Tổng quan về giáo trình

Giáo trình Bảo trì cơ khí (Mã số mô đun: MĐ14) là tài liệu đào tạo chuyên môn bắt buộc thuộc chương trình đào tạo trình độ Trung cấp nghề Cơ điện tử, do Trường Cao đẳng Cơ giới (Bộ Nông nghiệp và Phát triển Nông thôn) ban hành năm 2022 theo quyết định của Hiệu trưởng, với sự tham gia của tác giả Võ Văn Phi trong vai trò chủ biên. Trong khung chương trình đào tạo gồm 77 tín chỉ (1.910 giờ), mô đun MĐ14 có thời lượng 4 tín chỉ tương đương 90 giờ học tập (bao gồm 30 giờ lý thuyết, 54 giờ thực hành/thí nghiệm/thảo luận và 6 giờ kiểm tra). Mô đun này được bố trí giảng dạy sau các môn học kỹ thuật cơ sở và chuyên ngành bổ trợ như An toàn lao động (MH07), Vẽ kỹ thuật điện (MH08), AutoCAD (MH09), Điện cơ bản (MĐ10) và Kỹ thuật cảm biến (MĐ12).

Mục tiêu học tập của giáo trình được xác định cụ thể theo các chuẩn đầu ra:

  • Chuẩn kiến thức (A1): Người học trình bày được cấu tạo, nguyên lý làm việc của các khớp nối, ổ trục, truyền động đai, truyền động xích, truyền động bánh răng và các bộ phận cơ khí công nghiệp; nắm vững nguyên tắc vận hành, sử dụng dụng cụ tháo lắp; hiểu rõ phương pháp kiểm tra, căn chỉnh, bôi trơn và quy trình xử lý sự cố cơ học.
  • Chuẩn năng lực tự chủ và trách nhiệm (C1): Chấp hành các quy định an toàn lao động trong xưởng cơ khí, tổ chức khu vực làm việc ngăn nắp, bảo quản thiết bị dụng cụ và phát triển năng lực phối hợp nhóm kỹ thuật.

Cấu trúc giáo trình tiếp cận theo mô hình đào tạo tích hợp mô đun, gắn lý thuyết cơ chế truyền động với kỹ năng tháo lắp, căn chỉnh và bảo dưỡng thực tế trên các dòng máy công cụ. Điểm đặc sắc của tài liệu là thiết kế các bài học bám sát quy trình lập phiếu công nghệ, bảng kê chi tiết và xử lý hư hỏng trực tiếp trên máy cắt gọt kim loại công nghiệp.

Nội dung kiến thức cốt lõi

                             GIÁO TRÌNH BẢO TRÌ CƠ KHÍ (MĐ14)
                                  [Thời lượng: 90 Giờ]
[Bài 1 & 2]        [Bài 3]             [Bài 4]             [Bài 5 & 6]        [Bài 7]
Dụng cụ cầm tay    Khớp nối            Ổ trục              Bộ truyền đai      Bộ truyền
& Kỹ thuật         truyền động         (Ổ lăn đỡ/chặn/     & Bộ truyền        bánh răng
bôi trơn           (Nối trục,          đỡ chặn, hỏng hóc,  xích công nghiệp   (Spur, Côn,
(Tribology, K125)  căn chỉnh)          quy chuẩn thay thế) (Căng đai, xích)   Hypoid, Hành tinh)

Các chương/chủ đề chính

Giáo trình gồm 7 bài học chuyên đề được sắp xếp theo logic từ thao tác dụng cụ cơ bản, kỹ thuật phụ trợ đến bảo dưỡng các cụm chi tiết máy phức tạp:

  • Bài 1: Dụng cụ cầm tay (5 giờ - 3h LT, 2h TH): Cung cấp đặc tính kỹ thuật và hướng dẫn sử dụng các loại kìm chuyên dụng (kìm thường các cỡ 150mm, 175mm, 200mm; kìm cắt; kìm mỏ dài; kìm tuốt dây; kìm bóp), tuốc nơ vít, dao thợ điện, mỏ hàn (dải công suất 30W đến 150W), ê tô kẹp và máy khoan cầm tay; phương pháp lập phiếu công nghệ tháo lắp và tiêu chuẩn an toàn lao động.
  • Bài 2: Bôi trơn (5 giờ - 3h LT, 2h TH): Trình bày nguyên lý ma sát học (Tribology); phân loại chất bôi trơn (rắn như Graphit, MoS2; lỏng; khí); phân tích hai phương pháp bôi trơn phổ biến là văng dầu (ngập 1/3 bánh răng) và tưới dầu áp lực. Nghiên cứu thực tế hệ thống bôi trơn bằng 2 bơm piston đơn của hộp tốc độ trục chính và hộp tiến dao trên máy khoan đứng K125 (sản xuất bởi Nhà máy Chế tạo Máy công cụ số 1 Hà Nội).
  • Bài 3: Khớp nối truyền động (11 giờ - 4h LT, 7h TH): Chức năng truyền mô-men xoắn, bù sai lệch trục và triệt tiêu dao động giữa các trục nối tiếp; quy trình kiểm tra độ đồng tâm và xử lý sự cố cơ khí ở các mối ghép nối.
  • Bài 4: Ổ trục (14 giờ - 5h LT, 7h TH, 2h Kiểm tra): Cấu tạo 4 bộ phận chính của ổ lăn (vòng ngoài/ca ngoài, vòng trong/ca trong, con lăn, vòng cách); phân loại theo hình dáng con lăn (bi cầu, bi đũa trụ, bi kim) và khả năng chịu lực (ổ đỡ, ổ chặn, ổ đỡ chặn); phương pháp chẩn đoán khe hở hướng kính, tróc rỗ mỏi bề mặt và quy định kỹ thuật thay thế ổ bi.
  • Bài 5: Truyền động đai (15 giờ - 5h LT, 10h TH): Đánh giá ưu khuyết điểm của bộ truyền đai; kỹ thuật kiểm tra độ căng đai, độ mòn và khắc phục hiện tượng trượt đai.
  • Bài 6: Truyền động xích: Nguyên lý truyền động ăn khớp gián tiếp; kỹ thuật điều chỉnh độ võng, kiểm tra bước xích, đĩa xích và quy trình bôi trơn định kỳ.
  • Bài 7: Truyền động bánh răng: Phân tích các dạng bánh răng trụ răng thẳng (Spur gear), bánh răng xoắn (Helical gear), bánh răng côn (Bevel gear), bánh răng côn xoắn, bộ truyền trục vít - bánh vít (Worm gear), bánh vít Hypoid và cơ cấu bánh răng hành tinh. Hướng dẫn tính toán tỉ số truyền và kỹ thuật kiểm tra vết tiếp xúc ăn khớp của răng (mang răng) bằng hợp chất mỡ đánh dấu màu xanh Prussian (Prussian blue).
                      MA SÁT VÀ BÔI TRƠN (TRIBOLOGY)
  [Ma sát khô]             [Ma sát nửa ướt]               [Ma sát ướt]
(Tiếp xúc trực tiếp)      (Văng dầu, tưới dầu)       (Thủy động, thủy tĩnh)
   [Bôi trơn văng dầu]                             [Bôi trơn tưới dầu]
(Ngập 1/3 bánh răng lớn)                   (Hệ thống bơm & đường ống dẫn)
                                            Ví dụ: Máy khoan đứng K125

Kiến thức nền tảng được xây dựng

  1. Lý thuyết ma sát học (Tribology): Bản chất tương tác giữa bôi trơn, ma sát và mài mòn ở các bề mặt chuyển động tương đối trong máy móc; phân biệt trạng thái ma sát khô, ma sát nửa ướt và ma sát ướt (thủy động và thủy tĩnh).
  2. Nguyên lý động học và truyền động cơ khí: Quan hệ tỉ số truyền, tốc độ vòng quay (RPM), khoảng cách trục và nguyên lý tự khóa của bộ truyền trục vít khi góc xoắn nhỏ hơn 20 độ hoặc góc xoắn đạt hiệu suất cao từ 30 đến 60 độ.
  3. Cơ chế hỏng hóc và dung sai lắp ghép: Cơ chế mỏi vật liệu gây tróc rỗ rãnh lăn ổ bi, hiện tượng mài mòn bề mặt răng, khe hở lắp ghép giữa ngõng trục và lỗ thân máy.
                           CẤU TẠO Ổ LĂN CÔNG NGHIỆP
     [Vòng ngoài]       [Vòng trong]           [Con lăn]        [Vòng cách]
     (Lắp thân máy)   (Lắp ngõng trục)    (Bi cầu, đũa, kim)   (Định vị con lăn)

Kỹ năng phát triển

  • Kỹ năng kỹ thuật thao tác: Sử dụng thành thạo dụng cụ cầm tay đúng quy cách kỹ thuật; tháo lắp bơm dầu piston, van bi ren M14, thân bơm ren M8 trên máy khoan K125; vệ sinh ổ bi bằng dung môi chuyên dụng (nghiêm cấm dùng xăng chứa chì tetraetyl).
  • Kỹ năng phân tích và chẩn đoán: Đọc bản vẽ khai triển cụm máy; kiểm tra vết ăn khớp bánh răng bằng mỡ đánh dấu; xác định nguyên nhân hư hỏng ổ trục thông qua các dấu hiệu mạt kim loại sáng, cặn đen, han gỉ hoặc kẹt tắc.
  • Năng lực quy trình: Lập phiếu công nghệ tháo lắp bảo dưỡng, lập bảng kê số lượng và mã hiệu chi tiết máy theo đúng trình tự kỹ thuật.

