0

BỘ CÔNG THƯƠNG
TẬP ĐOÀN CÔNG NGHIỆP THAN- KHOÁNG SẢN VIỆT NAM
VIỆN CƠ KHÍ NĂNG LƯỢNG VÀ MỎ- TKV
* * * * *

BÁO CÁO TỔNG KẾT ĐỀ TÀI NCKH

TÊN ĐỀ TÀI
NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ, CHẾ TẠO CÁC PHỤ
TÙNG XE ÔTÔ TẢI HD
MÃ SỐ: 09NN-07

ThS. TrÞnh TiÕn KhoÎ 6782
12/4/2008

Trịnh Tiến Khoẻ

DUYỆT VIỆN 3
Hà Nội, 2007

DANH SÁCH NHỮNG NGƯỜI THỰC HIỆN

TT Họ và tên Nghề nghiệp Cơ quan công tác
1 Trịnh Tiến khoẻ Thạc sỹ Máy và Dụng cụ
Công nghiệp
Viện Cơ khí Năng lượng
và Mỏ - TKV
2 Đỗ Trung Hiếu Thạc sỹ Máy và Dụng cụ
Công nghiệp
Viện Cơ khí Năng lượng
và Mỏ - TKV
3 Dương Đình Hùng Kỹ sư Luyện kim Viện Cơ khí Năng lượng
và Mỏ - TKV
4 Đỗ Thế Ngần Kĩ sư Chế tạo máy mỏ Viện Cơ khí Năng lượng
và Mỏ - TKV
5 Phạm Hà Trung Kĩ sư Công nghệ chế tạo
máy
Viện Cơ khí Năng lượng

5
Ch−¬ng 1. TỔNG QUAN
1.1. Khảo sát nhu cầu phụ tùng ôtô tải
Là một nước đang phát triển với dân số trên 83 triệu người, có mạng
lưới giao thông đường bộ trải dài trên khắp đất nước, vì vậy nhu cầu vận tải
bằng ôtô của Việt Nam hiện nay là rất lớn. Số liệu về lượng xe vận tải đường
bộ của Việt Nam tính đến hết tháng 6 nă
m 2006 thể hiện trong Bảng 1-1.
Nhìn vào bảng 1-1 ta thấy chỉ riêng số lượng xe tải đã là 239.470 chiếc, chiếm
37,9% trong tổng số xe các loại. Trong đó xe tải trọng đến 2 tấn chiếm 42,9%;
xe tải trọng 2 ÷ 7 tấn chiếm 34,8% còn lại là xe có tải trọng trên 7 tấn. Nếu
tính theo thời gian đưa vào sử dụng thì lượng ôtô sử dụng dưới 10 năm chiếm
51,2%; lượng xe sử dụng trên 15 năm chiếm 28,9%. Như vậ
y đội xe tải của
chúng ta đã được đưa vào sử dụng với thời gian khá dài, chính vì vậy hiện nay
nhu cầu về phụ tùng phục vụ cho công tác thay thế sửa chữa là rất lớn.
Trong Tập đoàn Than – Khoáng sản Việt Nam, xe tải được sử dụng
nhiều để vận tải đất đá thải, vận tải than Số lượng huy động xe tải của toàn
ngành trong năm 2005 là 3491 xe các loại (xem Bảng 1 -2). Theo thố
ng kê
trong tài liệu khảo sát, đánh giá thực trạng và đề ra chiến lược sử dụng ôtô
vận tải mỏ của Than Việt Nam do Viện Cơ khí Năng lượng và Mỏ thực hiện
năm 2005 thì: Tổng số xe HD sử dụng trong TKV là 88 xe (trong đó Cọc Sáu
có 66 xe; Cao Sơn có 8 xe; Hà Tu có 14 xe). Số lượng xe lớn và luôn phải

31.12.04
SX P.Vụ
Toàn Tập đoàn 3491 2604 927 248 417
Công ty Than Cao Sơn 228 208 34 10 24
Công tyThan Cọc Sáu 259 199 52 20 16
Công ty Than Đèo Nai 200 146 58 16 20
Công ty Than Hà Tu 205 144 64 12 15
Công tyThan Núi Béo 108 79 46 0 23
Công ty Than Dương Huy 105 81 26 8 12
Công ty Than Khe Chàm 31 19 12 - -
Công ty Than Nội Địa 277 199 70 23 24
Công ty Than Uông Bí 196 113 72 17 4
Công ty Than Mạo Khê 65 48 22 4 9
Công ty Than Vàng Danh 106 - - - -
Công ty Than Quang Hanh 68 51 27 7 18
Công ty Than Hạ Long 99 84 34 6 25
Công ty Than Hòn Gai 118 76 57 5 20
Công ty Than Hà Lầm 73 46 25 10 8
Công ty Than Thống Nhất 63 45 15 3 -
Công ty Than Mông Dương 43 38 5 - -
Công ty Xây dựng Mỏ 77 57 32 1 13
Công ty Địa chất Mỏ 53 16 37 9 8
Công ty CP ĐTTM & DV 52 28 23 5 4
Công ty Cảng và KD Than 14 - 14 - -
Công ty Tuyển Than Cửa Ông 56 19 26 11 10
Công ty Tuyển Than Hòn Gai 19 7 10 2 3
Công ty VL nổ Công nghiệp 79 61 18 - -
Công ty Đo lường TVN 13 - 15 1 -
Công ty TBĐ Cẩm Phả 844 - -
Công ty CTM Than Việt Nam 40 16 20 4 -

