Nghiên cứu thiết kế và công nghệ chế tạo cụm thùng nhiên liệu ô tô tải thông dụng có tải trọng dưới 3 tấn

bộ công thơng công ty cổ phần cơ khí cổ loa Báo cáo khoa học đề tài nghiên cứu khoa học và phát triển công nghệ " Nghiên cu thit k v công ngh ch to cm thùng nhiên liệu ô tô tải thông dụng có tải trọng đến 3 tấn " M số: 33-10 RD/HĐ-KHCN Đơn vị chủ trì đề tài: Công ty Cổ phần Cơ khí Cổ Loa - Bộ Công Thơng Địa chỉ: Thị trấn Đông Anh, Hà Nội P. Giám đốc KS. Vũ Trí Thức Chủ nhiệm đề tài TS. Nguyễn Thanh Quang 8346 Hà nội, 12 - 2010 - 1 - MỤC LỤC MỤC LỤC - 1 - LỜI NÓI ĐẦU - 4 - CHƯƠNG I: TỔNG QUAN - 5 - 1.1. Cấu tạo hệ thống cung cấp nhiên liệu động cơ xăng - 5 - 1.2. Kết cấu hệ thống nhiên liệu động cơ diesel - 8 - 1.3. Kết cấu cụm thùng nhiên liệu 11 1.3.1. Cụm đường ống và thùng nhiên liệu. 11 1.3.2. Cụm thùng nhiên liệu. 12 1.4. Tình hình sản xuât thùng nhiên liệu ở Việt Nam. 13 CHƯƠNG II: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ THÙNG NHIÊN LIỆU 15 2.1. Một số yêu cầu của thùng nhiên liệu: 15 2.1.1. Yêu cầu chung: 15 2.1.2. Yêu cầu về việc lắp thùng và hệ thống cung cấp nhiên liệu. 16 2.2. Nghiên cứu kết cấu thùng nhiên liệu. 16 2.2.1. Mặt cắt ngang của thùng nhiên liệu. 16 2.2.2. Kết cấu các bộ phận của thùng nhiên liệu 17 2.3. Lựa chọn phương án thiết kế 21 2.3.1. Lựa chọn xe cơ sở 21 2.3.2. Lựa chọn vật liệu 24 2.3.3. Lựa chọn kích thước sơ bộ của thùng. 27 2.3. Thiết kế mô phỏng thùng nhiên liệu bằng phần mềm SolidWorks 29 2.4. Tính bền thùng nhiên liệu 33 2.4.1. Tính bền mối hàn 33 2.4.2 .Trường hợp ô tô chuyển động phanh gấp: 37 - 2 - CHƯƠNG III: QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO MỘT SỐ CHI TIẾT ĐIỂN HÌNH 40 VÀ QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ HÀN THÙNG NHIÊN LIỆU 40 3.1. Quy trình công nghệ gia công các chi tiết điển hình 40 3.1.1. Quy trình công nghệ gia công tấm thân. 40 3.1.2. Quy trình công nghệ gia công tấm đầu 49 3.1.3. Quy trình công nghệ gia công tấm ngăn 51 3.2. Quy trình công nghệ hàn thùng nhiên liệu 53 3.2.1. Nguyên công 1: Hàn thân thùng 53 3.2.2. Nguyên công 2: Hàn giá bắt đồng hồ báo dầu vào thân thùng. 56 3.2.3. Nguyên công 3: Hàn cổ rót dầu vào thân thùng 57 3.2.4. Nguyên công 4: Hàn tấm ngăn vào thân thùng. 58 3.2.5. Nguyên công 5: Hàn nút vào thân thùng 59 3.2.6. Nguyên công 6: Hàn tấm đầu thùng vào thân thùng 60 3.2.7. Nguyên công 7: Kiểm tra các mối hàn. 63 CHƯƠNG IV: NGHIÊN CỨU THỬ NGHIỆM, KIỂM TRA THÙNG NHIÊN LIỆU 64 4.1. Các tiêu chuẩn tham khảo. 64 4 1.1. TCVN 5833 : 1994 về thùng thép chứa chất lỏng 64 4.1.2. TCVN 6954 : 2001 về thùng nhiên liệu của mô tô, xe máy hai bánh hoặc ba bánh 64 4.2. Đề xuất các phương pháp thử nghiệm, kiểm tra thùng nhiên liệu. 64 4.2.1. Kiểm tra các kích thước, hình dáng, dung tích, khối lượng, cấu tạo được thực hiện bằng phương pháp kiểm tra mẫu thử với tỷ lệ 100% 64 4.2.2. Thử kín 64 4.2.3. Thử rơi. 64 4.2.4. Thử thủy lực. 64 - 3 - 4.2.5. Thử độ chịu va đập. 64 4.2.6. Thử tính chịu nhiên liệu 65 4.3. Mô phỏng thí nghiệm thử rơi thùng nhiên liệu bằng phần mềm Ansys. 