Phương pháp giảng dạy và học tập

Giáo trình triển khai theo phương pháp đào tạo tích hợp (kết hợp lý thuyết và thực hành tại xưởng chuyên môn hóa):

                   MÔ HÌNH DẠY HỌC TÍCH HỢP MÔ ĐUN
[Lý thuyết tích cực]     [Thực hành xưởng]            [Đánh giá kết quả]
- Trình chiếu, mô hình   - Thao tác mẫu của GV        - Quá trình (40%):
- Nêu vấn đề kỹ thuật    - Luyện tập nhóm (2-3 SV)      + Thường xuyên: sau 10h
- Hướng dẫn đọc tài liệu - Sửa sai trực tiếp tại chỗ    + Định kỳ: sau 30h
- Lập phiếu công nghệ    - Thực hành trên máy K125    - Kết thúc (60%):
                                                        + Vấn đáp & Thực hành (90h)

Phương pháp sư phạm của giảng viên

  • Lý thuyết: Áp dụng phương pháp giảng dạy tích cực, thuyết trình ngắn kết hợp trình chiếu mô hình, nêu vấn đề thực tế tại nhà xưởng, hướng dẫn sinh viên khai thác tài liệu chuyên ngành.
  • Thực hành: Phân chia nhóm nhỏ (2 đến 3 người học); giảng viên thực hiện thao tác mẫu, giám sát an toàn và sửa sai trực tiếp tại trạm máy. Sử dụng tranh vẽ, thiết bị nâng hạ (bàn nâng, pa lăng) và các mô hình cơ cấu truyền động trực quan.

Bài tập và thực hành xưởng

  • Lập phiếu quy trình công nghệ tháo và lắp hệ thống bôi trơn làm mát của hộp tốc độ trục chính và hộp tốc độ tiến dao máy khoan K125.
  • Thực hành phân loại, kiểm tra khe hở và bảo quản ổ lăn theo bảng chỉ dẫn kỹ thuật.
  • Đo đạc, căn chỉnh vết tiếp xúc ăn khớp trên bộ truyền bánh răng nón và bánh răng xoắn.

Phương pháp kiểm tra và đánh giá

Áp dụng quy chế đào tạo ban hành kèm theo Thông tư số 09/2017/TT-BLĐTBXH của Bộ Lao động – Thương binh và Xã hội:

  • Trọng số điểm: Điểm đánh giá quá trình chiếm 40% (gồm điểm kiểm tra thường xuyên hệ số 1 và điểm kiểm tra định kỳ hệ số 2); điểm thi kết thúc mô đun chiếm 60%. Thang điểm 10, làm tròn đến một chữ số thập phân.
  • Hình thức kiểm tra:
    • Kiểm tra thường xuyên (sau 10 giờ học): Đánh giá chuẩn A1, C1 bằng hình thức hỏi miệng/thuyết trình hoặc viết tự luận/trắc nghiệm (1 cột điểm).
    • Kiểm tra định kỳ (sau 30 giờ học): Đánh giá chuẩn A2, B1, B2, C1 bằng bài kiểm tra viết kết hợp thực hành thao tác xưởng (3 cột điểm).
    • Thi kết thúc mô đun (sau 90 giờ học): Đánh giá tổng hợp chuẩn A1, A2, B1, B2, C1 bằng hình thức vấn đáp kết hợp thực hành trực tiếp trên mô hình thiết bị.

Hướng dẫn tự học cho người học

  • Đọc trước tài liệu và chuẩn bị bài học trước khi lên lớp.
  • Tham gia tối thiểu 70% thời lượng giờ giảng tích hợp (người học vắng quá 30% tổng số giờ phải học lại mô đun).
  • Hoạt động nhóm tự học 2-3 người: Trưởng nhóm phân công nhiệm vụ nghiên cứu, tổng hợp nội dung thảo luận và viết báo cáo kỹ thuật.

