CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU
2.2 Công nghệ chế tạo két mát dạng cánh phẳng
2.2.2.2. Nghiên cứu cải tiến thiết bị 9958-544PЭ – dệt cụm ruột két mát
Một phần khơng thể thiếu trong két mát đó chính là cụm ruột, nơi mà dung dịch làm mát được tuần hoàn đi qua các khoang trong cụm ruột, qua đó trao đổi nhiệt với các ống dẫn nước và cánh tản nhiệt ra ngoài môi trường.
37
Đặc điểm nổi bật nhất của két mát dầu hộp số xe BMP-1 là chiều cao cụm ruột lên tới 650mm. Xuất phát từ nhu cầu cấp thiết cần phải sản xuất két mát dạng cánh phẳng và các loại két mát có chiều cao cụm ruột vượt kích thước 500 mm để phục vụ quá trình sửa chữa, thay thế két mát cho xe vào sửa chữa tại nhà máy cũng như bảo đảm kỹ thuật xe Tăng thiết giáp và xe đặc chủng trong toàn quân, cùng với đội ngũ cán bộ và thợ kỹ thuật, các trang thiết bị hiện có tại Việt Nam (Nhà máy Z153/TCKT) có đủ điều kiện để tiến hành các nghiên cứu cải tiến thiết bị 9958-544PЭ dệt cánh tản nhiệt két mát dạng cánh phẳng.
Ngoài việc nghiên cứu thực nghiệm, việc cải tiến thành công thiết bị dệt cánh tản nhiệt sẽ cho phép ứng dụng để sản xuất các chủng loại két mát đồng dạng nhưng khác nhau về chiều cao cụm ruột trên xe Tăng thiết giáp và các loại xe, máy đặc chủng với chi phí thấp và thời gian hợp lý.
Chính vì vậy, “Nghiên cứu cải tiến thiết bị dệt cánh tản nhiệt 9958- 544PЭ để dệt cánh tản nhiệt các loại két mát dạng cánh phẳng” là rất cần thiết, đáp ứng nhu cầu thực tế, nó khơng chỉ phục vụ trực tiếp cho quá trình sửa chữa và sản xuất két mát mà cịn góp phần nâng cao năng lực công nghệ chế tạo két mát của Nhà máy.
a. Cấu tạo của thiết bị 9958-544PЭ dệt cánh tản nhiệt két mát T-54
Thiết bị dệt 9958-544PЭ được thiết kế và chế tạo tại Ucraina. Từ các thông số của thiết bị được chế tạo: Có thể thấy rằng thiết bị được chế tạo riêng để dệt cụm ruột cho két mát xe tăng T-54 có kích thước bao ngồi (DxRxC) 1392x226x652. Kích thước cụm ruột được hình thành trên cơ sở ghép từ 04 khối ruột, trong đó ghép 02 khối ruột 3 hàng có kích thước 670x70x500 và 02 khối ruột 4 hàng có kích thước 670x90x500.
Tuy nhiên, cùng với yêu cầu nhiệm vụ chính trị trung tâm của Nhà máy Z153/TCKT thì việc sửa chữa và chế tạo VKTBKT phục vụ ngành tăng thiết giáp là vô cùng cấp thiết. Bên cạnh xe tăng T-54 vào sửa chữa tại Nhà máy cịn có các chủng loại xe khác nhau như K-63, PT-76, BMP-1, MAZ-537, ATC-59, … với mỗi chủng loại xe khác nhau, thì kích thước cũng như kết cấu cụm ruột két mát là khác nhau.
Hành trình làm việc của thiết bị quyết định tới kích thước của khối ruột được dệt trên đó. Với chiều rộng tối đa của thiết bị là 89,7±0,2(mm), chiều dài tối đa của thiết bị là 670±2 mm, thì chiều rộng hay chiều dài của các loại két mát nếu vượt quá các con số trên sẽ được giải quyết bằng việc ghép 2 hay nhiều khối ruột lại với nhau. Riêng kích thước chiều cao tối đa 500mm là không thể ghép được.
Chiều cao đó được quyết định bởi hành trình làm việc của cặp thanh răng- bánh răng của thiết bị.
