CHƯƠNG I: XÁC ĐỊNH BẢN VẼ CHI TIẾT VAN ĐIỀU ÁP TRONG BƠM TRỢ LỰC THỦY LỰC XE ZIL – 131 1. Giới thiệu chi tiết van điều áp trong bơm trợ lực thủy lực xe ZIL – 131 1. Giới thiệu bơm trợ lực thủy lực xe ZIL – 131 - Hiện nay trên thị trường có nhiều loại trợ lực lái, trợ lực lái thủy lực, trợ lực lái điện…. Đối với những dòng xe trong quân đội chuyên dụng như ZIL – 130, KAMAZ, ZIL – 131, , … thì sử dụng trợ lực lái thủy lực là chủ yếu.
Một hệ thống lái trợ lực thủy lực bao gồm 4 bộ phận chính là: (1). Bơm dầu trợ lực (Bơm trợ lực thủy lực) (2). Cụm van chia dầu (3). Hộp thước lái (4).
Vô lăng - Bơm dầu trợ lực xe ZIL – 131 là bộ phận đảm nhiệm bơm dầu vào trong hệ thống để tạo ra một áp suất lớn, từ đó tạo ra sự hỗ trợ về lực, giúp người lái có cảm giác lái nhẹ nhàng dù đang điều khiển một chiếc xe hàng tấn - Chính vì chức năng bơm dầu vào hệ thống mà “Bơm dầu trợ lực” là bộ phận hết sức quan trọng.Hệ thống lái xe ZIL – 131 6 do. Cấu tạo chi tiết bơm dầu trợ lực xe ZIL – 131 - Nguyên lý hoạt động: Trong quá trình làm việc, bơm được dẫn động bằng động cơ, do đó lưu lượng dầu thay đổi theo tốc độ của động cơ. Khi động cơ quay chậm thì lưu lượng dầu nhỏ do đó người lái cần tác động lực lớn hơn, khi động cơ quay nhanh thì lưu lượng dầu lớn hơn gấp nhiều lần do đó người lái cần tác động lực nhỏ hơn. Giới thiệu van điều áp trong bơm trợ lực thủy lực xe ZIL – 131 - Chính vì nguyên lý hoạt động như trên, trong quá trình làm việc, tùy thuộc vào tốc độ động cơ mà lưu lượng dầu thay đổi, khi động cơ quay nhanh, lưu lượng dầu truyền vào hệ thống thanh răng ăn khớp lớn dần làm tăng áp suất trong bơm, nếu áp suất quá tải, bơm sẽ ngừng hoạt động và hệ thống trợ lực sẽ dừng hỗ trợ lực, người lái mất lái, gây hậu quả nghiêm trọng.
Do đó mà người ta đã thiết kế một bộ phận “Van điều áp” nhằm điều hòa áp suất và trả lại lượng dầu dư. Van điều áp trong bơm dầu trợ lực xe ZIL – 131 - Về cấu tạo, van điều áp cấu tạo khá đơn giản như hình trên với các bộ phận: (24) Nắp van, có thiết kế 1 lỗ nhỏ trên nắp để dầu chảy vào khi áp suất vượt quá áp suất giới hạn. (38) Vòng đệm, tăng độ chặt của mối lắp ghép nắp van với van. (39) Van cầu, khi chưa có dầu chảy vào nắp van, van cầu vừa khít với lỗ ở nắp, khi có dầu chảy vào, áp suất dầu làm van cầu đẩy lò xo lại, dầu theo đường đẩy thoát ra.
(40) Trục lò xo van (41) Lò xo van (27) Khoang cao áp 8 do. Tính năng, công dụng và sự cần thiết của van điều áp trong bơm dầu trợ lực xe ZIL – 131 Hình 4. Sơ đồ làm việc của bơm dầu 9 do.Quá trình bơm dầu trợ lực cho hệ thống lái - Dầu từ bơm cánh quạt sẽ qua lỗ theo đường ống vào hệ thống thanh răng ăn khớp nhằm tạo ra áp suất lớn, trợ lực cho quá trình chuyển động ăn khớp, khi áp suất tăng quá áp suất giới hạn, dầu sẽ qua van an toàn, theo lỗ 44 vào đẩy van cầu đi xuống, theo đường ống 41 trả dầu dư về lại bơm, cứ như vậy, bơm dầu làm việc ổn định mà không lo lưu lượng dầu quá tải. Đó là chức năng của van điều áp, chính vì chức năng này mà nó còn được gọi là “Van an toàn” 10 do.131 - Chính vì vậy, trong bơm dầu trợ lực bắt buộc phải thiết kế 1 van điều áp nếu không muốn quá trình làm việc bị tắc nghẽn hay chính người điều khiển phương tiện sẽ gặp phải sự cố, gây tai nạn.
