Nghiên cứu mài mòn các bánh răng hộp số xe tải nhẹ thiết kế chế tạo tại việt nam

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI ********** Lê Văn Anh NGHIÊN CỨU MÀI MÒN CÁC BÁNH RĂNG HỘP SỐ XE TẢI NHẸ THIẾT KẾ CHẾ TẠO TẠI VIỆT NAM LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT HÀ NỘI - 2012 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI ********** NGHIÊN CỨU MÀI MÒN CÁC BÁNH RĂNG HỘP SỐ XE TẢI NHẸ THIẾT KẾ CHẾ TẠO TẠI VIỆT NAM Chuyên ngành: Kỹ thuật ô tô máy kéo Mã số : 62.52.35.01 NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: PGS.TS DƯ QUỐC THỊNH TS NGUYỄN THANH QUANG HÀ NỘI - 2012 MỞ ĐẦU Trong trình phát triển kinh tế đất nước phục vụ đời sống xã hội, việc vận chuyển hàng hố, hành khách có vai trị to lớn, vận chuyển tơ có khả đáp ứng tốt nhiều mặt so với phương tiện vận chuyển khác tính động cao Ơ tơ đến nhiều vùng, nhiều khu vực, địa điểm mà phương tiện vận chuyển khác khó thực được, ô tô đưa đón khách đến tận nhà, giao hàng tận nơi tập kết, đưa hàng đến tận chân cơng trình… với chi phí phù hợp nhu cầu người sử dụng Ngày nay, đô thị mở rộng, phát triển mạnh, nhu cầu vận chuyển hành khách, hàng hoá tăng, mật độ vận chuyển lớn Do vậy, vận chuyển tơ lại có ưu lớn Trong năm gần đây, ngành công nghiệp ô tô Việt Nam không ngừng phát triển khẳng định vị kinh tế đất nước Để thúc đẩy ngành công nghiệp ô tô phát triển, đáp ứng nhu cầu sử dụng, Thủ tướng Chính phủ phê duyệt chiến lược phát triển ngành công nghiệp ô tô đến năm 2010 tầm nhìn đến năm 2020 theo hướng tăng tỉ lệ nội địa hố sản phẩm tơ lắp ráp, chế tạo nước Thực mục tiêu nội địa hố Chính phủ đề ra, số sở nước tiến hành nghiên cứu, thiết kế chế tạo chi tiết, cụm tổng thành ô tô Việc kiểm nghiệm, đánh giá tiêu kinh tế kỹ thuật sản phẩm chế tạo vấn đề nhiều nhà khoa học quan tâm Tại Việt Nam tới thời điểm chưa có nhà máy, hay sản xuất chế tạo hồn chỉnh cụm hộp số tơ tải Để sản xuất hoàn chỉnh hộp số, sau chế tạo cần phải đánh giá với nhiều tiêu kỹ thuật khác như: hiệu suất, mức độ hao mòn chi tiết bên hộp số theo thời gian, độ bền lâu hộp số, độ rung ồn v.v Đề tài:“Nghiên cứu mài mòn bánh hộp số xe tải nhẹ thiết kế chế tạo Việt Nam” góp phần giải yêu cầu thực tiễn Mục đích nghiên cứu: - Xác định lượng mòn theo khối lượng bánh hộp số dùng cho xe tải nhẹ, làm sở cho việc xác định độ bền lâu chu kỳ bảo dưỡng, sửa chữa hộp số ô tô chế tạo nước - Xác định hệ số mòn k thực nghiệm để lựa chọn thông số đầu vào hồn thiện mơ hình lý thuyết tính tốn lượng mòn theo khối lượng bánh hộp số ô tô xe tải nhẹ thiết kế chế tạo Việt Nam Đối tượng, phạm vi nghiên cứu: Luận án tập trung nghiên cứu mài mòn bánh hộp số xe tải ba chế tạo Việt Nam, sản phẩm đề tài nghiên cứu khoa học công nghệ cấp nhà nước, mã số KC.05.32 Phạm vi nghiên cứu xác định lượng mòn theo khối lượng bánh hộp số ô tô theo thời gian, tốc độ phụ tải Phương pháp nghiên cứu: - Ứng dụng mơ hình tính tốn lượng mịn theo khối lượng J.F Archard để thiết lập biểu thức xác định lượng