Điểm nổi bật và cập nhật

  • Kế thừa và chuẩn hóa tài liệu chuyên ngành: Giáo trình tổng hợp, kế thừa các hệ thống kiến thức sửa chữa cơ khí từ các tài liệu kinh điển được xuất bản trước đây, bao gồm:
    1. Sửa chữa máy công nghiệp V (Đỗ Trọng Hùng dịch, NXB Công nhân Kỹ thuật Hà Nội, 1983).
    2. Kỹ thuật sửa chữa máy công cụ (Lưu Văn Nhang, NXB Giáo dục).
    3. Sổ tay thợ sửa chữa cơ khí (Tô Xuân Giáp, NXB Đại học và Giáo dục chuyên nghiệp, 1991).
    4. Vẽ Kỹ thuật cơ khí (Trần Hữu Quế, NXB Khoa học và Kỹ thuật Hà Nội).
  • Tính thực tiễn qua đối tượng máy cụ thể: Giáo trình không mô tả lý thuyết trừu tượng mà tích hợp bài toán kỹ thuật trực tiếp trên dòng máy khoan đứng K125, chi tiết hóa từ kích thước mối ghép ren (M8, M14) đến sơ đồ bố trí đường ống cấp, hút, xả của bơm piston.
  • Quy chuẩn hóa an toàn và biểu mẫu công nghiệp: Đưa ra các quy tắc nghiêm ngặt về an toàn điện (treo biển báo "Máy đang bảo dưỡng", ngắt cầu dao), phòng chống độc hại hóa chất (không dùng xăng rửa chi tiết vì độc tính của chì tetraetyl), đồng thời cung cấp mẫu biểu chuẩn cho phiếu công nghệ tháo lắp và bảng kê chi tiết máy.
  • Liên kết cấu trúc đa ngành Cơ điện tử: Cung cấp kiến thức cơ khí chính xác để hỗ trợ trực tiếp cho các mô đun tự động hóa tiếp sau như Lắp đặt, vận hành hệ thống cơ điện tử MPS (MĐ18) và Robot công nghiệp (MĐ19).

Đối tượng sử dụng giáo trình

  • Người học trình độ Trung cấp nghề Cơ điện tử: Học sinh, sinh viên theo học học phần Bảo trì cơ khí (MĐ14) tại các trường cao đẳng, trung cấp khối kỹ thuật công nghiệp.
  • Yêu cầu điều kiện tiên quyết (Prerequisites): Người học cần hoàn thành các môn học chung và cơ sở kỹ thuật như An toàn lao động (MH07), Vẽ kỹ thuật điện (MH08), AutoCAD (MH09), Điện cơ bản (MĐ10), Đo lường điện và Mạch điện.
  • Giảng viên chuyên ngành: Sử dụng làm căn cứ thiết kế giáo án tích hợp, phân bổ thời lượng giảng dạy lý thuyết - thực hành, tổ chức các trạm bài tập kỹ năng và xây dựng ngân hàng đề thi vấn đáp/thực hành theo Thông tư 09/2017/TT-BLĐTBXH.
  • Kỹ thuật viên tại doanh nghiệp: Làm tài liệu tra cứu các bảng nguyên nhân - biện pháp khắc phục sự cố ổ lăn, tiêu chuẩn bôi trơn và phương pháp kiểm tra vết tiếp xúc bánh răng trong các nhà máy sản xuất.

Bảng tra cứu các dạng hỏng hóc ổ trục và biện pháp xử lý

Hiện tượng sai hỏng Nguyên nhân kỹ thuật Biện pháp xử lý theo giáo trình
Khe hở hướng kính và dọc trục lớn Mòn các chi tiết trong cụm ổ trục sau thời gian làm việc. Điều chỉnh khe hở (cho phép vượt 3-4 lần trị số ban đầu đối với ổ thường). Nếu khe hở vượt quá giới hạn thì thay ổ mới.
Cặn đen lọt ra ngoài ổ Thiếu dầu mỡ bôi trơn, ổ làm việc ở nhiệt độ quá cao. Rửa sạch, bôi trơn lại và kiểm tra khe hở; thay mới nếu không đạt yêu cầu.
Dầu lọt ra có lẫn mạt kim loại sáng, ổ có tiếng ồn Vật liệu ổ bị mỏi, bề mặt làm việc của vòng ổ và con lăn bị tróc rỗ. Thay thế ổ trục mới hoàn toàn.
Bề mặt làm việc bị nứt, xước, vỡ Ổ làm việc quá tải; lắp ghép quá chặt so với tiêu chuẩn; có vật lạ lọt vào do hỏng gioăng phớt. Thay ổ mới. Nếu vết xước ở vành ổ nằm dọc theo chiều lăn của bi thì có thể tận dụng lại.
Hỏng vòng cách Thiếu dầu mỡ bôi trơn nghiêm trọng trong quá trình quay. Sửa chữa vòng cách; nếu không khắc phục được thì thay ổ mới.
Bề mặt làm việc bị han gỉ Hơi ẩm, nước, axit lọt vào ổ hoặc dầu mỡ bôi trơn kém chất lượng. Lau chùi sạch vết han gỉ, kiểm tra lại dầu mỡ; nếu gỉ sét nặng phải thay ổ mới.
Ổ bị kẹt, quay nặng bằng tay Dị vật chui vào ổ do hỏng phớt chắn; thiếu dầu mỡ bôi trơn. Lau chùi, bôi trơn đầy đủ; nếu các vòng ổ mòn nhiều thì thay mới.
Khe hở lắp ghép với trục và lỗ thân máy không đạt Mòn ngõng trục hoặc mòn lỗ thân máy. Sửa chữa phục hồi ngõng trục và lỗ thân máy; thay mới chi tiết ổ nếu mòn nhiều.
Vòng lót kín không đảm bảo Vòng lót bị bẩn, cứng do cao su/chất dẻo bị lão hóa; lò xo giảm tính đàn hồi; mòn trục. Rửa vòng lót (không dùng xăng), lau khô, cắt bớt vài vòng lò xo hoặc thay mới vòng lót.

Câu hỏi thường gặp

1. Giáo trình này được biên soạn cho đối tượng nào?

Giáo trình áp dụng chính thức cho học sinh, sinh viên trình độ Trung cấp nghề Cơ điện tử theo chương trình đào tạo của Trường Cao đẳng Cơ giới, đồng thời dùng làm tài liệu tham khảo cho thợ sửa chữa, bảo trì cơ khí tại các nhà xưởng.

2. Người học cần đáp ứng những kiến thức nền tảng nào trước khi học mô đun này?

Người học cần hoàn thành khối kiến thức cơ sở bao gồm: An toàn lao động (MH07), Vẽ kỹ thuật (MH08/MH09), Điện cơ bản (MĐ10), các môn học về Mạch điện, Đo lường điện và Kỹ thuật cảm biến (MĐ12).

3. Cấu trúc đánh giá kết quả học tập của mô đun được quy định như thế nào?

Theo quy chế Thông tư 09/2017/TT-BLĐTBXH, kết quả gồm 40% điểm quá trình (1 bài kiểm tra thường xuyên sau 10 giờ, 3 cột điểm định kỳ sau 30 giờ) và 60% điểm thi kết thúc (vấn đáp và thực hành thao tác trên mô hình thiết bị sau 90 giờ học).

4. Phương pháp tự học giáo trình như thế nào để đạt hiệu quả?

Người học cần nghiên cứu bài học trước khi lên lớp, tham gia tối thiểu 70% thời lượng tích hợp, tổ chức thảo luận nhóm từ 2-3 người để giải quyết các phiếu công nghệ và chủ động thực hành nhận dạng sự cố cơ khí.

5. Giáo trình trích dẫn và sử dụng các tài liệu tham khảo nào?

Tài liệu trích dẫn 4 nguồn tham khảo chính: Sửa chữa máy công nghiệp V (Đỗ Trọng Hùng dịch, 1983), Kỹ thuật sửa chữa máy công cụ (Lưu Văn Nhang), Sổ tay thợ sửa chữa cơ khí (Tô Xuân Giáp, 1991) và Vẽ Kỹ thuật cơ khí (Trần Hữu Quế).

Kết luận

Giáo trình Bảo trì cơ khí (MĐ14) xác lập hệ thống kiến thức cơ bản và quy trình kỹ thuật chuẩn xác về bảo dưỡng, tháo lắp các cơ cấu truyền động cơ khí trong ngành Cơ điện tử. Thông qua 90 giờ học tích hợp phân bổ trên 7 bài học chuyên đề, tài liệu kết hợp chặt chẽ giữa nguyên lý cơ cấu (bôi trơn, ổ trục, khớp nối, bộ truyền đai, xích, bánh răng) với các quy trình công nghệ cụ thể trên máy công cụ K125. Đây là nền tảng kỹ thuật bắt buộc giúp người học hoàn thiện kỹ năng thao tác cơ khí, tạo tiền đề để tiếp thu các mô đun tích hợp tự động hóa cao hơn như PLC, MPS và Robot công nghiệp trong chương trình đào tạo.