Giáo Trình Cơ Kỹ Thuật Nghề Sửa Chữa Thiết Bị Chế Biến Dầu Khí Trình Độ Cao Đẳng

Giáo trình nghiên cứu cơ kỹ thuật nghề sửa chữa thiết bị chế biến dầu khí trình độ cao đẳng trường cao đẳng dầu khí năm, trình bày lý thuyết rõ ràng, minh họa ví dụ thực tế, phù

• Tác giả: Lê Duy Nam
• Trường học: Trường Cao Đẳng Dầu Khí
• Chuyên ngành: Cơ Kỹ Thuật
• Đề tài: Giáo Trình Cơ Kỹ Thuật Sửa Chữa Thiết Bị Dầu Khí
• Loại tài liệu: Giáo Trình
• Năm xuất bản: 2020
• Địa điểm: Bà Rịa-Vũng Tàu

Mục lục chi tiết

• LỜI NÓI ĐẦU
• 1. CHƯƠNG TRÌNH MÔN HỌC: CƠ KỸ THUẬT
• 1.1. PHẦN I : CƠ LÝ THUYẾT
• 1.1.1. NHỮNG KHÁI NIỆM CƠ BẢN VÀ HỆ TIÊN ĐỀ TĨNH HỌC
• 1.1.1.1. NHỮNG KHÁI NIỆM CƠ BẢN
• 1.1.1.2. HỆ TIÊN ĐỀ TĨNH HỌC
• 1.1.1.3. LIÊN KẾT VÀ PHẢN LỰC LIÊN KẾT
• 1.1.2. KHẢO SÁT HỆ LỰC PHẲNG ĐỒNG QUY BẰNG PHƯƠNG PHÁP HÌNH HỌC
• 1.1.3. KHẢO SÁT HỆ LỰC PHẲNG ĐỒNG QUY BẰNG PHƯƠNG PHÁP GIẢI TÍCH
• 1.1.4. MÔ MEN CỦA LỰC ĐỐI VỚI MỘT ĐIỂM
• 1.1.5. TÍNH CHẤT CỦA NGẪU LỰC TRÊN MỘT MẶT PHẲNG
• 1.1.6. MA SÁT
• 1.2. PHẦN II: SỨC BỀN VẬT LIỆU
• 1.2.1. MỘT SỐ GIẢ THUYẾT VỀ VẬT LIỆU
• 1.2.2. NHIỆM VỤ VÀ ĐỐI TƯỢNG NGHIÊN CỨU CỦA SỨC BỀN VẬT LIỆU
• 1.2.3. NGUYÊN LÝ ĐỘC LẬP TÁC DỤNG
• 1.2.4. PHƯƠNG PHÁP MẶT CẮT
• 1.2.5. KHÁI NIỆM VỀ KÉO (NÉN) ĐÚNG TÂM
• 1.2.6. ỨNG SUẤT - BIẾN DẠNG
• 1.2.7. CẮT VÀ DẬP
• 1.2.8. XOẮN THUẦN TÚY
• 1.2.9. UỐN NGANG PHẲNG
• TÀI LIỆU THAM KHẢO

Tóm tắt

I. Tổng quan về Giáo Trình Cơ Kỹ Thuật Sửa Chữa Thiết Bị Dầu Khí 2020

Giáo trình Cơ Kỹ Thuật Sửa Chữa Thiết Bị Dầu Khí 2020 được biên soạn nhằm cung cấp kiến thức cơ bản và chuyên sâu về cơ học, sức bền vật liệu và chi tiết máy. Tài liệu này không chỉ phục vụ cho việc giảng dạy tại các trường cao đẳng mà còn là nguồn tham khảo quý giá cho sinh viên và kỹ sư trong ngành dầu khí. Nội dung giáo trình được thiết kế khoa học, dễ hiểu, giúp người học nắm vững các khái niệm và ứng dụng thực tiễn trong lĩnh vực sửa chữa thiết bị dầu khí.

1.1. Nội dung chính của giáo trình Cơ Kỹ Thuật

Giáo trình bao gồm các phần như cơ lý thuyết, sức bền vật liệu và chi tiết máy. Mỗi phần đều có những kiến thức nền tảng và ứng dụng thực tiễn, giúp sinh viên hiểu rõ hơn về các loại thiết bị và công nghệ sửa chữa trong ngành dầu khí.

1.2. Đối tượng sử dụng giáo trình

Giáo trình này được thiết kế cho sinh viên các trường cao đẳng và trung cấp nghề, đặc biệt là những người theo học ngành sửa chữa thiết bị dầu khí. Nó cũng hữu ích cho các kỹ sư và chuyên gia trong ngành dầu khí.

II. Những thách thức trong việc sửa chữa thiết bị dầu khí hiện nay

Ngành dầu khí đang đối mặt với nhiều thách thức trong việc sửa chữa thiết bị, bao gồm sự phát triển nhanh chóng của công nghệ và yêu cầu ngày càng cao về chất lượng. Các thiết bị dầu khí thường xuyên phải hoạt động trong điều kiện khắc nghiệt, dẫn đến hư hỏng và cần được bảo trì thường xuyên. Việc thiếu hụt kỹ thuật viên có tay nghề cao cũng là một vấn đề lớn trong ngành này.