c yờu cu ni a hoỏ theo ỳng l trỡnh m nh nc ra thỡ ũi hi cỏc
nh ch to trong v ngoi ngnh cn phi y mnh nghiờn cu, thit k, ch
to cỏc ph tựng phc v ni a hoỏ.
Túm li: Nhu cu v
thit k, ch to thit b, ph tựng phc v thay
th, sa cha, ni a hoỏ ụtụ ti l rt ln. Vic Vin C khớ Nng lng v
M - TKV, xut ti: Nghiờn cu thit k, ch to ph tựng xe ụtụ ti
HD, v ó c B Cụng Thng cho thc hin l mt bc i ỳng. Kt
qu thnh cụng ca ti mang c
ý ngha thc tin v ý ngha khoa hc. 1.2. Phân tích cấu tạo và nguyên lý làm việc các sản phẩm
1.2.1. Cấu tạo và nguyên lý làm việc của cụm van và bơm liên hợp ben lái
1.2.1.1. Cấu tạo, nguyên lý làm việc Bơm B186A
* Cấu tạo bơm liên hợp ben lái B186A (Hình 1-1) gồm các chi tiết sau:
1 Thân bơm
2 Nắp sau
3 Bạc định tâm
4 Bạc lệch tâm
5 Phớt lệch tâm
6 Gioăng làm kín
7 Vòng bi SKF 69/28
8 Trục răng chủ động
9 Bạc sau
10 Trục răng bị động
11 Bạc trớc
12 Nắp trớc
13 Phớt cổ trục
14 Vòng phanh

1. Cụm van tiết lu 10. Gioăng làm kín 19. Đai ốc M8 x 10 28. Gioăng vặn kín
2. Cụm điều chỉnh 11. Trục làm kín 20. Bích làm kín 29. Gioăng vặn kín
3. Thân van 12. Gioăng làm kín 21. Vỏ làm kín 30. Gioăng vặn kín
4 . Trục van 13. Bích làm kín 22. Then bằng 31. Đai ốc làm kín
5. Đai ốc M30 x 25 14. Bu lông M6x20 23. Bu lông M4x25 32. Đai ốc làm kín
6. Giăng làm kín 15. Đệm nghiêng 6 24. Cần gạt 33. Lò xo
7. Giăng làm kín 16. Giăng làm kín 25. Miếng chặn 34. Ty làm kín
8. Trục làm kín 17. Giăng làm kín 26. Bu lông
9. Gioăng làm kín 18. Giăng làm kín 27. Gioăng vặn kín

12
* Nguyên lý làm việc của cụm Van liên hợp ben lái nh sau:
Bơm liên hợp ben lái B186A và cụm van liên hợp ben lái là 02 phần tử
thuỷ lực đi liền trong hệ thống thuỷ lực của xe tải HD. Nó thực hiện 02 chức
năng chính là: Nâng ben và điều khiển lái.
Khi động cơ chính làm việc, Bơm B186A làm việc và cung cấp dầu cho
cụm van qua các ống dẫn chính. Khi điều khiển van, tuỳ theo vị trí tay gạt mà
dầu đợc đa vào xilanh ben để nâng hạ hoặc chuyển hớng lái (steering).
Muốn điều khiển van ta gạt tay gạt điều khiển đến các vị trí yêu cầu. Khi tay
gạt ở vị trí thứ nhất (vị trí nâng ben) dầu từ bơm B186A đi qua hệ thống ống
dẫn đến van, nhờ kết cấu của van mà dầu đợc dẫn qua hệ thống ống dẫn đến
cung cấp vào khoang nâng của lòng xilanh ben từ đó ben đợc nâng lên. Khi
gạt tay gạt điều khiển van sang vị trí thứ hai, dầu lại đợc bơm đa qua hệ
thống ống dẫn, qua van và cũng nhờ kết cấu của van mà dầu đợc dẫn đến
khoang hạ của lòng xilanh ben từ đó ben đợc hạ xuống. Khi cần giữ tải cho
ben ta gạt cần gạt điều khiển van sang vị trí thứ 3 là vị trí giữ tải. Khi xe vận
hành thì ta gạt cần gạt điều khiển van sang vị trí thứ 4 là vị trí mà hệ thống
nâng ben ngừng hoạt động, lúc này dầu từ bơm B186A, đi qua van và đến hệ
thống lái, lúc này chức năng của cụm van là cung cấp dầu đến xi lanh chuyển
hớng lái. Tất cả lợng dầu tuần hoàn đều đợc qua van và đa về bể dầu.

