L ời nói đầu
3.4 Kiểm nghiệm bền bằng modul COSMOSWorks trong
3.4.1 Giới thiệu COSMOSWorks
Modul COSMOSWorks được tích hợp trong phần mềm Solidworks cho
phép kiểm nghiệm bền đối với bộ phận máy, đưa ra kết quả kiểm nghiệm, hệ số
an toàn sử dụng bằng việc dựa trên những giả thiết cơ sở (chọn lựa vật liệu, đặt lực tác dụng, ngàm,…), chia lưới và đưa ra kết quảứng suất, chuyển vị… và
đưa ra hệ số an toàn.
3.4.2 Thực hiện các phân tích tĩnh học bằng modul COSMOSWorks
- Bước 1: Kích chuột phải vào biểu tượng trên cùng của cây
COSMOSWorks Manager và chọn Study, mỗi Study là một lần kiểm nghiệm.
Ta sẽ thấy các thư mục như sau ở panel bên trái:
Hình 32 Tạo thư mục Study
- Bước 2: Chọn vật liệu cho mỗi chi tiết, kích chuột phải biểu tượng của từng
đối tượng và chọn Define/Edit Material.
Hình 33 Chọn vật liệu
- Bước 3: Kích chuột phải vào thư mục Load/Restraint chọn Define để xác
định các ràng buộc. Trong quá trình hoạt động một đầu các đăng ta coi như bị
Đề tài NCKH Nghiên cứu thiết kế, chế tạo thử nghiệm cụm các đăng trước và sau xe tải nặng CAT 769 C, D
Hình 34 Đặt lực tác dụng - Bước 4: Tạo lưới cho mô hình
Hình 36 Tạo mô hình lưới cụm các đăng trước xe CAT 769 C, D
Đề tài NCKH Nghiên cứu thiết kế, chế tạo thử nghiệm cụm các đăng trước và sau xe tải nặng CAT 769 C, D
- Bước 6: Chạy chương trình kiểm nghiệm bền COSMOSWorks và xem kết
quả kiểm nghiệm.
Hình 38 Chạy chương trình kiểm nghiệm COSMOSWorks
Hình 39 Kết quả kiểm nghiệm
3.4.3 Kết quả kiểm nghiệm bền cụm các đăng trước và sau
Giới hạn đàn hồi của thép 20Cr: 786 MPa Giới hạn đàn hồi của thép 40Cr: 841MPa
Trên thực tế thường sử dụng thép 40Cr, 40CrMo (đơn vị sử dụng yêu cầu kiểm tra đối với thép 20Cr và 20CrMo)
Kết quả tính bền các đăng trước và sau của cụm các đăng trước và sau
a) Kết quả kiểm nghiệm cụm các đăng trước - Với vật liệu 20Cr ta có kết quả kiểm nghiệm
Hình 40 a) Ứng suất tổng hợp von Miseslớn nhất của cụm các đăng trước là 1,1341.108 N/m2 nhỏ hơn giới hạn cho phép là 7,86. 108 N/m2 b) Hệ số an toàn là 6,9 - Thay vật liệu 20Cr bằng vật liệu 40Cr Hình 41 a) Ứng suất tổng hợp von Miseslớn nhất là 1,134.108 N/m2 b) Hệ số an toàn đạt 7,4 Với vật liệu 20Cr, 40Cr qua kiểm nghiệm đều đảm bảo giới hạn đàn hồi
Đề tài NCKH Nghiên cứu thiết kế, chế tạo thử nghiệm cụm các đăng trước và sau xe tải nặng CAT 769 C, D
b) Kết quả kiểm nghiệm cụm các đăng sau
- Kết quả kiểm nghiệm theo bản vẽ thiế kế chi tiết (lấy theo mẫu) với thép 20Cr.