2.1. Tình trạng hư hỏng thiết bị

Thiết bị dầu khí thường xuyên gặp phải các vấn đề như rò rỉ, hư hỏng cơ học và ăn mòn. Những vấn đề này không chỉ ảnh hưởng đến hiệu suất làm việc mà còn có thể gây ra sự cố nghiêm trọng.

2.2. Thiếu hụt nguồn nhân lực chất lượng

Ngành dầu khí đang thiếu hụt kỹ thuật viên có tay nghề cao, điều này ảnh hưởng đến khả năng sửa chữa và bảo trì thiết bị. Việc đào tạo và phát triển nguồn nhân lực là rất cần thiết để đáp ứng nhu cầu của ngành.

III. Phương pháp sửa chữa thiết bị dầu khí hiệu quả

Để đảm bảo hiệu quả trong việc sửa chữa thiết bị dầu khí, cần áp dụng các phương pháp khoa học và công nghệ hiện đại. Việc sử dụng các công cụ và thiết bị tiên tiến sẽ giúp nâng cao chất lượng sửa chữa và giảm thiểu thời gian ngừng hoạt động của thiết bị.

3.1. Ứng dụng công nghệ mới trong sửa chữa

Công nghệ như IoT và AI đang được áp dụng trong việc theo dõi và phân tích tình trạng thiết bị, giúp phát hiện sớm các vấn đề và lên kế hoạch bảo trì hiệu quả.

3.2. Đào tạo kỹ thuật viên chuyên nghiệp

Đào tạo kỹ thuật viên với các kỹ năng cần thiết là rất quan trọng. Các chương trình đào tạo cần được cập nhật thường xuyên để phù hợp với sự phát triển của công nghệ.

IV. Ứng dụng thực tiễn của giáo trình trong ngành dầu khí

Giáo trình Cơ Kỹ Thuật Sửa Chữa Thiết Bị Dầu Khí 2020 không chỉ là tài liệu học tập mà còn là nguồn tham khảo quý giá cho các kỹ sư trong ngành. Nó giúp họ áp dụng lý thuyết vào thực tiễn, từ đó nâng cao hiệu quả công việc và chất lượng sản phẩm.

4.1. Nâng cao chất lượng sửa chữa

Việc áp dụng kiến thức từ giáo trình giúp kỹ sư thực hiện các quy trình sửa chữa một cách chính xác và hiệu quả hơn, từ đó nâng cao chất lượng sản phẩm.

4.2. Giảm thiểu thời gian ngừng hoạt động

Sử dụng các phương pháp sửa chữa hiệu quả giúp giảm thiểu thời gian ngừng hoạt động của thiết bị, từ đó tăng cường hiệu suất làm việc của toàn bộ hệ thống.

V. Kết luận và tương lai của giáo trình Cơ Kỹ Thuật

Giáo trình Cơ Kỹ Thuật Sửa Chữa Thiết Bị Dầu Khí 2020 là một tài liệu quan trọng trong việc đào tạo và phát triển nguồn nhân lực cho ngành dầu khí. Với sự phát triển không ngừng của công nghệ, giáo trình cần được cập nhật thường xuyên để đáp ứng nhu cầu thực tiễn.

5.1. Tầm quan trọng của việc cập nhật giáo trình

Việc cập nhật giáo trình giúp sinh viên và kỹ sư nắm bắt được các công nghệ mới nhất, từ đó nâng cao khả năng cạnh tranh trong ngành.

5.2. Hướng phát triển trong tương lai

Ngành dầu khí sẽ tiếp tục phát triển mạnh mẽ, đòi hỏi nguồn nhân lực chất lượng cao. Giáo trình sẽ là nền tảng vững chắc cho sự phát triển này.

Nội dung chính

Tổng quan về giáo trình

Giáo trình môn học Cơ kỹ thuật (Mã số: CK19MH03) được biên soạn theo chương trình đào tạo nghề Sửa chữa thiết bị chế biến dầu khí ở trình độ Cao đẳng, ban hành kèm theo Quyết định số 194/QĐ-CĐDK ngày 25 tháng 03 năm 2020 của Hiệu trưởng Trường Cao đẳng Dầu khí (Tập đoàn Dầu khí Quốc gia Việt Nam). Tài liệu do tập thể giảng viên Bộ môn Cơ khí thuộc Khoa Cơ khí Động lực biên soạn, gồm Lê Duy Nam (Chủ biên), Huỳnh Công Hải và An Đình Quân.

Trong cấu trúc chương trình đào tạo, Cơ kỹ thuật là môn học cơ sở lý thuyết nghề bắt buộc, có khối lượng 4 tín chỉ. Môn học được bố trí giảng dạy sau các môn chung/đại cương (như Vẽ kỹ thuật 1 và 2, Vật liệu cơ khí, Dung sai) và đặt trước các môn học, mô đun chuyên môn ngành nghề như Kỹ thuật sửa chữa cơ khí, Sửa chữa bảo dưỡng van công nghiệp, Sửa chữa bảo dưỡng bơm, Lò hơi và tua bin hơi, Lò gia nhiệt và thiết bị trao đổi nhiệt.

