TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU
Tình hình nghiên cứu và sự cần thiết của đề tài
Mọi động cơ đốt trong khi hoạt động đều tạo ra nhiệt, do nguyên lý chuyển đổi nhiệt năng thành cơ năng Nếu nhiệt độ động cơ không được kiểm soát, nó có thể dẫn đến việc nóng chảy các bộ phận kim loại bên trong như piston, bạc piston, thanh truyền và xy lanh.
Nhiệt độ cao trong động cơ đốt trong có thể gây ra hiện tượng giãn nở các chi tiết làm kín, dẫn đến tình trạng bó kẹt piston, nứt thân máy, và nguy cơ cháy nổ nghiêm trọng Để duy trì nhiệt độ các cụm, chi tiết động cơ trong giới hạn cho phép, hệ thống làm mát là cần thiết, đảm bảo động cơ hoạt động ổn định và đạt công suất tối ưu Két mát là bộ phận chính của hệ thống làm mát, thực hiện chức năng trao đổi nhiệt với môi trường bên ngoài.
Nhà máy Z153/Tổng cục Kỹ thuật (TCKT) là cơ sở chiến lược chuyên sửa chữa và bảo trì xe tăng, thiết giáp Đơn vị này thực hiện nhiệm vụ sửa chữa vừa và lớn, đồng thời sản xuất vật tư kỹ thuật (VTKT) phục vụ cho công tác bảo đảm kỹ thuật của các đơn vị trong toàn quân, góp phần vào nhiệm vụ kinh tế quốc phòng.
Sau một thời gian sử dụng, chất lượng làm mát của két mát trên xe TTG và các loại xe đặc chủng khác không còn đảm bảo yêu cầu kỹ thuật và cần được thay thế Hiện tại, vật tư trong nước vẫn còn hạn chế, trong khi đó, trên thế giới không còn sản xuất mới vật tư kỹ thuật phục vụ cho các loại TTG đang được sử dụng tại Việt Nam.
Nhu cầu cấp thiết về công nghệ chế tạo két mát cho động cơ Diesel, đặc biệt là cho các động cơ trên xe Tăng - thiết giáp, đã thúc đẩy nghiên cứu trong lĩnh vực này Việc này không chỉ nâng cao năng lực sửa chữa và sản xuất két mát tại các đơn vị mà còn góp phần vào quá trình nội địa hóa, đảm bảo vật tư kỹ thuật cho ngành Tăng - thiết giáp trong toàn quân.
1.1.1 Cấu tạo và nguyên lý làm việc của động cơ Diesel Động cơ Diesel hay còn gọi là động cơ nén cháy (compression-ignition) hay động cơ CI, do một kỹ sư người Đức, ông Rudolf Diesel, phát minh ra vào năm 1892 Chu trình làm việc của động cơ cũng được gọi là chu trình diesel Động cơ Diesel là một loại động cơ đốt trong, trong đó việc đốt cháy nhiên liệu được tạo ra bởi nhiệt độ cao của không khí trong xi lanh do
Động cơ diesel hoạt động dựa trên nguyên lý nén không khí, làm tăng nhiệt độ bên trong xi lanh đến mức nhiên liệu diesel tự bốc cháy khi được phun vào buồng đốt Khác với động cơ đánh lửa như động cơ xăng, động cơ diesel không sử dụng bộ đánh lửa mà phụ thuộc vào sự nén này Sự phân tán của nhiên liệu trong không khí trước khi đốt tạo ra hỗn hợp nhiên liệu-không khí không đồng nhất Mô-men xoắn của động cơ diesel được điều chỉnh thông qua tỷ lệ nhiên liệu-không khí (λ), với việc thay đổi lượng nhiên liệu phun thay vì điều tiết khí nạp, thường dẫn đến tỷ lệ nhiên liệu-không khí cao.
Hình 1.1: Động cơ Diesel (B2/UTD-20) tại Nhà máy Z153/TCKT
Động cơ diesel B2 trên xe tăng T-54 và động cơ UTD-20 trên xe chiến đấu bộ binh BMP-1 đều có hiệu suất nhiệt cao nhất trong các loại động cơ đốt trong và đốt ngoài nhờ vào hệ số giãn nở lớn và khả năng đốt cháy nghèo, giúp tản nhiệt hiệu quả So với động cơ xăng phun vô hướng hai thì, động cơ diesel giảm thiểu mất mát hiệu suất do nhiên liệu không bị cháy ở chụp xupap, ngăn chặn việc nhiên liệu đi trực tiếp từ đầu vào ra ống xả Đặc biệt, động cơ diesel tốc độ thấp, thường được dùng trong tàu và các ứng dụng khác, có thể đạt hiệu suất lên tới 55% Động cơ diesel có thể được thiết kế theo chu kỳ hai thì hoặc bốn thì, và ban đầu chúng được phát triển để thay thế động cơ hơi nước cố định.
