: 1 tổng hợp hóa, tức là mở rộng phạm vì các thao tác do máy thực hiện, sự mở rộng này bảo đảm tải ổn định cho mấy 2 nâng cao độ tin cậy của máy, sự nâng cao này sẽ làm giảm việc ngừng máy do có sự cố và để sửa chữa

Mức sử dụng máy hoạt động không theo chu kỳ (ví đụ máy làm theo thời vụ) có thể được nâng cao nhờ móc và treo thêm vào máy các thiết bị bổ trợ, làm tăng năng suất máy trong năm

Tốc độ và mức lỗi thời phụ thuộc vào quy mơ và trình độ kỹ thuật sản xuất ở những xí nghiệp tăng nhanh nhịp độ sản xuất và khơng ngừng hồn thiện các quy trình cơng nghệ thì máy sẽ lỗi thời nhanh hơn nhiều so với ở các xí nghiệp nhỏ và trung bình phát triển chậm

Máy đã lỗi thời với sẵn xuất tiên tiến có thể sử dụng ở những công đoạn ít quan trọng hơn hoặc sử dụng ở những xí nghiệp quy mơ nhẻ và trang bị ít máy

Quan trọng là may ¢ có thể tiếp tục làm ra sản phẩm cho đến hết tuổi thọ cơ khí, mặc dù mức sinh lợi nhuận có thể thấp xuống chút ít

Trên cơ sở những gì đã trình bầy, có thể nói rằng, sự lỗi thời kỹ thuật là một giới hạn vô điều kiện trên con đường nâng cao tuổi thọ máy Giới hạn này có thể được đẩy lài mạnh mẽ

bằng cách chọn hợp lý các thông số ban đầu của máy hoặc ngăn ngừa một cách thực tế bằng cách tăng cường sử dụng máy Tất nhiên, không thể lấy sự lỗi thời làm lý do chống việc tăng

tuổi thọ máy Điều này, dĩ nhiên, khơng giải phóng người thiết kế khỏi sự cần thiết tính đến mức độ nguy hiểm của lỗi thời, mà ngược lại, buộc chấp nhận mọi phương pháp ngăn ngừa nó

ĐỘ TIN CẬY CỦA MÁY TRONG KHAI THÁC

Độ tin cậy của máy bao gồm những dấu hiệu sau đây: tuổi thọ cao, an toàn trong hoạt động, khơng có sự cố, ổn định trong hoạt động (khả năng làm việc lâu dài mà các thông số ban đầu không giảm, chịu đựng được sự quá tải) khối lượng thao tác phục vụ và bảo dưỡng nhỏ, phục vụ đơn giản, có sinh lực (khả năng tiếp tục làm việc trong một khoảng thời gian ngắn khi

có hư hỏng chút ít), có khả năng khấc phục hư hồng, thời hạn lớn giữa các lần sửa chữa, khối lượng cơng việc sửa chữa ít

Do tinh da đạng của những dấu hiệu xác định độ tin cậy nên khó mà xác lập cho nó một

chuẩn độ duy nhất Thông thường khi xác định độ tin cậy người ta xuất phát từ khái niệm sự đừng máy, tức là bất kỳ sự đừng máy bắt buộc nào

Độ tin cậy của máy có thể được đặc ` trưng bởi: tân số dừng máy; thời gian làm việc giữa các lần đừng máy, quy luật thay đổi tân số đừng máy; mức độ nghiêm trọng của sự đừng máy, khối lượng, giá và thời gian làm việc cần thiết để khắc phục sự đừng máy

Thời gian ngừng máy bắt buộc được đặc trưng bởi hệ số ngừng máy h„, (hay nói một cách khác là hệ số hư hỏng) là tỉ số giữa thời gian ngừng máy h,, sau một khoảng thời gian nhất định và tổng thời gian làm việc thực tế h,+ h,

Trang 31

Thời gian sửa máy được đặc trưng bằng hệ số hiệu chỉnh

Tị, Z“———=l-ni„ hth,

Tùy theo mức độ nghiêm trọng của những lần đừng máy mà chia thành: đừng máy nhẹ, dừng máy trung bình, dừng máy nghiêm trọng

Dừng máy nhẹ — là những hư hỏng nhỏ có thể khắc phục ngay trong sắn xuất bằng sức lực của người đứng máy

Dừng máy trung bình - những hư hỏng cần phải dừng máy lâu, tháo từng phần, thay (hoặc phục hồi) các chỉ tiết hồng được thực hiện bằng dịch vụ sửa chữa

Dừng máy nghiêm trọng — xẩy ra sự cố đụng chạm đến những bộ phận quan trọng của máy đồi hỏi phải dừng máy lâu dài để sửa chữa Dừng máy nghiêm trọng còn là khi cần phải tháo ráp và thay toàn bộ các chỉ tiết hao mòn do máy đã đến giai đoạn hao mòn chung

Dừng máy còn được chia theo nguồn gốc, gồm: dừng máy do sai sót kết cấu và công nghệ, dừng máy do khai thác không đúng, đừng máy ngẫu nhiên :

Khai thác không đúng nghĩa là không bảo dưỡng máy chu đáo, phá vỡ các quy tắc khai thác, không theo di các chế độ đã được xác lập (để quá tải), lỗi trong trình tự điều khiển máy (đóng máy không đúng cách) không theo dõi kỹ thuật an toàn v.v

Phần lớn sự đừng máy được quy cho khai thác khơng đúng hồn tồn có cơ sở để coi những nguyên nhân gây ra là những sai sót kết cấu Trong một kết cấu đúng thì phải có bộ phận ngăn ngừa sự quá tải, loại trừ khả năng đóng máy khơng đúng cách và làm cho ảnh hưởng của chất lượng bảo dưỡng đối với độ tin cậy chỉ còn là tối thiểu