Mục tiêu đào tạo của giáo trình hướng tới các chuẩn đầu ra cụ thể:

• Kiến thức: Trình bày các khái niệm cơ bản về tĩnh học, sức bền vật liệu, kéo - nén, xoắn, uốn, cắt - dập; phân tích tải trọng, phản lực liên kết, trọng tâm và các thông số động học của chuyển động (vận tốc dài, vận tốc góc, gia tốc tiếp tuyến, gia tốc pháp tuyến).
• Kỹ năng: Tính toán tải trọng, phản lực liên kết, các lực ma sát trượt và ma sát lăn; tính toán ứng suất, biến dạng, xác định kích thước mặt cắt của thanh chịu kéo - nén, trục chịu xoắn, dầm chịu uốn, chi tiết chịu cắt dập; vẽ biểu đồ nội lực cho các trạng thái chịu lực.
• Năng lực tự chủ và trách nhiệm: Rèn luyện phương pháp làm việc độc lập, làm việc nhóm, tính kỷ luật, cẩn thận và độ chính xác trong tính toán kỹ thuật.

Về cấu trúc, giáo trình tích hợp hai phân môn học thuật lớn: Cơ lý thuyết (trọng tâm là Tĩnh học) và Sức bền vật liệu, đóng vai trò cầu nối phương pháp luận giữa khoa học cơ bản với kỹ thuật cơ sở và chuyên ngành cơ khí máy.

---

Nội dung kiến thức cốt lõi

Các chương và chủ đề chính

Nội dung giáo trình được phân bổ thành 2 phần chính với 9 chương chuyên đề:

Phần I: Cơ lý thuyết (Tĩnh học)

• Chương 1: Những khái niệm cơ bản và hệ tiên đề tĩnh học: Định nghĩa về lực, các yếu tố xác định lực (điểm đặt, phương chiều, độ lớn), khái niệm vật rắn tuyệt đối và trạng thái cân bằng. Trình bày hệ 4 tiên đề tĩnh học (Tiên đề 1: Hai lực cân bằng; Tiên đề 2: Biến đổi tương đương và hệ quả lực là vectơ trượt; Tiên đề 3: Hình bình hành lực; Tiên đề 4: Tác dụng tương hỗ). Phân loại các dạng liên kết và phản lực liên kết thường gặp (liên kết tựa, dây mềm, thanh, gối đỡ bản lề di động/cố định, bản lề trụ, bản lề cầu và liên kết ngàm).
• Chương 2: Hệ lực phẳng đồng quy: Khảo sát hệ lực phẳng đồng quy bằng phương pháp hình học (quy tắc hình bình hành lực, quy tắc đa giác lực) và phương pháp giải tích (chiếu lực lên hệ trục tọa độ vuông góc $Ox, Oy$, xác định hợp lực theo biểu thức $R = \sqrt{R_x^2 + R_y^2}$). Thiết lập điều kiện cân bằng giải tích ($\sum F_{ix} = 0, \sum F_{iy} = 0$) và chứng minh định lý ba lực không song song cân bằng.
• Chương 3: Mô men của một lực với một điểm của ngẫu lực: Định nghĩa mô men của lực đối với một điểm ($m_O(F) = \pm F \cdot d$), quy ước dấu mô men, quan hệ hình học với diện tích tam giác ($m_O(F) = 2 S_{OAB}$). Chứng minh Định lý Varignon (Varinhông) cho các trường hợp hệ lực đồng quy, hệ lực song song và hệ lực phẳng bất kỳ. Khái niệm ngẫu lực, tính chất ngẫu lực trên một mặt phẳng, cách hợp hệ ngẫu lực phẳng và thiết lập điều kiện cân bằng của hệ ngẫu lực phẳng ($\sum m_i = 0$).
• Chương 4: Ma sát: Bản chất của ma sát cơ học; ma sát trượt và định luật ma sát Coulomb (Culông) với công thức $F_{max} = f \cdot N$; khái niệm góc ma sát ($\operatorname{tg}\varphi = f$), điều kiện tự hãm; ma sát lăn, ngẫu lực ma sát lăn và định luật ma sát lăn ($M_{max} = k \cdot N$).