Động cơ diesel đang ngày càng phổ biến trong các ngành công nghiệp, đặc biệt là trong lĩnh vực giao thông vận tải thủy, nhờ vào những ưu điểm vượt trội của nó so với động cơ xăng Với hiệu suất động cơ cao hơn và nhiên liệu diesel có giá thành rẻ hơn, động cơ diesel mang lại hiệu quả kinh tế đáng kể cho người sử dụng.
Tuỳ theo tốc độ trượt trung bình của piston trong động cơ: Cm (m/s) + Khi Cm = (3 6) m/s được gọi là động cơ tốc độ thấp;
+ Khi Cm = (6 9) m/s được gọi là động cơ tốc độ trung bình;
+ Khi Cm > 9 m/s được gọi là động cơ tốc độ cao;
Các xe tăng thiết giáp và khí tài đặc chủng chủ yếu sử dụng động cơ Diesel cao tốc.
Bảng 1.1: Bảng thông số động cơ một số xe tăng thiết giáp và xe đặc chủng
STT Loại xe Công suất động cơ
7 T-54B cải tiến 650 mã lực (485 kW) 19,2
1.1.2 Cấu tạo và nguyên lý làm việc của một số loại két mát trên động cơ Diesel điển hình tại Nhà máy Z153/TCKT/BQP
Nguyên lý làm việc của hệ thống làm mát, phân loại và đặc điểm
Hệ thống làm mát động cơ có thể được chia làm hai loại: Hệ thống làm mát bằng chất lỏng và hệ thống làm mát bằng không khí
Hệ thống làm mát bằng không khí bao gồm ba bộ phận chính: cánh tản nhiệt trên thân và nắp xy lanh, quạt gió và bản dẫn gió Nhiệt độ được truyền trực tiếp ra ngoài thông qua không khí Hệ thống này có đặc điểm gọn nhẹ và đơn giản, nhưng hiệu quả làm mát tương đối thấp Nó thường được sử dụng cho động cơ 2 kỳ và 4 kỳ cỡ nhỏ, phổ biến trên các loại xe máy số hiện nay.
Hệ thống làm mát bằng chất lỏng là giải pháp tối ưu cho các động cơ công suất cao như ô tô, xe tăng và xe chuyên dụng nhờ vào hiệu quả làm mát vượt trội Hệ thống này được phân chia thành ba loại chính.
Hệ thống làm mát kiểu bốc hơi hoạt động mà không cần bơm nước hay quạt gió Khi động cơ hoạt động, nước trong áo nước quanh buồng đốt sẽ sôi, tạo ra hiện tượng đối lưu tự nhiên: nước sôi với tỷ trọng nhỏ nổi lên, trong khi nước nguội chìm xuống để thay thế Hệ thống này có kết cấu đơn giản nhưng tiêu hao nhiều nước và có thể gây hao mòn không đều cho xi lanh Nó thường được sử dụng cho các động cơ nông nghiệp như Bông sen, D12, D15.
Hệ thống làm mát kiểu đối lưu tự nhiên hoạt động dựa trên sự chênh lệch áp lực giữa hai cột nước nóng và lạnh, giúp nước lưu động tuần hoàn Tuy nhiên, hiệu quả làm mát của hệ thống này thấp do tốc độ lưu thông nước chậm, nên chỉ phù hợp cho các động cơ tĩnh tại.
Hệ thống làm mát bằng nước kiểu tuần hoàn cưỡng bức sử dụng bơm nước để tuần hoàn nước trong hệ thống, kết hợp với quạt gió nhằm nâng cao hiệu quả làm mát Hệ thống này còn được trang bị van hằng nhiệt để kiểm soát nhiệt độ động cơ Có hai loại hệ thống làm mát bằng nước kiểu tuần hoàn cưỡng bức.