Độ tin cậy của máy còn có thể được đặc trưng bằng khối lượng công việc khắc phục sự

đừng máy, tức là chỉ số giá sửa chữa phản ánh tần số và mức độ nghiêm trọng của sự dừng máy và khả năng sửa chữa Nhưng chỉ số này chỉ là tương đối Thứ nhất, thời hạn giữa các lần sửa chữa và giá sửa chữa phụ thuộc vào độ tin cậy của máy, vào chất lượng bảo đưỡng và sửa chữa Thứ hai, giá sửa chữa được xác định không chỉ bằng khối lượng công việc sửa chữa, mà cả bằng trình độ tổ chức công việc sửa chữa Thứ ba, tổng giá sửa chữa phụ thuộc vào biện pháp tăng thời hạn phục vụ của máy Nếu biện pháp phục hồi không đúng, (đáng lẽ nên tăng mức sẩn xuất máy mới, đặc biệt là nâng cao tuổi thọ máy), chỉ phí sửa chữa có thể sẽ rất lớn

Lý thuyết độ tin cậy được tìm ra trong giai đoạn nghiên cứu Đối tượng của lý thuyết là: xác định các yêu cầu đối với độ tin cậy từ quan điểm kinh tế và quan điểm kỹ thuật, nghiên cứu các quy luật thống kê sự xuất hiện hư hồng dừng máy; chỉ rõ nguyên nhân dừng máy (chẩn đoán sự dừng máy); chỉ rõ các chỉ tiết và cụm chỉ tiết là nguyên nhân thường xuyên nhất gây ra hư hỏng dừng máy; dự đoán hư hỏng dừng máy; xác định mức độ nguy hiểm của sự đừng máy và xác định mức phức tạp trong việc khắc phục; nghiên cứu ảnh hưởng của sự dừng

máy đối với kinh tế khai thác máy; soạn thảo các chỉ tiêu khách quan cho độ tin cậy mắy

Trang 32

Các mục đặc biệt của lý thuyết soạn thảo những vấn để độ tin cậy của các tổ hợp máy

(sản xuất dây chuyển va sản xuất liên tục, dây chuyển tự động và bán tự động) Liên quan đến

chúng gồm có: điều khiển các tổ hợp và kiểm tra tác động tương hỗ của chúng, dự trữ (sắp xếp các phân xưởng dự phòng và máy dự phịng), tích lũy (sắp xếp các bộ tích lũy bảo đảm hoạt động liên tục của các tổ hợp nếu một trong số máy bị ngừng hoạt động)

Độ tin cậy của các máy được đặc trưng bởi thời gian (xác suất trung bình) hoạt động liên

tục (mức sẩn xuất xác suất trung bình của máy giữa các lần dừng máy) trong hàm số thời gian khai thác, hoặc được đặc trưng bằng tần số (xác suất trung bình) những lần dừng máy, cũng như bằng mật độ phân bố những lần dừng máy trong chu kỳ hoạt động của máy; lý thuyết độ tỉn cậy dựa vào các phương pháp của lý thuyết xác suất và thống kê tốn để hình thành các kết luận đưới dạng các tỉ số xác suất

Việc dự đoán các hư hồng làm đừng máy trong thực tế là sự giúp đỡ quý báu cho người

chế tạo máy Cuối cùng là phần nòng cốt chính của bài tốn: khắc phục những chỗ yếu của kết cấu và nâng cao độ tin cậy của kết cấu Sử dụng tất cả các thủ pháp công nghệ và thiết kế

để có thể khắc phục hoàn toàn những hư hỏng làm dừng máy (cho hầu hết các loại máy),

ngoại trừ các sự cố và những hư hỏng hoàn toàn ngẫu nhiên

Các phương pháp nâng cao độ tin cậy Độ tin cậy của máy trước tiên được xác định bằng

độ bền và độ cứng của kết cấu Các phương pháp hợp lý để nâng cao độ bển, mà không cần tăng khối lượng, là: áp dụng hình dáng và biên dang thích hợp, sử dụng tối đa độ bên vật liệu, tùy theo khả năng mà đặt tải đều cho tất cả các chỉ tiết của kết cấu

Các phương pháp hợp lý để nâng cao độ cứng là: chọn đúng sơ đỗ đặt tải, phân bố hợp

lý các gối đỡ, tạo cho kết cấu có hình đáng cứng

Độ an toàn hoạt động và độ dài các thời hạn giữa những lần sửa chữa phần nhiều phụ

thuộc vào độ chính xác trong khai thác, vào sự quan tâm chu đáo đối với máy, bảo dưỡng kỹ, đuy tu kịp thời, ngăn ngừa quá tải Nhưng thật là sai lầm nếu hoàn toàn trông chờ vào chất lượng bảo dưỡng máy Các điểu kiện khai thác đúng cần phải đặt vào kết cấu máy Cần phải bảo đảm hoạt động tin cậy trong cả những điều kiện phục vụ không đạt Nếu máy hỏng trong những bàn tay thiếu kinh nghiệm thì có nghĩa là người thiết kế đã không suy nghĩ thấu đáo về độ tin cậy của kết cấu Tùy theo khả năng, cần phải loại bổ yếu tố khách quan trong phục vụ và điêu khiển máy, còn thao tác bảo đưỡng phải làm sao chỉ còn tối thiểu

