TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU
Tình hình nghiên cứu và sự cần thiết của đề tài
Bất cứ động cơ đốt trong nào khi hoạt động đều sinh ra một lượng nhiệt nhất định Cơ chế hoạt động dựa trên nguyên lý chuyển đổi nhiệt năng thành cơ năng, do đó trong quá trình hoạt động nó sẽ sản sinh ra một lượng nhiệt rất lớn Khi nhiệt độ động cơ quá cao mà không được kiểm soát, nó có thể gây nóng chảy các chi tiết kim loại bên trong động cơ như piston, bạc piston, thanh truyền, xy lanh…
Bên cạnh đó, nếu nhiệt độ tăng cao sẽ làm giãn nở các chi tiết làm kín buồng đốt gây ra các hiện tượng như bó kẹt piston trong thành xy lanh, nứt thân máy, thậm chí có thể dẫn đến các sự cố cháy nổ cực kỳ nguy hiểm. Bởi vì các lý do trên, động cơ đốt trong khi hoạt động luôn cần một hệ thống làm mát đi kèm để duy trì nhiệt độ của các cụm, chi tiết động cơ luôn nằm trong giới hạn cho phép, đảm bảo động cơ hoạt động ổn định và phát huy được công suất cần thiết Toàn bộ nước được trao đổi nhiệt với môi trường bên ngoài thông qua két mát của hệ thống làm mát Do đó, két mát là bộ phận chính của hệ thống làm mát động cơ.
Nhà máy Z153/Tổng cục Kỹ thuật (TCKT) là cơ sở kỹ thuật cấp chiến lược, thực hiện nhiệm vụ sửa chữa vừa, sửa chữa lớn xe tăng, thiết giáp (TTG); sửa chữa, sản xuất vật tư kỹ thuật (VTKT) phục vụ công tác bảo đảm kỹ thuật TTG của các đơn vị trong toàn quân và làm nhiệm vụ kinh tế Sau một thời gian sử dụng xe TTG và các loại xe đặc chủng khác, chất lượng làm mát của các loại két mát không đảm bảo yêu cầu kỹ thuật, cần được thay thế Việc đảm bảo vật tư trong nước còn hạn chế, trên thế giới hiện nay không còn sản xuất mới VTKT phục vụ cho các loại TTG đang sử dụng tại Việt Nam.
Xuất phát từ nhu cầu cấp thiết đó, việc nghiên cứu công nghệ chế tạo két mát cho động cơ Diesel nói chung và cho các động cơ trên xe Tăng- thiết giáp nói riêng góp phần nâng cao năng lực sửa chữa và sản xuất các loại két mát tại đơn vị, từng bước nội địa hóa và bảo đảm VTKT 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 nén cơ học (nén đoạn nhiệt) Điều này trái ngược với các động cơ đánh lửa như động cơ xăng hay động cơ ga (sử dụng nhiên liệu khí) sử dụng bộ đánh lửa để đốt cháy hỗn hợp nhiên liệu-không khí. Động cơ diesel hoạt động bằng cách chỉ nén không khí Điều này làm tăng nhiệt độ không khí bên trong xi lanh lên cao đến mức nhiên liệu diesel được phun vào buồng đốt tự bốc cháy Với nhiên liệu được đưa vào không khí ngay trước khi đốt, sự phân tán của nhiên liệu không đồng đều; đây được gọi là hỗn hợp nhiên liệu-không khí không đồng nhất Mô-men xoắn mà động cơ diesel tạo ra được điều khiển bằng cách điều khiển tỷ lệ nhiên liệu-không khí (λ); thay vì điều tiết khí nạp, động cơ diesel phụ thuộc vào việc thay đổi lượng nhiên liệu được phun và tỷ lệ nhiên liệu-không khí thường cao.
Hình 1.1: Động cơ Diesel (B2/UTD-20) tại Nhà máy Z153/TCKT
Hình trái: Động cơ B2 lắp trên xe tăng T-54; Hình phải: Động cơ UTD-20 lắp trên xe chiến đấu bộ binh BMP-1 Động cơ diesel có hiệu suất nhiệt cao nhất (hiệu suất động cơ) của bất kỳ động cơ đốt trong hoặc đốt ngoài thực tế nào do hệ số giãn nở rất cao và đốt cháy nghèo vốn có cho phép tản nhiệt bởi không khí dư thừa Sự mất mát hiệu suất nhỏ cũng được tránh so với động cơ xăng phun vô hướng hai thì vì nhiên liệu không cháy không có ở chụp xupap và do đó nhiên liệu không đi trực tiếp từ đầu vào ra ống xả Động cơ diesel tốc độ thấp (được sử dụng trong tàu và các ứng dụng khác trong đó trọng lượng tổng thể của động cơ tương đối không quan trọng) có thể đạt hiệu suất hiệu quả lên tới 55%. Động cơ diesel có thể được thiết kế theo chu kỳ hai thì hoặc bốn thì Ban đầu động cơ diesel được sử dụng để thay thế động cơ hơi nước cố định bởi tính hiệu quả của nó Do tính ưu việt của nó so với động cơ xăng, như hiệu suất động cơ cao hơn hay nhiên liệu diesel rẻ tiền hơn xăng, nên động cơ diesel đang được sử dụng rộng rãi trong các ngành công nghiệp, đặc biệt trong ngành giao thông vận tải thủy.
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;
Như vậy có thể nói: Các động cơ Diezel trang bị trên các xe tăng thiết giáp và khí tài đặc chủng chủ yếu là các động cơ Diezel 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 Cm động cơ (m/s)
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: Gồm có 3 bộ phận chủ yếu là các cánh tản nhiệt trên thân và nắp xy lanh, quạt gió và bản dẫn gió Nhiệt được trực tiếp truyền ra ngoài qua không khí Đặc điểm: Gọn nhẹ, đơn giản nhưng hiệu quả làm mát thấp, thường được sử dụng cho động cơ 2 kỳ và 4 kỳ cỡ nhỏ, có thể thấy được trên các loại xe máy số hiện nay…
Hệ thống làm mát bằng chất lỏng được sử dụng chủ yếu trên các loại động cơ có công suất cao như: Động cơ ô tô, động cơ xe tăng và xe chuyên dụng,…do tính chất hiệu quả làm mát của nó Hệ thống làm mát bằng chất lỏng được chia thành 3 loại:
-Hệ thống làm mát kiểu bốc hơi: Không cần bơm nước, quạt gió Khi động cơ làm việc, nước ở áo nước xung quanh buồng đốt sẽ sôi Nước sôi có tỷ trọng nhỏ sẽ nổi lên mặt thoáng của thùng chứa để bốc hơi ra ngoài, nước nguội sẽ chìm xuống điền đầy chỗ nước nóng đã nổi tạo thành đối lưu tự nhiên Đặc điểm: Kết cấu đơn giản, tiêu hao nhiều nước, hao mòn xi lanh không đều, thường dùng cho các động cơ nông nghiệp như động cơ Bông sen, D12, D15,…
- Hệ thống làm mát kiểu đối lưu tự nhiên: Nước được lưu động tuần hoàn nhờ chênh lệch áp lực giữa hai cột nước nóng và lạnh Đặc điểm: Hiệu quả làm mát thấp do tốc độ lưu thông nước chậm, chỉ sử dụng cho động cơ tĩnh tại.
-Hệ thống làm mát bằng nước (chất lỏng) kiểu tuần hoàn cưỡng bức:
Nước trong hệ thống được tuần hoàn nhờ bơm nước, có quạt gió để tăng hiệu quả làm mát, có van hằng nhiệt để khống chế nhiệt độ động cơ Hệ thống này có 2 loại:
+ 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.