+ Hệ thống tuần hoàn kín: Nước trong hệ thống đi theo một vòng khép kín, lặp đi lặp lại trong quá trình làm việc
+ Hệ thống tuần hoàn hở: Dùng trên các động cơ tàu thủy, tàu biển
Lấy nước ở sông, biển đi làm mát sau đó xả trực tiếp ra bên ngoài
Mục tiêu của đề tài
Hiện nay, trong ngành công nghiệp sản xuất két mát trên thế giới có
Có hai dạng két mát điển hình với những ưu và nhược điểm khác nhau Tùy thuộc vào tính năng kỹ chiến thuật và mục đích sử dụng, chúng ta có thể lựa chọn loại két mát phù hợp với động cơ.
Năm 1999, Nhà máy Z153/TCKT đã đầu tư vào công nghệ chế tạo két mát cho xe tăng T-54, loại két mát dạng cánh phẳng Hiện nay, nhà máy đã làm chủ công nghệ này và từng bước nghiên cứu, chế tạo thành công nhiều loại két mát cho xe tăng T-54 và các loại xe đặc chủng khác.
Các loại két mát như 76, K-63, ATC-59 đều có thiết kế cánh phẳng, với chiều cao tối đa của cụm ruột là 500mm Những sản phẩm này được dệt trên thiết bị dệt cánh tản nhiệt mã số 9958-544PЭ do Ucraina chế tạo.
Các loại két mát dạng cánh sóng và cánh phẳng có chiều cao cụm ruột lên tới 650mm hiện chưa thể chế tạo tại Nhà máy Z153/TCKT Đề tài “Nghiên cứu công nghệ chế tạo két mát cho động cơ Diesel cao tốc, ứng dụng trong chế tạo két mát dầu hộp số xe BMP-1” đang từng bước giải quyết những vấn đề này.
- Nghiên cứu công nghệ chế tạo két mát dạng cánh sóng:
+ Cải tiến két mát nước xe BMP-1 cho phù hợp với tình hình thực tế sản xuất tại đơn vị;
+ Thiết kế và chế tạo các đồ gá, trang bị công nghệ phục vụ chế tạo 01 két mát nước dạng cánh sóng;
+ Thử nghiệm và đánh giá sản phẩm sau khi chế tạo trên giá thử và trực tiếp trên xe
- Nghiên cứu công nghệ chế tạo két mát dạng cánh phẳng:
+ Cải tiến thiết bị dệt cánh tản nhiệt 9958-544PЭ phục vụ nguyên công dệt cụm ruột két mát có chiều cao tối đa tới 650mm
+ Thiết kế và chế tạo các đồ gá, trang bị công nghệ phục vụ chế tạo 01 két mát dầu hộp số xe BMP-1
+ Thử nghiệm và đánh giá sản phẩm sau khi chế tạo trên giá thử và trực tiếp trên xe.
Kết luận chương 1
Trong quá trình học tập tại trường ĐHBK Hà Nội, Viện Cơ khí, Bộ môn Công nghệ chế tạo máy, cùng với kinh nghiệm làm việc tại Nhà máy Z153/TCKT/BQP, tôi đã tích lũy được nhiều kiến thức về công nghệ chế tạo máy, đặc biệt là trong lĩnh vực chế tạo két mát cho động cơ Diesel Luận văn này trình bày kết quả nghiên cứu của tôi tại đơn vị, đã giải quyết một số vấn đề còn tồn tại trong quá trình sửa chữa và sản xuất, góp phần đảm bảo vật tư kỹ thuật cho ngành Tăng thiết giáp trong toàn quân.
NGHIÊN CỨU CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO KÉT MÁT CHO ĐỘNG CƠ DIESEL CAO TỐC, ỨNG DỤNG TRONG CHẾ TẠO KÉT MÁT DẦU HỘP SỐ XE BMP-1
Tính toán hệ thống làm mát bằng nước
Xác định lượng nhiệt từ động cơ truyền cho nước làm mát:
Nhiệt độ từ động cơ truyền cho nước làm mát tương đương với nhiệt lượng được tản ra qua bộ tản nhiệt vào không khí Đối với động cơ xăng, lượng nhiệt truyền cho hệ thống làm mát chiếm khoảng 20 đến 30% tổng nhiệt lượng phát sinh từ nhiên liệu, trong khi đó, động cơ diesel chỉ chiếm khoảng 15 đến 25%.