Hình 42 a) Ứng suất tổng hợp von Mises lớn nhất là 5,897.108 N/m2 b) Hệ số an toàn thấp nhất là 1,333
- Kết quả kiểm nghiệm theo bản vẽ thiế kế chi tiết (lấy theo mẫu) với thép 40Cr
Hình 43 a) Ứng suất tổng hợp von Miseslớn nhất là 5,897.108 N/m2 b) Hệ số an toàn thấp nhất là 1,426
Qua kiểm nghiệm ta thấy với phân bố màu sắc trên cụm chi tiết thì đường kính φ70 của trục then hoa, các góc lượn của hai mặt bích các đăng sau ở kích
Đề tài NCKH Nghiên cứu thiết kế, chế tạo thử nghiệm cụm các đăng trước và sau xe tải nặng CAT 769 C, D
- Sau khi cải tiến cụm các đăng sau, tăng bán kính góc lượn của mặt bích cụm các đăng sau lên thành r20, ta có kết quả kiểm nghiệm bền với thép 20Cr.
Hình 44 a) Ứng suất tổng hợp von Mises lớn nhất là 5,185.108 N/m2 b) Hệ số an toàn thấp nhất là 1,516
Thực tế khi nhiệt luyện độ bền, tuổi thọ của chi tiết tăng lên kéo theo tăng hệ số an toàn của cụm chi tiết.
- Sau khi cải tiến cụm các đăng sau, tăng bán kính góc lượn của mặt bích cụm các đăng sau lên thành r20, ta có kết quả kiểm nghiệm bền với thép 40Cr.
Hình 45 a) Ứng suất tổng hợp von Miseslớn nhất là 5,185.108 N/m2 b) Hệ số an toàn thấp nhất tăng lên là 1,622
Đề tài NCKH Nghiên cứu thiết kế, chế tạo thử nghiệm cụm các đăng trước và sau xe tải nặng CAT 769 C, D
c) Nhận xét
Qua kiểm nghiệm bằng modul COMOSWorks của phần mềm Solidworks
ta thấy sử dụng vật liệu thép 40Cr, 40CrMo tốt hơn so với vật liệu 20Cr để chế
tạo các cụm các đăng trước và sau xe ô tô tải nặng CAT 769 C, D do công dụng của vật liệu này khi làm việc có vận tốc, áp lực cao, tải trọng va đập.
Theo sổ tay thiết kế cơ khí, cơ tính một số mác thép hợp kim đã nhiệt luyện:
- Thép 20Cr:
Thấm các bon, tôi trong dầu, ram
1 85; 63; 10; 40; 6; 59 k ch ak σ ≥ σ ≥ δ ≥ ψ ≥ ≥ σ− ≈ Độ cứng ở lõi ≈212 HB; bề mặt đạt độ cứng 58-60 HRC - Thép 40Cr
Tôi trong dầu và ram cao: σk =80 95÷
1
60 75; 10; 40 50; 6; 36;
ch ak
σ = ÷ δ ≤ ψ = ÷ ≥ σ− ≈ độ cứng đạt 230 280 HB−
Tôi bề mặt (tần số cao) với chiều sâu lớp thấm tôi 1,8-2,2 mm và ram thấp
ở nhiệt độ180÷200 Co : σ−1≈56; độ cứng lớp bề mặt đạt 48 52 HRC−
Kết luận: - Thép 40Cr có cơ tính tổng hợp cao hơn so với thép 20Cr - Điều này đúng với kết quả kiểm tra thành phần vật liệu theo mẫu
- Thép 20Cr, 20CrMo nhóm đề tài lựa chọn theo yêu cầu thực tế
CHƯƠNG 4
KẾT QUẢ CHẾ TẠO VÀ THỰC NGHIỆM