65 4.3.1. Giới thiệu phần mềm Ansys. 65 4.3.2. Mô phỏng thử rơi thùng nhiên liệu. 66 KẾT LUẬN Error! Bookmark not defined. TÀI LIỆU THAM KHẢO 71 - 4 - LỜI NÓI ĐẦU Ở nước ta, do kinh tế phát triển nhanh và ổn định nên nhu cầu về sử dụng ô tô để vận chuyển hàng hóa ngày càng tăng. Theo thống kê của Hiệp hội các nhà sản xuất ô tô Việt Nam – VAMA – lượng tiêu thụ xe ô tô tải trong 3 tháng đầu năm là 8763 xe, tốc độ tăng trưởng trong năm 2010 của xe tải là 12 – 14 %/năm và dự đoán tốc độ tăng trưởng từ năm 2011 đến 2020 là 8 – 10 %/năm. Theo “Quy hoạch phát triển ngành công nhi ệp ô tô Việt Nam đến năm 2010, tầm nhìn đến 2020” của Chính phủ: Xây dựng và phát triển ngành công nghiệp ôtô VN để đến năm 2020 trở thành một ngành công nghiệp quan trọng của đất nước, có khả năng đáp ứng ở mức cao nhất nhu cầu thị trường trong nước và tham gia thị trường khu vực và thế giới. Mục tiêu cụ thể về các loại xe thông dụng (xe tải, xe khách, xe con): Đáp ứng trên 80% nhu cầu thị tr ường trong nước về số lượng và đạt tỷ lệ sản xuất trong nước 60% vào năm 2010 (riêng động cơ phấn đấu đạt tỷ lệ sản xuất trong nước 50%, hộp số đạt 90%). Về động cơ, hộp số và phụ tùng sẽ lựa chọn để tập trung phát triển một số loại động cơ, hộp số, bộ truyền động và phụ tùng với s ố lượng lớn phục vụ lắp ráp ô tô trong nước và xuất khẩu. Hiện nay, tỷ lệ nội địa hoá ở các sản phẩm ôtô VN chủ yếu tập trung vào một số chi tiết, phụ tùng như khung vỏ, ghế ngồi, săm lốp, nhựa, cao su, dây điện… Có những doanh nghiệp đang đầu tư chiều sâu để nội địa hóa những tổng thành quan trọng như: sát xi, cabin, cầu xe và hộp số . Thùng nhiên liệu là một cụm chi tiết chính của hệ thống cung cấp nhiên liệu, đảm bảo dự trữ đủ nhiên liệu cho động cơ làm việc trong quá trình xe hoạt động. Thùng nhiên liệu hoàn toàn có khả năng nội địa hoá bằng công nghệ trong nước. Tuy nhiên, việc nghiên cứu thiết kế và chế tạo thùng nhiên liệu được rất ít đơn vị quan tâm đến. Vì vậy việc nghiên cứu thiết kế và chế tạo thùng nhiên liệu có ý nghĩa thực tiễn cao. - 5 - CHƯƠNG I: TỔNG QUAN 1.1. Cấu tạo hệ thống cung cấp nhiên liệu động cơ xăng. Hệ thống cung cấp nhiên liệu động cơ xăng có nhiệm vụ chuẩn bị và cung cấp hỗn hợp hơi xăng và không khí cho động cơ, đảm bảo đủ số lượng và thành phần của hỗn hợp (thể hiện qua hệ số lượng dư không khí α ) luôn luôn phù hợp với chế độ làm việc của động cơ. Hệ thống cung cấp nhiên liệu phải đảm bảo được hỗn hợp giữa không khí và nhiên liệu có chất lượng tốt, làm cho nhiên