Phần II: Sức bền vật liệu

• Chương 5: Một số giả thuyết về vật liệu: Nhiệm vụ và đối tượng nghiên cứu của sức bền vật liệu (dạng thanh). Các giả thuyết cơ sở: tính liên tục, đồng tính, đẳng hướng; tính đàn hồi hoàn toàn; quan hệ tỉ lệ bậc nhất giữa lực và biến dạng (Định luật Hooke - Húc); nguyên lý độc lập tác dụng. Phân loại ngoại lực (tập trung, phân bố, tĩnh, động), định nghĩa nội lực, ứng suất toàn phần ($p = \sqrt{\sigma^2 + \tau^2}$), ứng suất pháp $\sigma$, ứng suất tiếp $\tau$ và nguyên lý phương pháp mặt cắt.
• Chương 6: Kéo nén đúng tâm: Khái niệm thanh chịu kéo (nén) đúng tâm; phương pháp xác định lực dọc $N$ và kỹ thuật vẽ biểu đồ lực dọc. Công thức tính ứng suất pháp trên mặt cắt ngang $\sigma = \pm \frac{N}{F}$. Biến dạng dọc tuyệt đối $\Delta l = \frac{N \cdot l}{E \cdot F}$ và Định luật Húc ($\sigma = E \cdot \varepsilon$). Giải quyết 3 bài toán cơ bản về cường độ: kiểm tra bền ($\sigma \le [\sigma]$), chọn kích thước mặt cắt ngang ($F \ge \frac{N}{[\sigma]}$) và xác định tải trọng cho phép ($N \le F \cdot [\sigma]$).
• Chương 7: Cắt và dập: Định nghĩa hiện tượng cắt, ứng suất cắt, Định luật Húc về cắt ($\tau = G \cdot \gamma$), mô đun trượt $G$ và điều kiện bền cắt. Định nghĩa dập, ứng suất dập và điều kiện bền dập. Phương pháp tính toán mối ghép đinh tán (rivê) bằng thép số 3 chịu cắt và chịu dập.
• Chương 8: Xoắn thuần túy: Mô men xoắn nội lực và cách dựng biểu đồ mô men xoắn; quan hệ giữa công suất $N$ (hoặc $P$), vận tốc vòng quay $n$ với mô men xoắn ngoại lực $M$; tính toán góc xoắn và điều kiện bền xoắn thuần túy của thanh tròn.
• Chương 9: Uốn ngang phẳng: Khái niệm uốn phẳng; xác định nội lực (lực cắt $Q$, mô men uốn $M_u$) và quy trình lập biểu đồ nội lực trong dầm chịu uốn; phân tích công thức ứng suất khi uốn thuần túy và phương pháp kiểm tra bền dầm chịu uốn.

Kiến thức nền tảng được xây dựng

Giáo trình xây dựng hệ thống lý thuyết dựa trên các nguyên lý chuẩn tắc:

1. Hệ 4 tiên đề tĩnh học: Làm cơ sở giải quyết bài toán cân bằng vật rắn và hệ vật rắn chịu lực.
2. Phương pháp mặt cắt: Công cụ chuyển đổi nội lực bên trong vật thể thành hệ lực ngoài tác dụng lên phân tố để thiết lập các phương trình cân bằng tĩnh học.
3. Định luật Húc (Hooke) và nguyên lý đàn hồi tuyến tính: Thiết lập mối quan hệ giữa ứng suất và biến dạng ($\sigma = E \cdot \varepsilon$ cho kéo/nén, $\tau = G \cdot \gamma$ cho cắt) trong phạm vi biến dạng đàn hồi nhỏ.
4. Nguyên lý độc lập tác dụng: Cho phép cộng đại số hoặc cộng vectơ các kết quả biến dạng, nội lực sinh ra bởi các ngoại lực tác dụng độc lập.

Kỹ năng phát triển

• Kỹ năng giải tích kỹ thuật: Chuyển đổi các bài toán hình học sang hệ phương trình đại số để tính toán phản lực liên kết tại gối tựa, khớp bản lề và ngàm.
• Kỹ năng dựng biểu đồ nội lực: Xác định quy luật biến thiên và vẽ chính xác biểu đồ lực dọc ($N$), lực cắt ($Q$), mô men uốn ($M_u$), mô men xoắn ($M_z$) dọc theo chiều dài cấu kiện.
• Kỹ năng tính toán cơ khí ứng dụng: Thực hiện thành thạo ba bài toán cơ bản của sức bền vật liệu (kiểm tra điều kiện bền, định kích thước tiết diện chịu lực, tính toán tải trọng giới hạn) cho thanh chịu kéo - nén, mối ghép đinh tán, trục truyền động và dầm chịu uốn.

---

Phương pháp giảng dạy và học tập

Giáo trình thiết kế phương pháp dạy và học theo định hướng tương tác tích cực và kết hợp bài tập thực hành:

• Phương pháp đối với giảng viên: Áp dụng kết hợp thuyết trình ngắn, phương pháp nêu vấn đề, làm mẫu các bước giải bài toán cơ học, hướng dẫn thường xuyên và tổ chức thảo luận nhóm nhỏ. Giảng viên sử dụng thiết bị trình chiếu (Projector), máy vi tính, mô hình và hệ thống phiếu học tập để minh họa các dạng liên kết và cơ cấu cơ khí.

• Phương pháp đối với người học:

  • Nghiên cứu tài liệu: Đọc trước nội dung giáo trình theo từng chương trước khi đến lớp; chuẩn bị tài liệu học tập theo hướng dẫn.
  • Làm việc nhóm: Tổ chức tự học và thảo luận theo nhóm nhỏ, phân công các thành viên thực hiện bài tập tính toán, luân phiên phân tích và kiểm tra kết quả bài tập cơ học.
  • Quy định chuyên cần: Người học phải tham dự tối thiểu 70% thời lượng lý thuyết (nếu vắng trên 31% số tiết lý thuyết phải học lại môn học) và tham gia đầy đủ các buổi bài tập, thảo luận, thực hành (vắng trên 1% số tiết thực hành/thảo luận phải học lại).

