Luận văn Nghiên cứu nâng cao tuổi thọ của mặt lốp ô tô (Phần 1)

Nội dung text: Luận văn Nghiên cứu nâng cao tuổi thọ của mặt lốp ô tô (Phần 1)

1. BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH LUẬN VĂN THẠC SĨ NGUYỄN VĂN HÀ NGHIÊN CỨU NÂNG CAO TUỔI THỌ CỦA MẶT LỐP Ô TÔ NGÀNH: CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO MÁY - 605204 S KC 0 0 4 0 0 9 Tp. Hồ Chí Minh, tháng 04 năm 2013
2. BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƢỜNG ĐẠI HỌC SƢ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH o0o LUẬN VĂN THẠC SĨ NGUYỄN VĂN HÀ NGHIÊN CỨU NÂNG CAO TUỔI THỌ CỦA MẶT LỐP Ô TÔ NGÀNH: CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO MÁY - 605204 Hướng dẫn khoa học: PGS.TS. HOÀNG TRỌNG BÁ TP. Hồ Chí Minh, tháng 04 năm 2013
3. LÝ LỊCH KHOA HỌC (Dùng cho nghiên cứu sinh & học viên cao học) I. LÝ LỊCH SƠ LƢỢC: Họ và tên: NGUYỄN VĂN HÀ Giới tính: Nam Ngày, tháng, năm sinh: 09/01/1985 Nơi sinh: Nghệ An Quê quán: Nghệ An Dân tộc: Kinh Địa chỉ liên lạc: 49/7, KP 2, P. Long Bình, Tp. Biên Hòa, T. Đồng Nai E-mail: vanhakcn@yahoo.com ĐT: 0973768897 II. QUÁ TRÌNH ĐÀO TẠO: 1. Đại học: Hệ đào tạo: Chính Quy Thời gian đào tạo từ 09/2004 đến 05/2009 Nơi học: Đại Học Sư phạm Kỹ thuật thành phố Hồ Chí Minh. Ngành học: Kỹ Thuật Công Nghiệp Tên đồ án, luận án hoặc môn thi tốt nghiệp: “Mô hình động cơ với hệ thống đánh lửa dùng cảm biến Hall”. Nơi bảo vệ đồ án, luận án hoặc thi tốt nghiệp: Đại Học Sư phạm Kỹ thuật thành phố Hồ Chí Minh Người hướng dẫn: Nguyễn Tấn Lộc 2. Thạc sĩ: Hệ đào tạo: Chính quy Thời gian đào tạo từ 03/2011 đến 03/2013 Nơi học: Đại Học Sư phạm Kỹ thuật thành phố Hồ Chí Minh Ngành học: Công nghệ chế tạo máy Tên luận văn: “NGHIÊN CỨU NÂNG CAO TUỔI THỌ CỦA MẶT LỐP Ô TÔ” Ngày & nơi bảo vệ luận văn: 04/2013 tại trường Đại Học Sư phạm Kỹ thuật thành phố Hồ Chí Minh. Người hướng dẫn: PGS.TS HOÀNG TRỌNG BÁ III . QUÁ TRÌNH CÔNG TÁC CHUYÊN MÔN KỂ TỪ KHI TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC : Thời gian Nơi công tác Công việc đảm nhiệm Sở Khoa học và Công nghệ Chuyên viên phòng đo Từ 03/2009 đến nay Đồng Nai kiểm Ngày tháng 04 năm 2013 Ngƣời khai ký tên Nguyễn Văn Hà i
4. LỜI CAM ĐOAN Tôi cam đoan đây là công trình nghiên cứu của tôi, được thực hiện trên cơ sở nghiên cứu lý thuyết, kiến thức kinh điển và thực hiện các thí nghiệm dưới sự hướng dẫn khoa học của Thầy PGS.TS. Hoàng Trọng Bá. Các số liệu, kết quả nêu trong luận văn là trung thực và chưa từng được ai công bố trong bất kỳ công trình nào khác. Tp. Hồ Chí Minh, ngày 10 tháng 04 năm 2013 (Ký tên và ghi rõ họ tên) Nguyễn Văn Hà ii