Hiện nay trên các động cơ ô tô, xe tăng và các loại xe chuyên dụng khác hầu hết sử dụng hệ thống làm mát kiểu tuần hoàn cưỡng bức, kín. Quá trình nghiên cứu và khảo sát các loại xe TTG đang được sử dụng phổ biến trong Quân đội như xe: T-34, БMΠ-1, K-63, T-54, T-54A, T-54B, T-54M, T-55, PT-76, MAZ-535, MAZ-537…(do Liên-xô chế tạo), T-59 (do Trung Quốc chế tạo) sử dụng hệ thống làm mát kiểu tuần hoàn cưỡng bức, kín. Ưu điểm của hệ thống làm mát kiểu tuần hoàn cưỡng bức, kín: Tốc độ lưu động của nước được nâng cao theo tốc độ vòng quay động cơ, làm mát đồng đều cho các xi lanh và mỗi xi lanh Do đó hiệu quả làm mát khá cao,dầu bôi trơn được làm mát tốt nên động cơ làm việc được ổn định và phát huy công suất
Hình 1.2: Sơ đồ nguyên lý hệ thống làm mát cưỡng bức tuần hoàn, kín
1-Thân máy; 2-Nắp xi lanh; 3-Đường nước ra khỏi động cơ; 4-Đường nước nối tắt về bơm; 5-Van hằng nhiệt; 6-Nắp két nước; 7-Két làm mát; 8-Quạt gió; 9- Puly; 10- Đường nước vào động cơ; 11-Bơm nước; 12-Ống phân phối nước
Nguyên lý làm việc của hệ thống làm mát cưỡng bức tuần hoàn, kín
Khi động cơ làm việc bơm nước dẫn động bằng puly dẫn động từ trục khuỷu của động cơ làm việc hút nước từ phía dưới của két làm mát 7. Nước được hút qua ống mềm 4 tới bơm vào thân máy đi tới áo nước làm mát trong thân máy và nắp máy.
Mục tiêu của đề tài
Hiện nay, trong ngành công nghiệp sản xuất két mát trên thế giới có
02 dạng két mát điển hình với những ưu và nhược điểm khác nhau, tùy theo tính năng kỹ chiến thuật và mục đích sử dụng mà chúng ta có thể lựa chọn những chủng loại phù hợp với động cơ.
Năm 1999 Nhà máy Z153/TCKT được đầu tư công nghệ chế tạo két mát xe tăng T-54 (là loại két mát dạng cánh phẳng) Hiện nay, Nhà máy đã làm chủ được công nghệ, từng bước nghiên cứu và chế tạo được một số loạt két mát của xe TTG và các loại xe đặc chủng khác như: xe T-54; PT-76, K-
63, ATC-59 Đặc điểm chung của các loại két mát dạng này là kiểu két mát dạng cánh phẳng và có chiều cao cụm ruột tối đa là 500mm và được dệt trên thiết bị dệt cánh tản nhiệt mã số 9958-544PЭ do Ucraina chế tạo.
Với các loại két mát dạng cánh sóng, hoặc các loại két mát dạng cánh phẳng có chiều cao cụm ruột lên tới 650mm là chưa thể chế tạo được 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” từng bước giải quyết các vấn đề trên:
- 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
Qua quá trình học tập tại trường ĐHBK Hà Nội, Viện Cơ khí, Bộ mônCông nghệ chế tạo máy và quá trình làm việc tại Nhà máyZ153/TCKT/BQP, bản thân đã học hỏi được rất nhiều kiến thức liên quan tới chuyên ngành công nghệ chế tạo máy, đặc biệt là công nghệ chế tạo két mát cho động cơ Diesel, tôi đã từng bước làm chủ được 02 công nghệ chế tạo két mát Nội dung chính của luận văn là kết quả nghiên cứu của chính tác giả tại đơn vị Luận văn đã giải quyết được một số vấn đề còn vướng mắc trong quá trình sửa chữa, sản xuất bảo đảm VTKT ngành TTG 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 có thể coi gần bằng số nhiệt lượng đưa qua bộ tản nhiệt truyền vào không khí, lượng nhiệt truyền cho hệ thống làm mát của động cơ xăng chiếm khoảng 20 ÷ 30%, còn của động cơ điêzen chiếm khoảng 15 ÷ 25% tổng số nhiệt lượng do nhiên liệu toả ra.
Nhiệt lượng Q có thể tính theo công thức kinh nghiệm sau đây:
Trong đó: ′ - 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: ′ = 1263 ÷ 1360 J/kW.s
(1300 ÷ 860 kcal/ml.h) Đối với động cơ điêzen: ′ = 1180 ÷ 1138 J/kW.s
Có trị số Q , ta có thể xác định được lượng nước tuần hoàn trong hệ thống trong 1 đơn vị thờ i 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.
Với động cơ tàu thuỷ ∆tn = 5 ÷ 200C khi dùng với hệ thống làm mát hở và 7 ÷ 150C với hệ thống kín Tính toán hệ thống làm mát thường tính ở chế độ công suất cực đại.
Tính toán két nước làm mát: Bao gồm việc xác định bề mặt tản nhiệt để truyền nhiệt từ nước ra môi trường không khí xung quanh Xác định kích thước của mặt tản nhiệt trên cơ sở lý thuyết truyền nhiệt Truyền nhiệt trong bộ tản nhiệt chủ yếu là đối lưu Két nước tản nhiệt của động cơ Diesel có một mặt tiếp xúc với nước nóng và mặt kia tiếp xúc với không khí Do đó truyền nhiệt từ nước ra không khí là sự truyền nhiệt từ môi chất này đến môi chất khác qua thành mỏng Như vậy quá trình truyền nhiệt có thể phân ra làm ba giai đoạn ứng với ba phương trình truyền nhiệt sau:
- Từ nước đến mặt thành ống bên trong:
- Từ mặt ngoài của thành ống đến không khí :
Q − Nhiệt lượng của động cơ truyền cho nước làm mát bằng nhiệt lượng do nước dẫn qua bộ tản nhiệt (J/s); α1 − Hệ số tản nhiệt từ nước làm mát đến thành ống của bộ tản nhiệt (W/m2.độ);
− Hệ số dẫn nhiệt của vật liệu làm ống dẫn nhiệt W/m.độ
(kcal/m.h0C); δ − Chiều dày của thành ống (m); α2 − Hệ số tản nhiệt từ thành ống của bộ tản nhiệt vào không khí, tính W/m2 độ (kcal/m.h0C);
F1 − Diện tích bề mặt tiếp xúc với nước nóng (m2);
F2 − Diện tích bề mặt tiếp xúc với không khí (m2); tδ1,tδ2 − Nhiệt độ trung bình của bề mặt trong và ngoài của thành ống; tn,tkk − Nhiệt độ trung bình của nước làm mát trong bộ tản nhiệt và của không khí đi qua bộ tản nhiệt.
Giải các phương trình trên ta có:
Diện tích tiếp xúc với không khí F 2 xác định theo công thứ c:
(2.7) 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.
Tỷ số ϕ= F2 gọi là hệ số diện tích, đối với loại két dùng ống nước
Nhiệt độ trung bình của nước làm mát trong két nước xác định theo biểu thức sau đây : t = t + t oC; (2.9)
Trong đó, nhiệt độ nước vào t và nhiệt độ nước ra t của két nước có thể lấy bằng nhiệt độ nước vào và nhiệt độ nước ra của động cơ.
