Tổng quan về giáo trình

Giáo trình môn học Dung sai (mã môn học: CK19MH05) được biên soạn theo chương trình đào tạo trình độ Cao đẳng cho nghề Sửa chữa thiết bị chế biến dầu khí, 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 Việt Nam). Tài liệu do tập thể giáo viên bộ môn Cơ khí thực hiện, với Đào Thị Phương Hoa làm chủ biên và Lê Anh Dũng tham gia biên soạn. Giáo trình có thời lượng 3 tín chỉ với tổng số 45 giờ học (gồm 42 giờ lý thuyết và 3 giờ kiểm tra).

Trong khung chương trình đào tạo, Dung sai thuộc khối môn học kỹ thuật cơ sở (mã nhóm II.1). Môn học được bố trí học sau các môn chung và các môn cơ sở nhập môn như Vẽ kỹ thuật 1 (CK19MH01), Vẽ kỹ thuật 2 (CK19MH02), Cơ kỹ thuật (CK19MH03), Vật liệu cơ khí (CK19MH04); đồng thời là điều kiện tiên quyết trước khi người học tiếp cận các mô đun chuyên môn ngành như Gia công cắt gọt kim loại (CK19MĐ01), Sửa chữa bảo dưỡng van công nghiệp (CK19MĐ03), Sửa chữa bảo dưỡng bơm (CK19MĐ05), Sửa chữa bảo dưỡng máy nén khí (CK19MĐ07) và Động cơ đốt trong (CK19MĐ08).

Mục tiêu đào tạo của giáo trình hướng tới ba chuẩn đầu ra:

  • Kiến thức (A1): Giải thích các quy ước về dung sai, sai lệch, kiểu lắp ghép, sai số hình dạng, sai lệch vị trí và độ nhám bề mặt theo tiêu chuẩn; trình bày cấu tạo, nguyên lý làm việc của các dụng cụ đo thông dụng.
  • Kỹ năng (B1): Tính toán các sai lệch, trị số dung sai; ghi đúng ký hiệu quy ước lên bản vẽ chi tiết và bản vẽ lắp; thực hiện đo kiểm kích thước bằng dụng cụ phù hợp.
  • Năng lực tự chủ và trách nhiệm (C1): Tuân thủ quy định kỹ thuật, kỷ luật lao động và an toàn vệ sinh lao động trong phân xưởng cơ khí.

Cấu trúc giáo trình gồm 6 chương lý thuyết kết hợp bài tập và kiểm tra, tiếp cận từ bản chất của tính đổi lẫn chức năng đến hệ thống tiêu chuẩn kỹ thuật quốc gia (TCVN), các mối ghép cơ khí điển hình và phương pháp đo lường thực nghiệm.

Nội dung kiến thức cốt lõi

Các chương/chủ đề chính

Giáo trình gồm 6 chương với logic phát triển từ cơ sở lý thuyết, hệ thống tiêu chuẩn hóa đến ứng dụng mối ghép và đo lường thực tế:

Chương 1: Khái niệm cơ bản về dung sai lắp ghép (10 giờ)
Chương 2: Hệ thống dung sai lắp ghép bề mặt trơn (10 giờ)
Chương 3: Dung sai hình dạng, vị trí và nhám bề mặt (10 giờ)
Chương 4: Dung sai kích thước và lắp ghép của các mối ghép thông dụng (5 giờ)
Chương 5: Các khái niệm cơ bản trong đo lường (1 giờ)
Chương 6: Dụng cụ đo thông dụng trong cơ khí (9 giờ)
  • Chương 1: Các khái niệm cơ bản về dung sai lắp ghép (10 giờ lý thuyết): Phân tích tính đổi lẫn chức năng (đổi lẫn hoàn toàn và không hoàn toàn); định nghĩa kích thước danh nghĩa ($D, d$), kích thước thực ($D_t, d_t$), kích thước giới hạn ($D_{max}, D_{min}, d_{max}, d_{min}$); sai lệch giới hạn trên ($ES, es$), sai lệch giới hạn dưới ($EI, ei$); dung sai chi tiết ($T_D = ES - EI$, $T_d = es - ei$); các nhóm lắp ghép: lắp lỏng (độ hở $S_{max}, S_{min}, S_{tb}, T_S$), lắp chặt (độ dôi $N_{max}, N_{min}, N_{tb}, T_N$), lắp trung gian ($T_T = N_{max} + S_{max}$); phương pháp biểu diễn sơ đồ phân bố miền dung sai so với đường không.
  • Chương 2: Hệ thống dung sai lắp ghép bề mặt trơn (10 giờ: 9 LT, 1 KT): Trình bày hệ thống tiêu chuẩn TCVN 2244-77 và TCVN 2245-77 áp dụng cho kích thước đến 3150 mm; 20 cấp chính xác (từ IT01, IT0, IT1 đến IT18); công thức xác định đơn vị dung sai $i = 0,45\sqrt[3]{D} + 0,001D$ và trị số $IT = a \cdot i$; phân chia kích thước 1–500 mm thành 13 khoảng cơ bản và 22 khoảng trung gian; hệ thống lỗ cơ bản (H, $EI = 0$) và hệ thống trục cơ bản (h, $es = 0$); 28 sai lệch cơ bản (A đến ZC cho lỗ và a đến zc cho trục); 3 cách ghi ký hiệu dung sai và lắp ghép trên bản vẽ.
  • Chương 3: Dung sai hình dạng, vị trí và nhám bề mặt (10 giờ: 9 LT, 1 KT): Phân tích sai lệch hình dạng mặt phẳng (độ phẳng, độ thẳng), sai lệch hình dạng mặt trụ (độ không trụ, độ tròn, độ ovan, méo, độ côn, phình, thắt); sai lệch vị trí bề mặt (độ song song, vuông góc, đối xứng, độ đảo hướng tâm); quy ước ghi ký hiệu trong khung chữ nhật 2–3 ô; đánh giá nhám bề mặt theo TCVN 2511-78 với hai chỉ tiêu $R_a$ (sai lệch trung bình số học profin) và $R_z$ (chiều cao trung bình nhấp nhô theo 10 điểm) qua 14 cấp độ nhám.
  • Chương 4: Dung sai kích thước và lắp ghép của các mối ghép thông dụng (5 giờ lý thuyết):
    • Ổ lăn: Cấu tạo, 5 cấp chính xác theo TCVN 1480-84 (cấp 0, 6, 5, 4, 2); lựa chọn kiểu lắp theo dạng tải trọng (tải chu kỳ chọn lắp dôi, tải cục bộ/dao động chọn lắp lỏng); quy tắc đọc ký hiệu ổ lăn 4–7 chữ số (ví dụ: ký hiệu 0202 biểu thị ổ bi đỡ 1 dãy, cỡ nhẹ, đường kính trong $d = 15\text{ mm}$).
    • Mối ghép then và then hoa: Tiêu chuẩn TCVN 2266-77 cho then bằng, then bán nguyệt; tiêu chuẩn TCVN 2324-78 cho then hoa răng chữ nhật với 3 phương pháp định tâm (theo đường kính ngoài $D$, đường kính trong $d$, bề rộng then $b$) và cách ghi ký hiệu lắp ghép (ví dụ: $D - 8 \times 36 \times 48 \times 7\ H8/h7$).
    • Mối ghép ren: Các thông số hình học ren hệ mét ($d, d_1, d_2, p_r, H, h, \alpha$) và ảnh hưởng của sai số đường kính trung bình $d_2$ đến tính lắp lẫn.
  • Chương 5: Các khái niệm cơ bản trong đo lường (1 giờ lý thuyết): Khái niệm đơn vị đo, hệ thống đơn vị đo lường hợp pháp và các phương pháp kiểm tra kích thước hình học.
  • Chương 6: Dụng cụ đo thông dụng trong cơ khí (9 giờ: 8 LT, 1 KT): Cấu tạo, nguyên lý đọc chỉ số và quy trình sử dụng của thước cặp, panme và đồng hồ so trong gia công cơ khí.

