Nghiên cứu, thiết kế, chế tạo bộ truyền lực trục - poly động cơ B2-500 trên giàn khoan dầu khí

Mục tiêu của đề tài: Làm chủ việc nghiên cứu thiết kế, chế tạo bộ truyền lực trục-puly kép động cơ B2-500 trên giàn khoan dầu mỏ và đưa vào ứng dụng sản xuất trong nước thay thế hàng nh

Tên đề tài: “NGHIÊN CỨU, THIẾT KẾ, CHẾ TẠO

BỘ TRUYỀN LỰC TRỤC–PULY KÉP ĐỘNG CƠ B2–500

TRÊN GIÀN KHOAN DẦU KHÍ”

VIỆN DUYỆT

PHÓ VIỆN TRƯỞNG

CHỦ NHIỆM ĐỀ TÀI

Phan Thạch Hổ

MỤC LỤC

 

LỜI NÓI ĐẦU 6 

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ BỘ TRUYỀN ĐỘNG THIẾT BỊ KHOAN VÀ BỘ TRUYỀN LỰC TRỤC-PULY KÉP TRÊN GIÀN KHOAN DẦU KHÍ .7 

1.1 Tình hình nghiên cứu trong nước và ngoài nước: 7

1.2 Mô tả kỹ thuật: 9

1.2.1 Công dụng: 9

1.2.2 Các thông số kỹ thuật: 10

1.2.3 Thành phần bộ truyền động 11

1.2.4 Sơ đồ động học cụm 3 tổ máy diezen: 12

1.2.5 Cấu tạo và nguyên lý làm việc của các thành phần tạo thành bộ truyền động: 13

Kết luận chương 1 18

CHƯƠNG 2: TÍNH TOÁN, THIẾT KẾ BỘ TRUYỀN LỰC TRỤC – PULY KÉP B2-500 TRÊN GIÀN KHOAN DẦU KHÍ 19 

2.1 Tính toán các thông số bộ truyền đai: 19

2.1.1 Cơ sở lý thuyết tính toán thiết kế bộ truyền đai 19

2.1.2 Tính toán các thông số bộ truyền đai: 20

2.2 Tính toán các thông số trục puly kép: 23 

2.2.1 Cơ sở lý thuyết tính toán trục puly kép 23

2.2.2 Tính trục theo độ bền uốn và xoắn: 23

2 2.3 Tính kiểm nghiệm trục theo độ bền mỏi: 23

2.2.4 Tính kiểm nghiệm trục theo độ bền tĩnh .24

2.2.5 Tính toán trục puly kép: 24

2 3 Thiết kế bộ truyền lực trục – puly kép: 28

Kết luận chương 2: 29

CHƯƠNG 3: QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO BỘ TRUYỀN LỰC TRỤC – PULY KÉP ĐỘNG CƠ B2-500 TRÊN GIÀN KHOAN DẦU KHÍ 30 

3.1 Lập quy trình công nghệ gia công chi tiết trục-puly kép: 30 

3.1.1 Phân tích chi tiết gia công 30 

3.1.2 Xác định dạng sản xuất 31 

3.1.3 Chọn phôi và phương pháp chế tạo phôi: 31 

3.1.4 Kích thước phôi: 33 

3.1.5 Thiết kế quy trình công nghệ gia công chi tiết 33 

3.1.6 Các bước nguyên công chế tạo trục 36

3.1.7 Lượng dư gia công 36 

3.1.8 Tính toán và tra chế độ cắt: 38

3.1.9 Phiếu tổng hợp các bước nguyên công 43

3.2 Chế tạo bộ truyền lực trục – puly kép: 44

3.3 Cân bằng động bộ truyền lực trục-puly kép 47

Kết luận chương 3: 57

CHƯƠNG 4: HƯỚNG DẪN LẮP ĐẶT, SỬ DỤNG, SỬA CHỮA BỘ

TRUYỀN LỰC TRỤC-PULY KÉP ĐỘNG CƠ B2-500 TRÊN GIÀN KHOAN

DẦU KHÍ 58 

4.1 Hướng dẫn lắp đặt 58 

4.1.1 Chỉ dẫn chung 58

4.1.2 An toàn lao động 58

4.1.3 Lắp đặt 58

4.1.4 Chuẩn bị khởi động: 61

4.1.5 Khởi động và chạy rà: 61

4.2 Hướng dẫn sử dụng: 62 

4.2.1 Chỉ dẫn chung: 62

4.2.2 Các hư hỏng có thể xảy ra và biện pháp khắc phục: 63

4.2.3 Bảo dưỡng kỹ thuật: 64

4.2.4 Quy tắc bảo quản và đóng gói: 69

4.2.5 Vận chuyển: 69

Kết luận chương 4: 70 

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 71

TÀI LIỆU THAM KHẢO 73

PHỤ LỤC : Error! Bookmark not defined

Phụ lục 1: Hợp đồng và phụ lục hợp đồng nghiên cứu khoa họcError! Bookmark not define Phụ lục 2: Các văn bản kiểm tra và đánh giá chất lượng sản phẩmError! Bookmark not defi Phụ lục 3: Biên bản họp hội đồng KHCN nghiệm thu cấp cơ sở, cấp bộ Error! Bookmark no Phụ lục 4: Bộ bản vẽ thiết kế bộ truyền lực trục-puly kép:Error! Bookmark not defined. 

GIỚI THIỆU CHUNG VỀ ĐỀ TÀI

1 Tên đề tài: “Nghiên cứu, thiết kế, chế tạo bộ truyền lực trục–puly kép

động cơ B2–500 trên giàn khoan dầu khí.”

2 Cơ sở pháp lý của đề tài:

- Quyết định số 6968 /QĐ – BCT, ngày 29 tháng 12 năm 2011 về việc đặt hàng thực hiện các nhiệm vụ KHCN năm 2012 của Bộ Trưởng Bộ Công Thương

- Hợp đồng đặt hàng sản xuất và cung cấp dịch vụ sự nghiệp công nghiên cứu khoa học và phát triển công nghệ số 41.12.RD/HĐ-KHCN ngày 15 tháng 03 năm

3.2 Mục tiêu của đề tài:

Làm chủ việc nghiên cứu thiết kế, chế tạo bộ truyền lực trục-puly kép động

cơ B2-500 trên giàn khoan dầu mỏ và đưa vào ứng dụng sản xuất trong nước thay thế hàng nhập khẩu

4 Đối tượng, phạm vị và phương pháp nghiên cứu của đề tài:

4.1 Đối tượng nghiên cứu:

Nghiên cứu tổng quan chế độ làm việc của bộ truyền lực trục-puly kép động

cơ B2-500 trên giàn khoan dầu khí

4.2 Phạm vi nghiên cứu:

- Tính toán, thiết kế bộ truyền lực trục-puly kép động cơ B2-500 trên giàn khoan dầu khí

- Lập quy trình công nghệ chế tạo bộ truyền lực trục-puly kép động cơ

B2-500 trên giàn khoan dầu khí

- Chế tạo 01 bộ truyền lực trục-puly kép động cơ B2-500 trên giàn khoan dầu khí Đưa vào XNLD dầu khí Vietsovpetro để lắp đặt chạy thử

4.3 Phương pháp nghiên cứu:

Đề tài sử dụng các phương pháp nghiên cứu sau:

- Phương pháp nghiên cứu tài liệu: Thu thập, nghiên cứu lý thuyết, tổng hợp tài liệu, thiết kế về các vấn đề liên quan đến bộ truyền lực trục-puly kép động cơ B2-500