Các thao tác điều chỉnh, siết lại, bôi trơn được khắc phục, những việc này nếu không phục vụ chu đáo có thể trở thành nguyên nhân hao mòn máy và làm cho máy phải ngừng sẵn xuất

Ví dụ trong động cơ đốt trong việc điêu chỉnh độ hở cơ cấu van có thể khắc phục bằng cách dùng bộ phận bù tự động độ hao mòn và giãn nở nhiệt (kiểu thủy lực) Điểu này không

chỉ làm cho việc bảo dưỡng đơn gidn đi mà còn bảo đảm cho cơ cấu van hoạt động liên tục, bộ

bù tự động thực sự làm tăng tuổi thọ cơ cấu van

Cũng khắc phục được cả việc siết chặt định kỳ các ổ trục chính và ổ thanh truyền trục

khuỷu động cơ Trình độ hiện đại của kỹ thuật bôi trơn cho phép tạo ra những loại ổ làm việc

vô thời hạn, hao mồn rất ít Việc siết chặt định kỳ bu lông và đai ốc cũng được khắc phục bằng cách sử dụng các kết cấu hiện đại tự kiểm tra cho các mối nối ren

Thực sự gây phức tạp cho khai thác máy là hệ thống bôi trơn khơng hợp lý địi hỏi sự chú ý thường xuyên của công nhân bảo dưỡng Tất nhiên cân tránh bôi trơn định kỳ

Trang 33

Nếu điều này không thể làm được theo điều kiện kết cấu, thì cần phải sử dụng các gốt tự bôi trơn hoặc đưa hệ thống nạp dâu tập trung tới tất cả các cụm làm việc từ một trạm

` Giải pháp tốt nhất từ quan điểm độ tin cậy và sự thuận lợi khai thác — đó là tự động hóa hồn tồn hệ thống bôi trơn không đồi hỏi thay dâu định kỳ Điều này có thể đạt được nếu tính trước các biện pháp chống ơxi hóa và biển chất đầu do nhiệt và bảo đầm sự làm sạch dầu liên tục và tái sinh dầu

Cần phải đưa các thiết bị dự phòng vào hệ thống bôi trơn để bảo đâm việc nap dau, di

chỉ là một lượng rất nhỏ, khi hệ thống chính bị trục trặc

Một trong những thủ pháp làm tăng độ tin cậy trong khai thác là nhân đôi (sao lại) các thiết bị phục vụ, bởi những thiết bị thường bị gián đoạn trong hoạt động Ví đụ như việc nhân đôi hệ thống đánh lửa trong động cơ chạy xăng, cũng như nhân đôi hệ thống diéu khiển tự

động Trong những trường hợp cần an toàn tuyệt đối để bảo đảm sinh mang (cdc con tu vi

trụ) cần phải nhân đôi nhiều lần hệ thống điều khiển Trong tổ hợp các biện pháp bảo đảm độ tín cậy trong khai thác mấy, đóng vai trò quan trọng là việc bảo vệ tự động chống quá tải ngẫu nhiên và quá tắi có chủ định bằng các thiết bị an toàn hoạt động trong chế độ thường trực và tác động ngay khi có quá tải,

Hợp lý hơn cả là tự động hóa hồn tồn việc điều khiển, tức là biến đổi máy thành một

cơ cấu tự điều chỉnh, tự phục vụ trong chế độ hoạt động tối ưu của tổ hợp máy

'Yí dụ như loại hộp số tự động đổi số trong ôtô có điều chỉnh vơ cấpt số truyền từ động cơ đến cơ cấu chạy Hệ thống này tự động xác định tỉ số truyền tối ưu đối với các điều kiện cụ

thể về hình đáng, tình trạng đường và như vậy đã làm tăng tính kinh tế và tuổi thọ kỹ thuật

Chỉ có thể đạt được độ tin cậy cao bằng một tập hợp các biện pháp thiết kế, công nghệ

và tổ chức ~ kỹ thuật Việc nâng cao độ tin cậy đòi hỏi sự làm việc lâu đài, thường xuyên tỉ mỉ,

phối hợp có định hướng mục tiêu của các nhà thiết kế, các nhà công nghệ, các nhà luyện kim, các nhà thử nghiệm và các nhà sản xuất, được tiến hành theo một kế hoạch soạn thảo kỹ và

thực biện tuần tự

Điều kiện bất biến để sản xuất sản phẩm có chất lượng và công nghệ chế tạo tiên tiến, tình độ sản xuất cao, chấp hành nghiêm chỉnh chế độ công nghệ, kiểm tra kỹ sản phẩm trên tất cả các giai đoạn chế tạo, bắt đầu từ các thao tác chế tạo các chí tiết và kết thúc bằng việc rắp sản phẩm

Việc đánh giá khách quan các chỉ tiêu độ tin cậy và giá khai thác là những khó khăn to lớn Các chỉ tiêu này có thể được xác minh đúng đắn chỉ sau một khoảng thời gian đài dựa vào sản phẩm đã xuất xưởng và được đi khai thác ở những nơi xa xôi

Trơng những điều kiện đó, các phương pháp xác định nhanh tuổi thọ các chỉ tiết, cụm chỉ tiết, các tổ hợp máy có ý nghĩa quan trọng Những thí nghiệm về tuổi thọ đã giúp đỡ rất nhiễu cho việc thử nghiệm sản phẩm

Cần áp dụng rộng rãi hơn phương pháp mơ hình hóa các điều kiện khai thác nằm trong những thử nghiệm về khai thác máy hoặc trong những thử nghiệm trên giá bằng chế độ tăng

cường với những điều kiện khó khăn (nặng) hơn so với hoạt động của máy Trong trường hợp

