Công ty CTAMAD hiện đang có đội ngũ làm công tác kỹ thuật với tuổi đời tuổi nghề rất trẻ. Mặc dù có năng lực công tác và nhiệt tình hăng hái nh−ng kinh nghiệm công tác và hiểu biết thực tế còn nhiều hạn chế. Nghiên cứu đề tài là điều kiện thuận lợi để đội ngũ kỹ s−, công nhân kỹ thuật nâng cao nghiệp vụ, tay nghề, làm quen với công tác nghiên cứu khoa học; phát huy các sáng kiến, giải pháp kỹ thuật; xây dựng phong cách làm việc năng động, sáng tạo.
Với mong muốn qua công tác nghiên cứu đề tài đào tạo đ−ợc nhiều kỹ s−, công nhân kỹ thuật nên trong quá trình thực hiện các nội dung của đề tài, ngoài nhóm tham gia đề tài, đơn vị chủ trì đề tài đã huy động thêm các kỹ s− thiết kế, kỹ s− công nghệ, các kỹ s− - kỹ thuật x−ởng, các kỹ s− thí nghiệm và các KCS viên, các công nhân kỹ thuật, các cử nhân kinh tế tham gia đề tài.
Nhóm kỹ s− thiết kế sản phẩm đã thực hiện các nhiệm vụ nghiên cứu sản phẩm,
chọn ph−ơng pháp tính toán thiết kế, thực hiện các tính toán thiết kế điện từ, tính độ bền trục, tính kích th−ớc kết cấu cổ góp, tính chuỗi kích th−ớc...
Quá trình tính toán điện từ của máy điện một chiều đ−ợc nghiên cứu lập trình trên máy vi tính và áp dụng để tính toán các thông số kỹ thuật và các kích th−ớc chính của máy điện một chiều 200kW.
Tập bản vẽ thiết kế bao gồm toàn bộ các chi tiết, cụm chi tiết đ−ợc nhóm kỹ s− thiết kế trên máy tính.
Nhóm kỹ s− công nghệ nghiên cứu các ph−ơng án công nghệ, thiết kế gá, thiết bị, khuôn mẫu. Xây dựng, thử nghiệm và hoàn thiện các quy trình công nghệ.
Nhóm kỹ s− Thí nghiệm-KSC đã theo dõi, kiểm tra, đánh giá chất l−ợng, nghiệm thu các chi tiết, các thiết bị, khuôn gá, sản phẩm trong suốt quá trình. Lập các ph−ơng án và tiến hành thử nghiệm sản phẩm.
Nhóm kỹ s− - kỹ thuật x−ởng, công nhân kỹ thuật trực tiếp giám sát và thực hiện
các quy trình công nghệ, phát huy các sáng kiến, chế tạo ra các thiết bị chuyên dùng, các khuôn gá và các chi tiết, sản phẩm.
Nhóm cử nhân kinh tế đã tham gia tìm hiểu nhu cầu thị tr−ờng, tìm các nguồn cung cấp vật liệu, tổ chức sản xuất khuôn gá, sản phẩm và quản lý các chi phí thực hiện đề tài.
Tham gia thực hiện đề tài là cả tập thể CBCNV Công ty, trong đó có sự tham gia của trên 50 kỹ s−, cán bộ quản lý, cử nhân kinh tế và trên 40 công nhân kỹ thuật. Qua quá trình tham gia đề tài, Công ty CTAMAD đã đạt đ−ợc mục tiêu đào tạo nh− sau:
- Nâng cao đ−ợc năng lực nghiên cứu lý thuyết cơ bản, chuyên môn nghiệp vụ, ph−ơng pháp nghiên cứu khoa học (20 kỹ s−)
- Đào tạo các kỹ s− thiết kế sản phẩm máy điện một chiều có hiểu biết về lập trình sử dụng phần mềm tính toán, thiết kế các chi tiết trên máy tính (06 kỹ s−)
- Đào tạo đ−ợc các kỹ s− công nghệ hiểu biết về thiết kế các thiết bị, khuôn gá, công nghệ chế tạo máy điện một chiều (10 kỹ s−)
- Đào tạo các kỹ s− có hiểu biết về các yêu cầu kỹ thuật, quy trình thử nghiệm và thử nghiệm máy điện một chiều (05 kỹ s−)
Kết luận:
Qua hai năm nghiên cứu đề tài (2004-2005), với sự lỗ lực của nhóm đề tài, đội ngũ kỹ s−, cử nhân, công nhân kỹ thuật đã đ−ợc tham gia thực hiện các nội dung của đề tài, qua đó đã nâng cao đ−ợc năng lực chuyên môn, nghiệp vụ, tay nghề, đào tạo đ−ợc đội ngũ kỹ s− làm việc năng động, sáng tạo, nắm vững lý thuyết, nâng cao trình độ hiểu biết về thực tiễn sản xuất (tổng cộng 77 ng−ời).
Kết luận và kiến nghị
Kết luận.
Nhận thấy thị tr−ờng có nhu cầu sử dụng máy điện một chiều trong khi trong n−ớc ch−a sản xuất đ−ợc, Công ty CTAMAD đã đề xuất, đ−ợc sự ủng hộ của các nhà Khoa học và đ−ợc Bộ KH&CN cho phép thực hiện đề tài "Nghiên cứu thiết kế và chế tạo máy điện một chiều công suất đến 200kW" giai đoạn 2004-2005.
Sở dĩ trong n−ớc ch−a chế tạo đ−ợc máy điện một chiều là do nhu cầu của thị tr−ờng đòi hỏi chất l−ợng sản phẩm rất cao, yêu cầu cho lô sản phẩm lại ít (th−ờng là yêu cầu đơn chiếc), trong khi đó sản phẩm có kết cấu và công nghệ chế tạo rất phức tạp, để sản xuất máy điện một chiều cần rất nhiều thiết bị chuyên dùng, khuôn gá, dụng cụ, đồ nghề...
Nội dung của đề tài trải rộng từ khâu nghiên cứu, tìm hiểu nhu cầu của thị tr−ờng, thiết kế tính toán, thiết kế kết cấu, nghiên cứu công nghệ, xây dựng bộ quy trình công nghệ, chế tạo sản phẩm máy điện một chiều 200kW, nghiên cứu ph−ơng pháp thử nghiệm, xác định các thông số kỹ thuật và thử nghiệm đánh giá chất l−ợng sản phẩm đ−ợc đề tài chế tạo.
Với khối l−ợng công việc lớn nh− vậy, đơn vị chủ trì đề tài đã xây dựng các kế hoạch; Lập các hợp đồng, giao công việc cho các cá nhân, đơn vị thực hiện; Th−ờng xuyên giám sát và chỉ đạo việc thực hiện các kế hoạch. Do vậy đề tài đã thực hiện đ−ợc toàn bộ các nội dung công việc theo đúng thời gian quy định.
Các kết qủa nghiên cứu của đề tài đ−ợc thể hiện qua các sản phẩm đó là :
- Báo cáo “Nhu cầu và yêu cầu sử dụng máy điện một chiều";
- Bảng thông số kỹ thuật và bảng yêu cầu kỹ thuật mà đề tài đã xác định cho sản phẩm sẽ đ−ợc chế tạo (động cơ một chiều 200kW – 750 vg/ph – 440V);
- Bảng kê các vật t− chính trên cơ sở nghiên cứu các vật liệu mới sẽ sử dụng để chế tạo động cơ mẫu;
- Tập bản vẽ thiết kế máy điện một chiều 200kW – 750vg/ph – 440 V; - Bộ quy trình công nghệ chế tạo máy điện một chiều;
- Bản h−ớng dẫn sử dụng động cơ một chiều 200kW – 750 vg/ph –440V;
- Các sản phẩm liên quan đến thử nghiệm máy điện một chiều nh− yêu cầu thử nghiệm, tiêu chuẩn thử nghiệm, ph−ơng pháp và quy trình thử nghiệm động cơ 200kW, các hồ sơ liên quan đến thử nghiệm động cơ một chiều 200kW;
Trong quá trình thực hiện đề tài, Công ty CTAMAD tập trung nhiều thời gian, nhiều nguồn lực nghiên cứu 4 nội dung chính, đó là:
- Nghiên cứu thiết kế; - Nghiên cứu công nghệ;
- Chế tạo động cơ một chiều 200kW – 750vg/ph – 440V; - Nghiên cứu và tổ chức thử nghiệm động cơ 200kW.