- Căn cứ theo mẫu có sẵn tại cơ sở sản xuất

- Phương pháp thực nghiệm: Nghiên cứu các điều kiện làm việc thực tế bộ truyền lực trục-puly kép động cơ B2-500 trên giàn khoan dầu khí Lựa chọn thiết bị, vật liệu phù hợp tại các cơ sở sản xuất để gia công đạt các yêu cầu kỹ thuật

5 Kinh phí thực hiện đề tài:

DANH SÁCH CÁC THÀNH VIÊN THAM GIA NGHIÊN CỨU ĐỀ TÀI

Chuyên môn

Cơ quan công tác

1 Phan Thạch Hổ NCVCC Tiến sỹ kỹ thuật Viện Nghiên cứu Cơ khí

6 Đỗ Thái Cường Kỹ sư máy và thiết bị mỏ Viện Nghiên cứu Cơ khí

10 Đặng Trọng Liễu Kỹ sư Cơ khí dầu mỏ Xí nghiệp Liên doanh

dầu khí Vietsovpetro

LỜI NÓI ĐẦU

Trong công cuộc Công nghiệp hóa - hiện đại hóa đất nước, ngành công nghiệp dầu khí đang là một trong những ngành công nghiệp mũi nhọn Tập đoàn dầu khí Việt Nam không ngừng vững mạnh và ngày càng phát triển không chỉ ở trong nước mà còn vươn xa tới thị trường quốc tế

Đề cập đến sự phát triển của ngành công nghiệp dầu khí không thể không nhắc đến vai trò quan trọng của các thiết bị phục vụ cho công tác khoan và khai thác Một trong những vấn đề được quan tâm là tìm hiểu về chuyên ngành thiết bị khoan, cấu tạo, nguyên tắc vận hành và nâng cao tuổi thọ cũng như hiệu suất của các thiết bị

Bộ truyền lực trục-puly kép thuộc bộ truyền động thiết bị khoan được ứng dụng tại các mỏ dầu ở khắp nơi trên thế giới như là một công cụ chủ lực cho việc khai thác dầu Tại các quốc gia có công nghệ chế tạo máy cao và nền công nghiệp khai thác dầu mỏ phát triển, việc chế tạo bộ truyền lực trục-puly kép đã trở thành truyền thống với sản lượng lớn, chất lượng cao Tuy nhiên giá thành cũng cao Ở Việt Nam, dầu mỏ được khai thác với các thiết bị chủ yếu được nhập từ Liên Xô Hiện nay, chúng ta đang cố gắng nội địa hóa một số thiết bị, phụ tùng nhằm thay thế các chi tiết mau mòn chóng hỏng trên các giàn khoan Tại xí nghiệp Liên doanh dầu khí Vietsovpetro đang sử dụng loại động cơ B2-500 Ta chọn đối tượng nghiên cứu

là bộ truyền lực trục-puly kép động cơ B2-500 Bộ truyền lực trục-puly kép động cơ

B2-500 là một trong số những chi tiết mau mòn chóng hỏng Đề tài “Nghiên cứu, thiết kế, chế tạo bộ truyền lực trục – puly kép động cơ B2–500 trên giàn khoan dầu khí” được Viện nghiên cứu Cơ khí đề xuất và Bộ Công thương chấp thuận nhằm

đáp ứng yêu cầu sản xuất, góp phần phát triển năng lực ngành cơ khí chế tạo trong nước đồng thời chủ động nội địa hoá thiết bị trong ngành khai thác dầu mỏ

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ BỘ TRUYỀN ĐỘNG THIẾT BỊ KHOAN VÀ

BỘ TRUYỀN LỰC TRỤC-PULY KÉP TRÊN GIÀN KHOAN DẦU KHÍ 1.1 Tình hình nghiên cứu trong nước và ngoài nước:

Hình1.1: Hình ảnh về một giàn khoan dầu mỏ

Hình 1.2: Hình ảnh động cơ B2-500 Hình 1.3: Hình ảnh bộ truyền lực trục-puly kép

* Tình hình ứng dụng và phát triển trên thế giới:

Tại các nước có nền cơ khí phục vụ khai khoáng phát triển (G7, EU, Nga, Trung Quốc, …) việc chế tạo thiết bị phục vụ ngành công nghiệp khai thác, chế biến dầu khí là một trong những lĩnh vực được ưu tiên đặc biệt:

- Về con người: Có các Viện nghiên cứu, trường Đại học chuyên ngành dầu khí;

- Về hệ thống cơ sở vật chất: Có các nhà máy hiện đại, các xưởng chế tạo thử

nghiệm về công nghệ, vật liệu,…

- Về tài chính: Đầy đủ, bao gồm từ nhiều nguồn như các nhà chế tạo và các

hộ tiêu thụ

Sản phẩm rất đa dạng, bao gồm:

- Thiết bị đồng bộ: Nhà máy lọc hóa dầu, dàn khoan trên biển và trên mặt đất, các trạm bơm, cụm thiết bị khoan, hệ thống máy phát điện cung cấp năng lượng, thiết bị nâng hạ chuyên dùng, phương tiện vận chuyển dầu khí,…

- Các phụ tùng, thiết bị lẻ: Đủ các chủng loại, trong đó có bộ truyền lực puly kép của động cơ B2-500 dùng để truyền chuyển động từ động cơ Diezen sang các máy công tác: bơm, máy khoan, máy nén khí,…

trục-Để đưa một sản phẩm ra thị trường người ta thực hiện đầy đủ các bước từ nghiên cứu, thiết kế, chế tạo, khảo nghiệm và đưa vào ứng dụng trong sản xuất Sản phẩm có chất lượng cao, đáp ứng yêu cầu thực tiễn và trở thành hàng hóa truyền thống

* Tình hình ứng dụng và phát triển tại Việt Nam:

Nền kinh tế của đất nước ta trong những năm gần đây đã có những bước tiến vượt bậc với sự tăng trưởng luôn được duy trì ổn định ở mức tương đối cao Ngành công nghiệp dầu khí Việt Nam là một trong những ngành mũi nhọn của cả nước mà điển hình là Xí nghiệp liên doanh dầu khí “Vietsovpetro” đóng góp một phần không nhỏ vào các thành tựu phát triển đó

Xí nghiệp liên doanh dầu khí Vietsovpetro là đơn vị đứng đầu trong công tác tìm kiếm, khoan thăm dò và khai thác dầu khí ở Việt Nam hiện nay Vùng hoạt động chủ yếu là thềm lục địa phía Nam Việt Nam và đang mở rộng hợp tác sang các nước như Liên Bang Nga, Algeria, Vênêzuêla, Kadắctan, … XNLD hiện đang khai thác dầu trên 3 mỏ chính là Bạch Hổ, Rồng và Đại Hùng Ở mỏ Bạch Hổ có 11 giàn

cố định, một số giàn nhẹ và là mỏ chiếm phần lớn sản lượng sản phẩm khai thác trong liên doanh Để phục vụ cho công tác tìm kiếm, khoan thăm dò và khai thác dầu khí, nhiệm vụ quan trọng đặt ra là phải có một hệ thống trang thiết bị phù hợp

Thực hiện công cuộc công nghiệp hóa, hiện đại hóa và nhanh chóng tiếp cận các ngành công nghiệp khai thác, chế biến dầu mỏ ở nước ta, một số đơn vị như Viện Nghiên cứu Cơ khí, Viện Dầu khí, Viện Khoa học Công nghệ Mỏ,… kết hợp với các công ty chế tạo cơ khí đã nghiên cứu, thiết kế, chế tạo nhiều loại puly và đã đưa ra ứng dụng rộng rãi trong sản xuất Tuy nhiên bộ truyền lực trục-puly kép của động cơ B2-500 và phụ tùng giàn khoan dầu khí chưa có đơn vị nào nghiên cứu, thiết kế, chế tạo

1.2 Mô tả kỹ thuật:

1.2.1 Công dụng:

Bộ truyền động thiết bị khoan bao gồm các máy động lực (diezen) và các thiết bị cơ khí khác (bộ truyền lực trục-puly kép, bộ truyền lực trục-puly đơn, hộp

số, trục, ổ đỡ, vòng bi, dây đai, thanh giằng,…) có nhiệm vụ:

- Cung cấp năng lượng cho tất cả các hoạt động của máy móc, thiết bị trên giàn khoan

- Truyền công suất từ máy động lực đến tời, các mâm quay tháp khoan, bơm khoan, máy nén khí,…

Ở vùng mỏ dầu trên biển Việt Nam đang sử dụng bộ truyền động loại Д” và “Uranmash 3Д-76” Đây là những bộ truyền động được chỉ định để sử dụng ở những vùng khí hậu ôn hòa – kiểu “Y”, loại bố trí “2” theoГОСТ 15150-69

“HБО-1.2.2 Các thông số kỹ thuật:

Công suất động cơ diezen với vòng quay 26,6s-1

Công suất lớn nhất truyền đến tời từ 3 động cơ diezen

Công suất truyền đến bơm khoan kW(CV)

Khoảng tốc độ quay của trục động cơ diezen khi tải tời và

cơ cấu quay s-1 (vg/ph)

13,3÷26,6 (800÷1600)Khoảng tốc độ quay của trục động cơ diezen khi tải bơm

khoan s-1 (vg/ph)

13,3÷20 (800÷1200)

1.2.3 Thành phần bộ truyền động

a Bộ truyền động (H1.4) cấu tạo từ cụm 3 tổ máy diezen truyền động cho tời,

mâm quay tháp khoan, bơm dung dịch khoan và máy nén khí và cụm 2 tổ máy

diezen truyền động bơm dung dịch khoan cũng như hệ thống đường ống tiếp nhiên

liệu

- Cụm 3 tổ máy diezen gồm các máy ở vị trí 1, 3 và 4 được kết nối với nhau

thành một nhóm truyền động bằng dây đai thang Các tổ máy được kẹp chặt với

nhau bởi các thanh giằng vị trí 2

- Cụm 2 tổ máy diezen gồm các máy ở vị trí 6 và 8 được kết nối với nhau

thành một nhóm truyền động bằng dây đai thang Các tổ máy được kẹp chặt với

nhau bởi các thanh giằng vị trí 7

Các máy động lực trong hệ thống truyền động có thể được cung cấp với các

diezen B2-500 TK-C4 hoặc các diezen Wola 24ANF-71H12A sản xuất tại nước

cộng hòa nhân dân Ba lan (sau này gọi là Wola)

b Cấu tạo bộ truyền động trong trường hợp hệ thống thiết bị khoan là diezen

B2-500 TK-C4 được trình bày trong bảng dưới đây:

lượng, kg

Số lượng

c Thành phần bộ truyền động trong trường hợp hệ thống thiết bị khoan là

diezen “Wola” được trình bày trong bảng sau:

kg

Số lượng

1.2.4 Sơ đồ động học cụm 3 tổ máy diezen:

Sơ đồ động học cụm 3 tổ máy diezen được trình bày ở hình 1.5:

Công suất từ các tổ máy động cơ diezen vị trí 1 qua khớp đàn hồi vị trí 2, qua

hộp giảm tốc vị trí 3 và côn hơi đơn vị trí 4 truyền tới trục truyền động được tổng

hợp lại nhờ các truyền động đai thang và được truyền qua các côn hơi kép truyền tới

trục chủ động V ở bộ truyền động đến bơm, hoặc đến trục chủ động I của hộp số,

1.2.5 Cấu tạo và nguyên lý làm việc của các thành phần tạo thành bộ truyền động:

a Tổ máy động lực АСДУ- ІШК-500-У2 (Hình 1.6) tạo thành bởi khung vị trí 1, trên đó lắp diezen vị trí 3 với các hệ thống làm mát, cấp nhiên liệu, bôi trơn, khởi động và điều khiển, làm sạch khí và khí xả Trục diezen qua khớp đàn hồi vị trí

4 nối với hộp số 6, qua côn hơi vị trí 7 kết nối với trục truyền động vị trí 9 Ở đây trục được đặt trên các giá đỡ vị trí 8, còn ở cuối trục lắp bánh đà vị trí 10 truyền động cho máy nén khí

- Hộp giảm tốc PЦC-1,53 (Hình 1.7) là loại một cấp tạo thành từ thân hộp vị trí 1 và nắp vị trí 2, trong đó lắp trục răng chủ động, vị trí 9 và trục bị động, vị trí 8 với cặp bánh răng thẳng ăn khớp ngoài kiểu thân khai

Trục chủ động vị trí 9 lắp trên 2 vòng bi cầu hướng kính vị trí 13 Phần cuối của trục có cấu tạo hình côn để lắp nửa khớp bị động cho động cơ diezen B2 hoặc khớp đàn hồi cho diezen “Wola” Để tránh dầu chảy ra theo trục ở nắp vị trí 12, lắp

2 phớt chắn dầu vị trí 10, với các vòng găng vị trí 11

Trục bị động vị trí 8 cũng lắp trên 2 vòng bi cầu hướng kính Trên trục lắp bánh răng vị trí 6 Phần cuối của trục có cấu tạo hình côn để lắp côn hơi

Để ngăn dầu chảy từ ổ đỡ, lắp 2 vòng chắn dầu trong nắp hộp số Để đưa không khí tới bình chứa của côn hơi trong trục người ta khoan lỗ Ь, còn ở cạnh trục

có lỗ khoét và 4 lỗ ren để bắt khớp hình khuyên Để kẹp chặt khớp nối, hai trục đều

có phần cuối tiện ren Để làm mát hay làm nóng dầu bôi trơn, trong thân hộp số có

bộ làm nóng vị trí 14 Bôi trơn cặp bánh răng và vòng bi được thực hiện bởi dầu bắn lên Mức dầu được kiểm tra bằng que thăm dầu vị trí 5 Dầu thải được đổ ra qua nút

Trong trường hợp diezen “Wola” trên trục hộp số có lắp khớp đàn hồi kiểu

“Wola E115” vị trí 1 (H1.9) với Mayơ vị trí 2, dùng để kết nối với phần côn trục hộp số Khớp nối nằm trong bộ phụ tùng kèm theo diezen “Wola” mô tả cụ thể trong hướng dẫn sử dụng, kèm theo từng điểm

Trên trục bị động có lắp mâm quay vị trí 3 (Hình 1.8, hình 1.9), trên đó khớp côn hơi vị trí 4 được kẹp chặt nhờ các bu lông Để tránh sự trượt của mâm quay trên trục người ta dùng đai ốc vị trí 9 Không khí được dẫn đến khớp qua ống nối vị trí 5, lắp vào trong trục hộp số và đầu ống cong vị trí 8, nối với nhau bằng đường ống mềm vị trí 6 Để giữ cho ống cong không bị va chạm khi quay và rung động người

ta đặt quai vòng vị trí 7, được kẹp chặt trên mâm quay bằng bu lông

- Trục truyền động (Hình 1.10) có 2 gối đỡ Mỗi gối đỡ gồm ổ bi trụ cầu vị trí

4, lắp trong thân gối vị trí 6 và nắp đậy vị trí 3 và 7 Trên phần giữa trục vị trí 9, có lắp puly vị trí 8 của bộ truyền động đai thang Trên phần cuối bên trái trục có lắp nửa khớp tạo thành bởi mayơ vị trí 2 và vành đai vị trí 1, còn trên phần cuối bên phải lắp puly vị trí 10 Việc bôi trơn ổ đỡ được thực hiện qua vú mỡ vị trí 5

b Tổ máy động lực ACДУ-2Ш-500/580-Y2 (Hình1.11)

Khác với tổ máy động lực ACДУ-1ШK-500-Y2 là nó có hai trục truyền động

vị trí 9,11 Giữa các trục truyền động có lắp đặt côn hơi vị trí 10 Không khí được dẫn đến khớp nối từ cạnh trục qua vòng ngoặc vị trí 5 và đường ống dẫn khí vị trí 2

- Trục truyền động (Hình 1.12) khác trục truyền động (Hình 1.10) bởi nó có nửa khớp nối gồm mayơ vị trí 11 và vành đai 1

Trục truyền động (Hình1.13) khác trục truyền động (Hình1.10) bởi nó có phía cuối bên trái côn hơi vị trí 1 được kẹp chặt với mâm quay bằng các bu lông vị trí 2

c Tổ máy động lực ACДУ-2Ш-КП-Y2 (Hình1.14) cấu tạo bởi khung vị trí

1, trên đó lắp diezen vị trí 3 với các hệ thống làm mát, cấp nhiên liệu, bôi trơn, khởi động và điều khiển, làm sạch không khí và khí xả Trục diezen qua khớp đàn hồi vị trí 4 được nối với hộp số vị trí 6, hộp số nối với trục truyền động vị trí 9 qua côn hơi

vị trí 7 Khi đó trục được đặt trên trụ đỡ vị trí 8 và nối với trục chủ động hộp số vị trí 11 bằng khớp khí nén-cao su qua khớp khuyên vị trí 15 và đường ống dẫn khí vị

- Trục truyền động (Hình 1.15) khác trục truyền động (Hình 1.12) bởi nó có ở

phần giữa là 2 puly vị trí 8 và 11 gọi là trục – puly kép Đây chính là cụm chi tiết

mà đề tài nghiên cứu

- Hộp số gồm thân vị trí 2 trong đó lắp đặt các trục chậm: Trục III vị trí 3 và trục IV vị trí 4 và nắp vị trí 1 trong các lỗ nắp có lắp trục chủ động 1 vị trí 10 và trục trung gian II vị trí 26

Trên phần cuối trục 1 có lắp puly vị trí 7 truyền động cho bơm hệ thống bôi trơn, được lắp trên trục bằng đai ốc vị trí 6

- Trục chủ động 1 (hình 1.16) cấu tạo từ trục vị trí 10 được ghép trên 3 gối đỡ

bi cầu hướng tâm hai dãy vị trí 5, 8 và 12 Gối đỡ vị trí 5 cố định trong cốc vị trí 4 bằng nắp vị trí 3 Hai gối đỡ khác lắp tự do trong vỏ áo phía ngoài 12 Các vỏ gối bên trong kẹp chặt trên trục bằng những ống lót vị trí 7, 11, 13 và đai ốc vị trí 9 Trên các rãnh trục bánh răng con vị trí 6 tự do dịch chuyển Trong trục có lỗ thủng

để đưa không khí đến côn hơi qua mâm quay vị trí 1 Trong nắp vị trí 3 lắp 2 vòng chắn vị trí 2 để ngăn dầu chảy ra từ hộp số và cũng còn ngăn bụi từ bên ngoài vào

- Trục trung gian II vị trí 26 được lắp trên hai gối đỡ bi cầu hướng tâm 2 dãy

vị trí 23 và 27 Gối đỡ vị trí 23 là cố định, gối đỡ vị trí 27 lắp đặt tự do và lắp trên trục bằng vòng đệm vị trí 28 Trên các rãnh trục lắp các bánh răng nhỏ 24 và 25 Trong nắp vị trí 1 có cửa kiểm tra, qua đó người ta tháo lắp các bánh răng nhỏ 24 và

25

- Trục bị động II (Hình1.17) cấu tạo từ trục vị trí 3, lắp trên gối đỡ bi cầu hướng kính vị trí 1, 5 và 8 Ổ đỡ vị trí 8 cố định trong cốc vị trí 7 bởi nắp vị trí 9 Gối đỡ 1 và 5 lắp tự do trong vỏ áo phía ngoài Các vỏ áo bên trong kẹp chặt trên trục bằng các ống lót Các bánh răng nhỏ vị trí 2 và 4 ép trên trục Cụm bánh răng nhỏ vị trí 6 có thể dịch chuyển theo các rãnh trục Trong nắp vị trí 9 có lắp 2 vòng chắn vị trí 10

- Trục bị động IV (Hình 1.18) cấu tạo từ trục vị trí 3, lắp trên 3 gối đỡ bi cầu hướng tâm 2 dãy vị trí 1, 5 và 8 Gối đỡ vị trí 8 cố định trong cốc vị trí 7, bởi nắp vị trí 9 Các vỏ áo trong kẹp chặt trên trục bằng các ống lót Các bánh răng nhỏ vị trí 4

và 6 ép trên trục Cụm – bánh răng nhỏ vị trí 2 có thể dịch chuyển theo các rãnh trục Trong nắp vị trí 9 lắp 2 vòng chắn dầu vị trí 10

- Trong hộp số có lắp: cơ cấu đóng số thứ nhất và thứ 2, cơ cấu đóng số thứ 3

và thứ 4 và cơ cấu đóng số trực tiếp và số lùi 2 Mỗi cơ cấu độc lập

- Sơ đồ động học hộp số (Hình 1.5)

Trục I nhận chuyển động quay từ diezen qua hộp số, bộ truyền động đai thang khi đóng khớp nối côn hơi kép Bánh răng nhỏ Z=28, chuyển dịch theo trục I

có thể ăn khớp với bánh răng con Z=38 của trục trung gian II Khi đó các trục III và

IV sẽ được truyền động trực tiếp Bánh răng nhỏ thứ 2 Z=38 ở trong trạng thái ăn khớp thường trực với bánh răng Z= 82 của trục III

Khi kết nối bánh răng nhỏ Z=28 với bánh răng Z=70 các trục III và IV sẽ được truyền chuyển động số lùi (đảo chiều)

Khi đóng số 1 cụm bánh răng nhỏ Z=32/54 kết nối với bánh răng Z=70, còn khi đóng số 4 – với bánh răng Z=82

Như vậy từ trục IV có thể nhận được 4 truyền động trực tiếp và đảo chiều,

mà sau đó được truyền đến trục nâng của tời và đến trục cơ cấu quay

Từ trục III của hộp số ta có thể nhận được số 5 độc lập lên trục nâng của tời, dùng để nâng gầu rỗng khi hạ dụng cụ với nó Khi đó cụm – bánh răng Z=32/54 và Z=38/50 hộp số phải được đẩy ra và ăn khớp

- Điều khiển hộp số (Hình1.19)

Việc đóng số 1 được thực hiện trình tự như sau:

+ Dừng hộp số , để làm việc này cần ngắt khớp nối côn hơi vị trí 10

+ Ngắt ăn khớp cụm- bánh răng nhỏ vị trí 27 (Hình1.21); Để làm việc này cần kéo tay gạt thiết bị định vị vị trí 21 về phía người sử dụng, quay vô lăng vị trí

22 sao cho rãnh trên đĩa định vị 23 ở vị trí đối diện cơ cấu định vị cơ cấu cách ly vị trí 20 Hãm đĩa định vị vị trí 23, thả tay gạt cơ cấu định vị vị trí 21 Đưa chốt định vị của cơ cấu cách ly vị trí 20, vào rãnh đĩa định vị vị trí 23 Khi đó cụm – bánh răng nhỏ vị trí 27, qua hệ thống bánh răng nhỏ vị trí 26, 25, 24 và 15 và thanh răng tay đòn vị trí 10, chuyển dịch theo rãnh trục vào vị trí trung gian