5. LỜI CẢM ƠN Qua thời gian thực hiện luận văn: “Nghiên cứu nâng cao tuổi thọ của mặt lốp ô tô”, ngoài những nỗ lực của bản thân, tôi đã nhận được sự khích lệ rất nhiều từ gia đình, nhà trường, thầy, cô và bạn bè. Để tỏ lòng kính trọng và biết ơn sâu sắc, trước tiên tôi xin chân thành gửi lời cảm ơn đến Thầy hướng dẫn khoa học PGS.TS. Hoàng Trọng Bá, thầy đã dành nhiều thời gian, tâm huyết, nhiệt tình hướng dẫn, định hướng, góp ý và động viên tôi trong suốt quá trình thực hiện luận văn. Cảm ơn quý thầy, cô giáo trường Đại học Sư Phạm Kỹ Thuật thành phố Hồ Chí Minh đã tận tình giảng dạy, truyền đạt những kiến thức nền tảng và chuyên môn cho tôi trong thời gian qua. Cảm ơn quý thầy, cô giáo trong khoa cơ khí chế tạo máy đã tạo điều kiện thuận lợi cho tôi trong quá trình làm đến khi hoàn thành. Cán bộ, công nhân viên phòng thí nghiệm xí nghiệp liên hợp Z751 đã hướng dẫn tôi trong quá trình thực hiện thí nghiệm. Thầy PGS.TS Lê Hiếu Giang và Thầy PGS. TS Trương Ngọc Thục đã bỏ thời gian, công sức để phản biện và đóng góp ý kiến cho luận văn của tôi được hoàn thiện hơn. Cảm ơn gia đình, bạn bè, những người luôn bên tôi động viên và giúp đỡ tôi trong quá trình học tập và thực hiện luận văn này. Và cuối cùng tôi xin gởi lời chúc sức khỏe, hạnh phúc và thành công đến quý thầy cô, những người thân, bạn bè và đồng nghiệp của tôi. Xin chân thành cảm ơn! Tp.Hồ Chí Minh, ngày 10 tháng 04 năm 2013 iii
6. TÓM TẮT Trong thực tế, quá trình sử dụng lốp xe ô tô hiện nay do ảnh hưởng của nhiều yếu tố khác nhau như: môi trường khí hậu, chất lượng mặt đường xấu, việc sử dụng xe ô tô không đúng quy định như chạy với tốc độ cao, tải sử dụng không đúng với yêu cầu của nhà sản xuất làm cho lốp xe mau hư hỏng đặc biệt là phần mặt lốp nhanh bị mài mòn. Luận văn “nghiên cứu nâng cao tuổi thọ của mặt lốp ô tô” được thực hiện nhằm mục đích khảo sát ảnh hưởng của các thành phần đến các tính chất của mặt lốp, xác định hàm lượng cao su Butadien (KBR-01) và hàm lượng chất độn (than đen N220) thích hợp để có các tính năng đáp ứng yêu cầu của hỗn hợp mặt lốp ô tô, xây dựng được công thức hỗn hợp cao su mặt lốp đáp ứng các yêu cầu đề ra: độ mài mòn, khả năng kháng kéo, độ cứng tốt. Trên cơ sở nghiên cứu các thành phần hỗn hợp cao su xác định được thành phần ảnh hưởng lớn nhất đến cơ tính của cao su. Bằng qui hoạch thực nghiệm xác định được hàm lượng cao su và hàm lượng chất độn thích hợp từ đó xây dựng công thức hỗn hợp cao su mặt lốp ô tô đáp ứng các yêu cầu về cơ tính. Kết quả thực nghiệm cho thấy để đảm bảo lốp làm việc được ổn định, tăng tuổi thọ nên chọn hàm lượng cao su Butadien trong khoảng từ 20 – 30 % khối lượng, hàm lượng than N220 trong khoảng từ 40 – 60 % khối lượng. Để thực hiện các công việc trên, chúng tôi đã nghiên cứu, giải quyết các vấn đề có liên quan và trình bày trong 4 chương của luận văn như sau: Chƣơng 1: Tổng quan Từ những công trình nghiên cứu đã có ở trong nước và ngoài nước, chúng tôi tóm tắt những thành tựu đã đạt được và những tồn tại liên quan đến đề tài luận văn. Trên cơ sở đó, chúng tôi trình bày ý nghĩa khoa học và thực tiễn của luận văn. Chƣơng 2: Cơ sở lý thuyết Giới thiệu về qui trình sản xuất lốp ô tô trong thực tế, các bước sản xuất của lốp ô tô một cách tổng quát. Tính chất hóa lý của các loại cao su và các phụ gia có trong thành phần cao su. iv
