NGHIÊN cứu CẢI TIẾN THAY THẾ ĐỘNG cơ DIESEL CHO ĐỘNG cơ XĂNG TRÊN XE BRĐM 2

NGƠ BÁ DỖN BỘ CƠNG THƯƠNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC CƠNG NGHIỆP HÀ NỘI BỘ CƠNG THƯƠNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC CƠNG NGHIỆP HÀ NỘI NGƠ BÁ DỖN NGƠ BÁ DỖN NGHIÊN CỨU CẢI TIẾN THAY THẾ ĐỘNG CƠ DIESEL KỸ THUẬT CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC CHO ĐỘNG CƠ XĂNG TRÊN XE BRĐM - NGHIÊN CỨU CẢI TIẾN THAY THẾ ĐỘNG CƠ Chun ngành : Kỹ thuật khí động lực DIESEL CHO ĐỘNG CƠ XĂNG TRÊN XE Mã số : 60520116 BRĐM - NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC : HD1: TS TRẦN HỒI NAM HD2: TS LÊ VĂN ANH LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC Hà Nội – Năm 2015 Hà Nội – Năm 2015 LỜI CAM ĐOAN Tơi cam đoan cơng trình nghiên cứu thân tơi hưỡng dẫn TS Trần Hồi Nam TS Lê Văn Anh Các số liệu, kết nêu luận văn trung thực chưa cơng bố cơng trình khác Học viên Ngơ Bá Dỗn LỜI CẢM ƠN Em xin chân thành cảm ơn Trường Đại học cơng nghiệp Hà Nội, trung tâm sau đại học, Khoa cơng nghệ Ơtơ cho em thực luận văn trường Em xin cảm ơn trung tâm sau đại học hỗ trợ tạo điều kiện thuận lợi cho em suốt q trình làm luận văn Em xin chân thành cảm ơn TS Lê Văn Anh hướng dẫn em tận tình chu đáo mặt chun mơn để em hồn thành luận văn Em xin chân thành cảm ơn Q thầy Khoa cơng nghệ Ơtơ trường Đại học cơng nghiệp Hà Nội ln giúp đỡ tạo điều kiện thuận lợi cho em thời gian làm luận văn Cuối em xin chân thành cảm ơn gia đình, bạn bè đồng nghiệp động viên khuyến khích ủng hộ tơi thời gian làm luận văn Học viên Ngơ Bá Dỗn LỜI MỞ ĐẦU Xe trinh sát binh BRĐM – Liên Xơ sản xuất đưa vào sử dụng năm thập niên 1970 Xe BRĐM – loại xe thiết giáp bánh lốp làm nhiệm vụ tuần tiễu trinh sát có khả bơi nước Trên xe có trang bị súng máy KPVT14,5 mm lắp tháp súng Xe BRĐM – có tất bánh xe chủ động xe có khả việt dã cao, đồng thời nhờ có tính bơi nước xe tác chiến địa hình sơng nước, phù hợp với điều kiện địa hình sơng nước Việt Nam Với ưu điểm xe sử dụng địa hình đồng bằng, đồi núi ven biển, tác chiến đổ đường khơng, đường biển Hiện nay, xe trinh sát binh BRĐM - Việt Nam trang bị cho đơn vị chủ lực binh giới, đơn vị làm nhiệm vụ A2, đơn vị lính thủy đánh bảo quản niêm cất kho tồn qn Xe BRĐM – khai thác sử dụng phục vụ cho nhiệm vụ như: Huấn luyện, diễn tập; Làm nhiệm vụ A2 phòng chống bạo loạn; Phòng chống lụt bão; Cơ động hỏa lực, binh lực chiến tranh cơng nghệ cao… Theo điều tra khảo sát số đơn vị sử dụng xe BRĐM – xuống cấp chất lượng, tính kỹ thuật thấp gây khơng khó khăn cho đơn vị sử dụng Những hạn chế xe sau: - Xe lạc hậu, vật tư phụ tùng thay thiếu, khai thác khó khăn dẫn đến độ làm việc thiếu tin cậy; - Xe sử dụng động xăng GAZ-41 hệ cũ, cơng suất nhỏ, vỏ thép nặng dẫn đến cơng