+ Đưa cụm – bánh răng nhỏ vào ăn khớp, vị trí 5 Để làm việc này cần phải kéo tay gạt chốt định vị vị trí 12 về phía người sử dụng, quay tay lái vị trí 16 ngược chiều kim đồng hồ Hãm đĩa định vị vị trí 13, thả tay đòn chốt định vị vị trí 12 Khi

đó cụm – bánh răng nhỏ vị trí 5 qua hệ thống bánh răng nhỏ vị trí 11, 7, 8, 9 và

thanh răng đòn bẩy vị trí 6 dịch chuyển theo rãnh vào ăn khớp với bánh răng Z=88 của hộp số

Đóng số thứ 2 thực hiện tương tự như số thứ nhất nhưng tay lái vị trí 116

trong trường hợp này quay theo chiều kim đồng hồ

Cụm – bánh răng nhỏ vị trí 5 chuyển vào ăn khớp với bánh răng Z=66 của số thứ 2

Việc đóng số thứ 3 được thực hiện theo trình tự sau:

+ Dừng hộp số, để làm việc này cần ngắt khớp nối côn hơi vị trí 10

+ Ngắt khỏi sự ăn khớp cụm – bánh răng nhỏ vị trí 5 Để làm việc này cần kéo cần gạt cơ cấu định vị vị trí 12 về phía người sử dụng, quay tay lái vị trí 16 sao cho rãnh trên đĩa định vị vị trí 13 ở đối diện cơ cấu định vị của cơ cấu định vị của

cơ cấu cách ly vị trí 14 Hãm đĩa định vị vị trí 13, thả tay cầm cơ cấu định vị vị trí

12 Đưa chốt định vị của cơ cấu cách ly vị trí 14 vào rãnh đĩa định vị vị trí 13 Khi

đó cụm – bánh răng nhỏ vị trí 5, qua hê thống bánh răng nhỏ vị trí 11, 7, 8, 9 và thanh răng đòn bẩy vị trí 6, dịch chuyển theo rãnh trục vào vị trí trung gian

+ Đưa cụm – bánh răng nhỏ vào ăn khớp vị trí 27 Để làm việc này cần kéo tay cầm cái định vị vị trí 21 về phía người sử dụng, quay tay lái vị trí 22 ngược chiều kim đồng hồ, hãm đĩa định vị vị trí 23, thả tay cầm cái định vị vị trí 21 Khi

đó cụm – bánh răng nhỏ vị trí 27 qua hệ thống bánh răng nhỏ vị trí 26, 25, 24, 15 và thanh răng đòn bẩy vị trí 10 dịch chuyển theo rãnh trục vào ăn khớp với bánh răng Z=70 của số thứ 3

Việc đóng số 4 thực hiện tương tự số 3, nhưng tay lái vị trí 22 trong trường hợp này quay theo chiều kim đồng hồ Cụm – bánh răng nhỏ vị trí 27 dịch chuyển vào ăn khớp với bánh răng Z=82 của số 4

Việc đóng số trực tiếp thực hiện theo trình tự sau:

+ Dừng hộp số, để làm việc này cần ngắt khớp nối côn hơi vị trí 10

+ Đưa bánh răng nhỏ vị trí 1 vào ăn khớp với bánh răng Z=38 (Hình1.21) Để làm việc này cần kéo tay cần cái định vị vị trí 18 về phía người sử dụng, quay tay lái

vị trí 19 ngược chiều kim đồng hồ, để trùng khớp cơ cấu định vị có rãnh với đĩa định vị vị trí 17 Thả tay cầm cơ cấu định vị , khi đó bánh răng nhỏ vị trí 1 qua hệ thống bánh răng nhỏ vị trí 3, 4 và thanh răng đòn bẩy vị trí 2 chuyển dịch theo rãnh trục vào ăn khớp với bánh răng Z=38 số trực tiếp

Việc đóng số đảo chiều được thực hiện tương tự như đóng số trực tiếp, nhưng

tay lái vị trí 19 trong trường hợp này quay theo chiều kim đồng hồ Bánh răng nhỏ

vị trí 1 dịch chuyển vào ăn khớp với bánh răng Z=70 của số đảo chiều Khi đã chắc chắn vào số đúng , đóng khớp nối côn hơi vị trí 10

Trong trường hợp răng không vào đúng rãnh khi đóng số, bánh răng nhỏ được quay bằng việc đóng tức thời ngắn hạn, khớp nối vị trí 10 nhờ cần trục 13 tới trục truyền động vị trí 9 đang quay

Kết luận chương1

Bộ truyền lực trục-puly kép thuộc bộ truyền động thiết bị khoan được ứng dụng tại các mỏ dầu ở khắp nơi trên thế giới như là một công cụ chủ lực cho việc khai thác dầu Tại các quốc gia có nền công nghệ chế tạo máy cao và những nước, các vùng có nền công nghiệp khai thác dầu mỏ phát triển, việc chế tạo bộ truyền lực trục-puly kép đã trở thành truyền thống với sản lượng lớn, chất lượng cao Tuy nhiên giá thành cũng cao

Ở Việt Nam, dầu mỏ được khai thác với các thiết bị chủ yếu được nhập từ Liên Xô Trên các dàn khoan của xí nghiệp Liên doanh dầu khí Vietsovpetro đang

sử dụng loại động cơ B2-500 Bộ truyền lực trục-puly kép động cơ B2-500 trên giàn khoan dầu khí chưa có đơn vị nào nghiên cứu, thiết kế, chế tạo Hàng năm, nước ta còn phải nhập khẩu 100% phụ tùng phục vụ cho các giàn khoan trong cả nước nên tốn kém rất nhiều ngoại tệ và mất nhiều thời gian chờ đợi Vì vậy, việc nghiên cứu, thiết kế, chế tạo bộ truyền lực trục-puly kép của động cơ B2-500 và từng loại phụ tùng trong nước là việc hết sức cần thiết và cấp bách Hiện nay, chúng ta đang cố gắng nội địa hóa một số thiết bị, phụ tùng nhằm thay thế các chi tiết mau mòn chóng hỏng trên các giàn khoan Bộ truyền lực trục-puly kép động cơ B2-500 là một trong số những chi tiết mau mòn chóng hỏng – Đây chính là đối tượng nghiên cứu của đề tài

Nhóm đề tài đã khảo sát thực tế tại Xí nghiệp liên doanh VIETSOVPETRO, tìm hiểu chế độ làm việc, điều kiện làm việc của bộ truyền lực trục-puly kép động

cơ 500, tìm hiểu các dạng hư hỏng của bộ truyền lực trục-puly kép động cơ

B2-500 để phục vụ cho việc tính toán thiết kế theo mẫu và lập quy trình công nghệ chế tạo bộ truyền mới

CHƯƠNG 2: TÍNH TOÁN, THIẾT KẾ BỘ TRUYỀN LỰC TRỤC – PULY

KÉP B2-500 TRÊN GIÀN KHOAN DẦU KHÍ 2.1 Tính toán các thông số bộ truyền đai:

2.1.1 Cơ sở lý thuyết tính toán thiết kế bộ truyền đai

- Để tính toán thiết kế bộ truyền đai bao gồm các bước sau:

+ Chọn loại đai và tiết diện đai

+ Xác định các kích thước và thông số bộ truyền

+ Xác định các thông số của đai

+ Xác định lực căng đai và lực tác dụng lên trục

2.1.1.1 Chọn loại đai và tiết diện đai

2.1.1.2 Xác định các thông số bộ truyền

- Đường kính puly nhỏ: Chọn theo tiết diện đai

- Khoảng cách trục: Chọn theo tỷ số truyền và đường kính puly lớn

- Chiều dài đai

- Góc ôm

2.1.1.3 Xác định các thông số của đai:

- Số đai được tính theo công thức:

Trong đó:

+ P1: Công suất trên puly chủ động, kW

+[P0]: Công suất cho phép, kW, xác định bằng thực nghiệm

+ Kđ: Hệ số tải trọng động

+ Cα: Hệ số kể đến ảnh hưởng của góc ôm, α = 1800, Cα = 1

+ C1: Hệ số kể đến ảnh hưởng của chiều dài đai

+ Cu: Hệ số kể đến ảnh hưởng của tỷ số truyền

+ Cz: Hệ số kể đến ảnh hưởng của sự phân bố tải trọng cho các dây đai

2.1.1.4 Xác định lực căng ban đầu và lực tác dụng lên trục:

- Lực căng trên 1 đai được xác định theo công thức sau:

Trong đó:

+ Fv: Lực căng do lực ly tâm sinh ra

+ qm: Khối lượng 1 mét chiều dài

+ v: Vận tốc vòng, m/s

- Lực tác dụng lên trục:

2.1.2 Tính toán các thông số bộ truyền đai:

Trên cơ sở lý thuyết tính toán thiết kế bộ truyền đai và dựa vào các tài liệu tham khảo ta có bảng 2.1 các thông số bộ truyền đai như sau:

Đề tài nghiên cứu KHCN - Cấp bộ năm 2012 NCVCC.TS.Phan Thạch Hổ 21

Bảng 2.1: Các thông số bộ truyền đai

I Tính toán các thông số bộ truyền

đai

3 Diện tích tiết diện F 692 mm2 Bảng 4.13-[VII]

Đề tài nghiên cứu KHCN - Cấp bộ năm 2012 NCVCC.TS.Phan Thạch Hổ 22

15 Chiều rộng puly B (Z-1)t + 2e 730 mm CT 4.17 và

Bảng 4.21-[VII]

16 Lực căng trên 1 đai tại puly 1 F01 F01 = 780P1Kđ/(vCαZ) + Fv 1.762,07 N CT 4.19 -[VII]

17 Lực căng trên 1 đai tại puly 2 F02 F02 = 780P2Kđ/(vCαZ) + Fv 2.002,58 N CT 4.19 -[VII]

18 Lực căng do lực ly tâm sinh ra Fv Fv = qm.v2 666,41 N CT 4.20-[VII]

19 Công suất truyền động đến puly 1 P1 492 kW

20 Công suất truyền động đến puly 2 P2 600 kW

21 Hệ số tải trọng động Kđ 1,25 Bảng 4.7-[VII]

22 Hệ số ảnh hưởng đến góc ôm Cα 1 Bảng 4.15-[VII]

23 Lực tác dụng lên trục tại puly 1 Fr1 Fr1 = 2F01Zsin(α/2) 50.409 N CT 4.21-[VII]

24 Lực tác dụng lên trục tại puly 2 Fr2 Fr2 = 2F02Zsin(α/2) 57.289,46 N CT 4.21-[VII]

Đề tài nghiên cứu KHCN - Cấp bộ năm 2012 NCVCC.TS.Phan Thạch Hổ

2.2 Tính toán các thông số trục puly kép:

2.2.1 Cơ sở lý thuyết tính toán trục puly kép

Người ta tính toán kiểm nghiệm trục về độ bền uốn và xoắn, sau đó kiểm nghiệm độ bền mỏi

Hình 2.2 Sơ đồ lực tác dụng lên trục puly kép 2.2.2 Tính trục theo độ bền uốn và xoắn:

- Tính toán trục về uốn hay xoắn được thực hiện ở tiết diện có mô men uốn, xoắn lớn nhất

- Ứng suất uốn lớn nhất trên trục:

+ Mumax là mô men uốn lớn nhất trên trục (N.mm)

+ W là mô men chống uốn tại mặt cắt nguy hiểm (mm3)

+ d: Đường kính trục (mm)

+ b: Chiều rộng rãnh then (mm)

+ t: Chiều sâu rãnh then trên trục (mm)

- Ứng suất tiếp (xoắn) lớn nhất trên trục:

- Mxmax là mô men xoắn lớn nhất trên trục (N.mm)

- W0 là mô men chống xoắn tại mặt cắt nguy hiểm (mm3)

2 2.3 Tính kiểm nghiệm trục theo độ bền mỏi:

- Kết cấu trục đảm bảo được độ bền mỏi nếu hệ số an toàn tại các tiết diện nguy hiểm thỏa mãn điều kiện:

l6

l0

[ ]

2 2

Lấy gần đúng: τ -1=0,436 σ-1 + Ψσvà Ψτ là hệ số kể đến ảnh hưởng của trị số ứng suất trung bình

đến độ bền mỏi

Đối với trục quay, ứng suất uốn thay đổi theo chu kỳ đối xứng, do đó:

σm = 0, σa = σm = /W (2.14) Khi trục quay 1 chiều, ứng suất xoắn thay đổi theo chu kỳ mạch động, do đó:

(2.15)

2.2.4 Tính kiểm nghiệm trục theo độ bền tĩnh

- Để đề phòng khả năng bị biến dạng dẻo quá lớn hoặc phá hỏng do quá tải đột ngột (khi mở máy), cần tiến hành kiểm nghiệm trục về độ bền tĩnh Công thức kiểm nghiệm:

(2.16) (2.17) (2.18) (2.19)

2.2.5 Tính toán trục puly kép:

Trên cơ sở lý thuyết tính toán trục puly kép và dựa vào các tài liệu tham khảo

ta có bảng 2.2 Kết quả tính toán trục puly kép:

Đề tài nghiên cứu KHCN - Cấp bộ năm 2012 NCVCC.TS.Phan Thạch Hổ 25

4 Mô men xoắn truyền từ động cơ Mx0 3.020.754,2 N.mm

5 Mô men xoắn truyền từ puly 1 Mx1 4.493.036,3 N.mm

6 Mô men xoắn truyền từ puly 2 Mx2 5.479.313 N.mm

.10.55,9

10

55 ,

=

Đề tài nghiên cứu KHCN - Cấp bộ năm 2012 NCVCC.TS.Phan Thạch Hổ 26

18 Mô men tại mặt cắt 1-1 M1-1 -3.898.485,00 N.mm

19 Mô men tại mặt cắt 2-2 M2-2 -1.063.403,04 N.mm

20 Mô men tại mặt cắt 3-3 M3-3 4.563.841,80 N.mm

21 Mô men tại mặt cắt 4-4 M4-4 5.188.576,78 N.mm

1 Mô men uốn lớn nhất Mumax 5.188.576,78 N.mm

5 Ứng suất uốn cho phép của trục

2

C Ứng suất xoắn lớn nhất τmax τmax= Mxmax/ W0 10,60 N/mm2

1 Mô men xoắn lớn nhất Mxmax 5.479.313 N.mm

2 Mô men chống xoắn W0 517.054,60 mm3

1

2 1 3

1

2

) (

t d bt d

1

2 1

3 1 0

2

) (

t d bt d

−

≈ π

Đề tài nghiên cứu KHCN - Cấp bộ năm 2012 NCVCC.TS.Phan Thạch Hổ 27

3 Ứng suất xoắn cho phép của trục

2 3 Thiết kế bộ truyền lực trục – puly kép:

Trên cơ sở kết quả tính toán (bảng 2.2) thực hiện thiết kế bộ truyền lực trục-puly

kép Ta chọn mẫu theo trục puly kép đang được sử dụng tại xí nghiệp liên doanh

Vietsovpetro

Kết luận chương 2:

- Đề tài chọn mẫu là Bộ truyền lực trục-puly kép, truyền động bằng đai thang, loại đai Д Vật liệu các chi tiết lấy theo mẫu: Trục truyền động làm bằng vật liệu 40Cr; puly làm bằng Gang cầu 60-2; Gối, vành đĩa làm bằng thép đúc 35,…

Sau khi nghiên cứu các cơ sở để tính toán các thông số của bộ truyền lực trục-puly kép động cơ B2-500, tìm hiểu ý nghĩa các thông số hình học, độ bền uốn,

độ bền xoắn, độ bền mỏi, độ bền tĩnh của trục… Đề tài phân tích chọn ra phương án phù hợp để ứng dụng vào việc tính toán kiểm nghiệm bộ truyền lực trục-puly kép Trên cơ sở tính toán kiểm nghiệm các thông số, kiểm tra độ bền và khả năng chịu tải của trục puly kép, các lực tác dụng lên trục puly kép Đề tài nhận thấy các kích thước vật mẫu đã chế tạo là đảm bảo hệ số an toàn cao hơn nhiều so với tính toán

Vì vậy đề tài chọn lấy kích thước theo nguyên mẫu mà không thay đổi gì

Đề tài đã thiết kế chi tiết bộ truyền lực trục-puly kép đạt kích thước gia công

- Kích thước trục: D max = 150 mm, L = 2300 mm

- Kích thước puly : D = 500 mm, L = 730 mm

CHƯƠNG 3: QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO BỘ TRUYỀN LỰC

TRỤC – PULY KÉP ĐỘNG CƠ B2-500 TRÊN GIÀN KHOAN DẦU KHÍ

Bộ truyền lực trục-puly kép làm việc ở điều kiện khắc nghiệt và với tốc độ

trục truyền rất lớn (n=1046 vòng/phút) Quy trình công nghệ chế tạo bộ truyền lực

trục-puly kép gồm: Lập quy trình công nghệ gia công cho từng chi tiết thuộc bộ

truyền (ở đây ta lập quy trình công nghệ cho chi tiết điển hình đó là chi tiết

trục-puly kép), chế tạo các chi tiết của bộ truyền, cân bằng động bộ truyền

3.1 Lập quy trình công nghệ gia công chi tiết trục-puly kép:

3.1.1 Phân tích chi tiết gia công

● Phân tích chức năng và điều kiện làm việc của chi tiết:

Với điều kiện làm việc và chức năng của trục-puly kép, chi tiết được chế tạo

từ vật liệu thép 40Cr (theo mẫu) với các đặc tính cơ lý và thành phần hóa học

(trung bình, %) như sau:

Giới hạn chảy

(kG/mm2)

Giới hạn bền (kG/mm2)

Độ giãn dài tương đối (%)

Độ thắt tương đối(%)

Độ dai va đập, (kGm/cm2)

80 100 10 45 6 Thành phần hóa học (trung bình %) như sau:

C Mn Cr S P V

Chi tiết có: L = 2350 (mm); Dmax = 150(mm) ta có tỷ số L/D = 15,667 > 10

do đó chi tiết gia công thuộc dạng trục dài Nên khi gia công cần lưu ý tới các yêu

cầu khi gia công chi tiết trục dài

● Phân tích yêu cầu kỹ thuật và chọn phương pháp gia công lần cuối các

bề mặt:

- Bề mặt trục ∅140 dùng để lắp puly kép được gia công độ chính xác đạt cấp

7, độ nhám bề mặt Ra=1,25 µm, chọn phương pháp gia công lần cuối là mài

- Bề mặt trục ∅120 dùng để lắp ổ bi được gia công độ chính xác đạt cấp 6, độ

nhám bề mặt Ra=1,25µm, chọn phương pháp gia công cuối là mài

- Bề mặt trục ∅100 và ∅110 dùng để lắp vành đĩa đơn và vành đĩa kép được gia công độ chính xác đạt cấp 7, độ nhám bề mặt Ra=1,25µm, chọn phương pháp gia công cuối là mài

- Bề mặt trục có lắp then, được gia công bằng dao phay ngón, chọn phương pháp gia công lần cuối là phay

- Bề mặt trục ∅135, ∅150 được gia công đạt cấp chính xác 14, chọn phương pháp gia công lần cuối là tiện thô

- Sau khi nhiệt luyện chi tiết có thể sẽ bị cong vênh Vì vậy cần phải nắn

thẳng để đảm bảo yêu cầu kỹ thuật cho các nguyên công sau nhiệt luyện

● Các biện pháp kỹ thuật để đảm bảo các yêu cầu kỹ thuật quan trọng:

- Độ không đồng tâm trên tất cả các đường kính ≤ 0,02 (mm)

- Độ không vuông góc giữa mặt đầu và đường tâm trục ≤ 0,12(mm)

- Độ không thẳng của trục ≤ 0,01/100mm chiều dài

Để đảm bảo các yêu cầu trên ta cần chọn và sử dụng chuẩn hợp lý để gia công chi tiết

- Nhiệt luyện chi tiết trục đạt độ cứng bề mặt 35÷38HRC

- Sử dụng luynet đỡ chi tiết cho các nguyên công gia công tinh

● Tính công nghệ trong kết cấu của chi tiết

- Trục có hình dáng thuôn nhỏ về hai đầu, bề mặt trụ thuận tiện cho việc lắp puly lên nó

- Có rãnh thoát dao để thuận tiện khi gia công và mài trục

- Dung sai kích thước đều nằm trong phạm vi mà có thể chế tạo được bằng các phương pháp thông thường

3.1.2 Xác định dạng sản xuất

Trọng lượng của chi tiết được xác định: Q = V.γ = 251,2kG

Trong đó: V là thể tích của chi tiết =32dm3

γ: Trọng lượng riêng vật liệu, đối với vật liệu thép 40X:

Dạng sản xuất là đơn chiếc

3.1.3 Chọn phôi và phương pháp chế tạo phôi:

Với vật liệu chi tiết đã cho là thép 40Cr, dạng sản xuất đơn chiếc, ta có thể dùng các loại phôi: Phôi dập, phôi cán, phôi rèn và phôi đúc

Đặc điểm của từng loại phôi:

* Phôi dập:

- Ưu điểm:

+ Vật dập có độ bóng và độ chính xác cao hơn phương pháp rèn tự do Khi

áp dụng những phương pháp đặc biệt thì độ chính xác có thể đạt được rất cao

+ Cơ tính của vật dập cao, đồng đều do giai đoạn nén khối gây ra

+ Có thể dập được những chi tiết có hình dáng phức tạp, tiết kiệm được kim loại do hệ số sử dụng vật liệu cao hơn so với rèn tự do, thao tác đơn giản, không cần thiết có những bậc thợ cao

+ Đạt năng suất lao động cao, dễ cơ khí hoá và tự động hoá

+ Nâng cao chất lượng của phôi

+ Năng suất đạt được rất cao (do tính liên tục)

- Nhược điểm: Chỉ cán được những sản phẩm không phức tạp lắm

* Phôi rèn:

- Ưu điểm:

+ Phương pháp gia công có tính linh hoạt cao, phạm vi gia công rộng (có thể gia công được vật nhỏ từ vài gam đến vài trăm tấn), có thể gia công được những vật lớn hơn so với dập thể tích

+ Có thể chế tạo được những chi tiết có hình dáng, kích thước, khối lượng rất khác nhau

+ Có khả năng biến tổ chức hạt thành tổ chức thớ phức tạp, do đó làm tăng khả năng chịu tải trọng của vật liệu

+ Dụng cụ và thiết bị tương đối đơn giản cho nên vốn đầu tư ít và tính linh hoạt trong sản xuất cao

+ Nâng cao chất lượng kim loại đặc biệt là kim loại đúc

- Nhược điểm:

+ Độ bóng và độ chính xác đạt được không cao

+ Sự đồng đều trong cả một loạt sản phẩm là không cao

+ Lượng dư lớn, hệ số sử dụng vật liệu thấp

+ Hệ số sử dụng vật liệu thấp do đó hiệu quả kinh tế không cao

+ Năng suất thấp đặc biệt là khi rèn bằng tay

+ Hình dáng, chất lượng phụ thuộc nhiều vào tay nghề công nhân

* Phôi đúc:

- Ưu điểm:

+ Sản phẩm đúc có thể được chế tạo từ nhiều loại vật liệu

+ Có thể đúc được những sản phẩm từ đơn giản đến phức tạp, từ nhỏ đến rất lớn + Sản phẩm đúc có thể đạt được độ chính xác, độ nhẵn khá cao với những phương pháp đúc đặc biệt

+ Tạo ra trên vật đúc các lớp vật liệu có cơ tính khác nhau

+ Có thể cơ khí hoá, tự động hoá, năng suất cao

- Nhược điểm:

+ Chưa tiết kiệm được kim loại do hệ thống rót, do sai hỏng…

+ Tỷ lệ phế phẩm còn cao vì khuyết tật đúc khá nhiều

+ Kiểm tra khuyết tật khó khăn

Vì hình dáng chi tiết không phức tạp lắm, các bậc ít thay đổi nên chọn phôi là phôi cán Là phương án đảm bảo gia công đạt năng suất, chất lượng cao và đảm bảo tính kinh tế nhất

- Chọn phương pháp chế tạo phôi là cán nóng

3.1.4 Kích thước phôi:

- Đường kính phôi: Φ160 (mm)

- Chiều dài phôi: L = 2360 (mm)

3.1.5 Thiết kế quy trình công nghệ gia công chi tiết

● Chọn chuẩn tinh:

- Yêu cầu khi chọn chuẩn tinh:

+ Phân bố đủ lượng dư cho các bề mặt gia công

+ Đảm bảo độ chính xác về vị trí tương quan giữa các bề mặt gia công với nhau

- Chú ý:

+ Nên chọn chuẩn tinh là chuẩn tinh chính (thì khi đó vị trí chi tiết gia công

sẽ giống vị trí chi tiết khi làm việc ⇒ cho độ chính xác cao nhất)

+ Nên chọn chuẩn sao cho tính trùng chuẩn càng cao càng tốt

+ Nên chọn chuẩn tinh là chuẩn tinh thống nhất (khi đó giảm được số chủng loại đồ

gá ⇒ giảm chi phí chế tạo ⇒ hạ giá thành của sản phẩm)

* Các phương án chọn chuẩn tinh

- Phương án 1: Chuẩn định vị là hai lỗ tâm côn ở hai đầu trục

Phương án này khống chế năm bậc tự do chỉ còn duy nhất một bậc tự do không khống chế là quay quanh đường tâm chi tiết

Mất công gia công lỗ tâm

Khi gia công lỗ tâm chóng mòn và sinh nhiệt do ma sát sẽ làm biến dạng lỗ tâm,

do đó phải sửa lại lỗ tâm khi bị mòn

Độ cứng vững kém, phải dùng tốc để truyền chuyển động

Có sai số chuẩn theo phương chiều trục nếu mũi tâm bên trái là mũi tâm cứng khi gia công trục bậc theo phương pháp chỉnh sẵn dao

Chi tiết cần gia công thì dài, nặng nên gá đặt khó khăn hơn

- Phương án 2: Chuẩn định vị là mặt trụ ngoài kết hợp với lỗ tâm

+ Ưu điểm:

Độ cứng vững cao hơn phương án 1

Khả năng truyền mômen cao

Gá đặt nhanh chóng

Không có sai số chuẩn kích thước dọc trục

Không gian gia công rộng

+ Nhược điểm:

Độ đồng tâm của chi tiết được gia công kém

Sự chính xác của mâm cặp ba chấu tự định tâm làm giảm độ chính xác vị trí tương quan giữa các bề mặt

Kết luận : Chọn chuẩn tinh là phương án 1

● Chọn chuẩn thô

- Yêu cầu khi chọn chuẩn thô:

+ Đảm bảo độ chính xác về vị trí tương quan giữa các bề mặt không gia công với các bề mặt gia công

+ Phân bố đủ lượng dư cho các bề mặt sẽ gia công

- Lời khuyên khi chọn chuẩn thô:

+ Theo một phương kích thước nhất định, nếu trên chi tiết có 1 bề mặt không gia công thì nên chọn bề mặt không gia công đó làm chuẩn thô

+ Theo một phương kích thước nhất định, nếu trên chi tiết gia công có 2 hay nhiều bề mặt không gia công thì nên chọn bề mặt không gia công nào có yêu cầu đảm bảo độ chính xác về vị trí tương quan so với bề mặt gia công là cao nhất làm chuẩn thô

+ Theo một phương kích thước nhất định, nếu trên chi tiết gia công có tất cả các bề mặt đều được gia công thì nên chọn bề mặt phôi của bề mặt nào yêu cầu phân bố lượng dư nhỏ và đồng đều nhất làm chuẩn thô

+ Nếu có nhiều bề mặt đủ tiêu chuẩn làm chuẩn thô thì nên chọn bề mặt bằng phẳng trơn tru nhất làm chuẩn thô

3.1.6 Các bước nguyên công chế tạo trục

Chọn phôi chế tạo trục puly-kép là phôi cán Φ150, vật liệu thép 40Cr

Các bước nguyên công:

- Nguyên công 1: Tôi cải thiện

- Nguyên công 2: Tiện mặt đầu, khoan lỗ tâm

- Nguyên công 3: Đảo đầu, Tiện mặt đầu, khoan lỗ tâm

- Nguyên công 4: Tiện thô bề mặt trụ ngoài Φ150, Φ140, Φ120, Φ100, Φ135

- Nguyên công 5: Đảo đầu, tiện thô Φ140, Φ120, Φ110, Φ135

- Nguyên công 6: Tiện tinh Φ140, Φ120, Φ110

- Nguyên công 7: Tiện rãnh, tiện vát mép

- Nguyên công 8: Đảo đầu, Tiện tinh Φ140, Φ120, Φ110

- Nguyên công 9: Tiện rãnh, tiện vát mép

- Nguyên công 10: Phay rãnh then

- Nguyên công 11: Khoan và taro ren M16 tại mặt đầu bậc trụ Φ100

- Nguyên công 12: Đảo đầu, khoan và taro ren M16 tại mặt đầu bậc trụ Φ110

- Nguyên công 13: Kiểm tra trung gian

- Nguyên công 14: Nhiệt luyện bề mặt đạt độ cứng 36÷38HRC

- Nguyên công 15: Mài bề mặt trụ ngoài Φ110, Φ120, Φ140

- Nguyên công 16: Đảo đầu, Mài bề mặt trụ ngoài Φ100, Φ120, Φ140

- Nguyên công 17: Tổng kiểm tra

(Trình tự sơ đồ các nguyên công được đính kèm vào Phụ lục )

3.1.7 Lượng dư gia công

● Phương pháp xác định lượng dư:

a Phương pháp thống kê - kinh nghiệm

Phương pháp thống kê - kinh nghiệm được sử dụng phổ biến trong sản xuất Theo phương pháp này thì lượng dư gia công được xác định bằng tổng giá trị lượng

dư theo kinh nghiệm

- Ưu điểm của phương pháp này là cho phép xác định nhanh lượng dư cụ thể

ở các bước nguyên công

- Nhược điểm của phương pháp này là không tính đến điều kiện gia công cụ thể, cho nên lượng dư gia công thường lớn hơn giá trị cần thiết