7. Chƣơng 3: Nghiên cứu thực nghiệm và kết quả Giới thiệu các dụng cụ, thiết bị dùng trong quá trình thực nghiệm: đo độ cứng, đo độ mài mòn và độ kháng kéo. Qui hoạch khảo nghiệm trên vật liệu cao su được cán luyện từ đơn pha chế Kết quả nghiên cứu và rút ra các qui luật chung Chƣơng 4: Kết luận và hƣớng phát triển Từ các kết quả thu được, chúng tôi đưa ra kết luận và đề xuất hướng phát triển của đề tài. v
8. SUMMARY There are variety of factors affecting the process of using car tires like environment, climate, bad road quality, speeding, overweighing, . All of these make tires become torn quickly, especially the fact that the tire surface wears out quickly. The thesis “The research to enhance the life of car tire surface” is carried out with the purpose of identifying the impact of components to the tire surface nature. This is also to identify the suitable content of rubber Butadien (KBR-01) and fillers (carbon black N220). From that point, we can have good-quality mixtures of tire surface, as well as build up the formula of mixtures for tire surface to meet requirements of wearing, tensile strength, and the good stiffness. By using experiments to identify suitable rubber content and filler content, the author also builds up the formula of mixtures of tire surface to meet requirements of mechanical properties. The experiments proves that content rubber Butadien (KBR- 01) of 20- 30% weight, carbon black content of 40-60% weight will ensure the stability and life for tires. vi
9. MỤC LỤC Lý lịch khoa học i Lời cam đoan ii Lời cảm ơn iii Tóm tắt iv Summary vi Mục lục vii Danh sách các chữ viết tắt và kí hiệu viii Danh mục các bảng ix Danh mục các hình xii Đặt vấn đề xiii CHƢƠNG 1 TỔNG QUAN 1 1.1 Tính cấp thiết của đề tài: 1 1.2 Các nghiên cứu trong và ngoài nước: 1 1.2.1 Các nghiên cứu trong nước 1 1.2.2 Các nghiên cứu ngoài nước 2 1.3 Luận điểm mới của đề tài 2 1.4 Mục tiêu nghiên cứu: 2 1.5 Nhiệm vụ nghiên cứu và giới hạn đề tài 2 1.6 Phương pháp nghiên cứu 3 CHƢƠNG 2 CƠ SỞ LÝ THUYẾT 4 2.1 Tổng quan về lốp ô tô 4 2.1.1 Lịch sử phát triển của lốp ô tô 4 2.1.2 Tình hình sản xuất lốp xe ô tô tại Việt Nam 5 2.1.3 Phân loại lốp ô tô: 5 2.1.4 Cấu tạo và chức năng của các thành phần lốp 7 2.2 Cao su thiên nhiên 7 2.2.1 Trạng thái thiên nhiên 7 vii