mòn cặp bánh ăn khớp - Xác định hệ số mòn k thực nghiệm tiến hành thử hộp số băng thử để lựa chọn thơng số đầu vào hồn thiện mơ hình lý thuyết tính tốn lượng mịn bánh hộp số ô tô chế tạo nước Ý nghĩa khoa học thực tiễn: - Việc nghiên cứu mài mòn bánh hộp số vấn đề mới, phức tạp có nhiều hướng nghiên cứu khác Luận án nghiên cứu ứng dụng mơ hình J.F Archard để thiết lập biểu thức xác định lượng mòn bánh theo thời gian, tốc độ phụ tải thay đổi tay số hộp số sở xây dựng giải phương trình xác định quãng đường ma sát lực pháp tuyến sườn - Các kết nghiên cứu luận án sử dụng để đánh giá độ bền lâu cặp bánh ăn khớp hộp số ô tô chế tạo Việt Nam Bố cục luận án: ♣ Mở đầu ♣ Chương 1: Tổng quan ♣ Chương 2: Cơ sở khoa học nghiên cứu mài mịn bánh hộp số tơ ♣ Chương 3: Tính tốn lượng mịn bánh hộp số ôtô ♣ Chương 4: Nghiên cứu thực nghiệm ♣ Kết luận kiến nghị Luận án hồn thành Bộ mơn tơ xe chun dụng, trường Đại học Bách khoa Hà nội Phịng thí nghiệm hộp số tơ nhóm nghiên cứu sinh xây dựng trường Cao đẳng Sư phạm Kỹ thuật Vĩnh Long Sự hợp tác tạo điều kiện thiết bị xử lý mẫu dầu thí nghiệm Viện Hố học Công nghiệp Việt Nam Trung tâm Phát triển Công nghệ tơ Việt Nam, nhà máy Ơ tơ MeKong Cổ Loa hỗ trợ, tạo điều kiện sử dụng hộp số ô tô sản xuất Việt Nam, sản phẩm đề tài nghiên cứu khoa học công nghệ cấp nhà nước, mã số KC.05.32 trình nghiên cứu Chương TỔNG QUAN 1.1 Tổng quan ngành cơng nghiệp tơ Việt Nam chương trình nội địa hố Ngành cơng nghiệp tơ Việt Nam hình thành phát triển từ năm 1990 với số liên doanh có vốn đầu tư nước ngồi, năm 2000 Chính phủ cho phép doanh nghiệp đầu tư nước thành lập doanh nghiệp sản xuất, lắp ráp dịng xe bus, xe thơng dụng để phục vụ ngành kinh tế nước nhà Trong thời gian qua, với phát triển kinh tế đất nước, ngành công nghiệp sản xuất lắp ráp ô tô Việt Nam bổ sung tốt cho nhu cầu vận chuyển hàng hoá người lại vùng nước Các Quyết định 175/2002/QĐ-TTg CP 177/2004/QĐ-TTg CP đặt móng cho phát triển ngành công nghiệp ô tô Việt Nam Hơn 40 doanh nghiệp đầu tư sản xuất lắp ráp tơ tồn quốc đến đạt thành tựu đáng kể, hàng năm sản xuất, lắp ráp 100.000 xe loại, tiết kiệm hàng tỉ USD nhập Ngành công nghiệp ô tô ngày khẳng định vị trí quan trọng kinh tế nước nhà, thể rõ nét thông qua số lĩnh vực như: Giao thông đường bộ, công nghiệp sản xuất tiêu thụ tơ hàng năm Vai trị ngành cơng nghiệp tơ ln khẳng định đóng vai trò then chốt ngành vận tải đường bộ, tỷ trọng vận tải loại đường: Đường sắt, đường bộ, đường thuỷ, đường hàng không, thể thông qua bảng 1.1 1.2 Qua bảng 1.1 1.2 cho thấy, vai trị giao thơng vận tải đường to lớn so với vận tải đường sắt, đường sông, đường biển đường hàng không, hàng năm vận chuyển hàng triệu hàng hoá nhiều triệu lượt hành khách Theo dự báo, nhiều năm Việt Nam chưa có loại phương tiện giao thông đường thay vai trị vận tải tơ Bảng 1.1 Khối lượng hành khách vận chuyển phân theo ngành vận tải Năm Tổng số Đường sắt Đường Đường sông Đường hàng không Triệu lượt người 2001 821,8 10,6 677,3 130,0 3,9 