- Khớp nối trục bù: giải quyết yêu cầu độ chính xác vị trí tơng đối giữa
các trục.
- Khớp nối trục răng: Đảm nhiệm việc truyền mômen xoắn từ động cơ
đến hệ thống truyền lực
- Khớp nối trục đàn hồi: Hai nửa nối trục ở giữa có bộ phận đàn hồi
Từ phân tích trên, khi cụm giảm chấn làm việc do cấu tạo các bộ phận
đàn hồi và chức năng truyền tải mômen xoắn của động cơ đến các bộ phận
khác của hệ thống truyền lực. Nó có tác dụng:
- Giảm va đập và chấn động vì bộ phận đàn hồi có tác dụng tích luỹ và
tiêu thụ cơ năng do va đập, chấn động sinh ra.
- Đề phòng cộng hởng do dao động, truyền động xoắn gây nên.
- Bù lại độ lệch trục.
Kết quả mômen xoắn từ trục ra động cơ đợc truyền đến các bộ phận
tiếp theo êm dịu, giảm chấn động. Vị trí của cụm khớp nối giảm chấn động cơ
đợc trình bày trên Hình 1 - 5.
class="bi x4d y107 wb h1f"
class="bi x4d y107 wc h21"
class="bi x4d y107 wd h23"

17
Chơng 2. THIT K SN PHM
2.1. Tính toán thiết kế cụm bơm và van liên hợp ben lái
Đối với hệ thống bơm + van liên hợp ben lái thì các yêu cầu tính toán về
áp lực cũng nh lu lợng để đảm bảo cho quá trình làm việc của hệ thống liên
hợp phụ thuộc chính vào việc tính toán thiết kế bơm liên hợp ben lái B186A. Do
vậy nhóm đề tài đã đi sâu tìm hiểu về lý thuyết bơm bánh răng và từ đó tính
toán thiết kế bơm đảm bảo các yêu cầu làm việc. Đối với van liên hợp ben lái
đợc điều khiển bằng cơ khí, không có yêu cầu gì đặc biệt đối với việc tính toán
thiết kế, do vậy nhóm đề tài chỉ đi sâu vào thiết chế tạo theo mẫu đã có sẵn. Kết
quả đề tài đã thiết kế hoàn chỉnh các bộ bản vẽ các sản phẩm.

Thực tế thì khi tính lu lợng ta còn phải tính đến tổn thất và do vậy còn
phải nhân với đại lợng
Q
gọi là hiệu suất của bơm

18
Q =
Q
.2.D.m.b.n = Q
tt
( Q
tt
:lu lợng thực tế)
Hay Q =
Q
.2.m
2
.z.b.n (2-2)
2.1.2. Tính toán cặp bánh răng của bơm B186A
Ta có : A = 60 ( Khoảng cách tâm hai trục)
m = 5,5 ; Z = Z
1
= Z
2
= 10 ; B = 39 (Chiều rộng vành răng)
Tính toán bánh răng:
Ta tính hệ số dịch chỉnh tâm [2]
y = A/m - 0,5(Z
1
+ Z


tw
= arccos(acos
t
/a
w
)= arccos(55.cos20
0
/60)=30
0
32. (2-6)
Tổng hệ số dịch chỉnh [2]:
x
t
= [(z
1
+z
2
)(inv
tw
- inv
t
)]/(2.tg) (2-7)
= [(10+10).(inv30
0
32- inv20
0
)]/(2.tg20
0
)

2
+ z
1
)]d
1
= 55 + [ 2.0,91/20].55 = 60 mm
d
w2
= d
2
+[2y/(z
2
+ z
1
)d
2
= 60 mm
Đờng kính đỉnh răng d
a
:
d
a1
= d
1
+2(1+x
1
- y)m
= 55 + 2(1 + 0,575 - 0,0295).5,5 = 72 mm
Với hệ số giảm đỉnh răng[2] y = 0,0295
Vì những bánh răng của bơm dầu bằng nhau nên hệ số dịch chỉnh cũng

f2
= d
1
- (2,5 - 2x
1
)m
= 55 - (2,5 - 2.1,15).5,5 = 47,5

bd
=b
w/
d
w1
= 39/60=0,65
Đờng kính vòng chia d

= Zm = 5.5x10 =55

20
Chiều cao đầu răng h
đ
= 5.5
Chiều cao chân răng h = 11.92

Từ những tính toán trên ta có bảng thông số cần thiết của bánh răng bơm
B186A.
Bảng 2-1 Thông số bánh răng bơm B186A
Cấp chính xác
Khoảng dịch dao
Chiều cao đầu răng

