BÁO CÁO TỔNG KẾT ĐỀ TÀI NCKH TÊN ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ, CHẾ TẠO CÁC PHỤ TÙNG XE ƠTƠ TẢI HD

BỘ CƠNG THƯƠNG TẬP ĐỒN CƠNG NGHIỆP THAN- KHỐNG SẢN VIỆT NAM VIỆN CƠ KHÍ NĂNG LƯỢNG VÀ MỎ- TKV ***** BÁO CÁO TỔNG KẾT ĐỀ TÀI NCKH TÊN ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ, CHẾ TẠO CÁC PHỤ TÙNG XE ƠTƠ TẢI HD Mà SỐ: 09NN-07 ThS TrÞnh TiÕn Kh 6782 12/4/2008 Hà Nội, 2007 BỘ CƠNG THƯƠNG TẬP ĐỒN CƠNG NGHIỆP THAN – KHỐNG SẢN VIỆT NAM VIỆN CƠ KHÍ NĂNG LƯỢNG VÀ MỎ- TKV BÁO CÁO TỔNG KẾT ĐỀ TÀI NCKH TÊN ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ, CHẾ TẠO CÁC PHỤ TÙNG XE ÔTÔ TẢI HD: CỤM VAN LIÊN HỢP BEN LÁI, GIẢM CHẤN (KHỚP NỐI GIẢM GIẬT ĐỘNG CƠ), BƠM LIÊN HỢP BEN LÁI B186A Mà SỐ: 09NN-07 THUYẾT MINH BÁO CÁO Cơ quản chủ quản: Bộ Cơng Thương Cơ quan chủ trì: Viện Cơ khí Năng lượng Mỏ -TKV DUYỆT VIỆN CHỦ NHIỆM ĐỀ TÀI Trịnh Tiến Khoẻ Hà Nội, 2007 DANH SÁCH NHỮNG NGƯỜI THỰC HIỆN TT Họ tên Trịnh Tiến khoẻ Nghề nghiệp Cơ quan công tác Thạc sỹ Máy Dụng cụ Viện Cơ khí Năng lượng Cơng nghiệp Mỏ - TKV Đỗ Trung Hiếu Thạc sỹ Máy Dụng cụ Viện Cơ khí Năng lượng Cơng nghiệp Mỏ - TKV Dương Đình Hùng Kỹ sư Luyện kim Viện Cơ khí Năng lượng Mỏ - TKV Đỗ Thế Ngần Kĩ sư Chế tạo máy mỏ Viện Cơ khí Năng lượng Mỏ - TKV Phạm Hà Trung Kĩ sư Cơng nghệ chế tạo Viện Cơ khí Năng lượng máy Mỏ - TKV Trần Ngọc Hưng Kĩ sư Cơ khí Cơng ty Cổ phần Than Cọc Sáu - TKV Mơc lơc Trang Ch−¬ng TỔNG QUAN 1.1 Khảo sát nhu cầu phụ tùng ôtô tải 1.2 Phân tích cấu tạo nguyên lý làm việc sản phẩm Ch−¬ng THIẾT KẾ SẢN PHẨM 17 2.1 TÝnh to¸n thiÕt kÕ cơm bơm van liên hợp ben lái 17 2.2 Tính toán thiết kế cụm khớp nối giảm chấn 29 2.3 LËp bé b¶n vÏ thiÕt kÕ s¶n phÈm 34 Chơng CH TO thử nghiệm sản phẩm 35 3.1 Chế tạo sản phẩm 35 3.2 Thư nghiƯm s¶n phÈm 35 Ch−¬ng KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 42 4.1 Kết luận 42 4.2 Kiến nghị 42 Ch−¬ng TỔNG QUAN 1.1 Khảo sát nhu cầu phụ tùng ôtô tải Là nước phát triển với dân số 83 triệu người, có mạng lưới giao thơng đường trải dài khắp đất nước, nhu cầu vận tải ôtô Việt Nam lớn Số liệu lượng xe vận tải đường Việt Nam tính đến hết tháng năm 2006 thể Bảng 1-1 Nhìn vào bảng 1-1 ta thấy riêng số lượng xe tải 239.470 chiếc, chiếm 37,9% tổng số xe loại Trong xe tải trọng đến chiếm 42,9%; xe tải trọng ÷ chiếm 34,8% cịn lại xe có tải trọng Nếu tính theo thời gian đưa vào sử dụng lượng ơtơ sử dụng 10 năm chiếm 51,2%; lượng xe sử dụng 15 năm chiếm 28,9% Như đội xe tải đưa vào sử dụng với thời gian dài, nhu cầu phụ tùng phục vụ cho công tác thay sửa chữa lớn Trong Tập đoàn Than – Khoáng sản Việt Nam, xe tải sử dụng nhiều để vận tải đất đá thải, vận tải than Số lượng huy động xe tải toàn ngành năm 2005 3491 xe loại (xem Bảng -2) Theo thống kê tài liệu khảo sát, đánh giá thực trạng đề chiến lược sử dụng ôtô vận tải mỏ Than Việt Nam Viện Cơ khí Năng lượng Mỏ thực năm 2005 thì: Tổng số xe HD sử dụng TKV 88 xe (trong Cọc Sáu có 66 xe; Cao Sơn có xe; Hà Tu có 14 xe) Số lượng xe lớn phải hoạt động điều kiện khắc nghiệt môi trường mỏ nên yêu cầu sửa chữa, thay phụ tùng thiết bị lớn Dự báo nhu cầu sửa chữa lớn phụ tùng ôtô vận tải mỏ Than Việt Nam thể Bảng – Bảng - 1: Lượng xe ơtơ vận tải Việt Nam (tính đến hết 6/2006) TT Chỉ tiêu Số lượng (Chiếc) Tỷ lệ (%) Tổng số Xe xe loại 631.580 220.712 100 34.9 Xe khách Xe chuyên dùng 82.728 239.470 58.458 13.1 Nguồn: Hiệp hội vận tải ôtô Việt Nam Xe tải 37.9 9.3 Xe khác 30.212 4.8 Bảng - 2: Kế hoạch huy động xe ôtô tải Than Việt Nam năm 2005 Tên thiết bị Tồn Tập đồn Cơng ty Than Cao Sơn Cơng tyThan Cọc Sáu Công ty Than Đèo Nai Công ty Than Hà Tu Công tyThan Núi Béo Công ty Than Dương Huy Công ty Than Khe Chàm Công ty Than Nội Địa Cơng ty Than ng Bí Cơng ty Than Mạo Khê Công ty Than Vàng Danh Công ty Than Quang Hanh Cơng ty Than Hạ Long Cơng ty Than Hịn Gai Công ty Than Hà Lầm Công ty Than Thống Nhất Công ty Than Mông Dương Công ty Xây dựng Mỏ Công ty Địa chất Mỏ Công ty CP ĐTTM & DV Công ty Cảng KD Than Công ty Tuyển Than Cửa Ơng Cơng ty Tuyển Than Hịn Gai Công ty VL nổ Công nghiệp Công ty Đo lường TVN Công ty TBĐ Cẩm Phả Công ty CTM Than Việt Nam Cơng ty CK Đóng tàu TVN Cơng ty CN Ơtơ TVN Trung tâm Cấp cứu Mỏ Cơng ty C phần TM Đá Mài Công ty Đông Bắc Công ty CP Vận tải & ĐTTM Công ty Vật tư VT & XD Trường đào tạo NM Hồng Cẩm Trường đào tạo NM Hữu Nghị Xe có đến 31.12.04 3491 228 259 200 205 108 105 31 277 196 65 106 68 99 118 73 63 43 77 53 52 14 56 19 79 13 40 10 20 33 490 116 90 60 Kế hoạch huy động SX P.Vụ 2604 927 208 34 199 52 146 58 144 64 79 46 81 26 19 12 199 70 113 72 48 22 51 27 84 34 76 57 46 25 45 15 38 57 32 16 37 28 23 14 19 26 10 61 18 15 4 16 20 11 16 29 551 110 64 38 48 13 D.Kiến lý Nhu cầu bổ sung 248 417 10 20 16 12 23 17 10 11 34 18 11 10 - 24 16 20 15 23 12 24 18 25 20 13 10 102 20 18 10 Nguồn: Khảo sát, đánh giá thực trạng đề chiến lược sử dụng ôtô vận tải mỏ TVN Bảng – 4: Nhu cầu sửa chữa lớn phụ tùng ôtô vận tải mỏ Than Việt Nam giai đoạn 2005 ÷ 2020 (Tấn) TT A Tên gọi Sửa chữa lớn 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2015 2020 12.517 12.661 12.852 12.985 13.104 13.167 12.883 12.482 Vùng Cẩm Phả 8.569 8.631 8.760 8.865 8.951 8.984 8.668 8.356 Vùng Hòn Gai 2.223 2.250 2.265 2.267 2.274 2.281 2.231 2.093 Vùng ng Bí 851 874 901 922 944 964 1.002 0.017 Vùng Nội Địa 876 906 926 931 935 938 982 1.016 1.751 1.771 1.799 1.819 1.835 1.845 1.803 1.748 B Phụ Tùng Vùng Cẩm Phả 1.199 1.208 1.226 1.241 1.253 1.258 1.213 1.170 Vùng Hòn Gai 311 314 317 318 319 320 312 293 Vùng ng Bí 119 122 126 129 132 135 140 142 Vùng Nội Địa 122 127 130 131 131 132 138 143 Nguồn: Chiến lược quy hoạch phát triển Cơ khí Ngành Than giai đoạn 2005 – 2010 có xét triển vọng đến 2020 Mặt khác, Tập đoàn Than – Khoáng sản Việt Nam đơn vị Nhà nước cho phép tiến hành lắp ráp, sản xuất xe tải nặng Để đáp ứng yêu cầu nội địa hố theo lộ trình mà nhà nước đề địi hỏi nhà chế tạo ngồi ngành cần phải đẩy mạnh nghiên cứu, thiết kế, chế tạo phụ tùng phục vụ nội địa hố Tóm lại: Nhu cầu thiết kế, chế tạo thiết bị, phụ tùng phục vụ thay thế, sửa chữa, nội địa hố ơtơ tải lớn Việc Viện Cơ khí Năng lượng Mỏ - TKV, đề xuất đề tài: “Nghiên cứu thiết kế, chế tạo phụ tùng xe ôtô tải HD”, Bộ Công Thương cho thực bước Kết thành công đề tài mang ý nghĩa thực tiễn ý ngha khoa hc 1.2 Phân tích cấu tạo nguyên lý làm việc sản phẩm 1.2.1 Cấu tạo nguyên lý làm việc cụm van bơm liên hợp ben lái 1.2.1.1 Cấu tạo, nguyên lý làm việc Bơm B186A * Cấu tạo bơm liên hợp ben lái B186A (Hình 1-1) gồm chi tiết sau: Thân bơm Nắp sau Bạc định tâm Bạc lệch tâm Phớt lệch tâm Gioăng làm kín Vòng bi SKF 69/28 Trục chủ động Bạc sau 10 Trục bị động 11 Bạc trớc 12 Nắp trớc 13 Phớt cổ trục 14 Vòng phanh 15 Bu lông M12 * Nguyên lý làm việc Bơm B186A nh sau: Trục chủ động nhận công suất từ động Các bánh chủ động gắn trục chủ động quay truyền chuyển động cho bánh ăn khớp với quay theo Theo nguyên tác cặp bánh ¨n khíp víi nhau, ë n¬i khíp, chÊt láng đợc hút điền đầy vùng chân đợc mang theo trình quay bánh răng, đến nơi vào khớp chất lỏng bị chèn ép đẩy khỏi vùng chân chất lỏng đợc tăng áp ống đẩy Trong trình làm việc dầu đợc điền đầy vào khoang hút qua cửa vào bơm, dầu bôi trơn ổ bi thông qua lỗ A vào hốc nắp B1 B2 Khi bơm làm việc có tải áp suất cửa cao cửa trớc, áp suất khoang đẩy bạc sau thông qua đờng P, để đẩy cặp bạc sau tiến sát vào bánh làm khe hở mặt bên bánh cặp bạc trớc nhỏ C C p Hình 1: Cấu tạo Bơm liên hợp ben lái B186A 10 1.2.1.2 Cấu tạo, nguyên lý làm việc cụm van liên hợp ben lái * Cấu tạo cụm van liên hợp ben lái (Hình -2) gồm chi tiết cụm chi tiết sau: Hình 2: Cấu tạo Van liên hợp ben lái Cụm van tiết lu 10 Gioăng làm kín 19 Đai ốc M8 x 10 28 Gioăng vặn kín Cụm điều chỉnh 11 Trục làm kín Thân van 12 Gioăng làm kín 21 Vỏ làm kín 30 Gioăng vặn kín Trục van 13 Bích làm kín 31 Đai ốc lµm kÝn 20 BÝch lµm kÝn 22 Then b»ng 29 Gioăng vặn kín Đai ốc M30 x 25 14 Bu lông M6x20 23 Bu lông M4x25 32 Đai ốc làm kín Giăng làm kín 15 Đệm nghiêng 24 Cần gạt 33 Lò xo Giăng làm kín 16 Giăng làm kín 25 Miếng chặn 34 Ty làm kín Trục làm kín 17 Giăng làm kín 26 Bu lông Gioăng làm kín 18 Giăng làm kín 27 Gioăng vặn kín 11 * Nguyên lý làm việc cụm Van liên hợp ben lái nh sau: Bơm liên hợp ben lái B186A cụm van liên hợp ben lái 02 phần tử thuỷ lực liền hƯ thèng thủ lùc cđa xe t¶i HD Nã thực 02 chức là: Nâng ben điều khiển lái Khi động làm việc, Bơm B186A làm việc cung cấp dầu cho cụm van qua ống dẫn Khi điều khiển van, tuỳ theo vị trí tay gạt mà dầu đợc đa vào xilanh ben để nâng hạ chuyển hớng lái (steering) Muốn điều khiển van ta gạt tay gạt điều khiển đến vị trí yêu cầu Khi tay gạt vị trí thứ (vị trí nâng ben) dầu từ bơm B186A qua hệ thống ống dẫn đến van, nhờ kết cấu van mà dầu đợc dẫn qua hệ thống ống dẫn đến cung cấp vào khoang nâng lòng xilanh ben từ ben đợc nâng lên Khi gạt tay gạt điều khiển van sang vị trí thứ hai, dầu lại đợc bơm đa qua hệ thống èng dÉn, qua van vµ cịng nhê kÕt cÊu cđa van mà dầu đợc dẫn đến khoang hạ lòng xilanh ben từ ben đợc hạ xuống Khi cần giữ tải cho ben ta gạt cần gạt điều khiển van sang vị trí thứ vị trí giữ tải Khi xe vận hành ta gạt cần gạt điều khiển van sang vị trí thứ vị trí mà hệ thống nâng ben ngừng hoạt động, lúc dầu từ bơm B186A, qua van đến hệ thống lái, lúc chức cụm van cung cấp dầu đến xi lanh chuyển hớng lái Tất lợng dầu tuần hoàn đợc qua van đa bể dầu Hình - mô tả liên hợp 02 chức chức chuyển hớng lái chức điều khiển ben 1.2.1.3 Cấu tạo, nguyên lý làm việc cụm khớp nối giảm chấn động * Cấu tạo cụm khớp nối giảm giật động (Hình 4) bao gồm: Chữ thập: Có hình dạng chữ thập nằm thớt giữa, có 02 mặt bích, thớt chữ thập có 08 miếng cao su đờng kính 80 dầy s = 60mm Chữ thập đợc lắp với trục dạng then hoa, làm việc bốn cánh ép lên miếng cao su Thớt giữa: Có hình dạng tròn bao quanh chữ thập có 04 cánh quay vào ngợc với chữ thập, thân có khoan lỗ 11 để lắp 02 mặt