Kiến thức nền tảng được xây dựng

  • Lý thuyết đổi lẫn chức năng: Cơ sở kinh tế – kỹ thuật của việc tiêu chuẩn hóa chi tiết nhằm cho phép thay thế trực tiếp trong sản xuất và sửa chữa mà không cần gia công gọt sửa bổ sung.
  • Nguyên tắc phân bố dung sai và chuỗi kích thước: Thiết lập quan hệ đại số giữa kích thước danh nghĩa, kích thước giới hạn, sai lệch trên/dưới và miền dung sai trên hệ trục tọa độ đường không.
  • Hệ thống tiêu chuẩn hóa quốc gia (TCVN): Quy luật thiết lập 20 cấp chính xác gia công, 28 sai lệch cơ bản và hai hệ thống lắp ghép chuẩn (hệ lỗ cơ sở và hệ trục cơ sở).
  • Cơ chế chịu tải và lắp ghép định tâm: Nguyên lý phân tích dạng tải trọng vòng ổ lăn và các phương pháp định tâm mối ghép then hoa để đảm bảo độ đồng tâm của cụm trục.

Kỹ năng phát triển

  • Kỹ năng tính toán kỹ thuật: Xác định các thông số $es, ei, ES, EI, T_d, T_D$; tính toán khe hở lớn nhất ($S_{max}$), khe hở nhỏ nhất ($S_{min}$), độ dôi lớn nhất ($N_{max}$), độ dôi nhỏ nhất ($N_{min}$) để xác định nhóm lắp ghép và kiểm tra điều kiện đạt yêu cầu của chi tiết.
  • Kỹ năng đọc và biểu diễn bản vẽ: Giải mã và thể hiện đúng các ký hiệu miền dung sai (ví dụ: $\varnothing 50H8, \varnothing 60g4, 80H7/g6$), ký hiệu khung sai lệch hình dạng/vị trí và ký hiệu độ nhám ($R_a, R_z$) lên bản vẽ kỹ thuật cơ khí.
  • Kỹ năng đo lường và kiểm tra: Thao tác sử dụng dụng cụ đo chuyên dụng gồm thước cặp, panme và đồng hồ so; đối chiếu kích thước thực tế đo được ($d_t, D_t$) với miền giới hạn cho phép để phân loại sản phẩm (thành phẩm, thứ phẩm, phế phẩm).

Phương pháp giảng dạy và học tập

Giáo trình quy định áp dụng phương pháp dạy học tích cực nhằm kết hợp giữa trang bị lý thuyết tiêu chuẩn và kỹ năng giải quyết bài toán thực hành:

  • Phương pháp tiếp cận sư phạm:

    • Đối với giảng viên: Kết hợp thuyết trình ngắn, giảng dạy nêu vấn đề, hướng dẫn người học tra cứu bảng tiêu chuẩn dung sai và tổ chức thảo luận các tình huống kỹ thuật cụ thể.
    • Đối với người học: Thực hiện tự học cá nhân kết hợp làm việc nhóm nhỏ (4–6 người/nhóm), chuẩn bị nội dung thảo luận trước khi lên lớp và hoàn thành báo cáo chuyên đề theo phân công.

  • Bài tập và bài toán kỹ thuật mẫu:

    • Bài toán phân tích kích thước và dung sai: Ví dụ tính toán với chi tiết trục có $d = 50\text{ mm}$, $d_{max} = 50,055\text{ mm}$, $d_{min} = 49,985\text{ mm}$; suy ra $es = +0,055\text{ mm}$, $ei = -0,015\text{ mm}$, dung sai $T_d = 0,070\text{ mm}$, biểu diễn kích thước trên bản vẽ dạng $50_{-0,015}^{+0,055}$.
    • Bài toán kiểm tra phân loại chi tiết: Ví dụ chi tiết trục gia công có $d_{max} = 35,025\text{ mm}, d_{min} = 35,000\text{ mm}$, kích thước thực đo được $d_t = 35,015\text{ mm}$ thỏa mãn $d_{min} \le d_t \le d_{max}$ nên đạt yêu cầu (thành phẩm); chi tiết lỗ $D_{max} = 50,050\text{ mm}, D_{min} = 50,030\text{ mm}$, kích thước thực đo được $D_t = 50,000\text{ mm} < D_{min}$ thuộc nhóm không đạt yêu cầu (thứ phẩm có thể sửa đổi bằng cách khoét/doa rộng thêm).
    • Bài toán biểu diễn sơ đồ lắp ghép: Vẽ biểu đồ miền dung sai trên trục tọa độ chia độ $\mu\text{m}$ cho cặp mối ghép $d = 50_{-0,030}^{-0,015}\text{ mm}$ và $D = 50^{+0,025}\text{ mm}$, xác định đây là mối ghép có độ hở.