Tuy nhiên, ngay từ khi xây dựng mô hình bơm dầu trợ lực, người ta đã quan tâm tới yếu tố an toàn hàng đầu, bởi vậy mà van điều áp là thiết bị không thể thiếu trong bơm dầu trợ lực của xe ZIL – 131 cũng như toàn bộ xe sử dụng trợ lực thủy lực.Thiết kế bản vẽ chi tiết van điều áp trong bơm trợ lực thủy lực xe ZIL – 131 1. Các kích thước của van điều áp trong bơm trợ lực thủy lực xe ZIL – 131 Hình 6. Một số kích thước của van điều áp trong thực tế 11 do.131 Kích thước Độ lớn (mm) Kích thước Độ lớn (mm) L1 4 ϕ2 13 L2 4 ϕ3 10 L3 11 ϕ4 3 L4 10,5 ϕ5 8 L5 12 ϕ6 10 ϕ1 20 ϕ7 16 12 do. Bản vẽ chi tiết “Van điều áp” trong bơm trợ lực thủy lực xe ZIL – 131 Hình 7.
Bản vẽ chi tiết nắp van 13 do. Bản vẽ chi tiết thân van 1. Yêu cầu kĩ thuật của chi tiết “Van điều áp” trong bơm trợ lực thủy lực xe ZIL – 131 - Đối với phần thân van Phần trụ ∅11 là phần lắp ráp vào trong hệ thống bơm dầu nên cần độ chính xác cao, cấp chính xác Phần trụ ∅20 là phần trực tiếp chịu áp lực, nhiệt độ của dầu trong quá trình điều áp nên cần phải được gia công chính xác, tỉ mỉ, đảm bảo quá trình làm việc không bị nứt, sai số không vượt quá 0,1mm Phần ren trong yêu cầu độ chính xác để bảo đáp thân van liên kết với nắp van, bước ren 0,5, miền dung sai 6H, sai lệch giới hạn ES = 0,1mm - Đối với phần nắp van Phần ren ngoài yêu cầu độ chính xác cao để lắp ráp với phần ren trong ở thân van, bước ren 0,5, miền dung sai 6e, sai lệch giới hạn es = -0,05mm, ei = -0,156mm 14 do.131 CHƯƠNG II: THIẾT KẾ QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ 2. Phân tích vật liệu và chọn phôi 2.