• Phương pháp và hình thức đánh giá: Áp dụng theo Quy chế đào tạo Cao đẳng hệ chính quy (Thông tư số 09/2017/TT-LĐTBXH ngày 13/3/2017 của Bộ Lao động - Thương binh và Xã hội):

  • Điểm quá trình (Trọng số 40%): Gồm 01 bài kiểm tra thường xuyên (hệ số 1, thực hiện sau 35 giờ học) và 01 bài kiểm tra định kỳ (hệ số 2, thực hiện sau 45 giờ học) bằng hình thức lý thuyết tập trung hoặc nhóm, đánh giá các chuẩn đầu ra A1-A6, B1-B4, C1-C2.
  • Điểm thi kết thúc môn học (Trọng số 60%): Thi lý thuyết tập trung, đánh giá tổng hợp các chuẩn đầu ra kiến thức, kỹ năng và năng lực trách nhiệm.
  • Thang điểm: Chấm theo thang điểm 10 (làm tròn đến một chữ số thập phân), sau đó quy đổi sang điểm chữ và thang điểm 4 theo quy chế đào tạo tín chỉ.

---

Điểm nổi bật và số liệu kỹ thuật tích hợp

Giáo trình Cơ kỹ thuật (2020) của Trường Cao đẳng Dầu khí có những đặc điểm kỹ thuật được chuẩn hóa phục vụ trực tiếp cho chuyên ngành sửa chữa cơ khí:

1. Chuẩn hóa thông số thực nghiệm vật liệu: Giáo trình cung cấp bảng tra cứu trị số mô đun đàn hồi khi kéo/nén ($E$) của các nhóm vật liệu chế tạo máy:

   • Thép cacbon ($0,1 \div 20% \text{ C}$): $E = 20 \cdot 10^4 \text{ kN/cm}^2$ ($2 \cdot 10^5 \text{ MN/m}^2$)
   • Thép lò xo: $E = 22 \cdot 10^4 \text{ kN/cm}^2$
   • Thép Niken: $E = 19 \cdot 10^4 \text{ kN/cm}^2$
   • Gang xám: $E = 11,5 \cdot 10^4 \text{ kN/cm}^2$
   • Đồng: $E = 12 \cdot 10^4 \text{ kN/cm}^2$; Đồng thau: $E = (10 \div 12) \cdot 10^4 \text{ kN/cm}^2$
   • Nhôm và Đura: $E = (7 \div 8) \cdot 10^4 \text{ kN/cm}^2$
   • Cao su: $E = 8 \cdot 10^6 \text{ N/m}^2 = 0,8 \text{ kN/cm}^2$

2. Dữ liệu thực nghiệm ma sát và liên kết:

   • Hệ số ma sát trượt tĩnh ($f$): Thép với thép $f = 0,19$; Đai truyền với gang $f = 0,18$.
   • Tính toán cơ học cho mối ghép đinh tán sử dụng vật liệu thép số 3 với các điều kiện giới hạn về ứng suất cắt và ứng suất dập cho phép.

3. Gắn kết thực tế dây chuyền chế biến dầu khí: Các bài toán và ví dụ tính toán liên kết trực tiếp với các cụm cơ cấu truyền động, dầm đỡ, đường ống và chi tiết của các thiết bị chuyên môn như van công nghiệp, bơm ly tâm, máy nén khí, tuabin hơi và thiết bị trao đổi nhiệt trong nhà máy lọc - hóa dầu.

---

Đối tượng sử dụng giáo trình

• Sinh viên và học viên:
  • Sinh viên bậc Cao đẳng nghề ngành Sửa chữa thiết bị chế biến dầu khí.
  • Học viên các lớp Trung cấp nghề Cơ khí, Sửa chữa cơ khí động lực, Vận hành và bảo dưỡng thiết bị công nghiệp.
• Yêu cầu kiến thức tiên quyết (Prerequisites):
  • Kiến thức toán học giải tích cơ bản (tính đạo hàm, tích phân, giải hệ phương trình đại số, phép chiếu vectơ).
  • Hoàn thành các môn cơ sở đại cương và kỹ thuật: Vẽ kỹ thuật 1 (CK19MH01), Vẽ kỹ thuật 2 (CK19MH02), Vật liệu cơ khí (CK19MH04), Dung sai lắp ghép và đo lường (CK19MH05).
• Giảng viên và cán bộ đào tạo: Sử dụng làm căn cứ chuẩn để lập giáo án, phân chia tiến độ giảng dạy theo khung 45 - 60 giờ (14 giờ lý thuyết, 29 giờ bài tập/thảo luận, 2 giờ kiểm tra), xây dựng ngân hàng đề thi đánh giá định kỳ và kết thúc môn.
• Tài liệu tham khảo chuyên môn: Kỹ thuật viên, công nhân kỹ thuật tại các nhà máy chế biến dầu khí sử dụng để tra cứu công thức tính toán độ bền, lực ma sát, lực xiết mối ghép đinh tán, trục chịu xoắn và dầm chịu uốn khi thực hiện bảo dưỡng, thay thế chi tiết máy.

---

Câu hỏi thường gặp

1. Giáo trình này phù hợp với đối tượng người học nào?

Giáo trình được thiết kế chuẩn hóa cho sinh viên bậc Cao đẳng và học viên bậc Trung cấp ngành Sửa chữa thiết bị chế biến dầu khí và các ngành kỹ thuật cơ khí, chế tạo máy, bảo dưỡng công nghiệp.