Nhiệt độ trung bình của không khí làm mát: t = t + t oC; (2.10)
Nhiệt độ không khí vào ( t ) phía trước bộ tản nhiệt lấy bằng 49 o C Chênh lệch nhiệt độ của không khí qua bộ tản nhiệt ∆t kk lấy bằng 20 o C ÷ 30 o C Với: t kkr = t kkv + ∆t kk
Hệ số α1 có thể xác định bằng các công thức thực nghiệm Trị số thí nghiệm của hệ số α1 thay đổi trong khoảng α1= 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 ωkk 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 có thể xác định theo đồ thị k = f(ωkk) trên hình (Hình 2.1 Quan hệ của hệ số truyền nhiệt k với tốc độ không khí: ωkk) Theo số liệu thí nghiệm, xác định bề mặt làm mát của bộ tản nhiệt, có thể lấy k ≈ α2 và có thể tính gần đúng α2 = 11,38.o+ωkk (W/m2.độ)
Trong đó: ωkk − Tốc độ của không khí đi qua bộ tản nhiệt (m/s),
Khi không tính đến các tổn thất nhiệt:
Q lm = C kk G kk (t kkr - t kkv ) o C; (2.11)
Tương tự, từ phương trình ((2.9) chúng ta tìm được nhiệt độ của nước khi ra khỏi két nước. t = t −
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 Gkk tính kg/h, Ne tính theo mã lực thì: Gkk = 140 ÷ 270 Ne, kg/h).
Diện tích F2 cũng có thể tính theo công thức thực nghiệm gần đúng:
Trong đó: f2 − 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).
Với động cơ ô tô du lịch f2 = 0,136 ÷ 0,313 m2/kW (0,10 ÷ 0,23 m2/mã lực), Động cơ ô tô tải f2 = 0,024 ÷ 0,408 m2/kW (0,15 ÷ 0,30 m2/mã lực) và cho động cơ máy kéo, xe tăng và xe chuyên dụng khác: f2 = 0,408 ÷ 0,543 m2/kW (0,30 ÷ 0,40m2/mã lực).
Dung tích của hệ thống làm mát bằng chất lỏng ứng với một đơn vị công suất (Vlm/Ne) thường trong khoảng: Động cơ ô tô du lịch: 0,163.10 -3 ÷ 0,354.10 -3 m 3 /kW (0,12 ÷ 0,26 l/mã lực). Động cơ ô tô tải: 0,272.10 -3 ÷ 0,816.10 -3 m 3 /kW (0,20 ÷ 0,60 l/mã lực). Động cơ máy kéo, xe tăng và các xe chuyên dụng khác: 0,816.10 -3 ÷ 2,04.10 -3 m 3 /kW (0,6 ÷ 1,5 l/mã lực ).
Xác định lưu lượng nước tuần hoàn trong hệ thống làm mát Glm và cột áp H.
- Lưu lượng nước tuần hoàn trong hệ thống làm mát phụ thuộc vào nhiệt lượng do nước làm mát mang đi và chênh lệch nhiệt độ của nước trong động cơ, xác định theo công thức ((2.2):
Qlm − Nhiệt lượng truyền cho nước làm mát
(J/s); Cn − 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 tính theo cột nước H và phụ thuộc vào sức cản của từng bộ phận: két nước, ống dẫn, vách nước trong thân và nắp máy v.v Thường sức cản tổng quát của hệ thống làm mát khi tính toán gần đúng có thể lấy 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 chủ yếu của bơm phải căn cứ vào sự chuyển động của chất lỏng trong bơm Với loại bơm ly tâm các phân tử chất lỏng đồng thời tham gia hai chuyển động
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 u1 ; tại điểm B, vận tốc là u2 ).
2 - Vận tốc tương đối theo hướng tiếp tuyến với cánh quạt w (tại A: vận tốc tương đối là w1 ; tại B vận tốc tương đối là w2 ).
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 = ( 2 − 2 )=
Gb − Lượng nước tính toán của bơm
(kg/s); r1 − Bán kính trong của bánh công tác (m); r0 − Bán kính ở bánh công tác (m);
C1− Vận tốc tuyệt đối của nước khi đi vào cánh, bằng 2 ÷ 5
(m/s); ρn− Mật độ của nước (kg/m 3 ).
Trong phạm vi của đề tài, ta coi lưu lượng nước, và áp suất của bơm là biết trước Do vậy chỉ tập trung vào tính toán két nước, trong đó do nhu cầu bố trí két nước trên xe là cố định nên các kích thước bao của két mát là không đổi trong quá trình thiết kế.
Công nghệ chế tạo két mát dạng cánh phẳng
Nhà máy Z153/TCKT được đầu tư đồng bộ dây chuyền sản xuất két mát xe tăng T-54 từ những năm 1999 Các két mát dạng cánh phẳng được sản xuất trên dây chuyền này bị giới hạn 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, Ghi dụng cụ chuyên dùng chú
1 Chuẩn bị phôi: Ống tản nhiệt, đồng tấm, các chi tiết phụ khác
Khuôn dập nắp; máy dập
2 Dập nắp két mát 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, Ghi dụng cụ chuyên dùng chú
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 Ê tê két, hòm đụng két mát chỉnh
2.2.1 Nghiên cứu thiết kế, chế tạo két mát dầu hộp số xe BMP-1
Trên xe BMP-1 để làm mát cho động cơ, hệ thống làm mát lắp đặt 01 két mát nước, 01 két mát dầu động cơ và 01 két mát dầu hộp số Cũng giống như két mát nước xe BMP-1, két mát dầu hộp số là một trong những VTKT cần sửa chữa và thay thế.
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.
Xuất phát từ nhu cầu đó việc nghiên cứu, thiết kế chế tạo két mát dầu hộp số xe BMP-1 là cấp thiết để đạt được mục tiêu nội địa hóa VTKT phục vụ cho 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 thông qua ống ren trên cụm nắp trên, thông qua các ống tản nhiệt trong cụm ruột 3, dầu truyền nhiệt sang các ống tản nhiệt và thông qua các cánh tản nhiệt tản ra môi trường bên ngoài Sau khi tản nhiệt ra môi trường bên ngoài, dầu tiếp tục đi tới các ống tản nhiệt trong cụm ruột, dòng chảy của dầu liên tục chảy trong cụm ruột theo các ống và quay trở lại động cơ thông qua ống ren thứ 2 trên cụm nắp trên.
Dầu hộp số tuần hoàn từ hộp số, tới két mát để tản nhiệt và về lại hộp số. Két mát dầu hộp số xe BMP-1 được thiết kế 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 gia công trên các máy gia công cơ khí thông thường như: Máy tiện vạn năng 1K62, máy cắt tôn, máy khoan đứng 2A125
- Cụm ruột két mát dầu hộp số xe BMP-1 nguyên bản được chế tạo theo công nghệ chế tạo cụm ruột két mát T54 hiện có Theo phương án dệt cụm ruột két mát với cánh tản nhiệt dạng phẳng trên máy dệt cụm ruột số
Thiết bị dệt két mát 9958-544PЭ được trang bị để dệt cụm ruột của két mát xe T-54, dệt được chiều cao tối đa 500 mm Đối với cụm ruột két mát dầu hộp số xe BMP-1 có chiều cao 650 mm, phải nghiên cứu cải tiến thiết kế và chế tạo một số đồ gá chuyên dùng để dệt Sau khi cụm ruột két mát được dệt xong, tiến hành gá cụm ruột lên bộ đồ gá nhúng để 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 toàn bộ két mát, tiến hành thử kín sản phẩm trong bể nước, thử rung trên giá rung, sử dụng các bộ đồ gá chuyên dùng cho quá trình thử nghiệm.
