Nghiên cứu nâng cao tuổi thọ của mặt lốp ô tô

Nội dung text: Nghiên cứu nâng cao tuổi thọ của mặt lốp ô tô

1. NGHIÊN CỨU NÂNG CAO TUỔI THỌ CỦA MẶT LỐP Ô TÔ THE RESEARCH TO ENHANCE THE LIFE OF CAR TIRE SURFACE PGS. TS.Hoàng Trọng Bá Trường Đại học Sư Phạm Kỹ Thuật TP.HCM Nguyễn Văn Hà Học viên cao học Trường Đại học Sư Phạm Kỹ Thuật TP.HCM TÓM TẮT Bề mặt lốp ô tô trong quá trình sử dụng nhanh bị mài mòn nên việc nghiên cứu nâng cao tuổi thọ của mặt lốp ô tô nhằm khảo sát ảnh hưởng của các thành phần đến các tính chất của mặt lốp. Xác định hàm lượng cao su và hàm lượng chất độn thích hợp để có các tính năng đáp ứng yêu cầu của hỗn hợp mặt lốp. 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. Từ khóa: nghiên cứu nâng cao tuổi thọ của mặt lốp ô tô ABSTRACT It is obvious that car tire surface quickly becomes torn out in use. Hence, researches on enhancing the life of car tire surface are necessary in order to identify the impact of elements to the surface. Also, finding out suitable rubber content and filler content is vital to get the surface mixture standard. From that point, a new formula of car tire surface is created to meet requirements of wearing, tensil strength and stiffness. Keywords:The research to enhance the life of car tire surface
2. 1. Giới thiệu Phương pháp xác định độ mài mòn: phép đo độ mài mòn Akron được thực hiện Việt Nam là một thị trường lớn đối với theo tiêu chuẩn TCVN 1594-1987, phép thử lốp xe ô tô với rất nhiều thuận lợi. Việt Nam độ mài mòn Akron được thực hiện trên máy có một nguồn nguyên liệu cao su thiên nhiên đo độ mài mòn GT-7012 A. dồi dào (hiện là nước xuất khẩu cao su lớn thứ tư trên thế giới) và nguồn nhân lực cũng là Công thức tính độ mài mòn: m − m một thế mạnh của Việt Nam. Bên cạnh đó A = 1 0 d cùng với sự phát triển của nền kinh tế và xã 3 hội thì nhu cầu đi lại và vận chuyển bằng ô tô, A: độ mài mòn (cm /1.61km) xe tải và xe buýt ngày một tăng. Một nhân tố m1: khối lượng mẫu trước khi mài mòn (g) quan trọng thúc đẩy ngành lốp xe phát triển là m0: khối lượng mẫu sau khi mài mòn (g) nhờ chính sách của chính phủ khuyến khích d: khối lượng riêng của mẫu cao su (g/cm3) các thành phần kinh tế tham gia vào việc sản Phương pháp xác định độ cứng: được xuất cao su và đầu tư sâu rộng vào ngành được xác định theo tiêu chuẩn 1595-2007, phép đo thực hiện thông qua hoạt động xúc tiến đầu tư được thực hiện trên đồng hồ đo độ cứng vốn nước ngoài, sản xuất trong nước để phục (Shore A) Teclock. vụ thị trường trong nước và xuất khẩu. Phương pháp xác định độ kháng kéo: Trong thực tế, quá trình sử dụng lốp xe (độ dãn dài, độ bền kéo đứt, modun 300) được ô tô hiện nay do ảnh hưởng của nhiều yếu tố xác định theo tiêu chuẩn 4509-2006 (Xác định khác nhau như: môi trường khí hậu, chất các tính chất ứng suất-dãn dài khi kéo) và lượng mặt đường xấu, việc sử dụng xe ô tô phép đo được thực hiện trên máy đo cường lực không đúng quy định như chạy với tốc độ cao, MD 67 tải sử dụng không đúng với yêu cầu của nhà Công thức tính độ dãn dài: sản xuất làm cho lốp xe mau hư hỏng đặc biệt l1 − l0 là phần mặt lốp nhanh bị mài mòn. D = 푙0 Một lốp xe ô tô gồm có năm phần D: độ dãn dài (%) chính: mặt lốp, hông lốp, khung lốp, tanh lốp l : độ dài giữa hai vạch sau khi đứt (mm) và tầng hoãn xung. Trong đó hỗn hợp cao su 1 của mặt lốp có yêu cầu đặc trưng như: có khả l0: độ dài giữa hai vạch ban đầu (mm) năng chịu mài mòn, độ cứng cao và khả năng Công thức tính độ bền kéo đứt: kháng kéo tốt; Hỗn hợp cao su mặt lốp khi bị Fk B = hỏng có thể đắp lại tuy nhiên mặt lốp sau khi s đắp có tuổi thọ không cao. B: độ bền kéo (MPa) Đề tài này tiến hành“nghiên cứu nâng Fk: lực kéo đứt (N) cao tuổi thọ của mặt lốp ô tô” nhằm cải thiện S: tiết diện của mẫu (mm2) chất lượng mặt lốp ô tô để khắc phục những Công thức tính modun định dãn: khuyết điểm trên đây của mặt lốp, kéo dài thời FM gian làm việc của lốp. M = 푆 2. Nghiên cứu thực nghiệm và kết quả M: modun định dãn (MPa) 2.1 Phương pháp nghiên cứu FM: cường lực tại 300% so với độ dài ban đầu Nghiên cứu lý thuyết với thực nghiệm (N) 2 để khảo sát các nhân tố ảnh hưởng đến cơ lý S: tiết diện của mẫu (mm ) của cao su mặt lốp ô tô; Các yếu tố ảnh hưởng 2.3 Khảo sát ảnh hưởng của cao su đến độ mài mòn của lốp: tỉ lệ phần trăm cao su, Butadien(KBR-01)trong thành phần cao su. chất độn, các chất phụ gia khác; Phương pháp Mục đích:Khảo sát ảnh hưởng của cao kiểm tra đánh giá các tính chất cơ, lý của cao su KBR-01 đến các tính chất của hỗn hợp cao su; Phương pháp qui hoạch thực nghiệm. su và xác định tỉ lệ hàm lượng cao su KBR-01 2.2 Phương pháp xác định tính chất cơ, lý trong hỗn hợp mặt lốp cho các tính chất tối ưu. của cao su
3. Bảng 1: Công thức pha chế hỗn hợp cao su mặt N220 trong hỗn hợp mặt lốp cho các tính chất lốp ô tô khi thay đổi hàm lượng cao su KBR-01 tối ưu. Bảng 3:Công thức pha chế hỗn hợp cao su mặt T % Khối lượng Thành phần lốp ô tô thay đổi hàm lượng than T 1 2 3 4 5 Cao su thiên nhiên SVR- % khối lượng 1 50 60 70 80 90 TT Thành phần 10L 6 7 8 9 10 2 Cao su tổng hợp KBR-01 50 40 30 20 10 1 CSTN SVR-10L 80 80 80 80 80 3 Than N220 40 40 40 40 40 2 CSTH KBR-01 20 20 20 20 20 4 Silica 10 10 10 10 10 3 Than N220 20 30 40 50 60 5 Axit stearic 3 3 3 3 3 4 Silica 10 10 10 10 10 6 Oxyt kẽm 4 4 4 4 4 5 Axit stearic 3 3 3 3 3 7 Canxicabonat 10 10 10 10 10 6 Oxyt kẽm 4 4 4 4 4 8 Parafin 1 1 1 1 1 7 Canxicabonat 10 10 10 10 10 9 Dầu DOP 5 5 5 5 5 8 Parafin 1 1 1 1 1 10 Xúc tiến DM 1 1 1 1 1 9 Dầu DOP 5 5 5 5 5 11 Phòng lão RD 1.5 1.5 1.5 1.5 1.5 10 XT DM 1 1 1 1 1 12 Xúc tiến TMTD 1.5 1.5 1.5 1.5 1.5 11 PL RD 1.5 1.5 1.5 1.5 1.5 13 Fe2O3 2 2 2 2 2 12 TMTD 1.5 1.5 1.5 1.5 1.5 14 Chống tự lưu CTP 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 13 Fe2O3 2 2 2 2 2 15 Lưu huỳnh 1.5 1.5 1.5 1.5 1.5 14 Chống tự lưu CTP 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 15 Lưu huỳnh 1.5 1.5 1.5 1.5 1.5 Bảng 2: Kết quả chỉ tiêu cơ lý của mặt lốp ô tô khi thay đổi hàm lượng cao su KBR-01 Bảng 4:Kết quả chỉ tiêu cơ lý của mặt lốp ô tô khi thay đổi hàm lượng than N220 T % Khối lượng Thành phần % Khối lượng T 1 2 3 4 5 T Thành phần Độ mài mòn T 1 0.40 0.38 0.36 0.30 0.29 6 7 8 9 10 (cm3/1.61km) Độ cứng Độ mài mòn 2 67 69 70 72 74 1 3 0.69 0.5 0.42 0.14 0.13 (Shore A) (cm /1.61km) Độ dãn dài Độ cứng 3 445.58 455.56 490.21 535.91 569.85 2 71 73 74 77 80 (%) (Shore A) Độ dãn dài Độ bền kéo 3 593.19 573.4 556.6 526.82 490.76 4 khi đứt 1387.98 1468.04 1550.35 1851.52 1942.2 (%) (MPa) Độ bền kéo Modun 300 4 khi đứt 1414.29 1503.42 1617.43 1842.16 1971.89 5 866.37 1050.33 1142.02 1213.46 1386.3 (MPa) (MPa) Modun 300 5 889.95 971.53 986.73 1082.08 1265.85 Dựa vào bảng kết quả và biểu đồ nhận (MPa) thấy hàm lượng cao su KBR-01 nên chọn Dựa vào bảng kết quả và đồ thị nhận khoảng 20-30 % khối lượng thì khả năng chịu thấy khi tăng hàm lượng chất độn than N220 mài mòn tốt, kháng kéo và độ cứng cao. thì độ mài mòn sẽ giảm, độ dãn dài giảm, độ 2.4 Khảo sát ảnh hưởng của than (N220) cứng, độ bền đứt và Modun 300 tăng. Hàm trong thành phần cao su. lượng than N220 trên 50 % khối lượng thì độ Mục đích: khảo sát ảnh hưởng của hàm mài mòn có giảm nhưng giảm không đáng kể, lượng chất độn than đến các tính chất của hỗn độ mài mòn tốt nhất khi than N220 trong hợp cao su và xác định tỉ lệ hàm lượng than khoảng từ 40-60 % khối lượng.
