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        汽車節(jié)能冷卻管生產(chǎn)設(shè)備的研究*

        2021-07-30 01:12:16黃勤芳劉升旭艾鴻濱梁立興
        南方農(nóng)機(jī) 2021年14期
        關(guān)鍵詞:冷卻管加強(qiáng)型冷器

        黃勤芳,劉升旭,艾鴻濱,梁立興

        (1.廣西職業(yè)技術(shù)學(xué)院,廣西 南寧 530226;2.南寧市安和機(jī)械設(shè)備有限公司,廣西 南寧 530007)

        全球最嚴(yán)格的排放標(biāo)準(zhǔn)重載汽車“國(guó)六”標(biāo)準(zhǔn)的實(shí)施,對(duì)我國(guó)的汽車排放提出了更嚴(yán)格的節(jié)能降耗要求,升級(jí)重型汽車系列行動(dòng)對(duì)渦輪增壓技術(shù)革新帶來(lái)新機(jī)遇。渦輪增壓發(fā)動(dòng)機(jī)廣泛應(yīng)用于重型工程車輛,通過(guò)內(nèi)燃機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)產(chǎn)生的廢氣驅(qū)動(dòng)渦輪增壓器產(chǎn)生壓縮空氣,提高發(fā)動(dòng)機(jī)空氣進(jìn)氣量,提升發(fā)動(dòng)機(jī)功率、降低燃料消耗[1]。但同時(shí)渦輪增壓器產(chǎn)生的壓縮空氣壓力和溫度升高,會(huì)對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)使用壽命有影響,降低發(fā)動(dòng)機(jī)的熱效能。因此,渦輪增壓產(chǎn)生的壓縮空氣一般需經(jīng)中間冷卻器冷卻后再進(jìn)入發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸,中冷器的作用就是降低壓氣機(jī)后壓縮空氣的溫度,溫度降低可提高進(jìn)氣壓力,進(jìn)一步提高發(fā)動(dòng)機(jī)的有效功率[2]。實(shí)際應(yīng)用中,在重型車上采用渦輪增壓系統(tǒng)后,會(huì)導(dǎo)致中冷器進(jìn)氣溫度的升高,中冷器鋁材的熱應(yīng)力急劇提高。在熱應(yīng)力和機(jī)械應(yīng)力的疊加下,中冷器出現(xiàn)變形而失效的概率增大,一般常見情況是,溫度過(guò)高的壓縮空氣通過(guò)中冷器進(jìn)氣口時(shí),會(huì)使中冷器散熱管進(jìn)氣側(cè)0~30 mm處破損等而失效,壓縮空氣經(jīng)過(guò)中冷器管口到中部后,溫度有所下降,因此散熱管中部不會(huì)出現(xiàn)失效破損情況。前期研究中,新型節(jié)能加強(qiáng)型中冷器管的冷卻管解決了因進(jìn)氣溫度過(guò)高導(dǎo)致管道破損的問(wèn)題,本研究則需解決節(jié)能加強(qiáng)型冷卻管生產(chǎn)設(shè)備研究,以促進(jìn)節(jié)能加強(qiáng)型中冷器管的產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)。

        1 研究基礎(chǔ)

        國(guó)內(nèi)已有一些學(xué)者對(duì)汽車?yán)鋮s管生產(chǎn)工藝與設(shè)備進(jìn)行了研究。劉國(guó)等[3]研究了一種用于中冷器管雙向穿內(nèi)翅片的加工設(shè)備,該設(shè)備包括內(nèi)翅片送料裝置、推送部件、驅(qū)動(dòng)裝置A、穿內(nèi)翅片平臺(tái)、中冷器管送料裝置A和中冷器管送料裝置B,推送部件往復(fù)運(yùn)動(dòng)一次就可以將兩個(gè)內(nèi)翅片分別穿插進(jìn)兩個(gè)中冷器管中,完成兩個(gè)中冷器的組裝;張北生[4]研發(fā)了一種汽車中冷器扁管內(nèi)翅片插裝機(jī),該裝置包括內(nèi)翅片進(jìn)料單元、內(nèi)翅片壓緊單元、扁管貯料單元、內(nèi)翅片推進(jìn)單元、推管單元,可以實(shí)現(xiàn)翅片自動(dòng)插入扁管,并將扁管自動(dòng)推入扁管收集箱。劉國(guó)等[5]研究了一種用于穿內(nèi)翅片機(jī)的定位機(jī)構(gòu)及穿內(nèi)翅片機(jī),該定位機(jī)構(gòu)包括承托架、均設(shè)在承托架上的定位塊、第一水平驅(qū)動(dòng)單元、第一豎直驅(qū)動(dòng)單元。文獻(xiàn)[3-5]雖然解決了一些傳統(tǒng)的加工方法中存在的問(wèn)題,但是,文獻(xiàn)[4-5]的方法依然存在加工效率不高的問(wèn)題,而且所提到的冷卻管生產(chǎn)設(shè)備指的是傳統(tǒng)的中冷器冷卻管生產(chǎn)設(shè)備,其中冷器管沒(méi)有加固片,本研究所提到的節(jié)能加強(qiáng)型冷卻管帶有加固片,業(yè)內(nèi)沒(méi)有參考先例。

        通過(guò)對(duì)組裝加強(qiáng)型冷卻管生產(chǎn)廠家的調(diào)研發(fā)現(xiàn),目前主要采用人工裝配的方式生產(chǎn),導(dǎo)致生產(chǎn)效率低,安全性差,次品率高,因此,研發(fā)了節(jié)能加強(qiáng)型冷卻管的生產(chǎn)工藝及生產(chǎn)設(shè)備。生產(chǎn)實(shí)踐表明,該汽車節(jié)能加強(qiáng)型冷卻管生產(chǎn)設(shè)備安全性高,大幅提高了生產(chǎn)效率以及產(chǎn)品合格率,滿足企業(yè)大規(guī)模和綜合化加工的需求。

        2 加強(qiáng)型冷卻管結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及工藝分析

        汽車加強(qiáng)型冷卻管一般由鋁合金材料制成,按照冷卻介質(zhì)的不同,常見的冷卻管可以分為風(fēng)冷式和水冷式兩種[6],對(duì)于裝備了渦輪增壓發(fā)動(dòng)機(jī)的汽車來(lái)說(shuō),冷卻管的介質(zhì)是風(fēng)冷,是渦輪增壓系統(tǒng)中冷器的關(guān)鍵核心部件。

        傳統(tǒng)中冷器冷卻管和節(jié)能加強(qiáng)型冷卻管的區(qū)別就在于,加強(qiáng)型冷卻管在普通冷卻管的兩端口上下側(cè)脹接加固片,增加管口強(qiáng)度,解決管口破損的問(wèn)題,普通管和加強(qiáng)型冷卻管的結(jié)構(gòu)比較如圖1所示。

        圖1 普通冷卻管與加強(qiáng)型冷管

        結(jié)合企業(yè)現(xiàn)有生產(chǎn)條件,對(duì)汽車節(jié)能加強(qiáng)型冷卻管生產(chǎn)工藝分析,生產(chǎn)工藝示意圖如圖2所示,包括冷卻管(中冷器散熱管)成型工藝、加固片組裝工藝、翅片成型工藝、翅片組裝工藝。其中,冷卻管的成型、內(nèi)翅片的成型及加固片的生產(chǎn)由專用的設(shè)備生產(chǎn)實(shí)施,翅片、冷卻管空管及加固片裝配生產(chǎn)由本文研究設(shè)備生產(chǎn)。

        圖2 加強(qiáng)型冷卻管的生產(chǎn)工藝示意圖

        3 生產(chǎn)設(shè)備結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

        在前述傳統(tǒng)冷卻管生產(chǎn)設(shè)備的經(jīng)驗(yàn)基礎(chǔ)上,結(jié)合生產(chǎn)企業(yè)具體的條件,研究設(shè)計(jì)節(jié)能加強(qiáng)型冷卻管的生產(chǎn)設(shè)備,根據(jù)上述工藝流程,研究設(shè)計(jì)汽車節(jié)能加強(qiáng)型冷卻管生產(chǎn)設(shè)備的結(jié)構(gòu)如圖3所示,該設(shè)備主要由電器控制系統(tǒng)、機(jī)架總成、空管定位及輸送組件、振動(dòng)盤供料裝置、加固片裝配段總成和插翅片段總成組成。

        圖3 冷卻管生產(chǎn)設(shè)備

        空管定位及輸送組件為左右兩件,且分別固定在機(jī)架總成前端部,各空管定位及輸送組件的外側(cè)分別與振動(dòng)盤供料裝置連接,后端部分別與加固片裝配段總成的前端連接,機(jī)架總成前端安裝有插翅片段總成、電器控制系統(tǒng)與空管定位及輸送組件、振動(dòng)盤供料裝置、加固片裝配段總成及插翅片段總成電性連接。

        電器控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)如圖4所示,主要包括控制面板、輸入系統(tǒng)和輸出系統(tǒng),并且在控制面板上設(shè)有觸摸屏、開關(guān)按鈕和指示燈。

        圖4 電器控制系統(tǒng)

        空管定位及輸送組件主要由能夠輸入各種規(guī)格空管的進(jìn)料組件和能夠?qū)⒖展軠?zhǔn)確輸送到工位上的物料輸送部件構(gòu)成,如圖5所示。在進(jìn)料組件左右設(shè)有兩個(gè)進(jìn)料側(cè)板總成并分立于物料輸送部件的兩側(cè),進(jìn)料側(cè)板總成的外側(cè)底部各安裝有一組管口校準(zhǔn)部件。

        圖5 空管定位及輸送組件

        加固片裝配段總成包括三組翻管總成以及底板組件兩個(gè)部分,結(jié)構(gòu)如圖6所示。底板組件的底部設(shè)有滑動(dòng)導(dǎo)槽,通過(guò)滑動(dòng)導(dǎo)槽安裝在機(jī)架總成上,在三組翻管總成的左右兩側(cè)各設(shè)有一組安裝有動(dòng)模油壓限位總成的加固片裝配動(dòng)模組件,在各組動(dòng)模油壓限位總成的另一側(cè)各連接有一組加固片分料導(dǎo)槽裝置,并且在各組加固片分料導(dǎo)槽裝置的前后兩端各安裝有一組加固片夾送機(jī)械手。

        圖6 加固片裝配段總成

        4 生產(chǎn)工藝流程

        本研究提出的汽車節(jié)能冷卻管生產(chǎn)工藝流程如圖7所示。

        圖7 工藝流程圖

        4.1 空管的落料、定位及輸送

        1)空管的落料及位置的調(diào)節(jié):根據(jù)空管的規(guī)格,旋轉(zhuǎn)空管寬度調(diào)節(jié)組件,使得進(jìn)料組件與空管規(guī)格相適應(yīng)。將空管放入進(jìn)料組件的兩側(cè)進(jìn)料側(cè)板總成之間,完成落料工序。

        2)空管的定位:打開左右兩組空管定位部件的空管,夾緊氣缸,使得空管腔定位板插入空管的兩端口??展芄芸诘男?duì),使用校口夾持板夾持空管兩端,伸出??诘恫迦肟展艿墓芸冢沟迷诤附庸ば蛑性斐傻淖冃伪怀C正。

        3)空管的輸送:校口刀從空管的管口退出,打開物料輸送部件使輸送機(jī)架向前運(yùn)動(dòng),直至送管U形座與空管對(duì)準(zhǔn),空管落入送管U形座,將空管往下道工序輸送。

        4.2 空管與加固片脹接

        1)加固片的分料:加固片通過(guò)振動(dòng)盤供料裝置進(jìn)入分料導(dǎo)槽裝置,打開加固片推送組件,使得加固片向前運(yùn)動(dòng)。

        2)空管的夾送:將空管輸送到翻管組件,將空管翻轉(zhuǎn)90°到加固片的裝配工位。

        3)第一和第二個(gè)加固片輸送:通過(guò)機(jī)械手夾取加固片,將第一和第二個(gè)加固片輸送并定位到左右各組加固片裝配動(dòng)模組件的凸模上,使得加固片與空管緊密配合。

        4)加固片與空管的脹接:左右各組凹模向凸模運(yùn)動(dòng),將加固片與空管兩端頭內(nèi)腔的各上孔口進(jìn)行脹接。

        5)翻轉(zhuǎn):起動(dòng)翻管總成將空管翻轉(zhuǎn)180°并輸送到加固片裝配工位。

        6)第三和第四個(gè)加固片輸送:通過(guò)機(jī)械手夾取加固片,將第三和第四個(gè)加固片輸送并定位到左右各組加固片裝配動(dòng)模組件的凸模上,使得加固片與空管緊密配合。

        7)加固片與空管的脹接:左右各組凹模向凸模運(yùn)動(dòng),將加固片與空管兩端頭內(nèi)腔的各上孔口進(jìn)行脹接。

        4.3 內(nèi)翅片輸送工段

        1)內(nèi)翅片的輸送:將內(nèi)翅片放入輸送槽,當(dāng)?shù)谝粋€(gè)內(nèi)翅片從右側(cè)進(jìn)入左側(cè)的內(nèi)翅片導(dǎo)板時(shí),活動(dòng)限位組件升起,打開右側(cè)的內(nèi)翅片輸送槽,該內(nèi)翅片進(jìn)入左側(cè)的內(nèi)翅片導(dǎo)板;第二個(gè)內(nèi)翅片從右側(cè)進(jìn)入左側(cè)的內(nèi)翅片導(dǎo)板時(shí),活動(dòng)限位組件下降,堵住內(nèi)翅片輸送槽,打開左側(cè)的內(nèi)翅片輸送槽。

        2)內(nèi)翅片的吹送:吹嘴組件使內(nèi)翅片按照預(yù)設(shè)的軌道準(zhǔn)確進(jìn)入下一裝配工位。

        4.4 冷卻管的裝配及輸送

        1)冷卻管的裝配:將左內(nèi)翅片推送入空管的左腔;將空管調(diào)頭,將右內(nèi)翅片推送入空管的右腔,汽車節(jié)能冷卻管裝配完畢。

        2)裝配組件的輸送:將空管橫架在送管U形座上,由移動(dòng)組件輸送到內(nèi)翅片裝配工位。

        3)檢驗(yàn)入庫(kù):將裝配完畢的汽車節(jié)能冷卻管進(jìn)行檢驗(yàn),合格后入庫(kù)。

        5 結(jié)束語(yǔ)

        項(xiàng)目組在實(shí)地調(diào)研汽車?yán)鋮s管生產(chǎn)設(shè)備及工藝的基礎(chǔ)上,研究了一種汽車節(jié)能冷卻管生產(chǎn)設(shè)備及工藝流程。該設(shè)備既提高了冷卻器生產(chǎn)的效率,又可降低成本,滿足了企業(yè)對(duì)設(shè)備的要求,提高了企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益[7]。

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