đó, máy sẽ thực hiện một chu kỳ (khai thác) trong một thời hạn rất ngắn, chu kỳ đó nếu hoạt động bình thường thì phải là vài năm Các thử nghiệm được tiến hành cho đến khi xuất hiện độ

hao mòn giới hạn hoặc thậm chí cho tới khi phá hỏng một phần hoặc phá hỏng hoàn toàn máy, đồng thời có đừng lại định kỳ để đo độ hao mịn, ghi lại tình trạng các chỉ tiết và xác định

những dấu hiệu tiến gần tới sự cố

Trang 34

Những thử nghiệm nghiêm ngặt tương tự cho phép phát hiện những nhược điểm của kết cấu và áp dụng các biện pháp khắc phục Thử nghiệm nhanh cũng mang lại số liệu gốc đáng tin để đánh giá tuổi thọ thật của máy

Tỉnh chế máy trong khai thác Nhằm mục đích tạo ra những chiếc máy có độ tin cậy cao cần phải nghiên cứu kỹ lưỡng các thí nghiệm trong khai thác Hoạt động của các tổ chức

thiết kế máy không phải đã chấm dứt sau khi thử mẫu theo tiêu chuẩn quốc gia và đưa vào san xuất hàng loạt

Việc tỉnh chế máy chỉ thực sự bắt đầu sau khi đưa máy vào khai thác Sự kiểm tra trong

khai thác cho phép phát hiện và khắc phục những chỗ yếu của kết cấu

Các nhược điểm của máy đặc biệt lộ rõ trong sửa chữa cho nên nhất định phải có mối

liên hệ chặt chẽ giữa người thiết kế và các xí nghiệp sửa chữa, Các nhà máy chế tạo sản phẩm

hàng loạt lớn tốt nhất nên có một bộ phận sửa chữa riêng như là một phịng thí nghiệm nghiên

cứu máy và như là một trường học thiết kế

Khi nghiên cứu các khuyết tật của máy cẩn phân ra các khuyết tật ngẫu nhiên và các khuyết tật có tính hệ thống

Các khuyết tật ngẫu nhiên thường là do kiểm tra không đầy đủ và chấp hành kỷ luật công nghệ không đầy đủ ở nhà máy chế tạo Các khuyết tật có tính hệ thống là do kết cấu máy chưa đạt yêu cẫu và cần phải sửa ngay trong những máy đã chế tạo xong

Việc theo dõi hoạt động của máy trong khai thác cân phải được đưa vào kế hoạch của các tổ chức thiết kế ngang hàng với việc thiết kế và phải chiếm một phần thời gian đáng kể trong công việc của người thiết kế Nếu tách rời khai thác, người thiết kế sẽ không thể tự hồn thiện mình và không bao giờ đạt được đỉnh cao kỹ năng thiết kế

Giá máy: Việc hạ giá sản phẩm chế tạo máy là một bài toán liên hợp: sản xuất và thiết

kế Sản xuất hợp lý (cơ khí hóa và tự động hóa các quy trình sẩn xuất, tập trung các thao tác công nghệ, chuyên mơn hóa các nhà máy, hợp tác sẵn xuất) đóng vai trò cơ bản

Những biện pháp này thực hiện được và mang lại hiệu quả to lớn trong sản xuất quy mô lớn với sản phẩm ổn định Ở đây vai trò của người thiết kế được đưa lên hàng đầu Người thiết kế phải bảo đảm một tiểm lực phát triển cao, đưa vào kết cấu những tiền dé chế tạo một mẫu

trong một thời gian dài với quy mô sản xuất lớn nhất có thể tức là tạo ra một kết cấu có khả

năng áp dụng rộng rãi và có nguồn đự trữ hồn thiện

Việc giảm số cỡ máy bằng cách chọn hợp lý các mẫu và các thơng số máy có ý nghĩa to

lớn, điều này cho phép nâng cao tính hàng loạt trong sản xuất kèm lợi ích về mật giá chế tạo

Đó cũng là mục tiêu thiết kế

Quan trọng là bảo đảm tính công nghệ của máy Khái niệm tính cơng nghệ của máy được hiểu như là phạm vi các dấu hiệu báo đắm việc chế tạo máy nhanh, có tính kinh tế, có năng suất cao kèm việc áp dụng các biện pháp gia công tiên tiến đồng thời nâng cao chất

lượng và tính tương hỗ của các bộ phận

Trong khái niệm tính cơng nghệ cũng cần phải đưa vào những dấu hiệu bảo đắm việc Yắp ráp sản phẩm với năng suất cao nhất (tính cơng nghệ lắp ráp) sửa chữa thuận tiện nhất, kinh tế nhất (nh công nghệ sửa chữa)

Tỉnh công nghệ phụ thuộc vào quy mô và dạng sản xuất Sản xuất đơn chiếc và sản xuất hàng loạt chỉ đưa ra một loại yêu cầu đối với tính cơng nghệ, cịn sản xuất quy mô lớn và hàng

loạt lớn thì đưa ra nhiều yêu cầu khác nhau Các dấu hiệu tính cơng nghệ riêng biệt cho việc

chế tạo các nhóm chỉ tiết khác nhau

Trang 35

Việc thống nhất hóa và tiêu chuẩn hóa các chỉ tiết, các cụm, các tổ hợp chỉ tiết mang lại hiệu quả kinh tế to lớn

Thống nhất hóa Thống nhất hóa nghĩa là sử dụng nhiều lần cũng một loại chỉ tiết nên tạo khả năng rút gọn danh mục các chỉ tiết, giảm giá chế tạo, đơn giản hóa việc khai thác và sửa chữa máy