10. 2.2.2 Tính chất lý hóa và ứng dụng của cao su thiên nhiên 8 2.2.3 Ứng dụng của cao su thiên nhiên 11 2.3 Cao su Butadien (BR) 12 2.3.1 Cấu tạo và phương pháp sản xuất 12 2.3.2 Tính chất và ứng dụng của cao su Butadien 12 2.4 Cao su Styren-Butadien (SBR). 14 2.4.1 Tính năng công nghệ và ứng dụng của cao su SBR 14 2.5 Cao su Nitril (NBR). 15 2.5.1 Tính năng cơ học. 15 2.5.2 Ứng dụng. 15 2.6 Các chất phụ gia trong cao su 15 2.6.1 Chất độn 15 2.6.2 Chất lưu hóa cao su 21 2.6.3 Chất xúc tiến 22 2.6.4 Chất trợ xúc tiến 24 2.6.5 Chất phòng lão 25 CHƢƠNG 3 NGHIÊN CỨU THỰC NGHIỆM VÀ KẾT QUẢ 27 3.1 Nội dung nghiên cứu 27 3.2 Chế tạo mẫu thử nghiệm 28 3.3 Thiết bị nghiên cứu 30 3.3.1 Máy cán luyện cao su 30 3.3.2 Máy ép lưu hóa khuôn bằng 31 3.3.3 Máy đo độ mài mòn Akron: 32 3.3.4 Thiết bị đo độ cứng 34 3.3.5 Máy đo cường lực 34 3.3.6 Cân điện tử: 36 3.4 Khảo sát ảnh hưởng của cao su Butadien trong thành phần cao su 36 3.5 Khảo sát ảnh hưởng của than trong thành phần cao su 42 3.6 Qui hoạch thực nghiệm 47 viii
11. 3.6.1 Xử lí số liệu thực nghiệm 50 CHƢƠNG 4 KẾT LUẬN VÀ HƢỚNG PHÁT TRIỂN 75 4.1 Kết luận 75 4.2 Hướng phát triển của đề tài 76 TÀI LIỆU THAM KHẢO 77 ix
12. DANH SÁCH CÁC CHỮ VIẾT TẮT VÀ KÍ HIỆU TCVN/QS 804:2011 Tiêu chuẩn về lốp và săm bơm hơi ASTM Tiêu chuẩn ML2006 Kí hiệu tên bán thành phẩm mặt lốp đắp TN Thí nghiệm M300 Modun 300 BR Cao su tổng hợp Butadien SVR Cao su thiên nhiên SVR-10L Một loại tên thương phẩm của cao su thiên nhiên KBR-01 Một loại tên thương phẩm của cao su tổng hợp Butadien NBR Cao su Nitril SBR Cao su Styren-Butadien DM Xúc tiến Disufure Benzothiazyl TMTD Xúc tiến Disufur Tetrametethyl Thiuram cm3/1.61 km Đơn vị đo độ mài mòn Shore A Đơn vị đo độ cứng % Đơn vị đo độ dãn dài MPa Đơn vị đo độ kháng kéo N Số thí nghiệm n Số yếu tố ảnh hưởng đầu vào p Mức ý nghĩa t Hệ số hồi qui theo tiêu chuẩn Student F Hệ số hồi qui theo tiêu chuẩn Fisher f Bậc tự do viii
13. DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 2.1 Tính chất lý học của cao su thiên nhiên 8 Bảng 2.2 Các chỉ tiêu hóa lý của cao su SVR (Standar Vietnam Rubber) TCVN 3769:2004 9 Bảng 2.3 Tỉ lệ sử dụng được phân bố như sau: 11 Bảng 2.4 Tính chất chung của cao su Butadien 12 Bảng 2.5 Bảng tính chất của cao su NBR với hàm lượng acrylonitril tăng dần 15 Bảng 2.6 Một số tính chất hóa lý và thù hình của than đen 16 Bảng 2.7 Các loại than đen, tính chất và ứng dụng của than đen 18 Bảng 2.8 Một số tính chất hóa lí của hạt Silica 20 Bảng 2.9 Chỉ tiêu chất lượng lưu huỳnh 22 Bảng 2.10 Lượng dùng chất xúc tiến DM 23 Bảng 2.11 Lượng dùng trong cao su thiên nhiên 24 Bảng 2.12 Lượng dùng của ZnO và acid stearic trong các loại cao su 25 Bảng 2.13 Tính chất và công dụng của chất phòng lão RD 25 Bảng 2.14 Một số đơn pha chế cao su 26 Bảng 2.15 Một số đơn pha chế tại xí nghiệp liên hợp Z751 26 Bảng 3.1 Công thức pha chế hỗn hợp cao su mặt lốp ô tô khi thay đổi hàm lượng cao su Butedien 37 Bảng 3.2 Kết quả chỉ tiêu cơ lý của mặt lốp ô tô khi thay đổi hàm lượng cao su Butadien 38 Bảng 3.3 Kết quả đo độ mài mòn 38 Bảng 3. 4 Kết quả đo độ cứng 39 Bảng 3.5 Kết quả đo độ dãn dài đứt 40 Bảng 3.6 Kết quả đo khi kéo đứt 41 Bảng 3.7 Kết quả đo M300 41 Bảng 3.8 Công thức pha chế hỗn hợp cao su mặt lốp ô tô thay đổi hàm lượng than43 ix