38
Hình 2.12: Thiết bị 9958-544PЭ
1. Thân máy; 2- Hệ thống xi lanh thủy lực; 3- Cụm đẩy cánh tản nhiệt; 4 –
Cụm dẫn hướng; 5- Nút điều khiển thiết bị; 6- Đồ gá dệt; 7- Đế máy; 8- Hệ thống đường ống; 9- Cụm thanh răng, bánh răng; 10- Cụm bánh cóc và lẫy cá;
Quy trình làm việc cơ bản của thiết bị 9958-544PЭ
Để chuẩn bị cho quá trình dệt của thiết bị, các công việc cần thực hiện các bước sau:
- Kiểm tra tình trạng kỹ thuật của thiết bị dệt: Đảm bảo thiết bị hoạt động bình thường, các cơ cấu xi lanh thủy lực, cụm bánh răng, thanh răng, bánh cóc hoạt động linh hoạt;
- Lắp đặt bộ đồ gá dệt phù hợp với kết cấu của khối ruột;
- Điều chỉnh cụm đẩy cánh tản nhiệt, cụm dẫn hướng thích hợp với kích thước của cánh tản nhiệt tương ứng;
- Tiến hành gá các ống tản nhiệt theo kết cấu khối ruột lên bộ đồ gá dệt;
- Đóng nắp trước thân thiết bị để đảm bảo an toàn khi làm việc;
- Xếp bộ các cánh tản nhiệt đã được gia cơng về vị trí chuẩn bị làm việc. Khi đã đảm bảo an tồn vận hành, tiến hành đóng hệ thống cung cấp điện cho thiết bị.
Gá lần lượt từng cánh tản nhiệt lên đồ gá dệt, đảm bảo các lỗ trên cánh tản nhiệt trùng tâm với các thanh suốt trên thiết bị.
Dệt thử nghiệm từ 3 đến 5 cánh tản nhiệt đầu tiên ở chế độ bằng tay, để đảm bảo thiết bị dệt khơng bỏ bước, khơng dính bước khi vận hành.
Thiết bị dệt đã hoạt động ổn định, tiến hành chuyển chế độ dệt bằng
3 2 1 4 5 6 8 9 10 7
39
tay sang chế độ dệt tự động. Người thao tác tiến hành bấm 02 nút điều khiển (5) bằng 2 tay để đảm bảo an toàn lao động, hệ thống xi lanh (2) dưới tác dụng của bơm dầu và hệ thống đường ống (8) sẽ dịch chuyển từ trên xuống dưới, mang theo cụm đẩy cánh tản nhiệt. Dựa theo kết cấu của cụm dẫn hướng (4), cụm đẩy cánh tản nhiệt sẽ đẩy cánh tản nhiệt dọc theo các thanh suốt và lồng vào các ống tản nhiệt, tạo thành kết cấu cụm ruột két mát (cánh tản nhiệt dệt vào các ống tản nhiệt). Cánh tản nhiệt được cụm đẩy cánh đưa từ trên xuống cuối hành trình dệt thơng qua chuyển động của cụm bánh răng, thanh răng (9). Hết một hành trình dệt, thanh định vị phía sau thiết bị tác động vào cơng tắc hành trình làm cơ cấu bánh cóc và lẫy cá (10) tự động dịch chuyển một bước răng, qua đó bánh răng sẽ tịnh tiến lên trên thanh răng 01 bước, tương ứng với khoảng cách bước giữa 2 cánh tản nhiệt liên tiếp là 04 mm. Đánh dấu kết thúc một hành trình làm việc của thiết bị, 01 cánh tản nhiệt được dệt vào kết cấu cụm ruột. Thiết bị dệt tự động chuyển sang bước tiếp theo.Tiếp tục các hành trình khác đến khi dệt hết chiều cao cụm ruột két mát.
Bảng 2.3: Bảng thông số kỹ thuật thiết bị 9958-544PЭ
TT Dữ liệu kỹ thuật cơ bản Thông số Ghi chú
1 Công suất (sản phẩm/giờ) 02
2 Giới hạn hành trình làm việc của thiết bị
2.1 Chiều dài (mm) 670±2
2.2 Chiều rộng (mm) 89,7±0,2
2.3 Chiều cao tối đa (mm) 500
2.4 Kích thước ống tản nhiệt (mm) 17x3,5 2.5 Chiều dày ống tản nhiệt (mm) 0,25
3 Khoảng cách bước giữa các cánh tản
nhiệt (mm) 4
4 Cơ cấu đẩy cánh tản nhiệt – Xi lanh thủy lực
4.1 Đường kính Piston (mm) 80
4.2 Hành trình tối đa (mm) 720
5 Áp suất danh nghĩa (MPa) 4
6 Kích thước bao của thiết bị
6.1 Dài (mm) 1645
40
TT Dữ liệu kỹ thuật cơ bản Thông số Ghi chú
6.3 Cao (mm) 2748
7 Khối lượng thiết bị (kg) 3200
b. Phân tích đánh giá ưu điểm của thiết bị
Thiết bị được thiết kế riêng biệt phục vụ dệt cụm ruột cho két mát xe tăng T-54 (chiều cao cụm ruột chỉ tới 500mm). Tuy nhiên trong quá trình vận hành, khai thác và sử dụng thiết bị, các cán bộ kỹ thuật và công nhân trong nhà máy đã tận dụng tốt những ưu điểm của thiết bị như: Thiết bị hoạt động ổn định; sử dụng cơ cấu đẩy thủy lực, cùng các cảm biến, rơ le tự động, … để từ đó nghiên cứu, cải tiến được thiết bị này có thể dệt được cụm ruột của một số loại két mát tiêu biểu như: K-63; PT-76; ATC-59. Bằng việc thiết kế, chế tạo các cụm đồ gá dệt, từng bước cải thiện chiều dài và chiều rộng của các loại két mát. Tiêu biểu như: Két mát nước xe K-63 được ghép từ 4 khối ruột: 02 khối 3 hàng (536x72x460) và 02 khối 4 hàng (536x95x460); két mát nước xe PT-76 được ghép từ 04 khối 3 hàng (594x70x432); két mát nước xe ATC-59 (trái/phải) được ghép từ 04 khối 3 hàng (530x67x432).
Như vậy có thể thấy từ một thiết bị ban đầu chỉ đầu tư phục vụ dệt cụm ruột két mát xe tăng T-54, hiện tại có thể đáp ứng phục vụ dệt được một số loại két mát của nhiều chủng loại xe tăng và xe đặc chủng khác nhau.
c. Phân tích đánh giá hạn chế của thiết bị
Từ những ưu điểm trên của thiết bị, Ban đề tài nhận thấy: Tất cả các dạng két mát được dệt trên thiết bị này đều có dạng cánh phẳng, khoảng cách bước của mỗi cánh tản nhiệt là 4 mm và có chiều cao bị hạn chế (chỉ đạt tới chiều cao 500mm).
Với chiều cao két mát lơn hơn 500mm thì việc dệt cụm ruột két mát trên thiết bị này là không thực hiện được. Vấn đề được đặt ra là để giải quyết những hạn chế của thiết bị cần phải làm thế nào để dệt được cụm ruột của két mát nước/dầu xe BMP-1, két mát nước/dầu xe MAZ-537 đều có chiều cao cụm ruột lên tới 650mm.
Hầu hết tất cả các két mát trên các chủng loại xe tăng thiết giáp và xe đặc chủng đều có khoảng cách bước của cánh tản nhiệt là 4 mm. Một vấn đề nữa đặt ra là: Giả sử có loại xe nào đó sử dụng két mát dạng cánh phẳng nhưng có khoảng cách bước cánh khác 4mm thì thiết bị 9958-544PЭ cũng khơng thể giải quyết được.
Đó chính là 2 điểm hạn chế lớn nhất của thiết bị này, cũng là nhiệm vụ đặt ra cần phải giải quyết.
41
Sau khi nghiên cứu và phân tích những ưu điểm và hạn chế của thiết bị 9958-544PЭ ban đề tài nhận thấy những hạn chế đó của thiết bị có thể khắc phục được bằng việc nghiên cứu, tính tốn cặp thanh răng – bánh răng – bánh cóc điều khiển hành trình của thiết bị. Việc nghiên cứu, tính tốn được nó cho phép dễ dàng mở rộng hành trình làm việc của thiết bị và có thể dệt được thêm nhiều loại két mát có các khoảng cách bước khác nhau.
e. Nghiên cứu tính tốn cặp Thanh răng – Bánh răng – Bánh cóc điều khiển hành trình thiết bị 9958-544PЭ
Từ bản vẽ thiết kế két mát nước xe tăng T-54: Có chiều cao làm việc của két mát nước x: L=500mm, đó chính là chiều dài làm việc của thanh răng.