Nhiệt lượng Q 𝑙𝑚 có thể tính theo công thức kinh nghiệm sau đây:
Trong đó: 𝑞′ 𝑙𝑚 - Lượng nhiệt truyền cho nước làm mát ứng một đơn vị công suất trong 1 đơn vị thời gian (J/kW.s); Đối với động cơ xăng: 𝑞′ 𝑙𝑚 = 1263 ÷ 1360 J/kW.s
(1300 ÷ 860 kcal/ml.h) Đối với động cơ điêzen: 𝑞′ 𝑙𝑚 = 1180 ÷ 1138 J/kW.s
Có trị số Q 𝑙𝑚 , ta có thể xác định được lượng nước 𝐺 𝑙𝑚 tuần hoàn trong hệ thống trong 1 đơn vị thời gian:
Trong đó : Cn - Tỷ nhiệt của nước làm mát (J/kg.độ );
Nước: Cn = 4187 J/kgđộ (1,0 kcal/kg.độ ), Êtylen glucon Cn = 2093J/kgđộ (0,5kcal/kg độ)
∆tn - Hiệu nhiệt độ nước vào và ra bộ tản nhiệt
Với động cơ ô tô máy kéo ∆tn = 5 ÷ 100C
Động cơ tàu thuỷ có dải nhiệt độ hoạt động từ 5 đến 200°C khi sử dụng hệ thống làm mát hở, và từ 7 đến 150°C với hệ thống làm mát kín Việc tính toán hệ thống làm mát thường được thực hiện ở chế độ công suất cực đại.
Tính toán két nước làm mát là quá trình xác định bề mặt tản nhiệt để truyền nhiệt từ nước ra môi trường xung quanh Điều này bao gồm việc xác định kích thước của mặt tản nhiệt dựa trên lý thuyết truyền nhiệt, trong đó quá trình truyền nhiệt chủ yếu diễn ra qua đối lưu Két nước tản nhiệt của động cơ Diesel có một mặt tiếp xúc với nước nóng và mặt còn lại tiếp xúc với không khí.
Quá trình truyền nhiệt từ nước ra không khí diễn ra qua ba giai đoạn chính, tương ứng với ba phương trình truyền nhiệt khác nhau Sự chuyển giao nhiệt này xảy ra giữa hai môi chất thông qua một lớp thành mỏng.
- Từ nước đến mặt thành ống bên trong:
- Từ mặt ngoài của thành ống đến không khí :
Nhiệt lượng của động cơ truyền cho nước làm mát được xác định bằng nhiệt lượng do nước dẫn qua bộ tản nhiệt (Q 𝑙𝑚, J/s) Hệ số tản nhiệt từ nước làm mát đến thành ống của bộ tản nhiệt được ký hiệu là α1 (W/m2.độ), trong khi hệ số dẫn nhiệt của vật liệu làm ống dẫn nhiệt là λ (W/m.độ, kcal/m.h0C) Chiều dày của thành ống được ký hiệu là δ (m), và hệ số tản nhiệt từ thành ống của bộ tản nhiệt vào không khí là α2 (W/m2.độ, kcal/m.h0C).
F1 − Diện tích bề mặt tiếp xúc với nước nóng (m2);
Diện tích bề mặt tiếp xúc với không khí được ký hiệu là F2 (m2) Nhiệt độ trung bình của bề mặt trong và ngoài của thành ống được ký hiệu lần lượt là tδ1 và tδ2 Nhiệt độ trung bình của nước làm mát trong bộ tản nhiệt được ký hiệu là tn, trong khi nhiệt độ của không khí đi qua bộ tản nhiệt được ký hiệu là tkk.
Giải các phương trình trên ta có:
Diện tích tiếp xúc với không khí F 2 xác định theo công thức:
27 là hệ số truyền nhiệt tổng quát của két nước Diện tích F 2 thường lớn hơn diện tích F 1 vì F 2 còn tính đến diện tích của các cánh tản nhiệt
F 1 gọi là hệ số diện tích, đối với loại két dùng ống nước dẹp có thể chọn ϕ = 3 ÷ 6
Nhiệt độ trung bình của nước làm mát trong két nước xác định theo biểu thức sau đây : t 𝑛 = t 𝑛𝑣 + t 𝑛𝑟
Nhiệt độ nước vào (tₙᵥ) và nhiệt độ nước ra (tₙʳ) của két nước có thể được xác định bằng nhiệt độ nước vào và ra của động cơ, với giá trị khoảng 2 độ C (2.9).