14. Bảng 3.9 Kết quả chỉ tiêu cơ lý của mặt lốp ô tô khi thay đổi hàm lượng than N220 43 Bảng 3.10 Kết quả đo độ mài mòn 44 Bảng 3.11 Kết quả đo độ cứng 44 Bảng 3.12 Kết quả đo độ dãn dài đứt 45 Bảng 3.13 Kết quả đo khi kéo đứt 46 Bảng 3.14 Kết quả đo M300 46 Bảng 3.15 Các chỉ tiêu cơ lý bán thành phẩm mặt lốp ô tô (tên bán thành phẩm: ML2006) của Xí nghiệp cao su Z751 48 Bảng 3.16 Thiết kế thí nghiệm 49 Bảng 3.17 Kết quả đo độ mài mòn qui hoạch thực nghiệm 52 Bảng 3.18 Kết quả đo độ mài mòn tại tâm 53 Bảng 3.19 Kết quả kiểm định lượng mòn theo tiêu chuẩn Fisher 54 Bảng 3.20 Kết quả thiết kế thí nghiệm leo dốc sự thay đổi độ mài mòn 55 Bảng 3.21 Kết quả thí nghiệm leo dốc độ mài mòn của mặt lốp ô tô 56 Bảng 3.22 Kết quả đo độ cứng qui hoạch thực nghiệm 56 Bảng 3.23 Kết quả thí nghiệm độ cứng tại tâm của mặt lốp 57 Bảng 3.24 Bảng kiểm định độ cứng theo tiêu chuẩn Fisher 58 Bảng 3.25 Thiết kế thí nghiệm leo dốc sự thay đổi độ cứng của mặt lốp ô tô 59 Bảng 3.26 Kết quả thí nghiệm leo dốc sự thay đổi độ cứng của mặt lốp ô tô 60 Bảng 3.27 Kết quả đo độ dãn dài qui hoạch thực nghiệm 61 Bảng 3.28 Kết quả thí nghiệm độ dãn dài tại tâm của mặt lốp ô tô 62 Bảng 3.29 Kết quả kiểm định độ dãn dài theo tiêu chuẩn Fisher 63 Bảng 3.30 Thiết kế thí nghiệm leo dốc sự thay đổi độ dãn dài 64 Bảng 3.31 Kết quả thí nghiệm leo dốc sự thay đổi độ dãn dài 65 Bảng 3.32 Kết quả đo độ bền kéo qui hoạch thực nghiệm 65 Bảng 3.33 Kết quả thí nghiệm độ bền kéo tại tâm của của mặt lốp ô tô 66 Bảng 3.34 Bảng kiểm định độ bền kéo theo tiêu chuẩn Fisher 67 Bảng 3.35 Thiết kế thí nghiệm leo dốc sự thay đổi độ bền kéo của mặt lốp ô tô 68 x
15. Bảng 3.36 Kết quả thí nghiệm leo dốc sự thay đổi độ bền kéo của mặt lốp ô tô 69 Bảng 3.37 Kết quả đo độ M300 qui hoạch thực nghiệm 70 Bảng 3.38 Kết quả thí nghiệm Modun 300 tại tâm của mặt lốp ô tô 71 Bảng 3.39 Bảng kiểm định Modun 300 theo tiêu chuẩn Fisher 72 Bảng 3.40 Thiết kế thí nghiệm leo dốc sự thay đổi modun 300 73 Bảng 3.41 Kết quả thí nghiệm leo dốc sự thay đổi Modun 300 74 xi
16. DANH MỤC CÁC HÌNH Hình 3.2 Mẫu thử độ mài mòn 28 Hình 3.3 Mẫu thử độ cứng 28 Hình 3.4 Mẫu thử độ kháng kéo 28 Hình 3.5 Máy cán luyện cao su 30 Hình 3.6 Máy ép lưu hóa khuôn bằng 31 Hình 3.7 Máy đo độ mài mòn Akron 32 Hình 3.8 Đồng hồ đo độ cứng 34 Hình 3.9 Máy đo cường lực 35 Hình 3.10 Cân điện tử 36 Hình 3.11 Đồ thị biểu diễn ảnh hưởng của hàm lượng cao su Butadien đến độ mài mòn 39 Hình 3.12 Đồ thị biểu diễn ảnh hưởng của hàm lượng cao su Butadien đến độ cứng 40 Hình 3.13 Đồ thị biểu diễn ảnh hưởng của hàm