suất riêng xe nhỏ; - Trên xe có trang bị cũ, lạc hậu khó đáp ứng u cầu nhiệm vụ tình hình hệ thống thơng tin liên lạc, hệ thống hoả lực khả phòng thủ; - Ngồi xe có số nhược điểm khác như: động cũ, độ tin cậy làm việc khơng cao tiêu hao nhiên liệu lớn, điều khiển xe khó khăn gây mệt mỏi cho lái xe; đệm gioăng phớt làm kín lão hóa dẫn tới khó làm kín xe bơi nước Tuy nhiên Việt Nam loại xe BRĐM - sử dụng trang bị định hướng lâu dài xe thiết giáp sử dụng qn đội với nhiệm vụ A2, phòng chống lụt bão v.v chưa có điều kiện mua sắm trang bị thay Qua phân tích trên, nhận thấy nhu cầu cải tiến xe BRĐM – cần thiết, cấp bách trước mắt việc cải tiến thay nguồn động lực cho xe Trên sở đó, tơi lựu chọn đề tài: “Nghiên cứu cải tiến thay động Diesel cho động xăng xe BRĐM - 2” MỤC LỤC DANH MỤC CÁC BẢNG DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT DANH MỤC CÁC HÌNH 10 MỞ ĐẦU 1.1 LÝ DO CHỌN ĐỀ TÀI Có thể thấy xu hướng chung giới ngồi việc nghiên cứu chế tạo loại xe thiết giáp chở qn, xe chiến đấu binh đa việc nghiên cứu cải tiến, đại hố loại xe thiết giáp cũ để trì tính kỹ chiến thuật cao điều đáng quan tâm bối cảnh tình hình trị giới có nhiều thay đổi Xu hướng nay, nhiều nước nghiên cứu cải tiến, đại hố xe cũ có chi phí thấp so với chế tạo, mua sắm kiểu xe Đồng thời tạo hiệu quốc phòng, kinh tế cao kéo dài tuổi thọ sử dụng loại xe có trang bị, điều đặc biệt phù hợp với nước chậm phát triển Các phương pháp cải tiến đại hố xe tăng thiết giáp nói chung, xe BRĐM - nói riêng khơng hồn tồn giống đa dạng qn đội nước giới Tuy nhiên, lựa chọn phương án, giải pháp kỹ thuật đối tác hợp tác cụ thể tuỳ thuộc vào tình hình trị, khả kinh tế, trình độ khoa học cơng nghệ, trang thiết bị cơng nghệ hình thức tác chiến đội Một số nước có trang bị xe BRĐM - qn đội tiến hành cải tiến, đại hóa Liên Bang Nga, Belarus, Cu Ba mang lại hiệu sử dụng nâng cao tính chiến kỹ thuật cho loại phương tiện 53 273 20 32 40 A A- A ( 1: 1) 0,4x45 R1 ,5 80 A 10 1  80  60  64,36  50  38  57  71 ,6  35  45  32  20 3,5 5(1 rãnh) R1 7,5  60 9,5 Hình Trục sơ cấp ngun thủy hộp số xe BRĐM - Nghiên cứu trục ngun thủy, nhóm đề tài nhận tháy trục xe khơng xuất hiện tượng hư hỏng như: bong tróc mặt rang, gãy, vỡ mòn cổ trục, trục đảm bảo điều kiện làm việc bình thường Vì vậy, nhóm đề tài lựa chọn phương án cải tiến nối dài thêm trục do: trục ngun thủy xe sử dụng tốt; số lượng sản xuất đơn Phương án nối dài là: sử dụng mối ghép ren M20x2,5 cổ trục Φ20, đảm bảo hướng ren để động làm việc mối ghép khơng tự tháo, kết hợp hàn cố định bề mặt tiếp giáp trục ngun thủy phần nối que hàn hợp kim; tiện mặt ngồi; phay rãnh then; nhiệt luyện Kết cấu trục cải tiến phương án nối dài thể hình 3, 4, 5,6 Hình 3 Đầu trục nối dài 54 Hình Trục ngun thủy cải tiến Hình