liệu được đốt cháy tốt nhất trong mọi chế độ làm việc của động cơ. Cần phải đảm bảo kiểu hòa trộn, tỷ số hòa trộn, áp suất hòa trộn và thời giàn hòa trộ n thích hộp giữa xăng và không khí ứng với từng chế độ làm việc của động cơ. Trong hệ thống cung cấp nhiên liệu của động cơ xăng gồm có thùng nhiên liệu, các bình lọc và bơm nhiên liệu. Tất cả các thiết bị đó nối với nhau bằng ống dẫn nhiên liệu. Sơ đồ HTNL được trình bày như sau: Hình 1-1: Sơ đồ hệ th ống nhiên liệu của động cơ xăng dùng bộ chế hòa khí. 1-Ống dẫn; 2-Nắp; 3-Cổ rót; 4-Thùng xăng; 5-Thiết bị đo mức xăng; 6- ;7-Ống dẫn; 8-Lọc thô; 9-Bơm chuyển xăn; 10-Bình lọc lắng; 11-Lọc gió; 12-Đường dẫn khí; 13- Bộ chế hòa khí; - 6 - Nguyên lý làm việc: Do thùng xăng 4 đặt thấp hơn bộ chế hòa khí 13 nên phải dùng bơm chuyển xăng 9, hút xăng từ thùng 4, qua lưới lọc 18, ống dẫn 7, lọc thô 8 và bơm để bơm qua bình lọc lắng 10 vào bộ chế hòa khí 13. Thùng xăng: Dùng để chứa xăng cung cấp cho động cơ đủ làm việc trong một thời gian nhất định. Trên thùng xăng có các thiết bị để đổ xăng, kiểm tra lượng xăng tiêu th ụ, cung cấp xăng cho hệ thống nhiên liệu, ngoài ra trên thùng còn có nút hoặc khóa để xả cặn hoặc tháo nhiên liệu ra ngoài. Hình 1.2 :Thùng nhiên liệu 1,2-Bộ truyền dẫn báo mức nhiên liệu; 3-Nắp; 4-Lưới lọc; 5-Ống khóa; 6- Nút xả; 7-Cốc đổ nhiên liệu; 8-Tấm ngăn. Bình lọc xăng: Bình lọc xăng và cốc lắng làm nhiệm vụ lọc sạch nước và tạp chất cơ học lẫn trong xăng trước khi vào động cơ. Lưới lọc được lắp ở miệng ống đổ nhiên liệu của thùng nhiên liệu, ở nắp của vỏ bơm nhiên liệu của thùng nhiên liệu, ở nắp của vỏ bơm nhiên liệu và ống nối của buồng phao (Hình 1.3 ) - 7 - Hình 1-3: Bình lọc nhiên liệu. a – Lọc thô; b – Lọc tinh. 1-Lỗ ra; 2-Vỏ; 3-Lỗ vào; 4-Nút xả; 5-Cốc; 6-Tấm lọc; 7-Lỗ nhiên liệu; 8-Quay bắt chặt; 9-Cốc lọc; 10-Lò xo; 11-Lõi lọc; 12-Vỏ. Bơm xăng để bơm xăng từ thùng xăng đến động cơ, do đó cho phép giữ áp suất nhất định trong đường ống nhiên liệu. Trong các loại dẫn động cơ khí thì bơm màng được sử dụng nhiều nh ất. Bơm màng có thể điều chỉnh lưu lượng xăng một cách tự động, trong lúc thay đổi lưu lượng thì áp suất xăng ở phía sau bơm vẫn giữ nguyên không đổi. Hình 1-4: Bơm nhiên liệu kiểu màng 1-Cần dẫn động; 2-Tay kéo bơm tay; 3-Thanh; 4-Lò xo; 5-Màng; 6-Van giảm áp; 7- Lưới lọc; 8- Nắp bơm; 9-Van xả; 10-Lò xo. - 8 - Bầu lọc không khí: Có nhiệm vụ làm sạch hết bụi bẩn trong không khí đi vào bộ chế hòa khí để giảm độ mài mòn các chi tiết làm việc trong động cơ. Hình 1-5 : Các bầu lọc không khí a – Bầu lọc dầu - quán tính; b – Bầu lọc có lõi lọc khô. 1-Bể dầu; 2-Lõi lọc; 3-Nắp; 4-Đai ốc tai hồng; 5-Vít kéo; 6-Ống dẫn không khí tới máy nén; 7-Vòng chắn dầu; 8,11-Ống gom không khí; 9-Lõi lọc khô; 10- Thân bầu lọc; 12,13- Ống thông gió cácte. 1.2. Kết cấu hệ thống nhiên liệu động cơ diesel. Hệ thống nhiên liệu của động cơ diesel có các nhiệm vụ sau: - Chứa nhiên liệu dự trữ, đảm bảo cho động cơ hoạt động liên tục trong một khoảng thời gian quy định. - Lọc sạch nước và tạp chất cơ học nhiên liệu. - Cung cấp nhiên liệu cần thiết cho mỗi chu trình ứng với chế độ làm việc quy định của động cơ. - Cung cấp nhiên liệu đồng đều và đúng lúc theo một quy luật đã định vào các xylanh theo trình tự làm việc quy định của động cơ . - Phun tơi và phân bố đều hơi nhiên liệu trong thể tích môi chất trong - 9 - buồng cháy. Dù có cấu tạo và nguyên lý hoạt động khá đa dạng, nhưng hiện tại đa số hệ thống nhiên liệu thông dụng của động cơ diesel đều được cấu thành từ các bộ phận cơ bản sau đây: 6 3 5 9 10 4 2 7 8 1 Hình 1-6: Sơ đồ cấu tạo hệ thống nhiên liệu của động cơ diesel 1- Thùng nhiên liệu; 2- Bơm thấp áp; 3- Lọc nhiên liệu; 4- Bơm cao áp; 5- Ống cao áp; 6- Vòi phun; 7- Bộ điều tốc; 8- Bộ điều chỉnh góc phun sớm; 9- Ống thấp áp; 10- Ống dầu hồi. Nguyên lý hoạt động: Bơm thấp áp 2 hút nhiên liệu từ thùng nhiên liệu 1 qua đường ống thấp áp 9 đến bộ lọc nhiên liệ u 3 để lọc sạch nước và cặn bẩn trong nhiên liệu. Bơm cao áp 4 đẩy tiếp nhiên liệu vào đường ống cao áp 5 tới vòi phun 6 để phun nhiên liệu vào buồng cháy động cơ. Nhiên liệu dư thừa trong vòi phun qua ống dầu hồi 10 về bơm cao áp, một phần nhiên liệu dư thừa trong vòi phun trở về thùng chứa nhiên liệu. [...]... cơ xăng 1 .3 Kết cấu cụm thùng nhiên liệu 1 .3. 1 Cụm đường ống và thùng nhiên liệu Hình 1-7: Cụm đường ống và thùng nhiên liệu 1: Ống dầu hồi; 2: Ống dầu cấp; 3: Đai kẹp; 4: Vòng đỡ; 5: Đầu nối; 6: Đệm; 7: Cụm lọc thô; 8: Ống tới bơm cao áp; 9, 10: Đầu nối Dưới lực hút của bơm, nhiên liệu từ thùng nhiên liệu qua ống dầu cấp 2 tới cụm lọc thô 7 Tại đây nước và các cặn bẩn được loại khỏi nhiên liệu để bảo... trên đáy thùng đủ để ngăn không cho các chất bẩn đi vào bơm Các đường nhiên liệu hồi phải được đặt ở gần phía đỉnh thùng và được nối với ống kéo dài đến ít nhất mức nhiên liệu tối thiếu của thùng nhằm ngăn ngừa không khí từ bên trong thùng đi ngược trở vào các đường này 2 .3 Lựa chọn phương án thiết kế 2 .3. 1 Lựa chọn xe cơ sở Ta thiết kế thùng nhiên liệu cho xe tải có tải thông dụng có tải trọng từ... 700kg đến 3 tấn, cụ thể ta thiết kế cho xe tự đổ LIFAN số loại: LF3070G1-2 có tải trọng 3 tấn được lắp ráp tại nhà máy Cơ khí Ô tô Mê Kông Hình 2-7: Bản vẽ tuyến hình xe cơ sở LIFAN   ‐ 22 ‐  Bảng đặc tính kỹ thuật của xe ô tô tự đổ LIFAN – LF3070G1-2 Bảng 1: TT Thông số Đơn vị Giá trị 1 Thông số chung 1.1 Loại phương tiện Ô tô tự đổ 1.2 Nhãn hiệu 1 .3 Công thức bánh xe LF3070G1-2 4x2 2 Thông số về... các loại thùng nhiên liệu cung cấp cho các doanh nghiệp lắp ráp trong nước Vì vậy Công ty cổ phần cơ khí Cổ Loa trực thuộc Tổng công ty Máy động lực và Nông nghiệp đã quyết định đầu tư nhân lực và thiết bị để chế tạo thử nghiệm thùng nhiên liệu cho các xe tải có tải trọng 3 tấn Hy vọng rằng trong tương lai sẽ đáp ứng đầy đủ nhu cầu về thùng nhiên liệu cho các nhà máy lắp ráp ô tô tải trong nước và xuất... thùng nhiên liệu Về nguyên tắc, cùng một thể tích chứa nhiên liệu chúng ta nên thiết kế thùng nhiên liệu cao-hẹp hơn là thấp-rộng ngang để hạn chế ảnh hưởng tới đường hút nhiên liệu Ngoài ra để thiết kế chế tạo thùng nhiên liệu đáp ứng được tất cả các yêu cầu kỹ thuật cũng như có kích thước hợp lý, kiểu dáng công nghiệp – đẹp cũng   ‐ 17 ‐  mất nhiều công sức Để thuận tiện, người ta thường chế tạo một... số thể tích thùng nhiên liệu thông dụng như: 50 – 80 – 100 – 160 - 200 lít Như vậy mặt cắt ngang của thùng dầu nên có hình chữ nhật và uốn góc nhằm tạo thể tích chứa nhiên liệu tối đa, và dễ dàng trong gia công chế tạo, đáp ứng được các yêu cầu kĩ thuật Hình 2-1: Kết cấu thùng 2.2.2 Kết cấu các bộ phận của thùng nhiên liệu + Người ta thường tạo các vách ngăn để ngăn cách đường dầu hút và đường dầu... ‐ 10 ‐  Thùng nhiên liệu – dùng để chứa nhiên liệu dự trữ để động cơ hoạt động liên tục trong thời gian định trước, cỡ thùng lớn hay nhỏ tùy theo công suất và đặc tính động cơ Bơm thấp áp - bơm có chức năng hút nhiên liệu từ thùng nhiên liệu rồi đẩy đến bơm cao áp Hệ thống nhiên liệu có thể không có bơm thấp áp nếu thùng chứa nhiên liệu hàng ngày được đặt ở vị trí cao hơn động cơ để nhiên liệu tự chảy... cấp nhiên liệu phải được thiết kế, chế tạo và lắp đặt sao cho chịu được mọi ảnh hưởng của sự ăn mòn bên trong và bên ngoài Không có chuyển động nào do xoắn, uốn và rung động của kết cấu, động cơ và bộ truyền động được phép tạo ra ma sát hay ứng suất một cách không bình thường đối với các bộ phận của hệ thống cung cấp nhiên liệu 2.2 Nghiên cứu kết cấu thùng nhiên liệu 2.2.1 Mặt cắt ngang của thùng nhiên. .. THIẾT KẾ THÙNG NHIÊN LIỆU 2.1 Một số yêu cầu của thùng nhiên liệu: 2.1.1 Yêu cầu chung: - Thùng làm bằng vật liệu có cơ tính, hóa tính, đặc tính về nhiệt phù hợp với điều kiện sử dụng và có lớp sơn bảo vệ bên ngoài - Kết cấu của thùng phải đảm bảo cứng vững, chịu được áp suất không nhỏ hơn 0,8 at - Thùng không được méo, bẹp, thủng hay rò rỉ, mối hàn phải bền chắc và kín Bên trong thùng không được có. .. nhau Các tấm vách ngăn này có tác dụng tăng cứng cho thùng, giảm dao động của nhiên liệu, ngoài ra nó còn có tác dụng tránh hiện tượng trộn lẫn không khí vào nhiên liệu từ đường dầu hồi và giữ những hạt bẩn đi vào đường hút nhiên liệu Để cân bằng không khí và mức nhiên liệu trong các ngăn thì phải có các lỗ thông ở các vách ngăn   ‐ 18 ‐  Hình 2-2 :Tấm vách ngăn + Các tấm đầu thùng cần được dập gân để