Phân tích vật liệu - Chi tiết là van điều áp trong bơm dầu trợ lực, làm việc trong bơm dầu với vai trò chủ yếu là điều chỉnh lưu lượng, giảm áp suất khi áp suất vượt quá áp suất giới hạn, tiếp xúc chủ yếu với chất lỏng công tác (dầu) trong môi trường có nhiệt độ tương đối cao, chịu được áp lực do chất lỏng công tác gây ra. - Để lựa chọn vật liệu ta xem xét các đặc điểm một vài loại thép thông dụng sau: 1.Thép Cacbon Giá thành rẻ Độ bền 750-850 MN/m2 Độ thấm tôi thấp do độ cứng không đồng đều Cơ tính không cao Dùng để chế tạo chi tiết chịu tải trọng không lớn, chịu nhiệt tương đối Điển hình là thép C45, C40, C30 2.Thép hợp kim Ni Có độ bền cao hơn so với thép Cacbon Chịu nhiệt cao Có từ tính, tính giãn nở nhiệt, tính chống ăn mòn cao 15 do.131 Tính công nghệ hơn nhóm thép Cacbon - Kết luận: Với chi tiết “Van điều áp” ta có thể chọn thép C45 với thành phần như sau: Thành phần Hàm lượng (%) C 0,42 – 0,50 Si 0. Phương pháp chế tạo phôi - Vì chi tiết có dạng giống dạng trục bậc nên có thể sử dụng các loại phôi chủ yếu, đó là phối rèn tự do, phôi dập, phôi cán, phôi đúc. Một số đặc điểm của từng loại phôi: (1) Phôi dập: Độ chính xác của phôi cao hơn so với rèn khuôn đơn giản Lượng dư của phôi nhỏ Yêu cầu công nhân đứng máy có trình độ không cao Sản xuất hàng loạt lớn, hàng khối (2) Phôi cán: Biến dạng dẻo Dùng rộng rãi trong ngành chế tạo máy Cơ tính kém hơn phôi rèn, phôi dập (3) Phôi rèn: 16 do.131 Có cơ tính tốt, kim loại chặt, chịu uốn, chịu xoắn Hình dạng ít phức tạp Có thể rèn sau khi đúc, cán Rèn tự do, rèn khuôn (4) Phôi đúc: Hình dáng và kích thước gần giống với kích thước chi tiết gia công Trọng lượng phôi, lượng dư gia công nhỏ, Có thể đúc được các chi tiết tương đối phức tạp Giá thành rẻ - Vì chi tiết có kích thước nhỏ nên cần đảm bảo cơ tính cho quá trình gia công, cơ tính của sản phẩm không cao, không sử dụng phôi đúc.
- Chi tiết yêu cầu độ chính xác, không thể chế tạo bằng phương pháp rèn tự do. - Vì là sản xuất đơn chiếc, không dùng phương pháp dập khuôn. - Hướng phù hợp là chọn phôi cán,cụ thể là phôi 40Cr chế tạo phôi theo cách này sẽ khắc phục những bất lợi khi chế tạo bằng khuôn dập. Với mức kinh phí sản xuất nhỏ, năng suất cao đảm bảo quá trình chế tạo sản phẩm đáp ứng yêu cầu đồ án môn học.
Chọn kích thước phôi - Căn cứ vào kích thước phôi đúc trên thị trường có đường kính là bội của 2 - Căn cứ vào kích thước chi tiết cần gia công có đường kính lớn nhất là 20 mm, chiều dài lớn nhất là 41,5 mm đối với phần thân van. Đường kính lớn nhất và chiều dài lớn nhất phần nắp van là 12,7 mm và 14 mm. - Căn cứ yêu cầu bề mặt gia công của chi tiết - Căn cứ yêu cầu về kinh tế trong quá trình công nghệ cần đạt được và kích thước phôi có trên thị trường hiện nay. => Ta chọn phôi cho phần thân van có kích thước đường kính là 22 mm, chiều dài 44 mm và phôi phần nắp van có kích thước đường kính là 14 mm, chiều dài là 16 mm.131 Phôi phần thân van Phôi phần nắp van 18 do.
Xác định dạng sản xuất 2. Mục đích sản xuất - Sản phẩm dùng để thay thế cho các van điều áp trong xe ZIL – 131 khi van trong bơm dầu trợ lực của xe bị hư hỏng cần thay mới để phục vụ cho quá trình sử dụng xe hoặc cho mục đích học tập, nghiên cứu tại trường. Số lượng - Sản phẩm phục vụ mục đích học tập tại trường nên không đòi hỏi số lượng lớn, khoảng 3 – 5 chi tiết. Xác định đường lối công nghệ và chọn phương pháp gia công - Để đạt được chất lượng chi tiết cao với giá thành rẻ, người ta phải tính toán các nguyên công sao cho phù hợp nhất.
Số lượng các nguyên công phụ thuộc vào dạng sản xuất. - Đối với đồ án môn học công nghệ chế tạo máy, dạng sản xuất đã xác định là đơn chiếc, số lượng nhỏ, sử dụng các máy vạn năng hoặc chuyên dùng. Các máy được bố trí theo quy trình công nghệ, sử dụng dụng cụ, đồ gá chuyên dùng do đó không đòi hỏi công nhân có trình độ cao. Xác định tiến trình gia công 2.