4.1 Chế tạo cụm chi tiết theo bản vẽ và quy trình công nghệ (trong phụ lục) 4.2 Kết quả kiểm tra vật liệu các chi tiết của cụm các đăng trước và sau xe ô tô tải nặng CAT 769 C,D
Theo giấy chứng nhận kết quả đo của Phòng Thí nghiệm Vật liệu tính năng kỹ thuật cao của Viện cơ khí năng lượng và mỏ - Vinacomin trên thiết bị
Metal Lab 75/80J MVU-GNR-Italia
4.2.1 Vật liệu của các chi tiết cụm các đăng trước
Tập hợp các kết quả phân tích thành phần vật liệu từ tháng 5/2010 theo mẫu và theo thép chế tạo
- Mặt bích cụm các đăng trước: thép 40Cr - Ống nối: thép CT3
4.2.2 Vật liệu của các chi tiết cụm các đăng sau
Tập hợp các kết quả phân tích thành phần vật liệu từ tháng 5/2010 theo mẫu và theo thép chế tạo - Mặt bích các đăng: thép 40Cr - Ống then hoa: thép 40Cr - Trục then hoa: thép 40Cr - Ống nối: thép CT3
4.3 Kiểm tra độ cứng của các chi tiết cụm các đăng trước và sau xe ô tô tải nặng CAT 769 C, D
Theo giấy chứng nhận kết quả đo của Phòng Thí nghiệm Vật liệu tính năng kỹ thuật cao của Viện cơ khí năng lượng và mỏ - Vinacomin trên thiết bị
TH160 - Trung Quốc
4.3.1 Cụm các đăng trước
Đề tài NCKH Nghiên cứu thiết kế, chế tạo thử nghiệm cụm các đăng trước và sau xe tải nặng CAT 769 C, D
- Mặt bích các đăng phần rãnh lắp cối bi đạt độ cứng: 44,3 HRC
4.3.2 Cụm các đăng sau
Độ cứng theo mẫu chuẩn và chi tiết sau khi chế tạo - Mặt bích các đăng phần thân đạt độ cứng: 34 HRC
- Mặt bích các đăng phần rãnh lắp cối bi đạt độ cứng: 45 HRC
- Ống then hoa đạt độ cứng: 48 HRC (Đo phần then hoa)
- Trục then hoa đạt độ cứng: 49,7 HRC (Đo phần then hoa)
4.4 Hệ thống thiết bị (máy công cụ) để chế tạo cụm các đăng trước và sau của xe ô tô CAT 769 C, D tại Việc Cơ khí Năng lượng va Mỏ - Vinacomin của xe ô tô CAT 769 C, D tại Việc Cơ khí Năng lượng va Mỏ - Vinacomin
• Thiết bị chế tạo cụm sản phẩm bao gồm:
- Máy tiện 1M61, 1M63
- Máy phay 6P13
- Máy phay lăn răng 5A132 - Máy khoan 2H125
- Dụng cụ cầm tay: Máy mài và đánh bong
• Thiết bị thuê ngoài để chế tạo cụm sản phẩm:
- Máy xọc 5370K
• Thiết bị nhiệt luyện:
- Lò buồng H45, lò giếng ΠH 32, lò tôi cao tần TBЧ ЛЗ 67
4.5 Cân bằng động
Các cụm các đăng trước và sau của xe ô tô tải nặng CAT 769 C, D sau khi chế tạo xong được cân bằng động tại Công ty CP Chế tạo máy điện Việt Nam - Hungary trên máy cân bằng động AM-1000 kèm theo đồ gá chế tạo tại công ty.
Theo phiếu kết quả cân bằng động số 33 / VH-CL ngày 22 tháng 12 năm
2010.