bích ngoài, cánh có 08 miếng cao su, gờ thớt khoan 12 lỗ để bắt chặt với đuôi động Khi làm việc chi tiết quay với đuôi động trục then hoa, bốn cánh quay vào ép lên miếng cao su Mặt bích ngoài: Các chi tiết đợc lắp cố định vào thớt bu lông M10, làm việc bị chữ thập ép nén vào mặt mặt bích Cao su: C¸c miÕng cao su cã kÝch th−íc φ80, s = 60 có tác dụng làm giảm va đập cánh thớt chữ thập Vung giảm chấn: Đợc lắp vào đuôi động có tác dụng chống bụi, bảo vệ chi tiết phía Phía đầu vung giảm chấn có lắp vòng bi 6213 với trục then hoa có gờ lắp phớt chống bụi Vòng bi, bu lông êcu: Vòng bi bao gồm 02 vòng 6208 6213 Bu lông êcu gồm 02 loại M10 M12 * Nguyên lý làm việc: Theo phân tích động học nguyên lý máy cụm giảm chấn có nguyên lý nh lựa chọn tổng hợp khớp nối trục bù, khớp nối trục khớp nối trục đàn hồi - Khớp nối trục bù: giải yêu cầu độ xác vị trí tơng đối trục - Khớp nối trục răng: Đảm nhiệm việc truyền mômen xoắn từ động đến hệ thống truyền lực - Khớp nối trục đàn hồi: Hai nửa nối trục có phận đàn hồi Từ phân tích trên, cụm giảm chấn làm việc cấu tạo phận đàn hồi chức truyền tải mômen xoắn động đến phËn kh¸c cđa hƯ thèng trun lùc Nã cã t¸c dụng: - Giảm va đập chấn động phận đàn hồi có tác dụng tích luỹ tiêu thụ va đập, chấn động sinh - Đề phòng cộng hởng dao động, truyền động xoắn gây nên - Bù lại độ lệch trục Kết mômen xoắn từ trục động đợc truyền đến phận êm dịu, giảm chấn động Vị trí cụm khớp nối giảm chấn động đợc trình bày Hình - 13 Chơng THIT K SN PHM 2.1 Tính toán thiết kế cụm bơm van liên hợp ben lái Đối với hệ thống bơm + van liên hợp ben lái yêu cầu tính toán áp lực nh lu lợng để đảm bảo cho trình làm việc hệ thống liên hợp phụ thuộc vào việc tính toán thiết kế bơm liên hợp ben lái B186A Do nhóm đề tài đà sâu tìm hiểu lý thuyết bơm bánh từ tính toán thiết kế bơm đảm bảo yêu cầu làm việc Đối với van liên hợp ben lái đợc điều khiển khí, yêu cầu đặc biệt việc tính toán thiết kế, nhóm đề tài sâu vào thiết chế tạo theo mẫu đà có sẵn Kết đề tài đà thiết kế hoàn chỉnh vẽ sản phẩm 2.1.1 Lu lợng lý thuyết trung bình bơm bánh B186A Cũng nh bơm bánh khác ta có công thức tính lu lợng lý thuyết bơm bánh nh sau: Qlt = 2.z.a.n (2-1) Trong đó: a: thể tích n: số vòng quay bơm z: số bánh Qlt: l−u l−ỵng lý thut Víi a = d t h.b, với t = bớc răng: z D- đờng kính vòng lăn: b- chiều dày bánh răng; h- chiều cao ăn khớp; m- mô đun bánh răng: m = D z Nh vậy: Nếu số hai bánh không nh nhau, lấy số bánh chủ động để tính Lu ý công thức tính t, h bánh không dịch chỉnh Thực tế tính lu lợng ta phải tính đến tổn thất phải nhân với đại lợng Q gọi hiệu suất bơm 17 Q =Q.2.D.m.b.n = Qtt Hay ( Qtt :l−u l−ỵng thùc tÕ) Q =ηQ.2π.m2.z.b.n (2-2) 2.1.2 Tính toán cặp bánh bơm B186A Ta có : A = 60 ( Khoảng cách tâm hai trôc) m = 5,5 ; Z = Z1 = Z2 = 10 ; B = 39 (Chiều rộng vành răng) Tính toán bánh răng: Ta tính hệ số dịch chỉnh t©m [2] y = A/m - 0,5(Z1 + Z2) = 0,91 (2-3) Khoảng cách trục chia: a = 0,5.(d2+d1) = 0,5m(z2+z1)/cos (2-4) = 0,5.5,5.(10+10)/cos00 = 55 mm Tính lại khoảng c¸ch hai trơc: [2] aw= a + ym = 55 + 0,91x5,5 = 60 mm Góc prôfin răng: t = arctg(tg/cos) = arctg(tg200/cos00) = 200 (2-5) Góc ăn khớp: tw= arccos(acosαt/aw)= arccos(55.cos200/60)=30032’ (2-6) Tỉng hƯ sè dÞch chØnh [2]: xt= [(z1+z2)(invαtw- invαt)]/(2.tgα) = [(10+10).(inv30032’- inv200)]/(2.tg200) xt = 20.(0,056720-0,014904)/0,728 = 1,15 mm §−êng kÝnh chia d: d1 = mz1cosβ = 5,5.10.cos00 = 55 mm d2 = mz2cosβ=5,5.10.cos00 = 55 mm §−êng kính lăn dw: 18 (2-7) Hình 2-1: Sơ đồ nguyên lý ăn khớp cặp bánh thân khai dw1= d1+[2y/(z2 + z1)]d1 = 55 + [ 2.0,91/20].55 = 60 mm dw2= d2+[2y/(z2 + z1)d2 = 60 mm Đờng kính đỉnh da: da1 = d1+2(1+x1- y)m = 55 + 2(1 + 0,575 - 0,0295).5,5 = 72 mm Víi hƯ sè giảm đỉnh răng[2] y = 0,0295 Vì bánh bơm dầu nên hệ số dịch chỉnh cịng b»ng nhau: x2 = x1 nªn ta cã: xt = x2 + x1 ta cã x1 = 1,15/2 = 0,575 da2 =d2+2(1+x2-∆y)m = 72 víi[2] ∆y = 0,0295 §−êng kính đáy df: df1 =df2 = d1- (2,5 - 2x1)m = 55 - (2,5 - 2.1,15).5,5 = 47,5 ψbd=bw/dw1 = 39/60=0,65 Đờng kính vòng chia d = Zm = 5.5x10 =55 19 Chiều cao đầu hđ = 5.5 Chiều cao chân h = 11.92 Từ tính toán ta có bảng thông số cần thiết bánh bơm B186A Bảng 2-1 Thông số bánh bơm B186A M ô đun m ,5 S ố ră n g Z 10 G ó c p lù c αο 20° K h o ¶ n g d Þc h d a o ξm ,1 C h iề u c a o đ ầ u ră n g hđ ,5 G óc ăn khíp α °3 ' C h iỊ u c a o ră n g h 1 ,9 C h iỊ u d µ i p h ¸ p tu y Õ n c h u n g L ,2 C Ê p c h Ýn h x ¸ c P ro fin g è c l oct 3018 - 54 2.1.3 Lu lợng áp suất lý thuyết bơm bánh B186A Lu lợng tính toán buồng bơm Từ công thức (3.2) ta có: Lu lợng bơm bánh có b = 39 mm vận tốc tối thiểu để vận hành n = 1300 đến 1500 v/ph: Q =ηQ.2π.m2.z.b.n (2-8) Q = 2.π.0,89.(5,5)2.10.39.1300 = 86(l/ph) Vậy lu lợng tính toán bơm Q = 86 lÝt/ hay Q = 0,066 l/v 2.1.4 C«ng suất trục bơm Ta có công thức tính công suất trục bơm: N = M. = p.Q (2-9) Trong đó: N: công suất trục; P: áp suất bơm; Q: lu lợng bơm; : vận tèc gãc trªn trơc 20