Sự thống nhất hóa các bộ phận kết cấu cho phép rút gọn danh mục dụng cụ gia công, dụng cụ đo, dụng cụ lắp ráp Thống nhất hóa cũng là bắt buộc đối với các liên kết lắp phép (theo đường kính lắp ghép, theo chế độ lắp ghép và theo độ chính xác lắp ghép), các mối nối ren (theo đường kính, theo dạng ren, theo chế độ lắp ghép và theo độ chính xác kích thước, theo kích thước chìa vặn), các mối ghép then và then hoa (theo đường kính, theo dạng then và then hoa, theo chế độ lắp ghép và theo độ chính xác kích thước), mép vát và mép lượn (theo kích thước và đạng)

Sự thống nhất hóa các chỉ tiết gốc và các cụm chí tiết gốc có thể là sự thống nhất hóa bên

trong (trong các giới hạn sản phẩm đã cho) và có thể là sự thống nhất hóa bên ngồi (mượn các chỉ tiết từ các máy khác của nhà máy quy định hoặc của nhà máy bên cạnh)

Việc mượn các chỉ tiết sản xuất hàng loạt mang lại hiệu quả kinh tế to lớn, khi có thể nhận được các chỉ tiết dưới dạng thành phẩm Việc mượn các chỉ tiết máy sẩn xuất đơn chiếc các chỉ tiết của những máy đã bị loại bổ hoặc sắp bị loại bỏ ở những xí nghiệp khác, khi không thể chế tạo các chỉ tiết hoặc gặp khó khăn chỉ có một hướng tích cực: kiểm nghiệm các chỉ tiết bằng thử nghiệm khai thác, Trong nhiễu trường hợp điều này biện giải cho việc thống nhất hóa

Việc thống nhất hóa nhãn hiệu (mác) và chẳng loại vật liệu, điện cực, cỡ các chỉ tiết để ghép, ổ lăn và các chỉ tiết chuẩn khác làm cho nhà máy chế tạo và xí nghiệp sửa chữa dé dang hơn trong việc cung ứng vật liệu và sản phẩm chuẩn

Mức thống nhất hóa được đánh giá bằng hệ số thống nhất hóa, hệ số này là tỉ số của: số các chỉ tiết được thống nhất hóa Z va tổng số các chỉ tiết của sản phẩm

Tị, = a 100%

Khối lượng các chỉ tiết được thống nhất hóa và tổng khối lượng của sản phẩm

ny = 100% m

Giá các chỉ tiết được thống nhất hóa và giá sản phẩm

n= = 100%

Nhược điểm của chỉ số thứ nhất là khơng tính đến giá trị riêng của các chỉ tiết được thống nhất hóa trong kết cấu máy Chỉ số thứ hai chú ý đến phần khối lượng các chỉ tiết được thống nhất hóa trong tổng khối ¡ lượng máy Chính xác hơn cả là hệ số thứ ba, nhưng xác định nó lại khó hơn so với hai chỉ số đầu

Mức thống nhất hóa bên trong được đánh giá bằng hệ số tần suất (số lần lặp lại)

Nụ

Tụ = xe 100%

trong đó Đ, - số lượng danh mục các chỉ tiết của sản phẩm N, - tổng số các chỉ tiết của sản phẩm

Trang 36

Hệ số này được xác định dé dàng trên cơ sở liệt kê, chỉ ra một cách tổng quát mức độ hoàn thiện của kết cấu về mặt rút gọn danh mục các chỉ tiết Trong các kết cấu tốt Tị =40 ¬ 60%,

Để đánh giá thật chính xác (vì sai), sử dụng các chỉ số sau đây: Mức thống nhất hóa các chỉ tiết gốc

Nụ Thy Fy 100%

trong đó N, - số lượng cầc chỉ tiết gốc được thống nhất hóa; N — tổng số các chỉ tiết gốc mức

thống nhất hóa các bộ phận kết cấu

=I- 7 100%

Ne = Ne

trong đó N, — số lượng các bộ phận đã cho được thừa nhận kích thước; N, - tổng số các bộ

phận đã cho trong sản phẩm

Ví dụ, mức thống nhất hóa ren

n, =[1-FE jos

trong đó N„ — số cỡ ren; N, — tổng số các mối ghép ren trong sản phẩm, mức thống nhất hóa

các chỉ tiết tđể ghép

1 Nw 00% Ne = Ny

trong đó Ñ„ ~ số cỡ các chỉ tiết để ghép; N, — tổng số các chỉ tiết để ghép trong sản phẩm Tiêu chuẩn hóa Tiêu chuẩn hóa là quy định hóa các kết cấu và các cỡ của các chỉ tiết và cụm chỉ tiết chế tạo máy được sử dụng rộng rãi

Hần như trong từng tổ chức thiết kế chuyên ngành, các chỉ tiết máy và cụm chỉ tiết điển hình đều được tiêu chuẩn hóa Tiêu chuẩn hóa đẩy nhanh tốc độ thiết kế, làm cho việc chế tạo, sửa chữa, khai thác trở nên đễ đàng và với một thiết kế hợp lý các chỉ tiết đã tiêuchuẩn hóa, độ tin cậy của máy sẽ tăng lên `

Tiêu chuẩn hóa mang lại hiệu quả to lớn với việc giảm bớt số cỡ, tiêu chuẩn sử dụng,

tức là với sự thống nhất hóa các tiêu chuẩn Trong thực tế của các tổ chức thiết kế bài toán này

được giải quyết bằng cách cho ra các tập giới hạn trong đó chứa tối thiểu các tiêu chuẩn đáp