2002 878,5 10,8 727,7 135,6 4,4 2003 1076,0 11,6 931,3 128,6 4,5 2004 1202,9 12,9 1041,9 142,6 5,5 2005 1349,6 12,8 1173,4 156,9 6,5 2006 1493,8 11,6 1331,6 143,2 7,4 2007 1638,0 11,6 1473,0 144,5 8,9 2008 1793,5 11,3 1629,0 143,0 10,2 2009 1934,3 11,1 1761,0 151,3 10,9 Sơ 2010 2194,3 11,6 2011,1 157,5 14,1 Nguồn: Niên giám thống kê năm 2010 Bảng 1.2 Khối lượng hàng hoá vận chuyển phân theo ngành vận tải Tổng số Đường sắt Đường Đường sơng Đường biển Nghìn 2001 252146,0 6456,7 164013,7 64793,5 16815,3 2002 292869,2 7051,9 192322,0 74931,5 18491,8 2003 347232,7 8385,0 225296,7 86012,7 27448,6 2004 403002,2 8873,6 264761,6 97936,8 31332,0 2005 460146,3 8786,6 298051,3 111145,9 42051,5 2006 513575,1 9153,2 338623,3 122984,4 42693,4 2007 596800,9 9050,0 403361,8 135282,8 48976,7 2008 653235,3 8481,1 455898,4 133027,9 55696,5 2009 715522,4 8247,5 513629,9 137714,5 55790,9 Sơ 2010 802232,9 7980,2 585024,8 144324,8 64717,4 Nguồn: Niên giám thống kê năm 2010 Số lượng ô tô sản xuất, lắp ráp tiêu thụ hàng năm Việt Nam thể bảng 1.3 Bảng1.3 Số liệu tổng hợp ô tô toàn quốc qua năm 2006 2007 2008 2009 2010 4/2011 Tổng số ô tô lưu hành 655753 786678 946601 1137933 1274084 1318856 Tổng số ô tô sản xuất lắp ráp 53867 104401 152509 136284 127454 44646 Tổng số ô tô nhập 12619 29605 54758 79859 57359 20975 Nguồn: Cục Đăng kiểm Việt Nam Quyết định số 186/2002/QĐ-TTg Thủ tướng Chính phủ ký ngày 26/12/2002 phê duyệt Chiến lược phát triển ngành Cơ khí Việt Nam đến năm 2010, tầm nhìn tới 2020 rõ mục tiêu, định hướng cho khí tơ Việt Nam Với mục tiêu: Phát triển ngành công nghiệp ô tô Việt Nam sở tiếp thu ứng dụng công nghệ tiên tiến giới, kết hợp với khai thác, bước nâng cao công nghệ thiết bị có, đáp ứng phần lớn nhu cầu thị trường ô tô nước, hướng tới xuất ô tô phụ tùng Qua số liệu nghiên cứu cho thấy, giai đoạn 2000-2010 ngành công nghiệp ô tô Việt Nam không ngừng phát triển khẳng định vị kinh tế nước nhà Vấn đề nội địa hoá xác định rõ ràng sản phẩm khí tơ, chủ yếu tập trung vào loại xe thơng dụng, sản phẩm đứng đầu hộp số Vì vậy, việc nghiên cứu thiết kế chế tạo hộp số ô tô tải nhẹ Việt Nam vấn đề có ý nghĩa thiết thực giai đoạn 1.2 Tổng quan hộp số ô tô tải chế tạo Việt Nam 1.2.1 Một số vấn đề chế tạo hộp số ô tô Việt Nam Năm 2006 chương trình khoa học cơng nghệ cấp nhà nước nghiên cứu, thiết kế chế tạo hồn thiện hộp số khí sử dụng cho xe tải nhẹ, có tải trọng Kết nghiên cứu làm sở cho việc chế tạo nội địa hố chi tiết tơ theo Chiến lược nội địa hố Chính phủ Một số vấn đề chương trình nghiên cứu sau: * Mục tiêu: Thiết kế, lập quy trình công nghệ chế tạo hộp số ô tô tải ba tấn, đảm bảo tiêu chuẩn chất lượng, đạt tiêu kỹ thuật tương đương với tiêu số nước khu vực * Thực hiện: Từng bước chế tạo linh kiện phấn đấu đạt 40% tỷ lệ nội địa hố hộp số, có bánh vỏ hộp số nghiên cứu chế tạo nước Công nghệ chế tạo hộp số triển khai gồm 12 quy trình, có thử động lực học hộp số thử bền Tiêu chuẩn chất lượng hộp số xác nhận từ nhà sản xuất, quan