Gọi chiều dài làm việc của thanh răng: Lht=500 mm (Chiều dài toàn bộ thanh răng L= 550mm, giả sử hệ số an toàn là 10%).
Số lượng cánh tản nhiệt trên cụm ruột két mát xe T-54 (theo thiết kế): n=125 cánh.
Vậy Bước dệt cánh tản nhiệt trên thiết bị:
L= 𝐿ℎ𝑡
𝑛 = 500
125 = 4 (mm). (2.19)
Bước dệt cánh tản nhiệt trên thiết bị L chính là chiều dài dịch chuyển của thanh răng L=4 mm.
Góc quay của bánh răng tương ứng với chiều dài dịch chuyển của thanh răng được tính theo cơng thức:
ν=L360
𝑃𝑍 (2.20)
Trong đó: P là bước răng; Z là số răng của bánh răng.
Sau khi khảo sát đường kính của hộp chứa bánh răng trên thiết bị 9958- 544PЭ nhận thấy kích thước đường kính hộp dh= 58 mm. Do đó, kích thước đường kính vịng đỉnh của bánh răng da1<58 mm,
Chọn da1=57 mm, theo cơng thức tính tốn các thơng số hình học của truyền động bánh răng trụ, răng thẳng không dịch chỉnh (Bảng 4.9 Sổ tay TKCK tập 2, trang 251- NXB Khoa học kỹ thuật 2004).
da1=Zm+2m (2.21)
Trong đó Z: Số răng của bánh răng truyền động; m: mô đuyn của bánh răng.
Theo lý thuyết về quá trình hình thành biên dạng răng khi gia cơng răng thì số răng tối thiểu để khơng xảy ra cắt lẹm răng phải thỏa mãn công thức:
42 min 2 2 sin Z (2.22)
Khi α = 200 thì số răng tối thiểu là: Zmin 17 răng.
Do đó khi chọn số răng: Z ≥ Zmin thì khơng xảy ra cắt lẹm chân răng.
Chọn Z= 17 răng. Thay vào cơng thức (2.21) ta tính tốn được m=𝑑𝑎1
𝑍+2= 57
17+2 = 3 (mm)
Căn cứ TCVN 2257-77 (dãy 2) đối với mô-đuyn răng, ta chọn: m = 3 (mm) Khi đó bước răng: P được tính theo cơng thức:
P=Π.m =3,14x3=9,42 (mm) (2.23)
Thay các thông số Z=17 răng; P= 9,42(mm); L=4 (mm) vào cơng thức (2.20):
Ta tính được góc quay của bánh răng tương ứng với chiều dài dịch chuyển của thanh răng được tính:
ν=L360
𝑃𝑍 = 4 360
9,42𝑥17 =8,992o
Mỗi bước dịch chuyển 4mm, tương ứng cụm bánh răng truyền động và bánh cóc sẽ quay 1 góc ν= 8,992o.