lượng cao su Butadien đến độ dãn dài khi đứt 41 Hình 3.14 Đồ thị biểu diễn ảnh hưởng của hàm lượng cao su Butadien đến độ bền kéo khi đứt và M300 42 Hình 3.15 Đồ thị biểu diễn ảnh hưởng của hàm lượng than đến độ mài mòn 44 Hình 3.16 Đồ thị biểu diễn ảnh hưởng của hàm lượng than đến độ cứng 45 Hình 3.17 Đồ thị biểu diễn ảnh hưởng của hàm lượng than đến độ dãn dài khi đứt 46 Hình 3.18 Đồ thị biểu diễn ảnh hưởng của hàm lượng than đến độ bền kéo khi đứt và Modun 300 47 xii
17. ĐẶT VẤN ĐỀ Việt Nam là một thị trường lớn đối với lốp xe ô tô với rất nhiều thuận lợi. Việt Nam có một nguồn nguyên liệu cao su thiên nhiên dồi dào (hiện là nước xuất khẩu cao su lớn thứ tư trên thế giới) và nguồn nhân lực cũng là một thế mạnh của Việt Nam. Bên cạnh đó cùng với sự phát triển của nền kinh tế và xã hội thì nhu cầu đi lại và vận chuyển bằng ô tô, xe tải và xe buýt ngày một tăng. Một nhân tố quan trọng thúc đẩy ngành lốp xe phát triển là nhờ chính sách của chính phủ khuyến khích các thành phần kinh tế tham gia vào việc sản xuất cao su và đầu tư sâu rộng vào ngành được thực hiện thông qua hoạt động xúc tiến đầu tư vốn nước ngoài, sản xuất trong nước để phục vụ thị trường trong nước và xuất khẩu. Trong thực tế, quá trình sử dụng lốp xe ô tô hiện nay do ảnh hưởng của nhiều yếu tố khác nhau như: môi trường khí hậu, chất lượng mặt đường xấu, việc sử dụng xe ô tô không đúng quy định như chạy với tốc độ cao, tải sử dụng không đúng với yêu cầu của nhà sản xuất làm cho lốp xe mau hư hỏng đặc biệt là phần mặt lốp nhanh bị mài mòn. Một lốp xe ô tô gồm có năm phần chính: mặt lốp, hông lốp, khung lốp, tanh lốp và tầng hoãn xung. Trong đó hỗn hợp cao su của mặt lốp có yêu cầu đặc trưng như: có khả năng chịu mài mòn, độ cứng cao và khả năng kháng kéo tốt; Hỗn hợp cao su mặt lốp khi bị hỏng có thể đắp lại tuy nhiên mặt lốp sau khi đắp có tuổi thọ không cao. Đề tài này tiến hành “nghiên cứu nâng cao tuổi thọ của mặt lốp ô tô” nhằm cải thiện chất lượng mặt lốp ô tô để khắc phục những khuyết điểm trên đây của mặt lốp, kéo dài thời gian làm việc của lốp. Từ các kết quả thực tế như trên chúng tôi tiến hành nghiên cứu về mặt lốp ô tô với nội dung cụ thể như sau: Chương 1: Tổng quan Chương 2: Cơ sở lý thuyết Chương 3: Nghiên cứu thực nghiệm và kết quả Chương 4: Kết luận và hướng phát triển xiii
18. CHƢƠNG 1 TỔNG QUAN 1.1 Tính cấp thiết của đề tài: Xã hội phát triển dẫn đến nhu cầu của con người ngày càng cao, đòi hỏi phải tăng năng suất và chất lượng sản phẩm. Có những loại sản phẩm mà chỉ một hai thập niên đã thấy nó bị thay thế hoàn toàn. Ngày nay rất nhiều nguyên vật liệu mới ra đời nhằm phục vụ tiêu dùng nhưng một loại nguyên vật liệu có gần hai thế kỷ nay là cao su vẫn giữ được thế mạnh của nó. Các sản phẩm được chế tạo từ cao su rất đa dạng trong đó có lốp ô tô tuy nhiên chất lượng của lốp ô tô chưa đáp ứng được yêu cầu về cơ lý, đặc biệt là phần mặt lốp ô tô nhanh bị mài mòn, bị nứt cho nên việc nghiên cứu nâng cao tuổi thọ của mặt lốp ô tô là một vấn đề cần thiết. 