李振　吳茂軍

摘 要：為了縮減發(fā)動(dòng)機(jī)臺(tái)架安裝時(shí)間，提高臺(tái)架利用率，分析發(fā)動(dòng)機(jī)臺(tái)架快速安裝小車使用過程中存在的問題，提出新的制造工藝和改進(jìn)方法并驗(yàn)證工藝改進(jìn)的有效性，為后續(xù)臺(tái)架設(shè)計(jì)制造提供指導(dǎo)。

關(guān)鍵詞：快速安裝小車 工藝改進(jìn) 發(fā)動(dòng)機(jī)臺(tái)架

1 引言

經(jīng)過多年的發(fā)展，汽車發(fā)動(dòng)機(jī)行業(yè)已經(jīng)建立了比較完整的試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)體系，包括性能試驗(yàn)、可靠性試驗(yàn)、排放試驗(yàn)等專項(xiàng)試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)。由于整車開發(fā)初期其各模塊處于概念設(shè)計(jì)或手工樣件設(shè)計(jì)階段，發(fā)動(dòng)機(jī)驗(yàn)證試驗(yàn)很大一部分工作是在測(cè)試臺(tái)架上完成的。為縮短整車開發(fā)周期，開發(fā)穩(wěn)定可靠并高效率運(yùn)行的發(fā)動(dòng)機(jī)臺(tái)架是試驗(yàn)驗(yàn)證工作中的重中之重。而保證測(cè)試臺(tái)架高效運(yùn)行是一項(xiàng)復(fù)雜的綜合性的工作，需從設(shè)備、工藝流程及人員管理等多方面綜合考慮。發(fā)動(dòng)機(jī)臺(tái)架安裝是試驗(yàn)驗(yàn)證的最初始階段，如何高效的完成工作并在特殊情況下多臺(tái)架快速互換，是臺(tái)架設(shè)計(jì)開發(fā)工程師必須認(rèn)真考慮的問題。

2 不同發(fā)動(dòng)機(jī)臺(tái)架安裝方式對(duì)比

2.1 測(cè)試臺(tái)架內(nèi)安裝

工作人員在測(cè)試臺(tái)架內(nèi)進(jìn)行臺(tái)架安裝工作，如下圖1所示。用可調(diào)節(jié)高度和角度的支撐扭腿把發(fā)動(dòng)機(jī)及附件固定在鑄鐵平臺(tái)上。發(fā)動(dòng)機(jī)飛輪與測(cè)功機(jī)通過直軸連接或者通過車用變速器與測(cè)功機(jī)連接。利用激光對(duì)中儀、高度尺、擺線錘等工具完成對(duì)中工作。這種方式適合所有類型的發(fā)動(dòng)機(jī)臺(tái)架安裝，完成后即可開展臺(tái)架試驗(yàn)。但其缺點(diǎn)是安裝花費(fèi)的時(shí)間較長，互換性差，只能在臺(tái)架空閑時(shí)進(jìn)行安裝。

2.2 快速安裝小車安裝

在快速安裝小車上完成安裝工作的90%，將小車推至臺(tái)架內(nèi)完成剩余的10%的管路、傳感器、傳動(dòng)軸及排氣管路連接工作，如圖2所示。這種方式優(yōu)點(diǎn)是可提前進(jìn)行安裝工作，臺(tái)架利用率高;互換性好，可不同臺(tái)架間快速更換。但其缺點(diǎn)是靈活性較差，需各臺(tái)架設(shè)備布置及接口保持統(tǒng)一。在臺(tái)架設(shè)計(jì)建造初期必須做好規(guī)劃，已建成的臺(tái)架改造升級(jí)較麻煩。

2.3 臺(tái)架安裝方式及問題的確立

基于上述的分析比較，快速安裝小車的方式臺(tái)架利用率較高。當(dāng)臺(tái)架資源緊張且需要高效運(yùn)行時(shí)優(yōu)先選擇這種方式。但必須在設(shè)計(jì)之初解決如下的問題：

①快速安裝小車輕便靈活、適用廣泛、自動(dòng)化高

②對(duì)中工具使用簡單

③全部采用快插接頭便于拆裝

④統(tǒng)一規(guī)劃臺(tái)架設(shè)備的布置、測(cè)量通道定義及安裝工藝流程。

3 問題的分析解決

3.1 快速安裝小車選用

基于新的試驗(yàn)基地規(guī)劃一共建設(shè)15套發(fā)動(dòng)機(jī)可靠性試驗(yàn)臺(tái)架，其中包括10套全新臺(tái)架和5套舊臺(tái)架的升級(jí)?？焖侔惭b小車設(shè)計(jì)制造須滿足如下要求：

①小車及接收裝置本體為焊結(jié)構(gòu)鋼。接收裝置是定位主體，小車與接收裝置左右采用V型加平面定位模式，前后采用圓銷定位模式。

②小車底部安裝四只可升降輪子，通過連桿液壓機(jī)構(gòu)聯(lián)動(dòng)。在起升狀態(tài)下由四只輪子承受至少2噸負(fù)載，在小車進(jìn)入接收裝置后輪子自動(dòng)收起。小車可由兩人輕松推動(dòng)往返于試驗(yàn)準(zhǔn)備間和測(cè)試臺(tái)架。小車底部安裝導(dǎo)向輪，用于快裝小車上下臺(tái)架的初導(dǎo)向。

③小車帶有安裝支撐調(diào)節(jié)器的橫梁與縱梁，橫梁與縱梁上均帶有T型槽，高度可調(diào)的扭腿支撐發(fā)動(dòng)機(jī)固定在小車的橫梁上，支撐腿有高中矮三種不同尺寸以適用與不同發(fā)動(dòng)機(jī)。

④臺(tái)架上安裝氣動(dòng)液壓裝置，小車可自動(dòng)完全進(jìn)入或退出接收裝置，安裝完成后液壓裝置自動(dòng)拉緊小車。

⑤安裝在發(fā)動(dòng)機(jī)上溫度、壓力、電源等信號(hào)通過小車上的中轉(zhuǎn)箱與臺(tái)架設(shè)備通過集成的2個(gè)快速接插件連接。

小車的成品如圖3所示。

3.2 小車裝置的安裝調(diào)試

為保證小車的互換性，安裝調(diào)試過程中以下三方面需特別關(guān)注：

①所有臺(tái)架測(cè)功機(jī)軸連接法蘭端面與小車接收裝置縱梁端面距離一致。該距離通過安裝好發(fā)動(dòng)機(jī)及傳動(dòng)軸的小車來確定。小車完全進(jìn)入接收裝置并定位固定好后，傳動(dòng)軸法蘭端面與測(cè)功機(jī)軸連接法蘭端面間距為10mm。

②測(cè)功機(jī)軸中心線與前后對(duì)中工裝中心軸心線應(yīng)在同一平面上，誤差不超過0.1mm。

③同一臺(tái)架所有小車都需在其上與測(cè)功機(jī)對(duì)中調(diào)試，確保所有小車適用所有臺(tái)架。

試驗(yàn)準(zhǔn)備間的安裝平臺(tái)與臺(tái)架一致。小車接收裝置布置在鑄鐵平臺(tái)上。測(cè)功機(jī)輸出軸模擬裝置位與平臺(tái)前端，其法蘭端面與接收裝置端面距離與試驗(yàn)臺(tái)架間安裝方式完全一致，如圖4所示。

3.3 對(duì)中工具及對(duì)中方法的設(shè)計(jì)

對(duì)中工具分前后兩部分包含套筒、絲桿及安裝支架，絲桿可在套筒內(nèi)前后小范圍移動(dòng)，如圖5所示。絲桿的一端設(shè)計(jì)為頂針模式，頂針的端點(diǎn)在絲桿的中心線上。前后對(duì)中工具支架安裝在帶定位銷的小車接收裝置上，通過鎖緊螺母固定。安裝好后，前后對(duì)中工裝絲桿中心線與測(cè)功機(jī)軸心線同軸。

對(duì)中在試驗(yàn)準(zhǔn)備間完成，傳動(dòng)軸的長度需保持統(tǒng)一。由于大部分情況下采用車用變速器加帶萬向節(jié)的傳動(dòng)軸的連接方式，不需要很高的對(duì)中精度。

若采用直軸方式連接，則軸的長度最好可變，工作長度范圍需與萬向節(jié)式車用傳動(dòng)軸長度一致。用紅外線激光對(duì)中儀完成高精度對(duì)中。

3.4 小車、發(fā)動(dòng)機(jī)與臺(tái)架設(shè)備的連接

試驗(yàn)過程中使用臺(tái)架的附屬設(shè)備包括恒溫系統(tǒng)、燃油供給設(shè)備及數(shù)采系統(tǒng)。汽油、冷卻液、冷卻水等液體管路連接采用快插接頭，拆裝方便且拆開后兩端自動(dòng)密封防止液體泄漏。溫度和壓力傳感器使用快插連接在小車轉(zhuǎn)接箱上。排煙管路可伸縮旋轉(zhuǎn)連接安裝在發(fā)動(dòng)機(jī)上的整車排氣系統(tǒng)，柔性度較高，如圖6所示。

3.5 臺(tái)架設(shè)備的布置、測(cè)量通道定義及安裝工藝流程

臺(tái)架設(shè)備的布置?？紤]到新舊臺(tái)架的互換性和對(duì)中的簡化，測(cè)功機(jī)的中心高必須一致，可通過在測(cè)功機(jī)底座上焊接墊塊的方式調(diào)整。其他如燃油管路、冷卻水管路的接口位置盡量保持一致。為了適用于不同發(fā)動(dòng)機(jī)，恒溫系統(tǒng)盡量設(shè)計(jì)成可移動(dòng)且高度可調(diào)節(jié)的樣式。針對(duì)不同的試驗(yàn)冷卻液的管路長短可調(diào)節(jié)，較短的管路可大大縮短發(fā)動(dòng)機(jī)的加熱時(shí)間，加快試驗(yàn)進(jìn)度。測(cè)量通道保證所有臺(tái)架通道名稱和順序一致，有條件的話最好統(tǒng)一傳感器的量程。

安裝工藝流程應(yīng)形成統(tǒng)一的作業(yè)指導(dǎo)書文件，培訓(xùn)所有的操作員工并嚴(yán)格執(zhí)行。從臺(tái)架安裝、試驗(yàn)過程、維修保養(yǎng)等所有環(huán)節(jié)監(jiān)控，不得擅自調(diào)換傳感器、更改通道定義。

4 小車使用安裝驗(yàn)證結(jié)果分析總結(jié)及后續(xù)改進(jìn)

通過初期的安裝調(diào)試和半年的試運(yùn)行來看，發(fā)動(dòng)機(jī)臺(tái)架安裝和拆解時(shí)間縮減到2h以內(nèi)，這些工作的90%是在試驗(yàn)準(zhǔn)備間完成的，達(dá)到臺(tái)架設(shè)計(jì)之初制定的目標(biāo)，工藝改進(jìn)效果明顯。這也為后續(xù)的發(fā)動(dòng)機(jī)臺(tái)架設(shè)計(jì)制造提供一定的指導(dǎo)意見。在使用過程中也發(fā)現(xiàn)如下問題，如發(fā)動(dòng)機(jī)支撐工裝設(shè)計(jì)不合理影響對(duì)中，壓力快接通道密封圈耐久性差出現(xiàn)漏油漏水問題，排氣系統(tǒng)管路固定方式不合理高溫振動(dòng)開裂造成尾氣泄漏等等問題需要后續(xù)持續(xù)改進(jìn)。

參考文獻(xiàn)：

[1]A.J.Martyr.M.A.Plint. ENGINE TESTING [M].

[2]鄭正泉，姚貴喜，馬芳梅.熱能與動(dòng)力工程測(cè)試技術(shù).

[3]朱仙鼎.中國內(nèi)燃機(jī)工程師手冊(cè).