Đăng kiểm Việt Nam công nhận xuất xứ sản phẩm lắp ráp nước đủ điều kiện tiêu chuẩn lắp lên xe * Vấn đề cơng nghệ: Hồn thiện thiết kế có khả áp dụng CAD/CAM gia công máy CNC; Công nghệ tạo phôi bánh răng, trục; Công nghệ đúc vỏ mỏng; Công nghệ gia công máy CNC nhiệt luyện; Công nghệ lắp ráp dây chuyền chuyên dụng lắp ráp theo loạt lớn; Cơng nghệ kiểm tra tiêu hộp số * Các bước công nghệ chế tạo chi tiết: Quy trình cơng nghệ chế tạo: Trên sở thiết kế, quy trình cơng nghệ hộp số xe tải nhẹ xác hố, hồn thiện nhờ sử dụng phần mềm đại, với thông số xác thực để sản xuất chế tạo máy chun dùng, tính tốn tối ưu hoàn thiện thiết kế Về vật liệu: Đảm bảo yêu cầu kỹ thuật độ bền, nhiệt luyện, điều kiện gia công phù hợp với khả cung cấp thị trường nước, giá thành hợp lý Tạo phơi: Hồn thiện rèn phơi bánh đúc vỏ hộp số Kiểm tra phơi: Trước đưa cắt tạo hình máy CNC phôi kiểm tra mác thép, thành phần vật liệu, chất lượng phôi Gia công bánh răng: Ứng dụng công nghệ CAD/CAM để chế tạo gia công bánh Cà răng: Để đạt cấp xác yêu cầu nhằm giảm độ ồn, tăng hiệu suất truyền, sử dụng bước công nghệ cà sau gia công cắt răng, trước nhiệt luyện Nhiệt luyện: Sử dụng hệ thống thiết bị nhiệt luyện điều khiển tự động, ứng dụng phương pháp chống biến dạng với công nghệ Sửa kiểm tra bánh cặp bánh răng: Việc sửa kiểm tra bánh sau nhiệt luyện thực bánh cặp dụng cụ chuyên dùng Thử tĩnh: Thực máy thử tĩnh chuyên dùng, kiểm tra cặp bánh đạt tiêu chuẩn đưa vào lắp ráp thực công đoạn 10 Lắp ráp hộp số: Công nghệ lắp ráp hộp số thực băng chuyền đồng bộ, chuyên dùng 11 Thử nghiệm động: Đây thông số đánh giá tiêu kỹ thuật hộp số, quy trình cơng nghệ thử nghiệm xây dựng để xác định thông số hiệu suất, ồn rung 12 Thử nghiệm bền: Đây thông số đánh giá tiêu kỹ thuật kinh tế chế tạo hộp số Thử nghiệm bền phá huỷ chi tiết kiểm tra theo tỷ lệ, đánh giá theo phương pháp thống kê loạt sản phẩm Thử nghiệm bền lâu thực thiết bị riêng có ảnh hưởng chế độ tải, sử dụng lý thuyết ma sát học, bôi trơn lý thuyết chẩn đoán để nghiên cứu Tại dây chuyền chế tạo hộp số nhà máy lớn nước ngồi, bước cơng nghệ thử nghiệm bền lâu bước công nghệ quan trọng quy trình sản xuất, loạt sản phẩm hộp số lấy xác suất theo tỷ lệ loạt quy định, không tháo mà đặt lên bệ thử cho chạy theo số độ bền lâu tính tốn xác định thực nghiệm độ mịn, đưa kết chẩn đốn đánh giá chất lượng sản phẩm trình sản xuất ... đề: ? ?Nghiên cứu mài mòn bánh để đánh giá tiêu chất lượng hộp số? ?? 1.2.2 Tổng quan hộp số xe tải nhẹ chế tạo Việt Nam Hộp số ô tô tải nhẹ, tải trọng thiết kế chế tạo Việt Nam, có số tiến số lùi, phía... vậy, hộp số ô tô tải nhẹ hư hỏng chủ yếu chi tiết bên hộp số bị hao mòn gây nên Đối với hộp số xe tải nhẹ nghiên cứu có bánh vỏ hộp số thiết kế chế tạo nước Khi nghiên cứu dạng hỏng bánh hộp số xe. .. độ hộp cấp số có ống gài chuyển số cấp nhanh chậm Kết cấu bên hộp số xe tải chế tạo Việt Nam, hình 1.1 Hình 1.1 Kết cấu bên hộp số xe tải chế tạo Việt Nam 10 Quá trình tính tốn thiết kế, chế tạo