Nhiệt độ trung bình của không khí làm mát: t 𝑘𝑘 = t 𝑘𝑘𝑣 + t 𝑘𝑘𝑟
2 o C; (2.10) Nhiệt độ không khí vào ( t 𝑘𝑘𝑣 ) phía trước bộ tản nhiệt lấy bằng 49 o C Chênh lệch nhiệt độ của không khí qua bộ tản nhiệt ∆tkk lấy bằng 20 o C ÷
Hệ số α1 có thể xác định bằng các công thức thực nghiệm Trị số thí nghiệm của hệ số α 1 thay đổi trong khoảng α 1 = 2326 ÷ 4070 (W/m2.độ)
Hình 2.1: Quan hệ của hệ số truyền nhiệt k với tốc độ không khí ω kk
Hệ số λ của đồng lá λ = 83,9 ÷ 126 (W/m.độ) của hợp kim nhôm 104,8 ÷ 198 (W/m.độ) còn của thép không gỉ 9,3 ÷ 18,6 (W/m.độ)
Hệ số α2 phụ thuộc chủ yếu vào tốc độ của không khí ωkk
Khi thay đổi ω kk từ 5 ÷ 60 m/s thì hệ số α2 thay đổi đồng biến từ 40,6 ÷
Hệ số k cho bộ tản nhiệt kiểu ống được xác định thông qua đồ thị k = f(ωkk), như thể hiện trong Hình 2.1, cho thấy mối quan hệ giữa hệ số truyền nhiệt k và tốc độ không khí.
Theo số liệu thí nghiệm, bề mặt làm mát của bộ tản nhiệt có thể được xác định với k ≈ α2, trong đó α2 được tính gần đúng là 11,38.o + ωkk (W/m2.độ) Ở đây, ωkk đại diện cho tốc độ không khí đi qua bộ tản nhiệt (m/s).
Khi không tính đến các tổn thất nhiệt:
Qlm = Ckk Gkk(tkkr - tkkv) o C; (2.11)
C 𝑘𝑘 G 𝑘𝑘 o C; (2.12) Tương tự, từ phương trình ((2.9) chúng ta tìm được nhiệt độ của nước khi ra khỏi két nước t 𝑛𝑟 = t 𝑛𝑣 − Q 𝑙𝑚
Với động cơ ô tô máy kéo, trị số Gkk có thể tính theo công thức thực nghiệm:
Ne− Công suất cực đại (kW) (trong hệ đơn vị cũ G kk tính kg/h, Ne tính theo mã lực thì: G kk = 140 ÷ 270 Ne, kg/h)
Diện tích F2 cũng có thể tính theo công thức thực nghiệm gần đúng:
F2 = f2 Ne m 2 ; (2.15) Trong đó: f 2 − Hệ số diện tích làm mát của két nước ứng với một đơn vị công suất m 2 /kW;
Ne − Công suất có ích cực đại của động cơ (kW)
Động cơ ô tô du lịch có hệ số f2 từ 0,136 đến 0,313 m2/kW (0,10 đến 0,23 m2/mã lực), trong khi động cơ ô tô tải có hệ số f2 từ 0,024 đến 0,408 m2/kW (0,15 đến 0,30 m2/mã lực) Đối với động cơ máy kéo, xe tăng và xe chuyên dụng khác, hệ số f2 dao động từ 0,408 đến 0,543 m2/kW (0,30 đến 0,40 m2/mã lực).
Dung tích hệ thống làm mát bằng chất lỏng cho một đơn vị công suất (V lm /Ne) thay đổi tùy theo loại động cơ Cụ thể, đối với động cơ ô tô du lịch, dung tích dao động từ 0,163.10^-3 đến 0,354.10^-3 m³/kW (tương đương 0,12 đến 0,26 l/mã lực) Đối với động cơ ô tô tải, dung tích nằm trong khoảng 0,272.10^-3 đến 0,816.10^-3 m³/kW (0,20 đến 0,60 l/mã lực) Trong khi đó, động cơ máy kéo, xe tăng và các xe chuyên dụng khác có dung tích từ 0,816.10^-3 đến 2,04.10^-3 m³/kW (0,6 đến 1,5 l/mã lực).
Xác định lưu lượng nước tuần hoàn trong hệ thống làm mát G lm và cột áp H
Lưu lượng nước tuần hoàn trong hệ thống làm mát được xác định bởi nhiệt lượng mà nước làm mát mang đi và sự chênh lệch nhiệt độ của nước trong động cơ, theo công thức ((2.2).