Mơ hình 3D trục sơ cấp cải tiến (nối dài) hộp số xe BRĐM 2.D 308 A- A A 5(1 rãnh) M20x2,5 3,5 32 R1 7,5 67 A Hình Trục sơ cấp cải tiến hộp số xe BRĐM - 2.D 55 3.2 TÍNH TỐN KIỂM NGHIỆM BỀN CHI TIẾT THAY THẾ 3.2.1 Xác định tải trọng tác dụng lên trục Tải trọng tác dụng lên trục bao gồm: - Mơ men xoắn: T =380 Nm - Các lực hình thành từ ăn khớp cặp bánh nghiêng gồm: lực dọc trục Fa, lực hướng kính Fr, lực tiếp tuyến Ft • Tính tải trọng tác dụng lên trục: Trong phần mềm Inventor nhập thơng số hình 3.7: Hình Các thơng số hình học nghiêng Nhập thơng số tải trọng hình 3.7: 56 Hình Các thơng số tải trọng kết tính tốn • Kết tính tốn: - Lực dọc trục: Fa = 4995 N; - Lực hướng kính: Fr = 4653 N; - Lực tiếp tuyến: Ft = 11769N; - Lực tổng hợp (hợp lực tiếp tuyến lực hướng kính): Fn= 13606N 57 3.2.2 Vẽ biểu đồ nội lực • Sơ đồ đặt lực: Hình Sơ đồ đặt lực 58 • Kết tính tốn: - Lực cắt: Hình 10 Biểu đồ lực cắt tác dụng lên trục Hình 11 Biểu đồ mơ men uốn 59 Hình 12 Đồ thị chuyển vị góc trục Hình 13 Đồ thị chuyển vị trục 60 Hình 14 Biểu đồ ứng suất uốn Hình 15 Biểu đồ ứng suất cắt 61 Hình 16 Biểu đồ ứng xuất xoắn • Kết tính tốn nhận thấy: - Giá trị mơ men uốn lớn M=292 Nm vị trí gối đỡ số (gối đỡ cố định, gần vị trí cặp bánh ăn khớp) - Góc xoắn lớn trục φ =0,10 =6’, đạt giá trị cho phép trục hộp tốc độ [1] - Giá trị mơ men uốn vị trí mối hàn: M=61 N.m; - Giá trị mơ men xoắn mối hàn: T=380 N.m Từ biểu đồ mơ men uốn nhận thấy, sau nối trục, đoạn trục nối khơng chịu tác động nhiều mơ men uốn nên ta khơng phải kiểm nghiệm độ bền trục Tuy nhiên, ta phải kiểm chất độ bền mối hàn mối ghép ren 62 3.3 TÍNH TỐN KIỂM TRA MỐI HÀN Trong phần mềm Inventor, nhập thơng số hình 3.17 Trong đó: a: độ cao mối hàn (a = 6), r bán kính mối hàn (r =17,5) Chọn dạng tải trọng mối hàn chịu mơ men uốn mơ men xoắn với, mơ men uốn M = 61Nm, mơ men xoắn T = 380Nm Kết quả, ta xác định được: Ứng suất lớn mối hàn 368MPa (hình 3.17), giá trị nhỏ giá trị ứng suất cho phép vật liệu 736MPa Như mối hàn đảm bảo chịu mơ men uốn xoắn trục chịu tải lớn Hình 17 Tính tốn kiểm tra mối hàn chịu mơ men uốn xoắn 3.4 TÍNH KIỂM TRA MỐI GHÉP REN Giả thiết phần nối dài đai ốc, trục ngun thủy bu long M20 Do lực dọc trục gây từ bánh nghiê ng chặn vai trục ổ bi, nên ta bỏ qua giá trị Ở đây, tính đến giá trị mơ men uốn mơ 63 men xoắn Từ giá trị mơ men xoắn lớn tác dụng lên trục, ta xác định lực dọc trục Áp dụng cơng thức: τ=V/(π.d.H.K.Km)≤ [τ] (3-1) Trong đó: τ: Ứng suất cắt [τ]: Ứng suất cắt cho phép, [τ] = 0,6σch = 0,6.736= 441N/mm2 V: Lực tác dụng dọc trục lên thân bu long d: Đường kính danh nghĩa ren đai ốc, d=20mm H: Độ cao đai ốc, H=20mm K: Hệ số độ đầy ren, K=0,87 Km: Hệ số phân bố tải trọng khơng vòng ren, Km = 0,7 Để tính V, ta áp dụng cơng thức: Tv = 0,5.V.d2.