ứng các yêu cầu của loại máy được thiết kế

Các ưu thế của tiêu chuẩn hóa được thể hiện ở mức đầy đủ nhất khi chế tạo tập trung các chỉ tiết tiêu chuẩn hóa trong những nhà máy chuyên ngành Việc đó đã gánh đỡ cho các nhà máy chế tạo máy một việc tốn nhiễu công là chế tạo các chỉ tiết tiêu chuẩn hóa và làm cho việc cung

ứng các bộ phận dự phòng cho các xí nghiệp sửa chữa dễ dàng hơn

Mức tiêu chuẩn hóa được đánh giá bằng hệ số ",= Sz-100%

trong đó Đ, — số lượng các chi tiết được tiêu chuẩn hóa; N — tổng số chỉ tiết trong sản phẩm

Trang 37

Không thể đồng ý với thái độ coi thường các tiêu chuẩn của một số nhà thiết kế (đặc biệt những nhà thiết kế có tư chất sáng tạo) Tiêu chuẩn hóa là một yếu tố hiện thực làm giảm giá máy và đẩy nhanh việc thiết kế Nhưng một điều kiện bất biến là chất lượng cao các tiêu chuẩn, vì vậy phải khơng ngừng hồn thiện các tiêu chuẩn Ngoài ra việc sử dụng các tiêu chuẩn không hạn chế tỉnh thần chủ động sáng tạo của người thiết kế, không ngăn chặn việc tìm kiếm các giải pháp thiết kế hợp lý hơn Khi thiết kế mầy không cần phải đừng lại trước việc sử dụng các giải pháp mới trong những lĩnh vực đã được tiêu chuẩn hóa, nếu những giải pháp đó có ưu điểm rõ rệt

SV HINH THANH CAC MAY PHY (PHAT SINH) TRÊN CƠ SỞ

THONG NHAT HOA

Việc thống nhất hóa là một phương pháp kinh tế và hiệu quả để tạo ra, trên cơ sở mẫu gốc, một loạt các máy phụ (phát sinh) có chức năng giống nhau, nhưng các chỉ số công suất, năng suất lại khác nhau, những máy phụ này sẽ thực hiện các thao tác khác, cũng được tính toán để sân xuất sản phẩm khác

Hiện nay đang có vài hướng giải quyết nhiệm vụ đó Nhưng khơng phải các hướng đều là vạn năng Trong phần lớn các trường hợp, mỗi phương pháp được dùng cho những chủng loại máy nhất định, đổng thời hiệu quả kinh tế của các phương pháp cũng khác nhau

Sự phân loại (được trình bày dưới đây) các phương pháp tạo ra những máy sản xuất thống nhất hóa chỉ mang tính quy ước Một vài phương pháp liên kết chặt chẽ với nhau, khó mà định rõ ranh giới giữa chúng Có thể sử dụng kết hợp và song song hai phương pháp hoặc vài phương pháp

+ Sự phân đoạn

Phương pháp phân đoạn là phân chia máy thành các đơn nguyên giống nhau và hình thành các máy phụ bằng cách tập hợp các đơn nguyên đã được thống nhất hóa

Sự phân đoạn thích hợp tốt với nhiều đạng thiết bị vận chuyển nâng hạ (băng tải kiểu đai, băng tải cào, băng tải kiểu xích) sự phân đoạn trong trường hợp này này gồm việc dựng khung máy từ các đơn nguyên (bộ phận) và tạo thành máy có độ dài khác, với dải băng mới Máy có băng đai mang tải kiểu nhiều khâu (mắt) như băng nâng kiểu nhiều gầu, băng tải tấm có đai gồm nhiều xích ống lăn được phân đoạn đặc biệt, ở đây chiêu dài đại có thể thay đổi bằng cách lấy ra hoặc cho thêm các khâu (mắt) vào

Tính kinh tế của việc hình thành máy bằng phương pháp này là ít bị thu động vì việc phải đưa vào các đơn nguyên riêng biệt không chuẩn, những đơn nguyên cần dùng để làm cho chiểu đài của máy thích hợp với các điều kiện tại chỗ

Sự phân đoạn cũng thích hợp với các bộ lọc đĩa, các bộ trao đổi nhiệt kiểu tấm, các máy bơm ly tâm, bơm xoáy rà bơm thủy lực dọc trục Trong trường hợp cuối, bằng việc tập hợp các đơn nguyên có thể tạo được một loạt bơm đa cấp có cột nước khác nhau, được thống nhất hóa

theo các bộ phận làm việc chính,

+ Phương pháp thay đổi kích thước dài

Trong phương pháp này, với mục đích tạo ra năng suất khác nhau cho máy và tổ hợp máy, người ta thay đổi chiều đài của chúng mà vẫn giữ nguyên hình dạng tiết diện ngang

Phương pháp được áp dụng chơ loại máy giới hạn (chủ yếu là máy kiểu rô to),năng suất của những máy này tỉ lệ với chiều dài rôto (bơm bánh răng và bơm ly tâm, máy nén khí, máy

trộn, máy cần v.v )

Trang 38

Mức thống nhất hóa trong phương pháp này không lớn Chỉ thống nhất hóa các nắp mặt đầu và các chỉ tiết phụ trợ Việc giữ gìn thiết bị cơng nghệ chính gia cơng réto và các khoang bên trong thân máy đã mang lại lợi ích kinh tế chủ yếu Trường hợp riêng biệt áp dụng phương pháp này là việc nâng cao khả năng chịu tải của truyền động bánh răng bằng cách tăng chiều

dài bánh răng mà vẫn giữ nguyên môđun bánh rang

* Phuong phap té hop cơ sở

Cơ sở của phương pháp này là việc sử dụng tổ hợp cơ sở biến đổi thành các máy chức năng khác nhau bằng cách liên kết tổ hợp với thiết bị chuyên ngành Phương pháp này được sử dụng nhiễu nhất trong chế tạo máy làm đường, cần cẩu tự hành, máy bốc xếp cũng như các máy nông nghiệp