Qlm − Nhiệt lượng truyền cho nước làm mát (J/s);
C n − Tỷ nhiệt của nước (J/kg độ); tnr, tnv − Nhiệt độ nước ra và nhiệt độ nước vào động cơ
Sức cản chuyển động của nước trong hệ thống làm mát được xác định theo cột nước H và phụ thuộc vào sức cản của từng bộ phận như két nước, ống dẫn, và vách nước trong thân và nắp máy Khi tính toán gần đúng, sức cản tổng quát của hệ thống làm mát thường được lấy trong khoảng H = 3,5 ÷ 15 mH2O.
Xác định lượng nước làm mát tiêu hao Glm và cột áp H, ta có thể xác định được kích thước cơ bản của bơm nước
Lưu lượng của bơm nước xác định theo công thức sau:
Trong đó: η− Hệ số tổn thất của bơm: η= 0,8 ÷ 0,9
Kích thước bơm cần được xác định dựa trên sự chuyển động của chất lỏng bên trong Đối với bơm ly tâm, các phân tử chất lỏng sẽ tham gia vào hai loại chuyển động đồng thời.
Hình 2.2: Sơ đồ tính toán bơm nước li tâm
1 - Vận tốc vòng: Nước quay cùng cánh bơm với vận tốc u (tại điểm vào A: vận tốc là u 1 ; tại điểm B, vận tốc là u 2 )
2 - Vận tốc tương đối theo hướng tiếp tuyến với cánh quạt w (tại A: vận tốc tương đối là w 1 ; tại B vận tốc tương đối là w 2 )
Như vậy phân tử nước chuyển động với vận tốc tuỵệt đối là :
C = u + w ; (tại A có vận tốc tuyệt đối C1; tại B có vận tốc tuyệt đối
Lỗ nước vào bơm phải đảm bảo cung cấp đủ lượng nước tính toán cần thiết, Kích thước của nó được tính theo công thức: f 𝑓 = 𝜋(𝑟 1 2 − 𝑟 0 2 ) = G 𝑏
Gb − Lượng nước tính toán của bơm (kg/s); r 1 − Bán kính trong của bánh công tác (m); r0 − Bán kính ở bánh công tác (m);
C 1 − Vận tốc tuyệt đối của nước khi đi vào cánh, bằng 2 ÷ 5 (m/s); ρ n − Mật độ của nước (kg/m 3 )
Trong bài viết này, chúng ta sẽ tập trung vào việc tính toán két nước trong bối cảnh lưu lượng nước và áp suất bơm được xác định trước Do yêu cầu cố định về vị trí của két nước trên xe, kích thước bao của két mát sẽ không thay đổi trong suốt quá trình thiết kế.
Công nghệ chế tạo két mát dạng cánh phẳng
Nhà máy Z153/TCKT đã đầu tư đồng bộ dây chuyền sản xuất két mát cho xe tăng T-54 từ năm 1999 Dây chuyền này sản xuất các két mát dạng cánh phẳng, nhưng bị giới hạn về chiều cao cụm ruột khi dệt trên thiết bị 9958-544PЭ.
Bảng 2.1: Bảng công đoạn sản xuất két mát xe tăng T-54
TT Công đoạn TBCN, máy móc thiết bị, dụng cụ chuyên dùng
1 Chuẩn bị phôi: Ống tản nhiệt, đồng tấm, các chi tiết phụ khác
Khuôn dập nắp; máy dập
400 tấn; máy ép thủy lực 40 tấn
3 Dập tấm đầu két mát Khuôn dập tấm đầu; máy dập 400 tấn
4 Dập cánh tản nhiệt Khuôn dập cánh tản nhiệt; máy dập 63 tấn
TT Công đoạn TBCN, máy móc thiết bị, dụng cụ chuyên dùng
5 Dệt cụm ruột Thiết bị 9958-544PЭ
6 Nhúng thiếc cụm ruột Bể thiếc nóng chảy
7 Chế tạo các chi tiết phụ khác Máy gia công vạn năng
8 Lắp ghép hoàn chỉnh Đồ gá chuyên dùng
9 Thử kín két mát Bể nước, máy nén khí
10 Thử rung két mát Giá thử két mát, máy nén khí, bơm nước
11 Kiểm tra và khắc phục (nếu có) Thiết bị đo kiểm; bàn máp
12 Xuất xưởng sản phẩm hoàn chỉnh Ê tê két, hòm đụng két mát
2.2.1 Nghiên cứu thiết kế, chế tạo két mát dầu hộp số xe BMP-1
Xe BMP-1 được trang bị hệ thống làm mát bao gồm một két mát nước, một két mát dầu động cơ và một két mát dầu hộp số Trong đó, két mát dầu hộp số cũng là một trong những bộ phận kỹ thuật cần được sửa chữa và thay thế định kỳ, tương tự như két mát nước.
