Nghiên cứu tính toán công nghệ chế tạo vỏ liều ngư lôi dùng cho hải quân

Phan quang phúc Bộ giáo dục đào tạo Trường đại học bách khoa hà nội Phan Quang Phúc nghành khí Nghiên cứu tính toán công nghệ chế tạo vỏ liều ngư lôi dùng cho hải quân Luận văn thạc sỹ kỹ thuật Cơ khí khóa 2010b Hà Nội- Năm 2011 Bộ giáo dục đào tạo Trường đại học bách khoa hà nội Phan Quang Phúc Nghiên cứu tính toán công nghệ chế tạo vỏ liều ngư lôi dùng cho hải quân Chuyên nghành: Công nghệ chế tạo máy Luận văn thạc sỹ kỹ thuật khí Người hướng dẫn khoa học: PGS.TS Phạm Văn Nghệ Hà Nội- Năm 2011 Mở đầu Ngư lôi 53-BA loại ngư lôi trang bị tương đối phổ biến lực lượng Hải quân nước ta Nó loại ngư lôi ống đặt tàu tàu 206 Hiện số ngư lôi ta nhiều chất lượng tốt liều phóng ngư lôi lại chất lượng đà bị xuống cấp Nhưng nhu cầu hàng năm phải cần nhiều để phục vụ huấn luyện, diễn tập số lượng liều phóng bị cạn kiệt dần Việc bổ sung liều phóng cho ngư lôi vô cấp thiết Song điều kiện nước chưa có khả bảo đảm, việc mua nước gặp nhiều khó khăn Trước tình hình đó, để bảo đảm sẵn sàng chiến đấu, Bộ quốc phòng cho triển khai dự án "Chế tạo liều phóng ngư lôi" Tuy nhiên nhiều lý mà dự án chưa hoàn thành Việc nghiên cứu thay liều phóng theo đánh giá chưa thành công nhiều vấn đề cần phải tiếp tục nghiên cứu thử nghiệm Vì vậy, lúc hết, việc nghiên cứu thay liều phóng cho ngư lôi đà trở thành việc vô cung cấp thiết Qua nghiên cứu, khảo sát nhận thấy vá liỊu phãng lµ mét chi tiÕt khã Do vËy, góc độ lý thuyết, kiến thức chuyên ngành thực tế Nhà máy, nhận đề tài luận văn là: "Nghiên cứu tính toán công nghệ chế tạo vỏ liều ngư lôi dùng cho Hải Quân" * Mục tiêu luận văn: Nghiên cứu công nghệ, chế tạo ống liều ngư lôi 53BA- Hải quân theo thiết kế Việt nam, đạt tính tương đương sản phẩm Nga * Nội dung đề tài, vấn đề cần giải : Ch­¬ng : Tỉng quan Ch­¬ng : TÝnh toán lý thuyết 2.1 Tính toán trình biến dạng tạo hình ống liều, lựa chọn phương án công nghệ, lựa chọn thiết bị, tính toán phôi đầu vào; 2.2 ứng dụng phần mềm ANSYS để giải toán nhiƯt nung nãng miƯng èng liỊu tr­íc tum Chương : Xây dựng tiến trình qui trình công nghệ chế tạo ống liều 3.1 Tiến trình công nghƯ chÕ t¹o èng liỊu 3.2 QTCN chÕ t¹o èng liều 3.3 Quản lý chất lượng chế thử; Chương : Tính toán thiết kế số trang bị CN điển hình 4.1 Khuôn ép chảy 4.2 Khuôn dập vuốt 4.3 Khuôn dập gờ móc đạn 4.4 Khuôn tum thân Kết luận kiến nghị Phụ lục 10 Chương Tổng quan công nghệ chế tạo ống liều 1.1 Khái quát chung Ngư lôi loại mìn tự hành (bơi) nước Phương thức hoạt động sau: trạng thái sẵn sàng chiến đấu, ngư lôi nạp vào thiết bị phóng tàu (thuyền) Khi bắn, ngư lôi phóng nhờ nguồn lượng phát sinh từ thiết bị phóng khí nén, khí thuốc Sau phóng khỏi thiết bị phóng, ngư lôi tự hành nước đến mục tiêu nhờ nguồn lượng mang ngư lôi Ngư lôi 53-BA phóng từ thiết bị phóng (ký hiệu OTAM-53206), loại thiết bị phóng ống lắp tàu thuyền Nguồn sản sinh lượng để phóng lôi thuốc phóng liều phóng ngư lôi (-53), ngư lôi hành trình nước nhờ động làm quay chân vịt sử dụng nhiên liệu hỗn hợp chất ô xy hoá chất cháy (dÇu lưa) a b L Hình 1.1 Sơ đồ nguyên lý làm việc cđa liỊu phãng 53-BA a- Bng cao ¸p; b- Bng thấp áp 11 Có thể tóm tắt nguyên lý làm việc thiết bị phóng ngư lôi 53-BA sau: trạng thái sẵn sàng chiến đấu, ngư lôi nạp vào ống phóng, liều phóng ngư lôi nạp vào ổ đạn ổ đạn với vỏ liều đóng vai trò buồng cao áp, khoảng không gian lại sau đuôi ngư lôi ống phóng đóng vai trò buồng thấp áp Khi bắn, hệ thống phát hoả thiết bị phóng làm việc kích hoạt lửa cđa liỊu phãng, bé lưa ch©m lưa cho liỊu thc måi, thc måi bèc ch¸y sÏ måi ch¸y cho liỊu thuèc phãng Thuèc phãng ch¸y buång cao ¸p sÏ nhanh chóng tạo áp suất nhiệt độ có giá trị tăng cao Khi áp suất đạt đến giá trị p mlp làm R R thủng màng chắn buồng cao áp khí thc sÏ phơt qua loa phơt theo ®­êng èng dÉn khí sang buồng thấp áp Nhờ lỗ tiết lưu loa đường ống dẫn khí có tiết diện mở rộng dần nên khí thuốc có áp suất cao sang đến buồng thấp áp giảm đến giá trị qui định đủ để giÃn nở sinh công đẩy ngư lôi khỏi miệng ống phóng với sơ tốc yêu cầu Đến trình làm việc thiết bị phóng kết thúc 1.2 Đặc điểm cấu tạo vỏ liÒu 350 Ø76 Ø82 25 Ø78 25 34 Ø90 12 12 H×nh 1.2 Vá liỊu phãng - Vá liều làm đồng, có dạng hình ống côn bậc nhằm để dễ dàng nạp liều phóng rút vỏ liều - Đáy vỏ liều có độ dày tương đối lớn để khoét lỗ lắp hai lửa - điện - Mặt mút đáy vỏ liều có vòng gờ định vị, gờ định vị có xẻ rÃnh để chốt định vị ổ đạn cài vào Khi lửa đáy vỏ liều định vị xác với hệ thống phát hoả Yêu cầu vỏ liều: - Bảo đảm tin cậy độ bịt kín khí thuốc bắn - Bảo đảm độ bền sử dụng trình bảo quản vận chuyển - Dễ rút khỏi buồng đạn bắn - Nguyên liệu để sản xuất phải dễ kiếm 1.3 Mô tả trình làm việc ống liều bắn Khi thực phát bắn, ống liều trực tiếp chịu lực tác dụng áp suất, nhiệt độ khí thuốc Dưới tác dụng tải trọng ống liều bị biến dạng Biến dạng ống liều có ảnh hưởng trực tiếp đến trình rút ống liều sau phát bắn làm việc tự động pháo 13 Hình 1.3 Đồ thị ¸p suÊt theo thêi gian 1.4 C¸c chØ tiªu kü thuật ống liều theo thiết kế ống liều nghiệm thu theo điều kiện kỹ thuật Các quy định vẽ sản phẩm cụ thể sau: - Khèi l­ỵng vá liỊu : 1,85± 0,15kg - ThĨ tÝch trung bình bên vỏ liều : 1,53dm3 P - Chiều dài : 350 mm - Đường kính miệng : 76 mm - Đường kính đáy : 82 mm - Đường kính vòng đai : 90 mm - Độ dày đáy đạn : 25 mm - Độ dày thành miệng : 0,3mm Yêu cầu kỹ thuật - Vật liệu chế tạo: Đồng thau 72 theo OCT 15527 - 70 - VËt liƯu thay thÕ: §ång thau K 75-05 theo OCT B16520 - 70 - Độ không đồng trục thân ống liều so với 90-0,2 không lớn 0,1mm - Độ lệch thành phần miệng 0,1 chiều dài 55mm - Cho phép có khe hở phía ống liều dưỡng kiểm thân không lớn 0,9mm vai không lớn 1,1mm - Cho phép calíp ren không lọt vặn lọt không vòng ren - Cơ tính vỏ liều yêu cầu theo bảng 1.1 14 Bảng 1.1 Bảng tính ống liều Khoảng cách từ đáy vỏ (%) Chiều dày Không nhỏ mẫu thử a (mm) b R TT liều đến vòng cắt mang ®i thư (kG/mm ) 225 15 - 25 12,5 0,5±0,05 125 40 – 50 18,64 0,9±0,05 42 50 – 60 22,43 1,25±0,05 25 – 35 40,66 ỉ40,05 Tính chất học đáy vỏ liều P P 1.5 Khảo sát mẫu ống liều Nga Để đạt mục tiêu chế tạo sản phẩm đạt tính tương đương Nga, vẽ thiết kế, việc khảo sát thêm số thông số mẫu ống liều việc làm cần thiết Kết khảo sát sở khoa học để đánh giá vật liệu xây dựng thông số công nghệ 1.5.1 Khảo sát thành phần hoá học vật liệu Bảng 1.2: Thành phần hoá học vật liệu mẫu ống liều Mẫu Hàm lượng % Cu Zn Pb Fe Sb Bi 73,68 26,21 0,03 0,05 0,02 0,002 73,82 26,06 0,03 0,06 0,02 0,002 15 74,00 25,90 0,02 0,04 0,03 0,002 73,85 26,05 0,02 0,05 0,02 0,001 73,80 26,10 0,02 0,05 0,02 0,002 Kết luận: Thành phần hoá học vật liệu chế tạo ống liều Nga tương đương với đồng 72 theo OCT 15527 - 70 1.5.2 Khảo sát tính vật liệu Chỉ tiêu khảo sát: Giới hạn bền độ giÃn dài tương đối Vị trí cắt mẫu: lấy ống liều chưa qua bắn, lấy mẫu vị trí cách miệng khoảng theo quy định, hình dạng mẫu kích thước gia công theo tiêu chuẩn mẫu thử kéo Kết khảo sát (xem bảng) Bảng 1.3 Cơ tính vật liƯu mÉu èng liỊu MÉu thư ChØ tiªu 0B 225 125 42 Đáy Khoảng cách từ đáy vỏ liều đến vòng cắt mang thư (mm) §é bỊn kÐo σ b (kG/cm ) R R P 18,7 ÷ P 42,2 ÷ 50 53,5 ữ 60 26,5 ữ 35 25 Độ giÃn dài (%) ChiỊu dµy mÉu thư (mm) 13,3 23,5 23,3 45 0,50,05 0,90,05 1,250,05 40,05 1.5.3 Khảo sát tổ chức tế vi cđa vËt liƯu TiÕn hµnh kiĨm tra tỉ chøc tế vi ống liều mẫu, kết trình bày hình 1.4 & 1.5 Có thể thấy ống liều trạng thái ủ tổ chức pha gồm hạt tinh thể dung dịch rắn rõ nét 79 Hình 4.2 Khuôn dập vuốt có biến mỏng thành Lắp máy CRU400 Chày cối định vị theo máy Tháo phôi tự động Ta phải đảm bảo: - Cơ tính đảm bảo bền - Tính chống mài mòn cao - Bề mặt đảm bảo độ nhẵn độ xác theo yêu cầu Từ ta chọn vËt liƯu cđa chi tiÕt chµy cèi nh­ sau VËt liệu chày 9XC đạt độ cứng Vật liệu cối thép X12M Tôi đạt độ cứng HRC = 56 ữ 62 HRC = 58 ữ 62 Thông số cần thiết kế: Chày thiết kế phải đảm bảo yêu cầu sau: - Biên dạng chày vuốt lấy theo biên dạng sản phẩm có tính đến thay đổi chiỊu dµy tum LÊy chµy vt b­íc ci lµm sở 80 - Biên dạng chày bước sau nhỏ biên dạng chày bước trước Giảm góc ngiêng bán kính cong đầu chày để đạt biên dạng ống liều, đồng thời tạo trình dập vuốt biến mỏng thành, thu hẹp đường kính - Chiều dài chày đảm bảo tháo phôi tự động Trong bước vuốt biến mỏng bước bước lực dập vuốt lớn Hình 4.3 Chày vuốt Víi chµy cã chiỊu dµi L = 545 mm Lùc dập: P = 33 T = 330000N Cối thiết kế theo biên dạng tạo chiều dày thành phôi có hệ số biến dạng hợp lý Đường kính cối theo đường kính chày cho đảm bảo hệ số vuốt theo tính toán Hình 4.4 Cối vuốt 81 4.2.1 Tính bền chày - Theo điều kiện ổn định chày ( công thức ơle) tính theo sức bền vËt liÖu ta cã: 2π EJ n.P l≤ Trong E = 2,1 107 N/cm2 môđun đàn hồi vật liệu chế tạo chày (thép P P P P dơng cơ) n = 1,0 hƯ sè an toµn qua t«i J = 0,05d4 = 0,05 7,154 = 130,67 cm4 ( mô men quán tính tiết diện P P P P P P chày tính đầu chày ) P lực công nghệ tác dụng vào đầu chày: 2π EJ 2π 2,1.107.130,67 = = 405cm 1,0.330000 n.P l Vậy chày với chiều dài 545mm=54,5cm