[(Dtb/2).f’+tg ( γ+ρ’)] (3-2) Trong đó: Dtb= (35+20)/2=25,7mm Tv: Mơ men tác dụng lên bu long (lực siết) d2: Đường kính danh nghĩa bu lơng, d2=20mm f’: hệ số ma sát thay thế, f’=1,15.f = 1,15.0,15=0,1725 (vật liệu thép, ren tam giác) ρ’: Góc ma sát ren; ρ’=atg(f’)=0,17rad γ: Góc nâng ren vít; γ=0,05rad 64 Từ cơng thức (3-2) ta tính được: V= 15572 N Thay giá trị vào cơng thức (3-1) ta có τ= V/(π.d.H.K.Km)= 15572/(764,9)=20 N/mm2 Như τ < [τ] Mối ghép ren đạt u cầu độ bền ren 65 KẾT LUẬN CỦA LUẬN VĂN Qua kết tính tốn đồ thị so sánh nhận thấy: - Việc lựa chọn động diesel HYUNDAI D4DA thay cho động xăng GAZ-41 hồn tồn phù hợp; cơng suất tăng 10,7%, mơ men tăng 5,5% - Đặc tính động lực học xe ngun thủy xe cải tạo gần tương đương : tốc độ lớn 97 km/h, lực kéo nhân tố động lực học lớn tăng 2,3%, gia tốc lớn tăng 2,4%, qng đường tăng tốc đến tốc độ lớn (97km/h) tương ứng 956,6 m 900 m, thời gian tăng tốc đến tốc độ lớn (97km/h) tương ứng 66s 56s - Thơng qua đường đặc tính tiêu hao nhiên liệu theo vận tốc theo cơng suất ta thấy với xe cải tiến sử dụng động diesel có trị số tiêu hao nhiên liệu tính theo l/100 km giảm 40 – 50% so với xe ngun thủy dùng động xăng - Như việc cải tiến nguồn động lực cho xe BRĐM – theo phương án hồn tồn khả thi, thơng số tính tốn hồn tồn tương đương so với xe ngun thủy đặc biệt lượng tiêu hao nhiên liệu giảm rõ rệt Với phương pháp lựa chọn tính tốn áp dụng để thực cho việc lựa chọn phương án thay nguồn động lực cho phương tiện giới khác Đề tài có ý nghĩa thực tiễn đóng góp vào cơng tác đào tạo, nghiên cứu khoa học, thực nghiệm trường đại học cao đẳng chun ngành tơ máy kéo HƯỚNG NGHIÊN CỨU TIẾP THEO CỦA LUẬN VĂN 66 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Nguyễn Khắc Trai, Nguyễn Trọng Hoan, Hồ Hữu Hải, Phạm Huy Hường, Nguyễn Văn Chưởng, Trịnh Minh Hồng (2009), Kết cấu tơ, NXB Bách Khoa, Hà Nội [2] Vũ Đình Lai (2004), Sức bền vật liệu, tập 2, NXB Giao thơng vận tải, Hà Nội [3] Nguyễn Thanh Quang (2008), Sổ tay linh kiện, phụ tùng xe tơ tải thơng dụng, NXB Khoa học kỹ thuật, Hà Nội [4] Trương Tất Đích (2001), Chi tiết máy, NXB Giao thơng vận tải, Hà Nội [5] Nguyễn Phúc Hiểu, Vũ Đức Lập (2001), Lý thuyết Ơ tơ Qn sự, NXB Qn đội nhân dân, Hà Nội [6] Trần Hồi Nam, (2014), Báo cáo khoa học đề tài: Nghiên cứu cải tiến lắp động Diesel thay cho động xăng xe trinh sát binh BRĐM - 2, Hà Nội [7] Bộ tư lệnh Tăng – Thiết giáp (1988) Cấu tạo sử dụng xe trinh sát binh BRĐM - 2, Hà Nội [8] А С Антонов, В К Голяк, М М Запрягаев, Л К Крылов, Е И Магидович, И С Новохатько / Армейские автомобили Конструкция и расчет // г Москва 1970 [9] методикарасчетатягово и топливной экономично стиавтомобиля настадиипроектирования/министерствоо-бразования рф//r.москва.2000 67 PHỤ LỤC