Két mát dầu hộp số có tác dụng làm giảm nhiệt độ dầu của hộp số
Khi lắp két mát dầu hộp số lên xe và cho xe chạy để kiểm tra, nhiệt độ:
- Chế độ làm việc thông thường từ: 79 o C đến 100 o C,
- Cho phép cao nhất không hạn chế thời gian làm việc là 120 o C,
- Cho phép không quá 10 phút ở 125 o C
Nhu cầu nghiên cứu và thiết kế chế tạo két mát dầu hộp số xe BMP-1 là rất quan trọng nhằm đạt được mục tiêu nội địa hóa vật tư kỹ thuật phục vụ cho công tác sửa chữa.
Hình 2.3: Két mát dầu hộp số xe BMP-1
1.Cụm nắp trên két mát; 2 Nắp dưới; 3 Cụm ruột két mát
Dầu từ hộp số được bơm tới két mát dầu qua ống ren trên cụm nắp, sau đó truyền nhiệt qua các ống tản nhiệt trong cụm ruột Dầu sẽ tản nhiệt ra môi trường bên ngoài qua các cánh tản nhiệt Sau khi tản nhiệt, dầu tiếp tục lưu thông qua các ống tản nhiệt trong cụm ruột và quay trở lại động cơ qua ống ren thứ hai trên cụm nắp.
Dầu hộp số tuần hoàn từ hộp số đến két mát để tản nhiệt và quay trở lại hộp số Két mát dầu hộp số của xe BMP-1 được thiết kế theo nguyên mẫu.
Bảng 2.2: Bảng kê vật liệu chế tạo các chi tiết chính của két mát
TT Tên gọi Danh điểm Vật liệu Tiêu chuẩn
1 Cánh tản nhiệt 765-03-168-3 Đồng Л62 ΓOCT 1019-47
2 Ống tản nhiệt 765-03-168-2 Đồng Л92 ΓOCT 1019-47
3 Tấm đầu dưới/trên 765-03-168-1 Đồng Л62 ΓOCT 1019-47
6 Tấm ngăn khoang Đồng Л62 ΓOCT 1019-47
Cho phép thay thế bằng vật liệu có cơ lý tính tương đương khi được cấp có thẩm quyền phê duyệt;
Vật liệu chế tạo được cung ứng theo lô sản phẩm (đối với sản xuất loạt) và phải được xác định thành phần bằng thiết bị chuyên dụng
Các chi tiết được đo đạc và thiết kế trên mô hình 3D, sau đó chuyển sang bản vẽ chi tiết dạng 2D
Sau quá trình thiết kế, phương án công nghệ chế tạo được xây dựng cho từng chi tiết:
Hình 2.4: Cụm ruột két mát dầu hộp số xe BMP-1
1.Tấm đầu trên; 2 Ống tản nhiệt; 3 Cánh tản nhiệt; 4 Tấm đầu dưới
- Nắp trên, nắp dưới két mát ứng dụng công nghệ dập nguội trong khuôn trên máy ép thủy lực 40T
Hình 2.5: Bản vẽ thiết kế nắp dưới két mát
Hình 2.6: Bản vẽ thiết kế cụm nắp trên két mát
1 Nắp trên; 2 Vòng ren; 3 Chốt tăng cứng
- Các tấm đầu két mát, và các cánh tản nhiệt được dập trên máy đột CNC
Hình 2.7: Tấm đầu trên/dưới két mát
Cút ren và các chi tiết khác được chế tạo bằng cách sử dụng các máy gia công cơ khí thông dụng như máy tiện vạn năng 1K62, máy cắt tôn và máy khoan đứng 2A125.
Cụm ruột két mát dầu hộp số xe BMP-1 được sản xuất dựa trên công nghệ chế tạo cụm ruột két mát T54 Quy trình này áp dụng phương án dệt cụm ruột két mát với cánh tản nhiệt dạng phẳng, sử dụng máy dệt chuyên dụng cho cụm ruột số.
Thiết bị dệt két mát 9958-544PЭ có khả năng dệt cụm ruột két mát xe T-54 với chiều cao tối đa 500 mm Để dệt cụm ruột két mát dầu hộp số xe BMP-1 có chiều cao 650 mm, cần nghiên cứu cải tiến thiết kế và chế tạo một số đồ gá chuyên dụng Sau khi hoàn thành quá trình dệt, cụm ruột sẽ được gá lên bộ đồ gá nhúng để thực hiện việc nhúng toàn bộ cụm ruột trong bể thiếc nóng chảy.
Tiến hành lắp tấm đầu trên, tấm đầu dưới vào cụm ruột, và sử dụng đồ gá nong đầu ống để nong rộng miệng các ống tản nhiệt
- Các cút ren, và các chi tiết khác được hàn vào các nắp két mát bằng công nghệ hàn đồng
- Hàn kín tấm đầu với cụm ruột, hàn kín các nắp két mát với cụm ruột bằng thiếc hàn ΠOC-40
Sau khi hoàn thiện két mát, tiến hành kiểm tra độ kín của sản phẩm bằng cách ngâm trong bể nước, đồng thời thực hiện thử nghiệm rung trên giá rung với các bộ đồ gá chuyên dụng.
Hình 2.8: Tiến trình nghiên cứu, thiết kế và chế tạo két mát dầu hộp số xe BMP-1
Nhà máy Z153 có khả năng nghiên cứu, thiết kế và chế tạo két mát dầu hộp số xe BMP-1 Việc này được thực hiện thông qua nghiên cứu, thiết kế và chế tạo các trang bị công nghệ phục vụ sản xuất chi tiết và lắp ráp két mát.
2.2.2 Nghiên cứu, thiết kế chế tạo các Trang bị công nghệ
2.2.2.1 Thiết kế, chế tạo khuôn dập nắp két mát
Cụm nắp trên và nắp dưới của két mát dầu hộp số được thiết kế dựa trên nguyên mẫu Để thực hiện điều này, ban đề tài đã thiết kế và chế tạo khuôn nhằm dập các nắp két mát bằng máy ép thủy lực 40 tấn.
Hình 2.9: Nắp trên và nắp dưới két mát
Nắp dưới két mát dầu hộp số được làm từ đồng tấm dày 1mm, nhằm nâng cao độ cứng vững Bên trong, các chốt tăng cứng được hàn chắc chắn để cải thiện khả năng chịu lực.
Cụm nắp trên két mát bao gồm hai nắp giống nhau, mỗi nắp được hàn các vòng ren để kết nối với ống vào và ra dầu trong hệ thống làm mát Để tăng cường độ cứng vững, mỗi nắp trên cũng được hàn thêm các chốt tăng cứng.
Hình 2.10: Thiết kế 3D khuôn dập nắp két mát trên phần mềm Topsolid
Các chi tiết của khuôn dập nắp két mát được gia công chính xác tại phân xưởng Cơ khí chế tạo của nhà máy, sử dụng trung tâm gia công CNC 5 trục DMU-80P.
Hình 2.11: Gá khuôn dập nắp két mát lên máy ép thủy lực 40 tấn
Chúng tôi đã tiến hành dập thử các cụm nắp két mát trên máy ép thủy lực 40 tấn Trong quá trình dập, một số hiện tượng như rách và nhăn sản phẩm đã xuất hiện ở các vị trí góc lượn trên khuôn Tuy nhiên, với kinh nghiệm từ việc chế thử và dập các nắp két mát, nhóm nghiên cứu đã từng bước khắc phục vấn đề và chế tạo thành công các sản phẩm đạt tiêu chuẩn, đáp ứng đầy đủ các yêu cầu kỹ thuật.
2.2.2.2 Nghiên cứu cải tiến thiết bị 9958-544PЭ – dệt cụm ruột két mát
Kết luận chương 2
Thông qua nghiên cứu công nghệ chế tạo két mát cho động cơ Diesel cao tốc, tác giả và nhóm đã dần nắm vững công nghệ chế tạo két mát dạng cánh phẳng hiện nay.
Nghiên cứu nhằm cải tiến thiết bị dệt 9958-544PЭ tập trung vào việc nâng cao hiệu suất của cụm bánh răng, thanh răng và bánh cóc Mục tiêu là đảm bảo sản xuất và sửa chữa các loại két mát dạng cánh phẳng với chiều cao cụm ruột lên tới 650mm, đây cũng là loại két mát cao nhất hiện có trên xe tăng thiết giáp và các xe đặc chủng khác.
Nhà máy sở hữu năng lực công nghệ hiện đại, cho phép chế tạo các loại két mát dạng cánh phẳng với chiều cao tối đa lên tới 650mm.