1.2 Các nghiên cứu trong và ngoài nƣớc: 1.2.1 Các nghiên cứu trong nƣớc  “Nghiên cứu thiết lập công thức hỗn hợp cao su cải thiện chất lượng hông lốp ô tô” của Thạc sĩ Nguyễn Thị Huệ Trang đã nghiên cứu xây dựng công thức hỗn hợp cao su làm hông lốp ô tô nhằm hạn chế những khuyết điểm của hông lốp như: hay bị nứt, phồng rộp và nóng mềm.  Công trình nghiên cứu, thiết kế công nghệ sản xuất lốp ôtô radian của Công ty Công nghiệp Cao su Miền Nam (CASUMINA). Thân lốp radian bao gồm một hay nhiều lớp sợi mành song song nhau, chạy theo hướng hướng tâm (tạo góc 900 so với hướng chu vi của lốp). Tầng hoãn xung gồm hai hoặc bốn lớp sợi bọc cao su, thường là sợi thép (còn gọi là bố thép), nằm gần như song song với hướng chu vi của lốp (10 - 30o), có tác dụng bảo đảm góc 900 cho sợi mành thân lốp. Những ưu việt của lốp radian trong quá trình sử dụng như : 1
19. - Kết cấu của lốp radian cho phép tạo ra sự tiếp xúc tốt giữa lốp và mặt đường. Độ cứng vững theo hướng ngang và hướng thẳng đứng có thể được điều chỉnh độc lập với nhau, cho phép việc bám đường và lái dễ dàng hơn. - Mặt lốp là phần cao su tiếp xúc với mặt đường. Hoa lốp được thiết kế sao cho có thể đuổi được nước và các vật liệu khác ra khỏi rãnh khi lốp đang chạy, nhằm bảo đảm độ bám đường trong mọi điều kiện sử dụng. Độ kháng mòn được cải thiện do sự ổn định của các dải hoa lốp, giảm sự dịch chuyển tương đối của mặt lốp đối với mặt đường. Độ bám đường cũng được cải thiện do sự phân bố áp suất đồng đều trên toàn bộ diện tích tiếp xúc mặt đường của các dải hoa lốp 1.2.2 Các nghiên cứu ngoài nƣớc  Vật liệu Nano trong công nghệ chế tạo lốp xe: Áp dụng công nghệ nano vào quá trình sản xuất lốp. Hạt carbon nhỏ (bao gồm các hạt có kích thước nano một phần tỷ mét) được trộn với cao su trong một thời gian dài trước khi đem đi ép. Sản phẩm có độ mài mòn thấp và độ bền lớn. Hãng Cabot Coperation đã thử nghiệm thành công tính năng của “PureNano” hạt Silic carbua kích thước nano. Khi bổ sung vào lốp, các hạt “PureNano” làm giảm 50% độ mài mòn. 1.3 Luận điểm mới của đề tài Trên cơ sở nghiên cứu các thành phần hỗn hợp cao su xác định được thành phần ảnh hưởng lớn nhất đến cơ lý của cao su. Bằng qui hoạch thực nghiệm xác định được hàm lượng cao su và hàm lượng chất độn thích hợp từ đó xây dựng công thức hỗn hợp cao su mặt lốp ô tô đáp ứng các yêu cầu về cơ lý. 1.4 Mục tiêu nghiên cứu: Nghiên cứu các chỉ tiêu cơ lý của mặt lốp ô tô khi thay đổi hàm lượng cao su và hàm lượng chất độn như: độ mài mòn, độ cứng, khả năng kháng kéo. 1.5 Nhiệm vụ nghiên cứu và giới hạn đề tài Để nâng cao tuổi thọ của lốp ô tô ta cần xác định trong các thành phần của hỗn hợp cao su thì thành phần nào ảnh hưởng lớn nhất đến cơ lý của cao su từ đó ta 2