Nghiên cứu của đề tài là cho các sản phẩm máy điện một chiều có công suất đến 200kW. Nh−ng để có đ−ợc các kết quả và sản phẩm cụ thể, đề tài đã lựa chọn động cơ một chiều 200kW – 750vg/ph – 440V là sản phẩm có công suất tối đa trong phạm vi cần nghiên cứu; có kết cấu phức tạp (thân chia thành hai nửa, phần ứng có hai lớp dây); có chế độ làm việc khắc nghiệt, (động cơ có chế độ làm việc danh định gián đoạn, có tốc độ quay thay đổi, liên tục đảo chiều quay); động cơ có điều kiện thử nghiệm tại hiện tr−ờng (động cơ đ−ợc lắp trên máy xúc, làm việc ở khai tr−ờng).
Nghiên cứu về thiết kế gồm có hai nhiệm vụ:
- Nghiên cứu về thiết kế tính toán:
Tính điện từ để xác định toàn bộ các kích th−ớc cơ bản, các thông số kỹ thuật của sản phẩm, ngoài ra còn có các tính toán kết cấu để xác định các kích th−ớc của cổ góp, độ bền của trục, chuỗi kích th−ớc của sản phẩm ...vv.
Với ph−ơng pháp tính toán đ−ợc nghiên cứu lựa chọn nhóm đề tài đã viết các thuật toán, thiết kế giao diện, đồ hoạ, thiết kế các môđun nhập dữ liệu và xây dựng toàn bộ phần mềm tính toán máy điện một chiều công suất đến 200 kW. Với nhiệm vụ thiết kế máy điện một chiều mới ta chỉ cần nhập các dữ liệu đầu vào (nh− công suất, tốc độ, kiểu kích thích, điện áp phần ứng, cấp bảo vệ, hiệu suất...) ta nhận đ−ợc ngay một ph−ơng án sản phẩm. Thay đổi các dữ liệu, tính nhiều ph−ơng án sẽ nhận đ−ợc nhiều các kết quả khác nhau về các chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật. Trên cơ sở so sánh các ph−ơng án thiết kế ta chọn đ−ợc ph−ơng án tối −u, phần mềm giúp cho giảm đáng kể thời gian lao động và sai sót trong qúa trình tính toán. - Nghiên cứu về kết cấu sản phẩm:
Sau khi nghiên cứu phân tích kết cấu tổng quan của máy điện một chiều, dựa vào các kích th−ớc đã nhận đ−ợc từ thiết kế tính toán ta tiến hành lập toàn bộ các bản vẽ thiết kế chi tiết, cụm chi tiết, tổng đồ nhằm làm cơ sở để chế tạo động cơ. Các bản vẽ thực hiện trên các máy tính và đ−ợc tập hợp thành bộ bản vẽ thiết kế động cơ một chiều.
Nghiên cứu về công nghệ là nội dung trọng tâm quan trọng và khó khăn nhất của đề tài. Ph−ơng pháp nghiên cứu là xác định sơ bộ các công nghệ cơ bản; thiết kế chế tạo các thiết bị chuyên dùng, khuôn, gá, d−ỡng phục vụ b−ớc công nghệ; chế tạo thử chi tiết, cụm chi tiết để hiệu chỉnh thiết bị khuôn gá; xây dựng quy trình công nghệ.