2. Cần chuẩn bị những kiến thức nền tảng nào trước khi học môn Cơ kỹ thuật?

Người học cần nắm vững toán giải tích vectơ, phương pháp giải hệ phương trình bậc nhất, kiến thức vật lý đại cương phần cơ học, kỹ năng đọc bản vẽ cơ khí từ môn Vẽ kỹ thuật và hiểu biết cơ tính của kim loại từ môn Vật liệu cơ khí.

3. Giáo trình này có điểm gì khác biệt so với các giáo trình Cơ học thuần lý thuyết?

Giáo trình tích hợp cô đọng cả hai phần Tĩnh học và Sức bền vật liệu theo định hướng kỹ thuật ứng dụng. Nội dung giảm tải các phép chứng minh toán học phức tạp, tập trung vào phương pháp thiết lập phương trình cân bằng, kỹ năng vẽ biểu đồ nội lực và giải 3 bài toán bền thực tế (kiểm tra bền, chọn kích thước mặt cắt, tính tải trọng cho phép) cho các chi tiết máy cụ thể.

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

Người học cần nghiên cứu nội dung lý thuyết từng chương trước khi lên lớp, phân tích kỹ các bài toán ví dụ mẫu trong giáo trình (như ví dụ tính phản lực liên kết dây mềm ở Chương 2, bài tập vẽ biểu đồ lực dọc và tính ứng suất dầm bậc ở Chương 6), sau đó chủ động làm việc theo nhóm 2 người để giải quyết hệ thống câu hỏi thảo luận cuối mỗi chương.

5. Giáo trình có những tài liệu tham khảo chính thống nào đi kèm?

Giáo trình kế thừa và trích dẫn các tài liệu học thuật cơ sở gồm:

• Đỗ Sanh, Cơ học ứng dụng, NXB Giáo dục, 2001.
• Đặng Thanh Tân, Giáo trình Cơ học lý thuyết, Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật.
• Đặng Thanh Tân, Giáo trình Sức bền vật liệu, Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật.

---

Kết luận

Giáo trình môn học Cơ kỹ thuật (Mã số: CK19MH03) của Trường Cao đẳng Dầu khí cung cấp toàn bộ nền tảng lý thuyết cơ học tĩnh học và các phương pháp giải tích sức bền vật liệu cơ bản. Cấu trúc nội dung 9 chương phân định rõ ràng nguyên lý cân bằng lực, trạng thái ứng suất - biến dạng và các dạng chịu lực điển hình (kéo - nén, cắt - dập, xoắn, uốn).

Việc hoàn thành các nội dung và bài tập trong giáo trình là điều kiện bắt buộc để người học tích lũy đủ năng lực tính toán cơ sở, chuẩn bị chuyển tiếp vào các mô đun chuyên ngành sâu về sửa chữa van, bơm, máy nén khí, tuabin hơi và thiết bị trao đổi nhiệt trong ngành công nghiệp dầu khí.

Trích đoạn nội dung tài liệu

CHƯƠNG 1 1. NHỮNG KHÁI NIỆM CƠ BẢN CÁC KHÁI NIỆM a. Lực - Trong thực tế các vật thể luôn luôn tác dụng tương hỗ lẫn nhau. Ví dụ: lực tương tác giữa trái đất và mặt trăng, một vật đặt trên bàn tác dụng lên bàn 1 sức ép ngược lại mặt bàn cũng đặt lên vật một lực giữ cho vật khỏi rơi, chính những tác dụng tương hỗ giữa các vật đó gọi là lực và ta có định nghĩa sau: “Lực là đại lượng đặc trưng cho tác dụng tương hỗ giữa các vật mà kết quả là gây nên sự thay đổi trạng thái động học của các vật đó.” - Các yếu tố xác định lực: Một lực được đặc trưng bởi 3 yếu tố đó là: Điểm đặt, phương chiều và độ lớn.

▪ Điểm đặt của lực: là điểm trên vật mà tại đó lực tác dụng vào vật. ▪ Phương chiều của lực: Một lực tác dụng vào vật bao giờ cũng có phương chiều nhất định. ▪ Độ lớn (cường độ) của lực: Các lực có độ mạnh yếu khác nhau, để biểu thị độ mạnh yếu đó người ta dùng đại lượng gọi là cường độ của lực. Đơn vị của lực: trong hệ SI, lực được đo bằng đơn vị Niutơn ký hiệu là N; kilogam lực ký hiệu là KG.

1KG = 9,81N; 1N = 1kgm/s2 Lực được đặc trưng bởi các yếu tố điểm đặt, phương chiều và độ lớn do vậy lực được biểu diễn bằng một vec tơ lực có điểm đặt và phương chiều là điểm đặt và phương chiều của lực, có độ dài tỷ lệ với cường độ lực. Đường thẳng mang vec tơ lực gọi là đường tác dụng của lực. Ví dụ một lực 𝐹⃗ tác dụng vào vật Trang 16 b. Vật rắn tuyệt đối Là vật thể mà khoảng cách giữa 2 điểm bất kỳ thuộc vật không thay đổi dưới tác dụng của lực.