20. thay đổi các thành phần tối ưu trong hỗn hợp cao su. Tiến hành đúc mẫu và thử nghiệm các chỉ tiêu cơ lý. Giới hạn của đề tài: Do lốp ô tô có nhiều thành phần cấu tạo khác nhau nên người nghiên cứu tập trung nghiên cứu thực nghiệm lớp mặt lốp ô tô dùng cho xe tải. Cụ thể nghiên cứu các chỉ tiêu cơ lý ảnh hưởng lớn đến tuổi thọ của mặt lốp như: độ mài mòn, độ cứng, khả năng kháng kéo. 1.6 Phƣơng pháp nghiên cứu Nghiên cứu lý thuyết với thực nghiệm để khảo sát các nhân tố ảnh hưởng đến cơ lý của cao su mặt lốp ô tô. Luận án sẽ nghiên cứu ảnh hưởng tổng hợp của các thành phần nguyên tố như cao su Butadien (KBR-01), than (N220), silica, các chất phụ gia. Trong đó hàm lượng cao su Butadien và than là những yếu tố quan trọng nhất ảnh hưởng đến khả năng chịu mài mòn, độ cứng và khả năng kháng kéo của mặt lốp. 3
21. CHƢƠNG 2 CƠ SỞ LÝ THUYẾT 2.1 Tổng quan về lốp ô tô 2.1.1 Lịch sử phát triển của lốp ô tô Trong lịch sử loài người, bánh xe được xem là một trong những phát minh quan trọng nhất bởi những ứng dụng rộng rãi trong các phương tiện vận chuyển. Từ hơn một ngàn năm trước đây, con người đã sử dụng bánh xe gỗ để nẹp sắt. Từ thế kỷ XIX, nẹp sắt bao xung quanh bánh xe bằng gỗ được thay thế bằng nẹp cao su. Sau đó một thời gian khá lâu người ta mới tìm được cách làm cho nẹp cao su bám chặt vào vành gỗ và sắt. Năm 1887, ông Dunlop người Ai len đã có một ý nghĩ tuyệt diệu là dùng không khí nén làm vật liệu giảm xóc cho xe đạp. Dunlop dùng lượng không khí được đóng kín như là một dạng lò xo có tác dụng làm giảm xóc, còn bản thân chiếc lốp chỉ có tác dụng như là vỏ bọc của lượng không khí ấy. Một năm sau hoàng hậu nước Anh cấp bằng phát minh cho tác giả Dunlop. Song song cùng thời gian phát minh ra lốp bơm hơi là phát minh ra xe ô tô, những chiếc xe đầu tiên có bánh xe với nan hoa bằng gỗ sau đó được thay bằng bánh cao su đặc. Từ những chiếc lốp xe bơm hơi, hai anh em Michelin nghĩ đến việc áp dụng lốp bơm hơi cho xe ô tô do hãng sản xuất. Lốp ô tô thời ấy chứa một lượng không khí rất nhỏ, đường kính ngoài lớn, bụng lốp hẹp, xe lại tương đối nặng, nên để đảm bảo tải trọng phải bơm với áp lực cao. Thân lốp là một bộ phận đảm bảo độ bền của lốp, lúc đầu được làm bằng vải dệt và được hình thành trên một lõi sắt. Nguyên liệu dệt này có nhược điểm, ở những sợi chéo nhau bị ma sát mạnh khi xe chạy, lốp nhún, dẫn đến nhanh bị rách vải. Lốp làm với vải dệt ấy chỉ chạy được vài nghìn km là hỏng. Một cải tiến cơ bản khác, cho phép nâng cao tính năng của lốp khi sử dụng, đã được thực hiện vào đầu thế kỷ XX khi người ta thay vải dệt bằng vải mành. Do cấu tạo của vải mành (chỉ có sợi dọc và rất ít sợi ngang, sợi ngang có tác dụng giữ sợi dọc khỏi bị xô lệch) nên 4