- Tính tốn sơ bộ bánh cóc:
Sau khi khảo sát đường kính của hộp chứa bánh cóc trên thiết bị 9958- 544PЭ nhận thấy kích thước đường kính hộp dh= 118 mm. Do đó, kích thước đường kính vịng đỉnh của bánh cóc da2<118 mm, Chọn sơ bộ da2
=117 mm
Sơ đồ góc quay của bánh cóc: Giả sử số răng của bánh cóc là Zc Mỗi lần quay 1 răng, bánh cóc sẽ quay 1 góc ν= 8,992o
43
Hình 2.13: Góc quay của bánh cóc
da2 =117 mm; từ đó ta có các kích thước LOB= LOA= 58,5 (mm)
Giả sử chiều dài đoạn AB bằng chiều dài dây cung AB (góc quay ν= 8,992o)
LAB=LAB
tan (8,992o)=𝐿𝐴𝐵
𝐿𝑂𝐴 LAB = LOAx tan (8,992o
) =9,25 (mm) (2.24)
Bánh cóc quay hết một vịng 3600 tức là dịch chuyển được chiều dài:
C= 2ΠR= 2x3,14x58,5= 367,38 (mm) (2.25)
Đoạn dịch chuyển C tương ứng với ZC lần dịch chuyển đoạn AB, từ đó ta tính được:
ZC= 𝐶
𝐿𝐴𝐵= 367,38
9,25 = 39,7 (2.26)
Do ZC là số răng của bánh cóc, chọn ZC=40 (răng)
Từ các thơng số tính tốn trên ta có các thơng số cơ bản của cụm thanh răng, bánh răng, bánh cóc như sau:
Nghiên cứu tính tốn các thơng số của bánh răng
Thơng số hình học của bánh răng truyền động:
Góc quay của bánh cóc A B O A B O
44
Số răng: Z1= 17 Mô đuyn: m= 3 Bước răng: Pc = 9,42
Góc Profin của thanh răng: α= 200 Chiều cao đầu răng: h1= mn = 3
Chiều cao chân răng: h2= 1,25m = 3,75 Chiều cao răng: h= 2,25m = 6,75
Phần làm việc của răng: hs= 6
Khe hở chân răng: C = 0,25m= 0,75
Hệ số vát đầu răng: ac= 0,012 (Tra bảng 4.3 trang 245 – Sổ tay Thiết kế cơ khí tập 2)
Nghiên cứu tính tốn các thơng số của thanh răng
Thơng số hình học của thanh răng:
Số răng: Z2= 60 (với hành trình dệt 500mm); Số răng: Z2’= 76 (với hành trình dệt 650mm) Mơ đuyn: m= 3. Bước răng: Pc = 9,42 mm. Góc Profin của thanh răng: α= 200
Chiều cao đầu răng: h1= mn = 3 Chiều cao răng: h= 2,25m = 6,75 Phần làm việc của răng: hs= 6 Khe hở chân răng: C = 0,75
Chiều dài dịch chuyển của thanh răng L=4 tương ứng với góc quay của bánh răng:
L= 𝑣𝑃𝑧
360 Trong đó Z=17 (số răng bánh răng)
Góc quay của bánh răng tương ứng với chiều dài dịch chuyển của thanh răng L
ν=L360
𝑃𝑍 = 4 360
9,42𝑥17 = 8,9920
- Độ chính xác của thanh răng: Theo TCVN 2259-77 chọn cấp chính xác 7 ở cả 3 mức chính xác động học; mức làm việc êm; mức tiếp xúc của các răng thanh răng và truyền động (Hình 4.20 Trang 304 Sổ tay TKCK tập 2)
45
Hình 2.14: Dạng đối tiếp dung sai khe hở cạnh răng Tjn và khe hở cạnh răng cần thiết jnmin
- Khe hở cạnh răng: Chọn dạng đối tiếp B: Bảo đảm khe hở cạnh răng cần thiết có thể tránh khỏi hiện tượng chèn răng trong truyền động bánh răng-thanh răng bằng thép do được nung nóng ở hiệu nhiệt độ giữa bánh răng, thanh răng và thân hộp là 25◦C. Từ đó ta có ký hiệu về độ chính xác của truyền động thanh răng là: 7-B TCVN 2259-77.
Tra các bảng 4.41, 4.42; 4.43; 4.44; 4.45; 4.46; 4.47 Sổ tay TKCK tập 2 ta được các thông số của thanh răng như sau:
- Mức chính xác động học:
+ Dung sai sai số động học của thanh răng: F’ir= 110+12= 122 (μm). + Sai lệch giới hạn của sai số tích lũy bước răng: Fpr= ±110 (μm).
+ Độ dao động khoảng cách trục đo trên chiều dài thanh răng: Fir’’= 50 (μm).
- Mức làm việc êm:
+ Dung sai sai số động học cục bộ của thanh răng: fir’=27 (μm). + Sai lệch giới hạn của bước răng: fpir= ±12 (μm).
+ Dung sai sai số Profin răng: ffr= 15 (μm).
+ Dung sai độ dao động khoảng cách trục đo sau một răng: fir’’= 15