Hình 2.8: Tiến trình nghiên cứu, thiết kế và chế tạo két mát dầu hộp số xe BMP-1
Với năng lực hiện có tại Nhà máy Z153, việc nghiên cứu, thiết kế và chế tạo két mát dầu hộp số xe BMP-1 là có thể thực hiện được thông qua việc nghiên cứu, thiết kế và chế tạo các Trang bị công nghệ phục vụ việc sản xuất các chi tiết và tổng lắp 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 két mát dầu hộp số được thiết kế theo nguyên mẫu Ban đề tài tiến hành thiết kế và chế tạo khuôn để dập các nắp két mát trên máy ép thủy lực 40 tấn.
Hình 2.9: Nắp trên và nắp dưới két mát
Nắp dưới két mát dầu hộp số được chế tạo từ đồng tấm có chiều dày δ=1mm, để tăng khả năng cứng vững, bờn trong cú hàn cỏc chốt tăng cứng ỉ3.
Cụm nắp trên két mát được cấu tạo từ 02 nắp giống nhau, trên mỗi nắp có hàn các vòng ren chính là các đường nối với ống vào và ra dầu trong hệ thống làm mát Tương tự như nắp dưới, để tăng khả năng cứng vững, trong mỗi nắp trờn cũng được hàn bổ sung cỏc chốt tăng cứng ỉ3.
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 trên trung tâm gia công CNC 5 trục DMU-80P tại phân xưởng Cơ khí chế tạo của nhà máy.
Hình 2.11: Gá khuôn dập nắp két mát lên máy ép thủy lực 40 tấn
Tiến hành dập thử các cụm nắp két mát trên máy ép thủy lực 40 tấn. Quá trình dập cũng xuất hiện các hiện tượng rách, nhăn sản phẩm tại các vị trí góc lượn trên khuôn Với kinh nghiệm đã có từ việc chế thử và dập các nắp két mát, ban đề tài đã từng bước khắc phục và chế tạo thành công được các sản phẩm đủ 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 quá trình nghiên cứu công nghệ chế tạo két mát cho động cơ Diesel cao tốc, tác giả cùng nhóm đề tài đã từng bước làm chủ được công nghệ chế tạo két mát hiện nay: Két mát dạng cánh phẳng.
Nghiên cứu cải tiến thiết bị dệt 9958-544PЭ mà trọng tâm là nghiên cứu, cải tiến thành công cụm bánh răng, thanh răng, bánh cóc bảo đảm sản xuất, sửa chữa các loại két mát dạng cánh phẳng có chiều cao cụm ruột lên tới 650mm cũng là loại két mát có chiều cao cao nhất trong biên chế trên xe Tăng thiết giáp và xe đặc chủng khác.
Có thể khẳng định: Với năng lực công nghệ của nhà máy, hiện tại có thể chế tạo được bất kỳ loại két mát dạng cánh phẳng nào có chiều cao tới650mm.
CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO KÉT MÁT DẠNG CÁNH SÓNG 54
Nghiên cứu thiết kế, chế tạo két mát nước xe BMP-1 cải tiến
Hình 3.1: Xe chiến đấu bộ binh BMP-1
Xe chiến đấu bộ binh BMP-1 do Liên Xô thiết kế và chế tạo từ thập kỷ 1960, là xe bọc thép bánh xích, xe lắp động cơ UTD-20 công suất 320
HP Tháp xe được trang bị 01 pháo nòng trơn 73 mm ký hiệu 2A28, 01 súng đại liên PKT 7,62mm và 01 bệ phóng tên lửa chống tăng AT-3 Sagger.
Hiện nay trên thế giới không sản xuất thêm xe BMP-1, xe vào sửa chữa chủ yếu là xe đã qua sử dụng nhiều năm, tình trạng kỹ thuật kém, vật tư thay thế khan hiếm, trên cấp còn hạn hẹp Để làm mát cho động cơ, trên xe lắp đặt 01 két mát nước, 02 két mát dầu Trong tình hình hiện nay do xe sử dụng đã lâu, két mát nước đã bị hư hỏng nhiều và nguồn vật tư dự trữ hay khai thác trên thị trường đã trở nên khan hiếm Việc chế tạo két mát nước để thay thế là việc hết sức cần thiết mà chưa có nơi nào trong nước cả trong và ngoài Quân đội làm được.
Xuất phát từ nhu cầu đó việc nghiên cứu, thiết kế chế tạo két mát nước xe BMP-1 là cấp thiết để nội địa hóa VTKT phục vụ cho sửa chữa.
Hình 3.2: Sơ đồ hệ thống làm mát trên xe BMP-1
Hình 3.3: Két mát nước xe BMP-1 1,3 Cụm nắp; 2 Cụm nắp 2;4 Nắp;
5 Cụm ruột két mát; 6 Tấm ốp bên;
- Cấu tạo của két mát nước : Bao gồm 2 phần chính
+ Ruột két mát: gồm các cánh tản nhiệt dạng cánh phẳng được dệt và hàn vào các ống tản nhiệt, các ống này dẫn dung dịch làm mát và khi có không khí đi qua các cánh tản nhiệt sẽ tản nhiệt ra môi trường xung quanh.
+ Nắp két mát: Gồm các tấm nắp có tác dụng chứa, dẫn dung dịch làm mát và bảo vệ ruột két mát.
Qua nghiên cứu mẫu két mát nước nguyên bản trên xe, bằng công nghệ thiết kế ngược Scan - 3D, sử dụng phần mềm Geomagic để thiết kế Cụm ruột két mát BMP-1 nguyên bản được chế tạo theo công nghệ chế tạo cụm ruột két mát T-54 hiện có.
Tuy nhiên việc đảm bảo vật tư trong nước còn hạn chế, với các công nghệ chế tạo két mát hiện có thì việc chế tạo két mát nước BMP-1 theo nguyên bản là khó thực hiện được.
Từ đó tác giả đã nghiên cứu phương án chế tạo làm sao đảm bảo được đầy đủ tính năng kỹ thuật của sản phẩm, mà vẫn dễ dàng trong công tác bảo đảm vật tư sản xuất Qua quá trình nghiên cứu các sản phẩm sử dụng công nghệ mới và khả năng đảm bảo vật tư trên thị trường, két mát nước được chế tạo cải tiến như sau:
Với đặc thù kết cấu trên xe BMP-1 không được phép thay đổi, do đó không gian lắp đặt két mát trên xe là bị giới hạn, áp suất, lưu lượng nước vào/ra két mát là không đổi do các kết cấu, bơm nước và hệ thống ống dẫn nước là cố định Việc cải tiến két mát chỉ áp dụng cho cải tiến cụm ruột. Hình dáng và kích thước bao két mát nước không thay đổi, chỉ cải tiến cụm ruột két mát, ống dẫn nước làm mát, máng nước và cánh tản nhiệt Cải tiến cánh tản nhiệt dạng cánh sóng thay cho cánh tản nhiệt phẳng, để tăng khả năng tản nhiệt lên 41%. Để chế tạo cánh tản nhiệt dạng cánh sóng, cần phải thiết kế chế tạo các bộ đồ gá lăn cánh tản nhiệt, tạo cho bước sóng cánh tản nhiệt được bền đẹp Khảo sát và phân tích sản phẩm két mát nước xe BMP-1 nguyên bản:
Bảng 3.1: Các thông số cơ bản của Két mát nước xe BMP-1 nguyên bản
STT Thông số Giá trị
1 Kích thước bao DxRxC (mm) 1085x728x140
2 Tiết diện ống dẫn nước (mm) 0,25x2,5x19
3 Số lượng ống dẫn nước (cái) 846
4 Tổng tiết diện ống (mm2) 31420,44
6 Tiết diện cánh tản nhiệt (mm) 0,25x535x70
7 Số lượng cánh tản nhiệt (mm) 600
8 Tổng diện tích cánh tản nhiệt (mm2) 47.911.824
Hình 3.4: Ống dẫn nước nguyên bản Ống dẫn nước nguyên bản là loại ống đúc được chế tạo từ vật liệu đồng Л92- ГOCT 1019-47.