Tổ hợp cơ sở trong trường hợp này thường là khung máy kéo hoặc khung ôtô Lắp lên khung một thiết bị bổ sung và ta có hàng loạt máy chức năng khác nhau

Việc liên kết thiết bị chuyên ngành đòi hỏi phải nghiên cứu các cơ cấu bổ sung và nghiên cứu các tổ hợp — hộp trích cơng suất, cơ cấu nâng, quay, tời, bộ đảo chiều, phanh, cơ cấu điều khiển, cabin, những bộ phận này, đến lượt mình, có thể được thống nhất hóa ở một

mức đáng kể,

+ Sự chuyển hóa

Trong phương pháp chuyển hóa, mấy cơ sở hoặc các bộ phận chính của máy được sử

dụng để tạo ra tổ hợp chức năng khác, có khi gần nhau, có khi khác hẳn về quy trình làm việc

Ví dụ về chuyển hóa như việc đưa động cơ đốt trong dùng một loại nhiên liệu này chuyển

sang dùng nhiên liệu khác, từ dạng quá trình nhiệt này sang dạng khác (từ chu kỳ đánh lửa bằng tia lửa điện sang chu kỳ nén nhiên liệu tự cháy)

Bộ chế hịa khí dùng xăng dễ dàng chuyển sang dùng khí Để làm điều đó cân thay bộ chế hịa khí bằng bộ trộn và thay đổi mức nén (đạt được bằng cách đơn giản nhất là thay đổi chiểu cao piston) và có vài thay đổi kết cấu thứ cấp Nhìn chung, động cơ vẫn như cũ

Chuyển hóa động cơ (chạy) xăng và động cơ ga sang động cơ điezen là một bài tốn

khó hơn, chủ yếu bởi vì động cơ điezen có tải trọng làm việc cao do mức nén cao, và có áp suất bùng cháy (nổ) cao Tất nhiên, động cơ đã chuyển hóa phải có lượng dữ trữ độ bền cao

Sự chuyển hóa trong trường hợp này là sự thay bộ chế hòa khí bằng bơm nhiên liệu và các vời

phun (hoặc bằng vòi bơm phun), là sự thay đổi mức nén (thay đầu xilanh, tăng chiều cao

piston hoặc thay đổi hình dáng xilanh và piston)

Một ví dụ nữa của sự chuyển hóa là chuyển hoạt động máy nén khơng khí kiểu piston

sang nén loại khí khác (amoniac, freon) Trong trường hợp này, khi thay đổi cần phải chú ý đến sự khác nhau của các tính chất lý học và hóa học của các chất hoạt động và chọn vật liệu

tương ứng cho các chỉ tiết hoạt động

Còn việc chuyển hóa các tổ hợp rất khác nhau về quá trình làm việc có thể lấy ví dụ như việc biến đổi động cơ đốt trong thành máy nén khi kiểu piston Sự chuyển hóa trong trường hợp này bao gồm việc thay đổi đầu động cơ bằng các hộp van và thay đổi tương ứng cơ cấu

phân phối và cần những thay đổi đáng kể nữa

* Phức hợp hóa

Phương pháp phức hợp hóa (liên kết song song các máy hoặc các tổ hợp) được sử

dụng nhằm mục đích tăng công suất chung hoặc tăng năng suất thiết bị Các máy được

Trang 39

liên kết có thể đứng cạnh nhau như các tổ hợp độc lập hoặc liên kết đồng bộ với nhau như các

thiết bị vận chuyển và các thiết bị tưởng tự khác, hoặc, cuối cùng là hợp nhất với nhau thành một tổ hợp

'Ví dụ về dạng phối hợp thứ nhất là việc lắp đặt từng cặp động cơ tàu thủy, từng động cơ hoạt động phục vụ cho chân vịt của mình, cũng như việc lắp đặt hai hay nhiều động cơ ở cánh máy bay Không kể tới việc nâng cao công suất chung (nếu gặp khó khăn trong việc chế tạo động cơ công suất lớn), phương pháp này đôi khi cho phép giải quyết thành công các nhiệm

vụ khác Như vậy việc lắp song song các động cơ tàu thủy đã làm tăng tính cơ động của tàu, đặc biệt ở hành trình nhỏ Việc lắp vai động cơ trên máy bay làm cho việc rẽ ngoặt và trượt

trên mặt đất trở nên dễ dàng Việc sử dụng vài động cơ cho đến mức đã biết cũng làm tăng độ ti cậy: nếu một trong số động cơ bị hỏng vẫn có thể tiếp tục chuyến bay, mặc dù với vận tốc giảm xuống

Ví dụ về dạng phối hợp thứ hai là lắp đặt song song các nhóm máy công cụ (hai hoặc ba nhóm) Sự lắp đặt như vậy được sứ dụng trong các dây chuyển tự động, khi mà công suất của từng máy kém xa công suất toàn bộ dây chuyển Sự lắp đặt như vậy đòi hỏi phân chia dây chuyển thành bai hoặc nhiều đây chuyển (tương ứng số máy lắp đặt song song) kèm việc liên kết tuần tự chúng thành một