4.5.1 Cụm các đăng trước
- Cường độ rung sau khi cân bằng động 10 mm/s
- Cường độ rung cho phép ≤16 mm/s
4.5.2 Cụm các đăng sau
- Cường độ rung sau khi cân bằng động 10 mm/s
- Cường độ rung cho phép ≤16 mm/s
- Kết luận: đạt yêu cầu
Hình 46 Cụm các đăng trước và sau xe ô tô tải nặng CAT 769 C, D sau khi cân bằng động
4.6 Cụm chi tiết sau chế tạo, lắp trên xe và kiểm tra sau quá trình thử nghiệm công nghiệp trên xe ô tô tải nặng CAT 769 C, D
4.6.1 Cụm chi tiết sau khi chế tạo thể hiện trên hình 47
Cụm các đăng trước và sau xe ô tô tải nặng CAT 769 C, D được lắp ngày
15/7, 25/9, 8/12 năm 2010 trên các xe CAT 769 C, D có số xe CAT 21, CAT 19,
CAT 17 tại Công ty Cổ phần Than Cọc Sáu - TKV
Sau khi lắp đặt đúng vị trí trên xe, tiến hành nổ máy và chạy theo 7 số tiến và 1 số lùi đều đảm bảo chạy êm, không rung lắc, truyền lực tốt.
Đề tài NCKH Nghiên cứu thiết kế, chế tạo thử nghiệm cụm các đăng trước và sau xe tải nặng CAT 769 C, D
Hình 47 Cụm các đăng trước và sau xe ô tô tải nặng CAT 769 C, D sau khi chế tạo
4.6.2 Kiểm tra cụm các đăng trên xe ô tô tải nặng CAT 769 C, D sau quá trình thử nghiệm công nghiệp
Hình 48 Kiểm tra cụm các đăng sau xe CAT 769 C, D sau quá trình
Hình 49 Thành viên của nhóm đề tài kiểm tra cụm các đăng sau khi thử nghiệm công nghiệp (số xe CAT 19)
4.6.3 Số giờ hoạt động của cụm các đăng trước và sau xe ô tô tải nặng CAT 769 C, D
Được phản ảnh trong báo cáo thử nghiệm chất lượng giờ hoạt động tính
đến hết ngày 10/12/2010 của Phòng Kỹ thuật Vận tải Công ty Cổ phần Than
Cọc Sáu - TKV.
a) Cụm các đăng lắp vào xe CAT 21
- Ngày lắp 15/07/2010 ngày hỏng 20/09/2010 được 631 giờ hoạt động. - Nguyên nhân hỏng: Mặt bích cụm các đăng sau ở kích thước r10 theo thiết kế mẫu xuất hiện các vết rạn chân chim, tháo ra kiểm tra không được phép hoạt động.
b) Cụm các đăng lắp vào xe CAT 19
- Ngày lắp 25/09/2010 được 1092 giờ hoạt động (tính đến 10/12/2010) - Các chi tiết của cụm các đăng vẫn hoạt động bình thường.
- Mặt bích các đăng đã thay đổi kích thước r10 bằng r20.
c) Cụm các đăng lắp vào xe CAT 17
Đề tài NCKH Nghiên cứu thiết kế, chế tạo thử nghiệm cụm các đăng trước và sau xe tải nặng CAT 769 C, D
d) Nhận xét chung
- 01 cụm hỏng nguyên nhân do phần cổ mặt bích các đăng vị trí bán kính r10 xuất hiện vết rạn chân chim, đề nghị tăng kích thước r10 lên r20.
- Các kích thước chế tạo cụm chi tiết đảm bảo yêu cầu kỹ thuật và lắp ghép.
- Chạy êm, truyền lực tốt.
CHƯƠNG 5
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 5.1 Kết luận
Đây là đề tài nghiên cứu khoa học mang tính ứng dụng thực tế, nội dung nghiên cứu của đề tài đã giải quyết được vấn đề đặt ra là chế tạo thử nghiệm bước đầu thành công cụm các đăng trước và sau của xe ô tô tải nặng CAT 769 C, D phục vụ công tác vận tải, khai thác ở một số mỏ than lộ thiên tại Quảng Ninh.