Đề tài tập trung nghiên cứu các công nghệ phức tạp, đặc thù của máy điện một chiều nh− chế tạo cổ góp điện; chế tạo các cực từ; chế tạo các bộ dây cực chính, cực phụ, phần ứng ... Trong đó công nghệ chế tạo cổ góp điện đ−ợc nhóm đề tài đặc biệt quan tâm nghiên cứu. Cổ góp điện là cụm chi tiết có kết cấu phức tạp, cổ góp động cơ 200kW đ−ợc ghép lại từ 348 chi tiết, công nghệ chế tạo qua rất nhiều b−ớc nguyên công và cần rất nhiều thiết bị khuôn gá cho chế tạo.
Khi làm việc cổ góp chịu tác động của nhiệt độ, của lực ly tâm, của lực ma sát viên than, tia lửa điện, bụi than bám vào cách điện. Các lam đồng còn chịu tác động của dòng điện đảo chiều. Do vậy nếu trong chế tạo chỉ cần làm sai hoặc làm thiếu một nguyên công, một kích th−ớc thì sẽ dẫn đến làm hỏng cổ góp điện. Trong quá trình chế tạo cổ góp cho động cơ 200kW của đề tài, một b−ớc nguyên công thực hiện không đúng trình tự đã làm hỏng và phải huỷ bỏ cả cổ góp đang ở giai đoạn chế tạo cuối cùng.
Giải pháp công nghệ chế tạo sản phẩm đơn chiếc khác với sản xuất hàng loạt, Ph−ơng án công nghệ chế tạo hàng loạt của các n−ớc có công nghiệp chế tạo máy điện quay phát triển không thể áp dụng trong chế tạo đơn chiếc. Do đó các công nghệ chính để chế tạo cổ góp điện là sáng tạo của đề tài nhằm làm giảm tối đa các chi phí chế tạo. Sau đây là các công nghệ chính đã đ−ợc nghiên cứu và chế tạo cổ góp điện:
- Chế tạo lam đồng: Lam đồng có góc côn rất nhỏ 20 08’ 34’’, bề mặt có độ bóng cao. ở các n−ớc khác, các cơ sở sản xuất sẽ đặt các cơ sở luyện kim cán chuốt định hình. Đề tài chọn giải pháp công nghệ phay bề mặt tạo góc, trên gá kẹp và xẻ rãnh vào dây trên các thiết bị phay vạn năng, kích th−ớc chế tạo phải đạt dung sai theo yêu cầu yêu cầu kỹ thuật
- Chế tạo phễu cách điện: Các tấm mica mềm, mỏng 0,25 mm đ−ợc pha cắt thành các séc măng có răng c−a theo kích th−ớc đ−ợc tính toán để khi ghép vào d−ỡng tạo thành vành và đ−a vào khuôn ép nóng trên máy ép thuỷ lực. Sau khi ép chi tiết phải cứng độ dày của phễu phải đồng đều. Nghiên cứu về vật liệu để chế tạo các tấm séc măng, vật liệu để kết dính, nhiệt độ để gia nhiệt, khuôn gá,
lực để ép, ph−ơng pháp để chống dính khuôn, lấy sản phẩm ra ngoài khuôn là các nghiên cứu mà đề tài đã phải thử nghiệm nhiều mới đi đến thành công. - Công nghệ xếp ép vành góp: Xếp lam đồng xen lẫn với lá mica trên gá xếp tạo
thành một vành tròn với tổng cộng là 336 chi tiết với yêu cầu bảo đảm h−ớng tâm không xiên; dùng khuôn để ép chặt thành khối là nhiệm vụ của công nghệ này.
Toàn bộ các kích th−ớc chi tiết của gá xếp, khuôn ép, vành góp, lực ép, đ−ợc xác định dựa vào các tính toán để tạo đ−ợc áp lực nén trên lam đồng bằng 350kG/cm2.
Sau khi ép nếu đ−ờng kính vành góp lớn hơn dung sai cho phép (±1,5 mm) hoặc lam đồng bị xiên hoặc vành góp bị lỏng thì phải mở bung các chi tiết tiến hành kiểm tra điều chỉnh, sửa lại các chi tiết.