Ví dụ về dạng phối hợp thứ ba là việc tăng gấp đôi hoặc tăng nhiều máy công cụ có

chiểu đài, tức là hợp nhất vài tuyến làm việc trên một nền chung Kết quả là có được máy dây

chuyển song song nhiều tuyến với năng suất gia tăng tương ứng số lượng các tuyến + Biến tính hóa

Biến tính hóa (làm biến tính) là sửa lại máy nhằm mục đích làm cho máy thích ứng với các điều kiện làm việc khác, với các thao tác khác, với các dạng sản phẩm khác mà không thay đổi kết cấu cơ ban

Biến tính hóa máy để làm việc trong những điều kiện khí hậu khác nhau chủ yếu dẫn đến việc thay thế vật liệu Trong những máy làm việc trong những điều kiện khí hậu nóng và ẩm (khí hậu nhiệt đới) thì sử dụng hợp kim chống gỉ, trong những máy được khai thác ở những vùng khí hậu khơ lạnh (bắc cực) sử đụng vật liệu chịu lạnh hệ thống bôi trơn thích hợp với hoạt động ở nhiệt độ thấp

Biến tính hóa những máy tĩnh tại để làm việc trên phương tiện vận tải biển bao gồm việc làm nhẹ bằng mọi cách đối với máy: thay hợp kim nặng (gang) bằng hợp kim nhẹ (nhôm) và sử dụng vật liệu chống gỉ trong khơng khí có độ Ẩm cao của biển và nước biển

Biến tính hóa các máy để chúng thích hợp với các thao tác khác hoặc thích hợp với các sin phẩm khác sẽ phức tạp hơn Trong trường hợp này, phương pháp biến tính hóa sẽ liên kết chặt chẽ với phương pháp tổ hợp hóa

+ Tổ hợp hóa

Tổ hợp hóa là tạo ra máy bằng cách tập hợp các tổ hợp đã được thống nhất hóa, các tổ hợp này là các cụm biệt lập, được lắp đặt liên hợp với số lượng khác nhau trên một đế

chung

Sự phần ánh đẩy đủ nhất của nguyên tắc này là ở trong kết cấu máy liên hợp gia công kim loại Những máy như vậy được tạo ra trên cơ sở các khối đã được thống nhất hóa (các khối cơ bản, cơ cấu làm đồng bộ, các bàn xoay, thân có chức năng chung, đế, giá, các cụm phụ trợ, hệ thống nạp chất lồng làm nguội ~ bôi trơn)

Trang 40

Bộ phận lớn của sản phẩm trong quá trình gia công nằm bất động, các khối đã chỉnh

tương ứng tiến tới sẩn phẩm từ các hướng khác nhau, các thao tác gia công diễn ra cùng một lúc, điều này đẩy nhanh q trình cơng nghệ

Nhưng ưu điểm cơ bản của tổ hợp hóa: giảm được thời hạn, giá thiết kế và chế tạo máy, đơn giản hóa việc phục vụ và sửa chữa, có khả năng chỉnh lại để gia công các chỉ tiết khác nhau Phương pháp tổ hợp hóa hồn tồn đây triển vọng Ngoài các máy cắt gọt kim loại, phương pháp này còn được sử dụng cho các máy công cụ khác

Tổ hợp hóa cá biệt là sử dụng các cụm chỉ tiết đã chuẩn hóa và các tổ hợp trong số

những tổ hợp được sản xuất hàng loạt (hộp giảm tốc, máy bơm, máy nền khí), cũng như mượn

các cụm và các tổ hợp từ các sản phẩm sản xuất hàng loạt (hộp số, cơ cấu đổi khớp, cơ cấu đổi

khớp ly hợp ma sát)

TIÊU CHUẨN HÓA TỔNG HỢP

Gần gũi với sự tổ hợp hóa là phương pháp tiêu chuẩn hóa tổng hợp, phương pháp này được sử dụng cho các tổ hợp đạng đơn giản (bể lắng, thiết bị làm bay hơi, thiết bị chuẩn bị hạt giống) Tính đơn giản về hình dáng kết cấu của những tổ hợp này cho phép tiêu chuẩn hóa toần bộ hoặc gần như toàn bộ các bộ phận kết cấu của chúng Tiêu chuẩn hóa theo kích thước hợp với vỏ thùng chứa, đáy, nắp, lỗ khoang, khung, vấu kẹp, trụ Tiêu chuẩn hóa cả các cụm

chỉ tiết (bộ trao đổi nhiệt, bộ dẫn động, bộ định lượng)

Đặc điểm của các máy dang nay là sử dụng rộng rãi thiết bị phụ trợ (bơm, bộ lọc, đồng hé do kiểm tra và điểu khiển, các công cụ tự động hóa)

Từ những chỉ tiết đã được tiêu chuẩn hóa, những cụm chỉ tiết đã thống nhất hóa, thiết bị mua ngồi có thể phối hợp thành các thiết bị:

— Có quy trình làm việc như nhau, nhưng khác nhau về kích thước và năng suất — Có chức năng giống nhau, nhưng các thông số của quy trình làm việc (áp suất, độ

chân không, nhiệt độ) lại khác nhau

— Có chức năng khác nhau và quy trình làm việc khác nhau ®%.Các chuỗi thống nhất hóa

Trong vài trường hợp có thể hình thành một chuỗi các máy bất kỳ có cơng suất hoặc

năng suất khác nhau bằng cách thay đổi số lượng các bộ phận làm việc và sử dụng chúng với

những cách kết hợp khác nhau Những chuỗi như vậy gọi là những máy cùng họ hoặc một loạt

mấy Phương pháp này được áp dụng cho những máy mà công suất và năng suất phụ thuộc vào số lượng bộ phận làm việc