Hình 3.5: Cánh tản nhiệt nguyên bản
Cánh tản nhiệt nguyên bản là dạng cánh phẳng được làm từ đồng tấm
0,2mm Trên bề mặt của cánh tản nhiệt được đột các lỗ có tiết diện tương ứng với tiết diện của ống.
Sau khi phân tích các thông số cơ bản của Két mát nước xe BMP-1 nguyên bản, căn cứ theo tình hình thực tế các Trang thiết bị hiện có tại đơn vị, ban đề tài đã tiến hành hội thảo, so sánh, đưa ra các phương án khả thi như sau:
- Phương án 1 : Sử dụng loại ống dẫn nước hiện tại đang sử dụng cho két mát xe T-54 (0,25x3,5 x17), cánh tản nhiệt dạng cánh phẳng bằng cách sử dụng các bộ khuôn dập cánh tản nhiệt sẵn có tại Nhà máy trong dây chuyền công nghệ chế tạo két mát nước xe T-54 Từ đó tiến hành chế tạoKét mát nước xe BMP-1 theo đúng quy trình công nghệ chế tạo két mát tại đơn vị.
Hình 3.7: Cánh tản nhiệt dập trên khuôn dập xe T-54
+ Ưu điểm: Tận dụng được các bộ khuôn dập cánh tản nhiệt, các TBCN sẵn có tại Nhà máy, đồng bộ vật tư ống dẫn nước đang khai thác sẵn có trên thị trường, giảm chi phí chế tạo.
+ Nhược điểm: Để tận dụng các bộ khuôn dập cánh tản nhiệt của KMN xe tăng T-54 do đó việc bố trí, sắp xếp cấu tạo cụm ruột KMN xe BMP-1 sẽ phải tuân theo trật tự sắp xếp của KMN xe T-54, dẫn tới số lượng ống dẫn nước bị hạn chế, số lượng cánh tản nhiệt cũng bị hạn chế.
Từ đó thể tích nước đi qua cụm ruột két mát và tổng diện tích cánh tản nhiệt ra môi trường bị giảm đi so với nguyên bản, không đảm bảo được các yêu cầu kỹ thuật đề ra.
- Phương án 2 : Sử dụng loại ống dẫn nước hiện tại đang sử dụng cho két mát xe T-54 (0,25x3,5 x17), sử dụng cánh tản nhiệt kiểu cánh sóng Từ đó nghiên cứu và xây dựng mới QTCN chế tạo Két mát nước xeBMP-1 dạng cánh sóng.
Hình 3.8: Cánh tản nhiệt cải tiến (dạng cánh sóng)
+ Ưu điểm: Đồng bộ hóa được vật tư ống dẫn nước cùng dạng với ống dẫn nước đang sử dụng tại nhà máy dùng cho sản xuất két mát xe T-54. Phát huy tối đa hiệu quả của két mát dạng cánh sóng: Hiệu suất tản nhiệt tăng hơn so với két mát nguyên bản.
Thiết kế, chế tạo Trang bị công nghệ phục vụ chế tạo két mát
3.2.1 Thiết kế, chế tạo khuôn dập nắp két mát
Sau khi khảo sát, đo đạc thực tế mẫu két mát nước xe BMP-1 nguyên bản, Ban đề tài tiến hành thiết kế ngược các chi tiết trong đó có các nắp két mát.
Các nắp két mát được thiết kế 3D bằng phần mềm Topsolid bản quyền.
Hình 3.10: Thiết kế 3D khuôn dập nắp 1 két mát
Với các sản phẩm nắp 2, nắp 3 và nắp 4 việc thiết kế, chế tạo tương tự như nắp 1.
Quá trình gia công chế tạo khuôn được thực hiện trên trung tâm gia công CNC DMU-80P và các máy công cụ vạn năng như: Máy tiện vạn năng 1K62, máy phay ngang 6P82 và một số máy công cụ khác.
Hình 3.11: Bản vẽ thiết kế khuôn dập nắp két mát
Sau khi hoàn thành việc thiết kế, chế tạo khuôn, các bộ khuôn dập nắp được gá thử lên máy ép thủy lực 40 tấn thực hiện quá trình ép thử các nắp két mát đảm bảo các yêu cầu kỹ thuật khi thiết kế.
Hình 3.12: Gá khuôn lên máy dập thử nắp két mát
Trong toàn bộ quá trình dập thử nắp két mát, ban đề tài đã từng bước căn chỉnh khuôn, đo đạc kiểm tra các sản phẩm sau quá trình dập, sửa tinh chỉnh khuôn đảm bảo các sản phẩm đạt đúng theo các yêu cầu thiết kế Tuy nhiên vẫn không thể tránh khỏi những sai sót trong quá trình thiết kế, chế tạo.
Các sản phẩm nắp sau khi dập xuất hiện những phế phẩm, chủ yếu là nhăn, rách ở các góc lượn trên khuôn Để khắc phục những tình trạng trên, Ban đề tài đã đề ra một số phương pháp khắc phục như sau:
- Điều chỉnh lực ép của thiết bị cho phù hợp,
- Khi dập đồng, cần tiến hành chia nhỏ nguyên công dập thành nhiều bước tránh sự biến dạng đột ngột của vật liệu.
- Trước khi dập, tiến hành ủ đồng trong lò có nhiệt độ 600 o C, giữ trong 15 phút và làm nguội trong môi trường không khí, nhằm mục đích làm mềm cơ tính của vật liệu, sẽ dễ dàng tạo hình hơn trong quá trình dập nguội.
Dưới đây là một số hình ảnh phế phẩm trong quá trình dập nắp két mát:
Hình 3.13: Phế phẩm khi dập nắp két mát
Toàn bộ các sản phẩm nắp két mát đạt yêu cầu được tiến hành gia công tinh lại đảm bảo các yêu cầu kỹ thuật của bản vẽ chi tiết.
Hình 3.14: Bản vẽ thiết kế cụm nắp 1 két mát nước xe BMP-1
3.2.2 Thiết kế, chế tạo đồ gá lăn cánh tản nhiệt.
Xuất phát từ nhu cầu cần có đồ gá lăn cán cánh tản nhiệt dạng sóng với các yêu cầu đặc chủng của két mát nước xe BMP-1, ban đề tài đã tiến hành nghiên cứu và thiết kế bộ bánh răng lăn cán với các thông số ban đầu được thể hiện trong bản vẽ sau:
Hình 3.15: Bản vẽ thiết kế cụm bánh răng đồ gá lăn cánh tản nhiệt Đồng tấm 0,05x140 được lăn cán qua cụm đồ gá sẽ hình thành lên hình dạng cánh sóng như yêu cầu.
Hình 3.16: Cụm bánh răng đồ gá lăn cánh tản nhiệt
Cụm bánh răng được cấu tạo từ 02 trục lắp trên đó 10 đĩa cán tam giác ăn khớp tương ứng với 10 đĩa cán khác Các đĩa cán tam giác được lắp đan xen giữa các đĩa cán lồi và đĩa cán lõm, sao cho khi cuộn đồng tấm lăn qua cụm bánh răng sẽ tạo hình được biên dạng cánh sóng như yêu cầu tại (Hình3.8)
Hình 3.17: Bản vẽ thiết kế đĩa cán lồi
Các đĩa cán lồi, đĩa cán lõm và đĩa cán tam giác được chế tạo từ thép 9XC, với tính chất là thép hợp kim dụng cụ với thành phần Cacbon chiếm 0,9%; Crom ~1%; Si~1%.
Hình 3.18: Bản vẽ thiết kế đĩa cán lõm
Sự ăn khớp giữa đĩa cán lồi và đĩa cán lõm tạo nên các đường sóng nhấp nhô trên bề mặt cánh tản nhiệt Các đĩa cán tam giác xen kẽ có tác dụng giữ và tạo hình biên dạng phẳng của cánh tản nhiệt.
Hình 3.19: Bản vẽ thiết kế đĩa cán tam giác
Sau khi thiết kế, chế tạo và gia công các chi tiết khác trong bộ đồ gá lăn cánh tản nhiệt, tiến hành lắp bộ và thử nghiệm đồ gá lăn cánh tản nhiệt. Trong quá trình thử nghiệm, ban đề tài đã lắp đặt và căn chỉnh các cụm đĩa cán trên bộ đồ gá Quá trình thử nghiệm cũng có một số vướng mắc và đã đưa ra phương án giải quyết như sau:
- Biên dạng sóng của cánh tản nhiệt không đồng đều về hai phía, tiến hành căn chỉnh sự ăn khớp của cụm bánh răng.
- Cánh sóng còn bị mắc (giắt) sau khi tạo hình qua cụm bánh răng, tiến hành căn chỉnh các con lăn đầu ra, bổ sung các thanh gỡ vào vị trí khe hở giữa các đĩa cán.
Hình 3.20: Bản vẽ lắp đồ gá lăn cánh tản nhiệt Đồ gá lăn cánh tản nhiệt bao gồm Cụm cấp phôi số 1 (cấp phôi đồng tấm cho quá trình lăn cán), cụm thân và bàn máy để gá lắp cụm bánh răng lăn cán.
Sản phẩm của quá trình lăn cán được đo kiểm và đánh giá chất lượng theo bản vẽ.
Bảng 3.3: Bảng kiểm tra thông số kỹ thuật cánh tản nhiệt
Nội dung Yêu cầu kỹ Kiểm tra thực tế Ghi STT kiểm tra thuật Lần 1 Lần 2 Lần 3 Lần 4 chú
Nội dung Yêu cầu kỹ Kiểm tra thực tế Ghi STT kiểm tra thuật Lần 1 Lần 2 Lần 3 Lần 4 chú
6 Ngoại quan Không nhăn, Đạt Đạt Đạt Đạt rách
3.2.3 Thiết kế, chế tạo đồ gá xếp ống cụm ruột
Kết luận chương 3
Thông qua quá trình nghiên cứu công nghệ chế tạo két mát cho động cơ Diesel cao tốc, tác giả cùng nhóm đề tài đã từng bước làm chủ được công nghệ chế tạo két mát hiện nay cho cả 2 loại két mát cánh sóng và két mát dạng cánh phẳng.
Tác giả đã chủ động trong việc nghiên cứu, thiết kế chế tạo cụm bánh răng lăn cán, sản phẩm có tính mới trong quá trình tạo nên hình dạng cánh sóng cho cánh tản nhiệt dạng này Với két mát dạng cánh sóng, hiện nay nhà máy Z153 đã khẳng định được năng lực công nghệ trong việc sửa chữa và chế tạo mới các loại két mát cho đa dạng các chủng loại xe TTG và xe chuyên dụng khác như: Két mát xe tăng T-54B/T-55, két mát nước xe BMP-1 và các loại két mát dạng cánh sóng khác.
Bên cạnh đó, với năng lực công nghệ hiện có tại nhà máy, việc nghiên cứu, thiết kế và chế tạo các sản phẩm khuôn dập, các loại đồ gá vàTBCN khác đáp ứng nhu cầu nội địa hóa các loại VTKT khác phục vụ quá trình sửa chữa, cải tiến hiện đại hóa xe TTG và các loại xe đặc chủng khác trong toàn quân.
THỬ NGHIỆM SẢN PHẨM
Thử nghiệm sản phẩm két mát dầu hộp số xe BMP-1
Két mát dầu hộp số xe BMP-1 sau khi lắp ráp hoàn thiện được tiến hành kiểm tra thử nghiệm các thông số kỹ thuật trên các giá thử chuyên dùng tại nhà máy Z153/TCKT theo đúng Quy trình nghiệm thu đã được các cấp có thẩm quyền phê duyệt.
4.1.1 Thử tĩnh sản phẩm trên giá thử
QTCN thử két mát dầu hộp số xe BMP-1 được thực hiện như đối với thử két mát nước xe BMP-1 Do điều kiện làm việc của dầu có áp suất lớn hơn, do đó áp suất khi thử của két mát dầu hộp số xe BMP-1 phải đảm bảo 0,8 +0,05 Mpa.
4.1.1.1 Thử kín két mát dầu hộp số xe BMP-1 trên giá thử
Bảng 4.1: Nội dung kiểm tra thử kín két mát dầu hộp số xe BMP-1
Nội dung Phương pháp Phương tiện,
TT kiểm tra Yêu cầu kỹ thuật thực hiện dụng cụ, TBCN
- Bịt các đầu ống ra;
- Áp suất đưa vào: - Bơm khí nén - Giá thử kín tới áp suất chuyên dùng;
1 Đảm bảo độ kín kG/cm ) 2 0,8+0,05 (8 +0,5 kG/cm 2 ) MPa - Bể nước.
- Không cho phép - Nhúng ngập két - Nút công rò rỉ nghệ mát trong nước với thời gian 01 phút.
Hình 4.1: Thử kín két mát dầu hộp số trên giá thử
Két mát sau khi đảm bảo các yêu cầu kỹ thuật khi thử kín tại giá thử chuyên dùng được chuyển tiếp sang công đoạn tiếp theo.
4.1.1.2 Thử rung két mát dầu hộp số xe BMP-1 trên giá thử
Sau khi đảm bảo các YCKT tại công đoạn thử kín, két mát được đưa sang công đoạn thử rung Quá trình thử rung mô phỏng điều kiện làm việc khắc nghiệt khi xe tăng hành quân trên đường Tương tự như thử rung đối với két mát nước xe BMP-1 Két mát được gá và kẹp chặt trên bàn gá của giá thử, đảm bảo kê gỗ và đệm lót bằng cao su hoặc nỉ.
Bịt chặt các đầu ra của két mát, tiến hành bơm nước và khí nén vào két mát Áp suất khí nén bảo đảm 0,1 +0.01 MPa (1 +0.1 kG/cm 2 ).
Cài đặt thời gian 02 phút cho giá thử rung Chiều cao rơi tự do của giá thử là 50 +2 mm là cố định và được quyết định bởi cơ cấu cam quay bên dưới bàn gá.
Bảng 4.2: Nội dung kiểm tra thử rung két mát dầu hộp số xe BMP-1
Nội dung Phương pháp Phương tiện,
TT kiểm tra Yêu cầu kỹ thuật thực hiện dụng cụ, TBCN
- Chiều cao rơi tự do là 50 +2 mm, tần số 8010 dao động trong một phút, két mát phải đặt nằm Két mát được kẹp -Giá thử rung Đảm bảo độ ngang cho đầy nước trên bàn gá của
1 với áp suất 0,1 +0.01 giá thử rung kê gỗ chuyên dùng; bền va đập MPa (1 +0.1 kG/cm 2 ) và đệm lót bằng
- Thời gian thử cao su hoặc nỉ. không ít hơn 2 phút, không cho phép chảy nước
Trong quá trình thử rung, cần theo dõi và phát hiện các vị trí rò rỉ, chảy nước Đánh dấu các vị trí khuyết tật (nếu có) Kết thúc quá trình thử rung, nếu phát hiện các vị trí khuyết tật cần tiến hành xử lý ngày và thực hiện lại công đoạn thử rung theo đúng QTCN thử rung két mát tại Nhà máy.
Trên xe BMP-1 được biên chế 01 két mát nước, 01 két mát dầu hộp số, 01 két mát dầu động cơ, nên toàn bộ quá trình thử rung két mát của 03 loại két mát này trên giá thử là giống nhau.
4.1.2 Thử nghiệm két mát dầu hộp số khi lắp ráp trên xe BMP-1
Với sản phẩm két mát dầu hộp số xe BMP-1, ban đề tài tiến hành thử nghiệm trực tiếp khi lắp trên xe BMP-1 số 224 tại Trung đoàn 102, Sư đoàn
308, Quân đoàn 1 Từ năm 2019 đến nay, sản phẩm vẫn được lắp và theo dõi trên xe Trong quá trình sử dụng, sản phẩm được đánh giá chất lượng cao từ đơn vị sử dụng xe.
Bảng 4.3: Nội dung kiểm tra két mát khi lắp trên xe
Nội dung Phương pháp Phương tiện,
TT kiểm tra Yêu cầu kỹ thuật thực hiện dụng cụ, TBCN
1 Kiểm tra tĩnh Xe nổ thử tại chỗ
- Két mát dầu: Cho - Nổ xe tại chỗ - Kiểm tra bằng Kiểm tra phép thấp nhất 55 o C - Quan sát kim mắt thường nhiệt độ dầu Nhiệt độ dầu ở chế độ - Đồng hồ đo
- làm mát với két mát đối làm việc thường: từ 79 C đến o thông trên đồng hồ báo chỉ thị nhiệt độ dầu nhiệt độ nhiệt độ trên xe
2 Kiểm tra Xe chạy trên thực địa động
- Chế độ làm việc thông thường từ: 79 o C - Kiểm tra bằng
Kiểm tra đến 100 o C, - Cho xe BMP-1
- Cho phép cao nhất số 319 chạy trên mắt thường nhiệt độ nước
- không hạn chế thời thực địa (bãi lái - Đồng hồ đo làm mát đối gian làm việc là của đơn vị) nhiệt độ trên với két mát 120 o C, xe
- Cho phép không quá 10 phút ở
Hình 4.2: Thử nghiệm két mát dầu hộp số xe BMP-1 trên xe
Ngày 17 tháng 4 năm 2019, Thủ trưởng Tổng cục Kỹ thuật ra Quyết định số 427/QĐ-TCKT về việc phê duyệt kết quả nghiệm thu sản phẩm Quốc phòng chế thử do Nhà máy Z153/TCKT chủ trì thực hiện (trong đó có sản phẩm Két mát dầu hộp số xe BMP-1).
Thử nghiệm sản phẩm két mát nước xe BMP-1
Két mát nước xe BMP-1 sau khi lắp ráp hoàn thiện được tiến hành kiểm tra thử nghiệm các thông số kỹ thuật trên các giá thử chuyên dùng tại nhà máy Z153/TCKT theo đúng Quy trình nghiệm thu đã được các cấp có thẩm quyền phê duyệt.
4.2.1 Thử tĩnh sản phẩm trên giá thử.
Bảng 4.4: Nội dung kiểm tra thử kín két mát nước BMP-1
Nội dung Phương pháp Phương tiện,
TT kiểm tra Yêu cầu kỹ thuật thực hiện dụng cụ, TBCN
- Bịt các đầu ống ra của két mát;
- Áp suất đưa vào: - Bơm khí nén - Giá thử kín tới áp suất chuyên dùng;
1 Đảm bảo độ kín 2 0,3 +0,03 MPa - Bể nước. kG/cm ) (3 +0,3 kG/cm 2 ).
- Không cho phép - Nút công
- Nhúng ngập két rò rỉ nghệ mát trong nước với thời gian 01 phút.
Két mát nước xe BMP-1 sau khi chế tạo, được tiến hành thử kín trên giá thử kín chuyên dùng tại Phân xưởng Cơ khí chế tạo/NM Z153 Tiến hành bịt các đầu ống ra của két mát bằng nút gỗ hoặc nút cao su (đảm bảo không rò khí ra) Cho phép bơm đầy nước vào két mát, tại đầu vào lắp với đầu bơm khí Điều chỉnh áp suất khí nén của máy nén khí đạt áp suất
0,3 +0,03 MPa (3 +0,3 kG/cm 2 ) Nhúng ngập két mát trong bể chứa đầy nước, thời gian không nhỏ hơn 01 phút.
Sử dụng đèn pin để kiểm tra các vị trí thủng, rò rỉ của két mát (nếu có) bằng mắt thường Nếu phát hiện các vị trí thủng, rò rỉ trên két mát, tiến hành đánh dấu và xử lý Với các két mát mới sản xuất, các khuyết tật xuất hiện trong quá trình thử kín là các lỗ rò khí trong quá trình hàn thiếc, các lỗ rò khí do khuyết tật của ống dẫn nước (dập, nứt ống) Cho phép sử dụng thiếc hàn nóng chảy, hàn bịt các lỗ rò khí Kiểm tra, thử kín lại theo đúng QTCN cho đến khí không phát hiện các vị trí rò rỉ.
Két mát được chuyển sang công đoạn kiểm tra tiếp theo.
Hình 4.3: Thử kín két mát nước xe BMP-1 trên giá thử chuyên dung
Sau khi đảm bảo các YCKT tại công đoạn thử kín, két mát được đưa sang công đoạn thử rung Quá trình thử rung mô phỏng điều kiện làm việc khắc nghiệt khi xe tăng hành quân trên đường.
Hình 4.4: Thử rung két mát trên giá thử rung
Két mát được gá và kẹp chặt trên bàn gá của giá thử, đảm bảo kê gỗ và đệm lót bằng cao su hoặc nỉ.
Bịt chặt các đầu ra của két mát, tiến hành bơm nước và khí nén vào két mát Áp suất khí nén bảo đảm 0,1 +0.01 MPa (1 +0.1 kG/cm 2 ).
Cài đặt thời gian 02 phút cho giá thử rung Chiều cao rơi tự do của giá thử là 50 +2 mm là cố định và được quyết định bởi cơ cấu cam quay bên dưới bàn gá.
Bảng 4.5: Nội dung kiểm tra thử rung két mát nước xe BMP-1
Nội dung Phương pháp Phương tiện,
TT kiểm tra Yêu cầu kỹ thuật thực hiện dụng cụ, TBCN
- Chiều cao rơi tự do là 50 +2 mm, tần số 8010 dao động trong một phút, két mát phải đặt nằm Két mát được kẹp -Giá thử rung Đảm bảo độ ngang cho đầy nước trên bàn gá của
1 với áp suất 0,1 +0.01 giá thử rung kê gỗ chuyên dùng; bền va đập MPa (1 +0.1 kG/cm 2 ) và đệm lót bằng
- Thời gian thử cao su hoặc nỉ. không ít hơn 2 phút, không cho phép chảy nước
Trong quá trình thử rung, cần theo dõi và phát hiện các vị trí rò rỉ,chảy nước Đánh dấu các vị trí khuyết tật (nếu có) Kết thúc quá trình thử rung, nếu phát hiện các vị trí khuyết tật cần tiến hành xử lý ngay và thực hiện lại công đoạn thử rung và thử kín theo đúng QTCN thử két mát tại Nhà máy.