4. 2.5 Qui hoạch thực nghiệm.  Giá trị hàm hồi quy độ dãn dài theo tính toán(%):Z=636.945-3.0295Z -1.746Z . Với Các yêu cầu tối ưu cần đạt được dựa 1 2 hàm lượng cao su tổng hợp (KBR-01) là 20 % trên tiêu chuẩn TCVN/QS 804:2011 và bảng khối lượng, hàm lượng than N220 là 35 % chỉ tiêu kỹ thuật bán thành phẩm mặt lốp xe khối lượng chúng tôi thu được phần trăm độ tải (tên bán thành phẩm: ML2006) của Xí dãn dài: 515.25 %. nghiệp cao su Z751):  Giá trị hàm hồi quy độ bền kéo theo tính - Độ mài mòn: ≤ 0.4 (cm3/1.61km) toán(MPa): Z=1830.41-4.327Z +1.6935Z . - Độ cứng: 55 – 65 (Shore A) 1 2 Với hàm lượng cao su tổng hợp KBR-01 là 20 % - Độ kháng kéo: khối lượng, hàm lượng than N220 là 45 % + Độ dãn dài: ≥ 450 (%) khối lượng chúng tôi thu được độ bền kéo: + Độ bền kéo khi đứt: ≥ 1600 (MPa) 1820.1 MPa. + Modun 300: ≥ 700 (MPa)  Giá trị hàm hồi quy Modun 300 theo tính Phương trình hồi qui có dạng sau: toán (MPa): Z=11119.01-3.317Z +2.142Z . z = b x + b x + b x + b x x 1 2 0 0u 1 1u 2 2u 3 1u 2u Với hàm lượng cao su tổng hợp KBR-01 là 20 % Bảng 5: Thiết kế thí nghiệm khối lượng, hàm lượng than N220 là 45 % khối lượng chúng tôi thu được Modun 300: Các yếu tố Các yếu tố 1149.06 MPa. theo tỉ lệ trong hệ Độ Độ 3. Kết luận xích tự tọa độ mã Kháng kéo mài cứng nhiên hóa mòn Dùng phương pháp qui hoạch thực nghiệm, chúng tôi đã tìm được điều kiện tối ưu ứng với 01) - S 2 hàm lượng cao su Butadien (KBR-01) 20% và Độ Độ M30 0 1 2 .x x x x T 1 than (N220) 45% khối lượng được kết quả như x (N220) dãn bền 0 T (KBR 퐳 /1,61km) dài kéo (MP 3 sau: 퐳 (%) (MPa) a) (ShoreA) 3 (cm - Độ mài mòn: 0.3 cm /1.61 km 11 10 20 + _ _ + 577.12 1817.60 1119.5 0,33 68 - Độ cứng: 78 Shore A - Độ dãn dài: 515.25 % 12 10 60 + _ + _ 496.51 1892.15 1223.6 0,17 78 - Độ bền kéo khi đứt: 1820.08 MPa 13 50 20 + + _ _ 445.16 1651.34 1005.2 0,62 60 - Modun 300: 1149.06 MPa 14 50 60 + + + + 386.10 1712.27 1072.5 0,46 76 Bảng 6: Công thức pha chế hỗn hợp mặt lốp ô tô 15 30 40 + + + + 472.45 1650.07 1142.3 0,40 68 Phần khối lượng TT Thành phần 16 30 40 + + + + 460.21 1612.35 1159.5 0,37 70 (%) Cao su thiên nhiên 1 80 17 30 40 + + + + 475.05 1630.31 1139.7 0,35 69 SVR-10L Cao su tổng hợp 2 20 Xác định phương trình hồi quy và tiến hành tối KBR-01 ưu hóa bằng phương pháp thực nghiệm gradien 3 Than N220 45 để tìm điểm tối ưu cho từng đáp ứng. 4 Silica 10  Giá trị hàm hồi quy độ mài mòn theo tính 5 Axit stearic 3 3 6 Oxyt kẽm 4 toán (cm /1.61km): Z=0.305+0.0065Z1- 0.003Z2.Với hàm lượng cao su tổng hợp KBR- 7 Canxicabonat 10 01 là 20 % khối lượng, hàm lượng than N220 8 Parafin 1 là 45 % khối lượng, thu được độ mài mòn: 9 Dầu DOP 5 0.30 cm3/1.61km. 10 Xúc tiến DM 1  Giá trị hàm hồi quy độ cứng theo tính toán 11 Phòng lão RD 1.5 (Shore A): Z=61.5-0.125Z1+0.325Z2. Với hàm 12 Xúc tiến TMTD 1.5 lượng cao su tổng hợp (KBR-01) là 22 % khối 13 Fe2O3 2 lượng, hàm lượng than N220 là 60 % khối 14 Chống tự lưu CTP 0.5 lượng chúng tôi thu được độ cứng: 78 Shore A 15 Lưu huỳnh 1.5
5. [8] Nguyễn Thị Huệ Trang,Nghiên cứu thiết TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Ngô Phú Trù, Kỹ thuật chế biến và gia lập công thức hỗn hợp cao su cải thiện chất công cao su, Trường đại học Bách Khoa Hà lượng hông lốp ô tô, Luận văn Thạc sĩ, 2008. Nội, 1995. [8] PGS. TS Phùng Rân, Qui hoạch thực [2] Nguyễn Hữu Trí, Khoa học kỹ thuật công nghiệm ứng dụng, Trường Đại học Sư phạm nghệ cao su thiên nhiên, Công ty cổ phần cao Kỹ thuật Tp. HCM, 2006. su Sài Gòn-Kimdan, 2001. [9] Giang Thị Kim Liên, Các phương pháp [3] KS.Nguyễn Xuân Hiền, Công nghệ học cao thống kê xử lý số liệu thực nghiệm, Đại học su, Trung tâm dạy nghề quận 3 Tp. HCM, 1987. Đà Nẵng, 2009. [4] Phạm Minh Hải, Vật liệu dẻo: tính chất [10] Nguyễn Cảnh, Qui hoạch thực nghiệm, và công nghệ gia công, Trường Đại học Bách Trường Đại học Bách Khoa TP. HCM, 2004. [11] Cao su thiên nhiên SVR – Quy định kỹ Khoa Hà Nội, 1991. [5] Công nghệ cao su, Trường Đại học Nông thuật TCVN 3769-2004. Lâm TPHCM. [12] Andrew Ciesielski, An Introduction To [6] PGS. TS Hoàng Trọng Bá, Vật liệu phi kim Rubber Technology, Rapra Technology loại, nhà xuất bản khoa học kỹ thuật, 2007. Limited, 1999, UK. [7] PGS. TS Hoàng Trọng Bá, Sử dụng vật liệu phi kim loại trong ngành cơ khí, nhà xuất bản khoa học kỹ thuật, 1998. Địa chỉ liên hệ: Nguyễn Văn Hà – Học viên cao học - Khoa cơ khí chế tạo máy - Trường Đại học Sư Phạm Kỹ Thuật TP. Hồ Chí Minh - khóa 2011-2013 (A) Email: vanhakcn@yahoo.com ĐT: 0973.768897
6. BÀI BÁO KHOA HỌC THỰC HIỆN CÔNG BỐ THEO QUY CHẾ ĐÀO TẠO THẠC SỸ Bài báo khoa học của học viên có xác nhận và đề xuất cho đăng của Giảng viên hướng dẫn Bản tiếng Việt ©, TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP. HỒ CHÍ MINH và TÁC GIẢ Bản quyền tác phẩm đã được bảo hộ bởi Luật xuất bản và Luật Sở hữu trí tuệ Việt Nam. Nghiêm cấm mọi hình thức xuất bản, sao chụp, phát tán nội dung khi chưa có sự đồng ý của tác giả và Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật TP. Hồ Chí Minh. ĐỂ CÓ BÀI BÁO KHOA HỌC TỐT, CẦN CHUNG TAY BẢO VỆ TÁC QUYỀN! Thực hiện theo MTCL & KHTHMTCL Năm học 2016-2017 của Thư viện Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật Tp. Hồ Chí Minh.