Nói một cách khác nó không biến dạng dưới tác dụng của lực Trong thực tế, vật dưới tác dụng của lực cụ thể có độ biến dạng rất nhỏ so với kích thước của nó được coi gần đúng là vật rắn tuyệt đối Trong tĩnh học chỉ xét vật rắn tuyệt đối, còn vật biến dạng là đối tượng nghiên cứu của môn Sức bền vật liệu. Trạng thái cân bằng Vật rắn ở trạng thái cân bằng nếu nó đứng yên hoặc chuyển động tịnh tiến thẳng đều so với một vật được chọn làm mốc (chuẩn) mà ta gọi là hệ qui chiếu. Trong tĩnh học ta xét sự cân bằng của vật đối với hệ qui chiếu được biểu thị bằng hệ trục tọa độ gắn với trái đất gọi là hệ qui chiếu quán tính. HỆ TIÊN ĐỀ TĨNH HỌC TIÊN ĐỀ 1 (TIÊN ĐỀ CÂN BẰNG) Điều kiện cần và đủ để hai lực tác dụng lên vật rắn tuyệt đối được cân bằng là chúng phải có cùng đường tác dụng, cùng cường độ nhưng ngược chiều nhau.

Cặp lực cân bằng TIÊN ĐỀ 2 (TIÊN DỀ BIẾN ĐỔI TƯƠNG ĐƯƠNG) Tác dụng của hệ lực không thay đổi khi ta thêm hoặc bớt đi một hệ lực cân bằng. *HỆ QUẢ TIÊN ĐỀ 2 Tác dụng của lực lên 1 vật không thay đổi khi ta trượt lực đó trên đường tác dụng của nó. - Thật vậy: Với lực ban đầu tác dụng vào vật tại điểm A, ký hiệu là FA. Theo tiên đề 2 ta thêm vào tại diểm B bất kỳ trên đường tác dụng 2 lực trực đối FB và FB¢ ( sao cho ( FA = FB ).

Hệ trở thành: FA , FB , FB' ) Vận dụng tiên đề 1 thì: có thể bỏ đi. Vậy từ lực FA ban đầu, nay thành lực FB hay nói một cách khác: lực là vec tơ trượt. A FA F’ B FB Hình 1. Chứng minh hệ quả tiên đề 2 Trang 17 TIÊN ĐỀ 3 (TIÊN ĐỀ HỢP LỰC) Hệ 2 lực đặt tại 1 điểm, tương đương với 1 lực đặt tại điểm đó có trị số, phương, chiều biểu diễn bởi đường chéo của hình bình hành với 2 cạnh là 2 lực đã cho.

F1 R O F1 + F2 = R F2 TIÊN ĐỀ 4 (TIÊN HìnhDỀ TÁC1. Tổng DỤNG hợp lực từ 2 HỖ) TƯƠNG lực Ứng với 1 lực tác dụng bất kỳ bao giờ cũngF1có thành phần: , F2 1 phản lực bằng và ngược chiều với nó. Nói một cách khác nếu vật này tác dụng lên vật kia một lực thì ngược lại nó cũng bị vật kia tác dụng lại một phản lực có cùng đường tác dụng, cùng cường độ nhưng ngược chiều và đặt lên vật gây tác động. Tiên đề 4 Chú ý: Lực tác dụng và phản lực không phải là 2 lực cân bằng vì chúng luôn đặt vào 2 vật khác nhau.

LIÊN KẾT VÀ PHẢN LỰC LIÊN KẾT KHÁI NIỆM LIÊN KẾT - Vật thể được gọi là tự do khi nó có thể chuyển động tuỳ ý theo mọi phương trong không gian mà không bị cản trở. Vật mà dịch chuyển của nó trong không gian bị các vật khác có liên quan tiếp xúc hoặc khống chế gọi là vật không tự do, tất cả các các đối tượng có tác dụng khống chế dịch chuyển của vật khảo sát trong không gian được gọi là liên kết. Ví dụ: Vật đặt trên mặt bàn, cánh cửa treo trên bản lề. Liên kết trong trường hợp này là “mặt bàn” không cho phép vật di chuyển theo phương thẳng đứng hướng xuống dưới, “ bản lề” không cho phép cánh cửa rời khỏi khung.

PHẢN LỰC LIÊN KẾT - Sở dĩ có sự cản trở chuyển động là do tại các mối liên kết, vật gây liên kết (như là mặt bàn, khung bản lề) đã tác dụng lên vật khảo sát 1 lực làm hạn chế xu hướng chuyển động của vật, lực đó gọi là phản lực liên kết. - Phản lực liên kết có các tính chất sau: + Luôn đặt vào vật khảo sát tại chỗ tiếp xúc giữa 2 vật. + Cùng phương, ngược chiều với chiều xu hướng chuyển động bị cản trở. + Độ lớn phụ thuộc vào lực tác động Trang 18 CÁC LOẠI LIÊN KẾT THƯỜNG GẶP a.

Liên kết tựa N NA NB P Hình 1.6 - Ký hiệu: N - Điểm đặt: đặt vào vật khảo sát, tại vị trí tiếp xúc giữa 2 vật - Phương: vuông góc với mặt tiếp xúc chung - Chiều: ngược với xu hướng chuyển động bị cản trở - Trị số: chưa xác định A B b. Liên kết dây mềm - Ký hiệu : T T - Điểm đặt : tại điểm buộc vào vật TA TB - Phương : theo phương của dây - Chiều : ngược với xu hướng chuyển động bị cản trở - Trị số : chưa xác định P P Hình 1. Liên kết dây mềm c. Liên kết thanh SA SB SB SA C A - Ký hiệu: S A B - Điểm đặt: tại liên kết - Phương: nằm trên đường nối tâm của 2 đầu thanh - Chiều: ngược với xu hướng chuyển động bị cản trở - Trị số: chưa xác định P B Hình 1.

Liên kết thanh d. Liên kết bản lề Liên kết là khớp bản lề: Trang 19 - Khớp bản lề di động: chỉ hạn chế chuyển động của vật khảo sát theo chiều vuông góc với mặt phẳng trượt do đó phản lực liên kết có phương vuông góc với mặt trượt R Y Y Y X Gối đỡ bản lề di động Gối đỡ bản lề cố định Hình 1. Liên kết gối đỡ bản lề di động và cố định - Khớp bản lề di động có phản lực liên kết: + Ký hiệu: Y + Điểm đặt: Tại tâm bản lề + Phương: Vuông góc với mặt tựa + Chiều: Ngược với xu hướng chuyển động bị cản trở + Trị số: Chưa xác định - Khớp bản lề cố định: chỉ cho phép vật khảo sát quay quanh trục của bản lề và hạn chế các chuyển động vuông góc với trục quay của bản lề. - Khớp bản lề cố định có phản lực liên kết: + Ký hiệu: R + Điểm đặt: Tại tâm bản lề + Phương, chiều, trị số chưa biết + Để tiện cho việc tính toán ta phân R thành 2 thành phần vuông góc với nhau là X và Y ❖ Liên kết bản lề trụ: vật di chuyển theo phương vuông góc với bản lề trục bản lề đều bị ngăn cản nên phản lực R A có phương vuông góc với trục bản lề ➢Liên kết bản lề cầu: Phản lực R có phương bất kỳ và qua tâm O của bản lề vì chuyển động của vật theo hướng nào cũng bị ngăn cản.

Liên kết bản lề trụ và bản lề cầu Liên kết bản lề trụ Liên kết bản lề cầu e. Liên kết ngàm : Vật gây liên kết giữ chặt vật liên kết không cho thực hiện bất cứ chuyển động nào Trang 20 Hình 1. Liên kết ngàm ❖ TÓM TẮT CHƯƠNG 1: 1.Các khái niệm cơ bản, các định nghĩa 1.Hệ tiên đề tĩnh học 1.Liên kết và phản lực liên kết ❖ CÂU HỎI VÀ TÌNH HUỐNG THẢO LUẬN CHƯƠNG 1: 1. Nêu khái niệm về lực và trang thái cân bằng? 2.

Hãy phát biểu nội dung tiên đề 2 về biến đổi tương đương? 3. Nêu các loại lực liên kết cơ bản? Trang 21 HỆ LỰC PHẲNG ĐỒNG QUY ❖ GIỚI THIỆU CHƯƠNG 2 Chương 2 giới thiệu về hệ lực phẳng đồng quy. ❖ MỤC TIÊU CHƯƠNG 2 Sau khi học xong chương này, người học có khả năng: ➢ Về kiến thức: - Trình bày được các khái niệm về hệ lực phẳng đồng quy ➢ Về kỹ năng: Vận dụng các công thức đã học để giải các bài toán về hệ lực phẳng đồng quy - bằng phương pháp hình học và phương pháp giải tích ➢ Về năng lực tự chủ và trách nhiệm: - Rèn luyện tính cẩn thận, tỉ mỷ, chính xác, trung thực của sinh viên. - Có ý thức tự giác, có tính kỷ luật cao, có tinh thần tập thể, có tránh nhiệm với công việc.

❖ PHƯƠNG PHÁP GIẢNG DẠY VÀ HỌC TẬP CHƯƠNG 2 - Đối với người dạy: sử dụng phương pháp giảng giảng dạy tích cực (diễn giảng, làm mẫu, hướng dẫn thường xuyên, theo dõi, rút kinh nghiệm cho người học); yêu cầu người học thực hiện theo giáo viên hướng dẫn (cá nhân hoặc nhóm). - Đối với người học: chủ động đọc trước giáo trình (chương 2) trước buổi học; theo dõi giáo viên làm mẫu, làm theo, rút kinh nghiệm đề thực tập lần sau đạt được kỹ năng tay nghề theo yêu cầu kỹ thuật chương 2 đúng thời gian quy định. ❖ ĐIỀU KIỆN THỰC HIỆN CHƯƠNG 2 - Phòng học chuyên môn hóa/nhà xưởng: Phòng học lý thuyết cơ bản - Trang thiết bị máy móc: Projetor, máy vi tính, bảng, phấn. - Học liệu, dụng cụ, nguyên vật liệu: Chương trình môn học, giáo trình, tài liệu tham khảo, giáo án, phiếu học tập.