  • Phương pháp đánh giá: Áp dụng theo Thông tư số 09/2017/TT-LĐTBXH ngày 13/3/2017 của Bộ Lao động – Thương binh và Xã hội. Điểm đánh giá gồm:

    • Điểm quá trình (trọng số 40%): Gồm điểm kiểm tra thường xuyên (hệ số 1, kiểm tra miệng/viết sau 15 giờ) và điểm kiểm tra định kỳ (hệ số 2, kiểm tra viết/trắc nghiệm sau 30 giờ).
    • Điểm thi kết thúc môn học (trọng số 60%): Thi tự luận kết hợp trắc nghiệm hoặc thực hành đo sau 45 giờ học, đánh giá toàn diện các chuẩn đầu ra A1–A5, B1–B5, C1–C3. Điểm thành phần và tổng kết tính theo thang điểm 10, làm tròn 1 chữ số thập phân, sau đó quy đổi sang thang điểm 4.

  • Quy định tự học: Người học bắt buộc tham dự tối thiểu 70% số tiết lý thuyết trên lớp (nếu vắng trên 30% phải học lại môn học), chuẩn bị tài liệu và bài tập trước giờ giảng.

Điểm nổi bật và cập nhật

  • Chuyển đổi và hệ thống hóa tiêu chuẩn TCVN: Giáo trình tổng hợp việc thay thế hệ thống tiêu chuẩn cũ ban hành năm 1963 (từ TCVN 20-63 đến TCVN 42-63) bằng bộ tiêu chuẩn đồng bộ TCVN 2244-77 và TCVN 2245-77 cho dung sai lắp ghép bề mặt trơn; cập nhật tiêu chuẩn TCVN 2511-78 về nhám bề mặt, TCVN 1480-84 về ổ lăn, TCVN 2266-77 về then bằng và TCVN 2324-78 về then hoa.
  • Cập nhật quy ước ký hiệu kỹ thuật:
    • Ký hiệu độ nhám: Chuyển đổi từ ký hiệu dấu tam giác cũ sang ký hiệu dấu góc theo tiêu chuẩn mới, phân biệt cách ghi trực tiếp trị số $R_a$ (không cần ghi chữ $R_a$) và ghi trị số $R_z$ (bắt buộc kèm chữ $R_z$).
    • Quy chuẩn biểu diễn bản vẽ: Phân định rõ 3 phương pháp ghi dung sai kích thước dài (ghi ký hiệu miền dung sai như $H7, g6$; ghi trị số sai lệch như $50_{-0,015}^{+0,055}$; hoặc ghi phối hợp $50H7\left(_{-0,015}^{+0,025}\right)$).
  • Gắn kết trực tiếp với thiết bị ngành Dầu khí: Các ví dụ tính toán kiểu lắp ghép ổ lăn, mối ghép then, then hoa và ren hệ mét được thiết kế nhằm phục vụ trực tiếp cho việc đọc hiểu bản vẽ kết cấu và kiểm tra sai lệch kích thước trong quá trình bảo dưỡng các cụm chi tiết như bơm ly tâm, van công nghiệp, máy nén khí và thiết bị trao đổi nhiệt tại nhà máy chế biến dầu khí.

Đối tượng sử dụng giáo trình

  • Sinh viên và người học:
    • Học sinh, sinh viên trình độ Cao đẳng và Trung cấp khối ngành Cơ khí tại Trường Cao đẳng Dầu khí và các cơ sở giáo dục nghề nghiệp.
    • Các ngành nghề đào tạo trực tiếp: Sửa chữa thiết bị chế biến dầu khí, Vận hành thiết bị khoan khai thác, Cơ khí chế tạo, Kỹ thuật Hàn.
  • Kiến thức tiên quyết (Prerequisites): Người học cần hoàn thành khối kiến thức đại cương và các môn học kỹ thuật cơ sở bao gồm:
    • Vẽ kỹ thuật 1 (CK19MH01 - 2 tín chỉ, 45 giờ)
    • Vẽ kỹ thuật 2 (CK19MH02 - 3 tín chỉ, 75 giờ)
    • Cơ kỹ thuật (CK19MH03 - 4 tín chỉ, 60 giờ)
    • Vật liệu cơ khí (CK19MH04 - 3 tín chỉ, 45 giờ)
  • Giảng viên và kỹ thuật viên:
    • Giảng viên sử dụng làm tài liệu giảng dạy chuẩn hóa, xây dựng đề cương bài giảng, bài tập tình huống và đề thi đánh giá năng lực môn học CK19MH05.
    • Kỹ thuật viên, cán bộ bảo trì tại các xưởng cơ khí, phân xưởng sửa chữa nhà máy lọc hóa dầu sử dụng làm tài liệu tra cứu các bảng thông số dung sai lắp ghép, cấp chính xác và quy trình hiệu chuẩn dụng cụ đo kiểm.