Trên cơ sở lấy mẫu chính xác của cụm các đăng trước và sau xe ô tô tải nặng CAT 769 C, D và phân tích điều kiện hư hỏng của các chi tiết, tính toán, kiểm nghiệm bền, lựa chọn vật liệu, đề ra quy trình công nghệ… trên cơ sở đội ngũ cán bộ và công nhân kỹ thuật sử dụng thiết bị hiện có trong nước có thể
khẳng định sản phẩm chế tạo này đảm bảo yêu cầu kỹ thuật. Thực tế trong quá trình thực hiện đề tài, chúng tôi đã chế tạo thử nghiệm 03 cụm các đăng trước và sau, thử nghiệm công nghiệp tại các xe của mỏ về cơ bản được chấp nhận. Năm 2011 chính thức có đơn đặt hàng của Công ty Cổ phần than Cọc Sáu - TKV. Ngoài ra có thể mở rộng chế tạo các cụm các đăng cho các xe ô tô của
Nhật, Mỹ như HD 325-6, HD 465-5, CAT 773-E… không phải nhập ngoại, tạo
việc làm cho các nhà máy cơ khí trong nước.
Trong thời gian tới nhóm đề tài tiếp tục chế tạo các chi tiết còn lại của cụm các đăng như cối bi, trục chữ thập để hoàn thiện sản phẩm này theo yêu cầu của khách hàng trong nước.
Về mặt hiệu quả kinh tế:
- Giúp cho các đơn vị sử dụng tiết kiệm được thời gian sửa chữa, thay thế đột xuất, tăng thời gian vận hành của loại xe này trước yêu cầu tăng sản lượng khai thác than, vận chuyển đất đá.
- Giá thành:
Đề tài NCKH Nghiên cứu thiết kế, chế tạo thử nghiệm cụm các đăng trước và sau xe tải nặng CAT 769 C, D
Chế tạo trong nước khoảng 25.000.000 Đ tiết kiệm hơn so với giá
nhập ngoại.
5.2 Kiến nghị
- Trong thời gian tới đề nghị cho đề tài nghiên cứu phát triển, hoàn thiện trên cơ sở lựa chọn vật liệu, quy trình công nghệđể tăng thời gian hoạt động của cụm sản phẩm này trên xe ô tô tải nặng CAT 769 C, D.
- Giúp đỡ nghiên cứu mở rộng chế tạo các cụm sản phẩm sau này sang các xe vận tải hạng nặng khác của Mỹ, Nhật, Thụy Điển… trong vùng mỏ và mở rộng ra cả nước.
- Đối với đơn vị sử dụng cụm sản phẩm này khi tăng thời gian bảo hành (1000 giờ) đề nghị tăng giá thành của sản phẩm.
TÀI LIỆU THAM KHẢO ---o0o---
[1] Chi tiết máy - Nguyễn Trọng Hiệp
NXB Giáo dục, năm 2007
[2] Kết cấu ô tô - PGS.TS. Nguyễn Khắc Trai, PGS.TS. Nguyễn Trọng Hoan, TS. Hồ Hữu Hải, ThS. Phạm Huy Hường,Ths. Nguyễn Văn
Chưởng, ThS. Trịnh Minh Hoàng
NXB Bách Khoa Hà Nội, năm 2010
[3] Giáo trình tính toán và thiết kế ô tô - PGS.TS.Nguyễn Trọng Hoan
NXB Bách Khoa Hà Nội, năm 2009
[4] Kết cấu và tính toán ô tô - TS. Nguyễn Bạch Liên NXB Giao thông vận tải Hà Nội, năm 1984
[5] Ô tô - Máy kéo - TS.Bùi Hải Triều, TS.Nông Văn Vìn, TS.Đặng Tiến Hòa, ThS. Hàn Trung Dũng
NXB Khoa học và kỹ thuật, năm 2001
[6] Cấu tạo và lý thuyết ô tô máy kéo - Dương Văn Đức NXB Xây dựng, năm 2005