- Gia công vành góp: Để gia công bề mặt đuôi én đảm bảo đồng tâm, chính xác trong khi không có ph−ơng tiện đo trực tiếp và không có bề mặt định chuẩn công nghệ nên giải pháp của đề tài là thiết kế chế tạo gá bung và chế tạo d−ỡng kiểm chính xác trên máy cắt dây tia lửa điện để gia công đuôi én.
- Công nghệ định hình cổ góp: Sau khi ghép các chi tiết để tạo thành cụm cổ góp, để tránh hiện t−ợng ly tâm bung các lam đồng, phải tiến hành định hình tĩnh và định hình động. Định hình tĩnh là gia nhiệt cổ góp, làm mềm phễu cách điện sau đó ép trên máy xiết lại các bu lông. Định hình tĩnh đ−ợc thực hiện hai giai đoạn với thời gian và các chế độ gia nhiệt khác nhau.
Định hình động là phải quay cổ góp đ−ợc gia nhiệt để các lam đồng văng ra hết cỡ. Để thực hiện công nghệ này phải chế tạo thiết bị định hình động cho phép vừa gia nhiệt cổ góp vừa quay cổ góp. Thiết bị có khả năng điều chỉnh tốc độ đến 1,2 lần tốc độ danh định và nhiệt độ đến 1600 C
Quy trình công nghệ này quy định các chế độ định hình động (tốc độ quay, nhiệt độ cổ góp và thời gian quay, cách xiết các bu lông) quá trình này đ−ợc lặp lại cho đến khi bu lông chỉ còn xiết đ−ợc ≤ 1/6 vòng. Tr−ớc và sau khi định hình động đ−ờng kính ngoài của cổ góp đ−ợc kiểm tra bằng đồng hồ so. Nếu cổ góp sau định hình động độ nhấp nhô < 0,02 mm là cổ góp đã chế tạo đạt yêu cầu kỹ thuật.
Nếu cổ góp không đạt yêu cầu thì phải mở bung toàn bộ cổ góp để kiểm tra từng chi tiết và chế tạo lại các chi tiết hỏng, thực hiện lại từ khâu xếp ép vành góp.
- Các bộ dây máy điện một chiều: Trong các bộ dây máy điện một chiều có các cuộn dây cực từ phụ và bộ dây phần ứng (động cơ 200kW có 2 bộ) có công nghệ chế tạo phức tạp. Cuộn cực phụ và các bối dây phần ứng đ−ợc quấn theo chiều dẹt, khi quấn tại các góc l−ợn dây dẫn bị biến dạng. Để khi quấn các vòng dây đều, phẳng, cuộn dây quấn chặt, hai lớp dây ôm khít nhau... phải thiết kế và chế tạo hàng loạt các thiết bị đồ gá nh− thiết bị quấn, gá ép, gá định hình, gá lót cách điện vòng...
Chế tạo động cơ điện một chiều 200kW-750vg/ph-440V.
Các nghiên cứu về thiết kế và công nghệ đ−ợc sử dụng để chế tạo động cơ 200kW.
Cùng với quá trình chế tạo sản phẩm, tập bản vẽ thiết kế sản phẩm và bộ quy trình công nghệ đ−ợc điều chỉnh, sửa đổi, bổ sung và hoàn thiện.
Nghiên cứu và tổ chức thử nghiệm động cơ 200kW
Đây là lần đầu tiên ở Việt Nam đặt nhiệm vụ nghiên cứu các vấn đề liên quan đến thử nghiệm và tổ chức thử nghiệm điển hình động cơ một chiều 200kW. Các nội dung nghiên cứu bao gồm:
- Xác định các tiêu chuẩn thử nghiệm máy điện một chiều. Trên cơ sở nghiên cứu các tiêu chuẩn quốc tế IEC và các tiêu chuẩn Việt Nam liên quan đến công tác thử nghiệm, đề tài đã xây dựng tiêu chuẩn cơ sở (TCCS 35-05) về thử