Câu hỏi thường gặp

1. Giáo trình này phù hợp với ai?

Giáo trình được biên soạn phục vụ học sinh, sinh viên học nghề Sửa chữa thiết bị chế biến dầu khí trình độ Cao đẳng và Trung cấp, đồng thời áp dụng cho các ngành cơ khí khác như Vận hành thiết bị khoan khai thác, Cơ khí chế tạo và Hàn.

2. Cần kiến thức nền nào để học môn này?

Người học cần hoàn thành các môn học kỹ thuật cơ sở trước đó trong chương trình đào tạo, bao gồm Vẽ kỹ thuật 1, Vẽ kỹ thuật 2 (để đọc và biểu diễn bản vẽ), Cơ kỹ thuật và Vật liệu cơ khí (để hiểu đặc tính biến dạng cơ - nhiệt của vật liệu chế tạo chi tiết).

3. Điểm khác biệt của giáo trình này so với các tài liệu chung là gì?

Tài liệu tích hợp hệ thống tiêu chuẩn kỹ thuật Việt Nam (TCVN) với các bài toán tình huống thực tế phục vụ trực tiếp cho việc đo kiểm, đọc bản vẽ các mối lắp ghép (ổ lăn, then, then hoa, ren) trên các cụm thiết bị công nghiệp dầu khí như bơm, van, máy nén khí.

4. Làm sao để tự học và thực hành hiệu quả môn học này?

Người học cần thực hiện học tập theo nhóm 4–6 người, nghiên cứu tài liệu trước khi lên lớp, luyện tập tính toán các đại lượng sai lệch, vẽ biểu đồ phân bố miền dung sai so với đường không, và thực hành sử dụng thành thạo thước cặp, panme, đồng hồ so.

5. Có những tài liệu tham khảo nào được trích dẫn kèm theo giáo trình?

Giáo trình trích dẫn 5 tài liệu tham khảo chính thức gồm:

  1. Giáo trình đo lường kỹ thuật – Sở Giáo dục và Đào tạo Hà Nội, NXB Hà Nội.
  2. Dung sai lắp ghép – Nguyễn Văn Yến, NXB Giáo dục.
  3. Giáo trình dung sai lắp ghép & kỹ thuật đo lường – Bộ Giáo dục và Đào tạo, NXB Giáo dục Việt Nam.
  4. Giáo trình dung sai lắp ghép & kỹ thuật đo lường – Ninh Đức Tốn, NXB Giáo dục.
  5. Dung sai & lắp ghép – Hà Văn Vui, NXB Khoa học Kỹ thuật.

Kết luận

Giáo trình môn học Dung sai (CK19MH05) cung cấp hệ thống kiến thức kỹ thuật cơ sở về tính đổi lẫn chức năng, dung sai kích thước bề mặt trơn, dung sai hình học, độ nhám bề mặt và phương pháp đo kiểm theo các tiêu chuẩn TCVN hiện hành. Lộ trình học tập đề xuất sau môn học này là các mô đun chuyên ngành nâng cao: Gia công cắt gọt kim loại (CK19MĐ01, CK19MĐ02), Sửa chữa bảo dưỡng van công nghiệp (CK19MĐ03, CK19MĐ04), Sửa chữa bảo dưỡng bơm (CK19MĐ05, CK19MĐ06) và Thực tập sản xuất (CK19MĐ09). Tài liệu đi kèm danh mục bảng tra cứu dung sai tiêu chuẩn và hướng dẫn sử dụng các thiết bị đo cơ khí tại phòng thực hành.