4.2.2 Thử nghiệm sản phẩm lắp ráp trên xe BMP-1
Két mát đảm bảo các YCKT khi thử tĩnh trên các giá thử, tiến hành lắp đặt trực tiếp lên xe để đánh giá khả năng làm việc của két mát Trong phạm vi thực hiện đề tài, két mát nước xe BMP-1 được lắp đặt và chạy thử nghiệm trên xe số 319 tại Trường Sỹ quan Lục Quân 1 (Trường Đại học Trần Quốc Tuấn).
Hình 4.5: Lắp đặt thử nghiệm két mát trên xe BMP-1 Bảng 4.6: Kiểm tra két mát khi lắp trên xe
Nội dung Phương pháp Phương tiện,
TT kiểm tra Yêu cầu kỹ thuật thực hiện dụng cụ, TBCN
1 Kiểm tra tĩnh Xe nổ thử tại chỗ
Kiểm tra - Nổ xe tại chỗ - Kiểm tra bằng
- Quan sát kim mắt thường nhiệt độ nước - Két mát nước: Nhiệt - Đồng hồ đo
- làm mát đối độ nước 79 o C-100 o C chỉ thị nhiệt độ nhiệt độ trên với két mát trên đồng hồ báo nhiệt độ nước xe
2 Kiểm tra Xe chạy trên thực địa động
55 o C, - Cho xe BMP-1 - Kiểm tra bằng
Kiểm tra - Chế độ làm việc số 319 chạy trên mắt thường nhiệt độ nước 79 o C-100 o C,
- thực địa (bãi lái - Đồng hồ đo làm mát đối - Cho phép cao nhất của đơn vị) nhiệt độ trên với két mát không hạn chế thời xe gian làm việc (khi nhiệt độ nước không lớn hơn 120 o C) là
Kiểm tra tĩnh – nổ thử xe tăng tại chỗ trong thời gian không ít hơn 30 phút, tiến hành kiểm tra đồng hồ đo nhiệt độ nước trên xe, đảm bảo các yêu cầu kỹ thuật.
Cho xe tăng chạy trên bãi lái, qua các địa hình khác nhau theo đúng QTCN thử xe đường dài, tiến hành kiểm tra đồng hồ đo nhiệt độ nước trên xe bảo đảm đúng các yêu cầu kỹ thuật.
Quá trình thử trên xe, ban đề tài đã khẳng định được chất lượng của sản phẩm sau quá trình chế tạo thử nghiệm đảm bảo các YCKT đề ra, đáp ứng đầy đủ các tiêu chí thiết kế ban đầu.
Thủ trưởng TCKT đã ra quyết định số: 176/QĐ-TCKT về việc phê duyệt kết quả nghiệm thu sản phẩm Quốc phòng chế thử do Nhà máyZ153/TCKT thực hiện (trong đó có sản phẩm két mát nước xe BMP-1).Cho phép Nhà máy Z153/TCKT tiến hành các bước tiếp theo, từng bước nội địa hóa VTKT, đưa két mát nước xe BMP-1 trở thành một mặt hàng thương phẩm quốc phòng truyền thống của Nhà máy.
Kết luận chương 4
Theo QTCN chế thử và sản xuất loạt “0” tại Nhà máy Z153/TCKT/BQP, các sản phẩm được sản xuất lần đầu được kiểm tra một cách nghiêm ngặt ngay từ khâu cung cấp vật tư đầu vào Các công đoạn gia công, chế tạo cũng được thực hiện tốt công tác 3 kiểm: Người thực hiện kiểm tra, kỹ thuật viên phân xưởng kiểm tra và nhân viên KCS kiểm tra. Sản phẩm sau khi gia công hoàn thiện được kiểm tra trên các giá thử chuyên dùng tại Nhà máy, đặc biệt các sản phẩm sản xuất lần đầu phải được lắp đặt và thử nghiệm trực tiếp trên xe Tăng thiết giáp Các sản phẩm được gửi tại các đơn vị có xe để tiếp tục theo dõi và đánh giá độ bền Từ năm 2017 đến nay, Nhà máy Z153/TCKT được Thủ trưởng Tổng cục Kỹ thuật giao nhiệm vụ nghiên cứu, chế tạo các sản phẩm mới Sản phẩm được các đơn vị có xe TTG đánh giá cao về độ bền, tính hiệu quả, đảm bảo đầy đủ các tính năng kỹ chiến thuật của xe Từ đó đến nay, các sản phẩm chế thử đã khẳng định được chất lượng, Thủ trưởng TCKT đã cho phép nhà máy chế tạo loạt, phục vụ nhu cầu nội địa hóa VTKT, bảo đảm cho các đơn vị trong toàn quân.
KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN CỦA ĐỀ TÀI
1 Kết luận: Sau một thời gian tìm hiểu, nghiên cứu cấu tạo và nguyên lý hoạt động của các loại két mát cho động cơ Diesel cao tốc, đặc biệt là két mát cho các loại động cơ trên xe TTG và xe đặc chủng khác, bằng phương pháp nghiên cứu lý thuyết và các phương pháp nghiên cứu thực nghiệm, tác giả đã hoàn thành luận văn với nội dung gồm 04 chương: Những kết quả đạt được:
- Tìm hiểu và nắm rõ cấu tạo và nguyên lý hoạt động của một số két mát trên động cơ Diesel cao tốc điển hình trang bị trên các xe tăng thiết giáp và khí tài đặc chủng trong Quân đội Nhân dân Việt Nam đang được sửa chữa tại Nhà máy Z153/TCKT.
- Nghiên cứu và làm chủ công nghệ chế tạo két mát trên dây chuyền công nghệ chế tạo két mát xe tăng T-54 tại đơn vị.
-Nghiên cứu, thiết kế và chế tạo thành công 01 két mát nước xe BMP-1 cải tiến dạng cánh sóng, thông qua việc nghiên cứu, thiết kế và chế tạo các TBCN phục vụ quá trình chế tạo, cải tiến két mát.
- Nghiên cứu, thiết kế và chế tạo 01 két mát dầu hộp số xe BMP-1 trên cơ sở nghiên cứu, thiết kế, chế tạo TBCN phục vụ chế tạo két mát Qua đó nghiên cứu, cải tiến thành công thiết bị 9958-544PЭ phục vụ dệt được hầu hết các cụm ruột của các loại két mát dạng cánh phẳng đang phục vụ trong lực lượng TTG Quân đội Nhân dân Việt Nam.
- Làm chủ được công nghệ chế tạo két mát hiện nay với 02 công nghệ chính: Chế tạo két mát dạng cánh sóng và két mát dạng cánh phẳng Từng bước nội địa hóa VTTBKT, bảo đảm tính cơ động và sẵn sàng chiến đấu cho lực lượng TTG và các đơn vị khác trong toàn quân.
2 Hướng phát triển của đề tài: Dựa vào quá trình nghiên cứu 02 loại két mát nói trên tác giả có đề xuất phát triển đề tài cao hơn theo hướng
“ Nghiên cứu công nghệ chế tạo két mát cho động cơ Diesel” với mục tiêu có thể nghiên cứu, chế tạo bất kỳ loại hình két mát phục vụ cho tất cả các loại động cơ Diesel Bằng việc nghiên cứu, thiết kế và chế tạo các TBCN tương ứng phục vụ quá trình chế tạo cho từng loại két mát.