hành là n = 1300 đến 1500 v/ph:
Q =
Q
.2.m
2
.z.b.n (2-8)
Q

= 2..0,89.(5,5)
2
.10.39.1300 = 86(l/ph)
Vậy lu lợng tính toán của bơm là Q = 86 lít/ phút hay Q = 0,066 l/v
2.1.4. Công suất trên trục bơm
Ta có công thức tính công suất trên trục bơm:
N = M. = p.Q (2-9)
Trong đó:
N: công suất trên trục;
P: áp suất của bơm;
Q: lu lợng của bơm;
: vận tốc góc trên trục.

21
Với áp suất đầu ra của bơm là P = 20 MPa.
P = 20000kPa = 20.10
6
Pa (N/m
2
).
Công suất bơm cần có:
N=p.Q = 20.10

22
Rx
p
bR x
+
=
(2-10)
Trong đó: p-độ chênh áp suất giữa khoang hút và khoang đẩy:
b- chiều rộng vành răng:
R
2
- bán kính vòng đỉnh răng.
Mô men tác dụng lên bánh răng 2 là:
M
2
=
22
2
1
( )
2
pb R y
(2-11)
Nếu không kể tới ảnh hởng của lực ma sát giữa hai mặt răng, thì mô
men (hay mô men quay) tác động lên trục của bánh răng chủ động sẽ là:
M = M1+M2 =
()
222
2
1

+c
2
)
ở đây, k
2
+c
2
= l
222Hình 2-2: Sơ đồ tính mô men tức thời của bánh răng

l - khoảng cách từ điểm ăn khớp A đến tâm ăn khớp p, Hình 2-2
R- bán kính vòng lăn;
Ro- bán kính vòng cơ sở.
Do đó:
x
2
+ y
2

= 2(R
2
+l
2
) (2-13)

= M = p.b(2R.m +m
2
).
ở đây ta xét mô men quay lớn nhất:
M
3
= 20.10
6
.39.10
-3
.(2.36.5,5 + 5,5
2
)10
-6
= 332,5 (Nm) .
2.1.6. Lu lợng tức thời và dao động lu lợng của bơm bánh răng
Công suất trên trục bơm dợc tính nh sau:
N = M. = p.Q (2-16)

23
Hay: Q =
.M
p

= (2R.m +m
2
-l
2
) .b (2-17)
Trong công thức (2-17), các đại lợng R, m, b, là không đổi. Còn

Q


=
(2-20)
Đối với bánh răng trụ, hệ số dao động đợc tính theo công thức:

2
cos
1,25.
Z


=
(2-21)
ở đây
là góc ăn khớp, thờng =20
0
.
Ngời ta xác định rằng biên độ dao động lu lợng của bơm bánh răng,
A = Q
max
-Q
min
, phụ thuộc vào hệ số trùng khớp , số răng Z, chiều rộng vành
răng b, vận tốc góc của bánh răng chủ động
và bán kính vòng cơ sở R
0
.
A = Q

[
]
H

và ứng suất uốn cho phép
[
]
F

đợc tính
theo công thức sau:

[
]
(
)
0
lim
/
HHHRVxHHL
SZZKK

=
(2-23)

[
]
(
)
0

30
n


=
nên thay vào công thức tính vận tốc :
v =
3
.4000
.30.10 12,5 /
30
ms


=
= 5,65 m/s
Với v = 5,65 m/s > 5 m/s ta có:
Z
V
= 0,925.12,5
0,05
= 1,05.
K
xH
: hệ số xét đến ảnh hởng của kích thớc bánh răng. Vì d
a
=72
nên chọn K
xH
= 1.

cho phép với chu kỳ cơ sở:

0
limH

= 23.HRC = 23.58 =1334 MPa
0
limF

=750 MPa.
S
H
, S
F
: Hệ số an toàn khi tính về tiếp xúc và uốn.
S
H
=1,2; S
F
=1,55.
K
FC
: Hệ số xét đến ảnh hởng đặt tải.
K
FC
=1 (tải một phía)
K
HL
,K
FL

N
HO
: số chu kỳ thay đổi ứng suất cơ sở khi thử về ứng suất tiếp xúc :
2,4
30.
H
OHB
NH=
với H
HB
=605 (tra bảng) ta có:
2,4 7
30.605 14,23.10
HO
N ==

- N
FO
: số chu kỳ thay đổi ứng suất cơ sở khi thử về uốn.
N
FO
= 4.10
6
N
HE
, N
FE
số chu kỳ thay đổi ứng suất tơng đơng. Vì tải trọng thay đổi
liên tục nên: