一種發動機臺架快速安裝小車工藝改進

李振　吳茂軍

摘 要：為了縮減發動機臺架安裝時間，提高臺架利用率，分析發動機臺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方法并驗證工藝改進的有效性，為后續臺架設計制造提供指導。

關鍵詞：快速安裝小車 工藝改進 發動機臺架

1 引言

經過多年的發展，汽車發動機行業已經建立了比較完整的試驗標準體系，包括性能試驗、可靠性試驗、排放試驗等專項試驗標準。由于整車開發初期其各模塊處于概念設計或手工樣件設計階段，發動機驗證試驗很大一部分工作是在測試臺架上完成的。為縮短整車開發周期，開發穩定可靠并高效率運行的發動機臺架是試驗驗證工作中的重中之重。而保證測試臺架高效運行是一項復雜的綜合性的工作，需從設備、工藝流程及人員管理等多方面綜合考慮。發動機臺架安裝是試驗驗證的最初始階段，如何高效的完成工作并在特殊情況下多臺架快速互換，是臺架設計開發工程師必須認真考慮的問題。

2 不同發動機臺架安裝方式對比

2.1 測試臺架內安裝

工作人員在測試臺架內進行臺架安裝工作，如下圖1所示。用可調節高度和角度的支撐扭腿把發動機及附件固定在鑄鐵平臺上。發動機飛輪與測功機通過直軸連接或者通過車用變速器與測功機連接。利用激光對中儀、高度尺、擺線錘等工具完成對中工作。這種方式適合所有類型的發動機臺架安裝，完成后即可開展臺架試驗。但其缺點是安裝花費的時間較長，互換性差，只能在臺架空閑時進行安裝。

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%，將小車推至臺架內完成剩余的10%的管路、傳感器、傳動軸及排氣管路連接工作，如圖2所示。這種方式優點是可提前進行安裝工作，臺架利用率高;互換性好，可不同臺架間快速更換。但其缺點是靈活性較差，需各臺架設備布置及接口保持統一。在臺架設計建造初期必須做好規劃，已建成的臺架改造升級較麻煩。

2.3 臺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架利用率較高。當臺架資源緊張且需要高效運行時優先選擇這種方式。但必須在設計之初解決如下的問題：

①快速安裝小車輕便靈活、適用廣泛、自動化高

②對中工具使用簡單

③全部采用快插接頭便于拆裝

④統一規劃臺架設備的布置、測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

基于新的試驗基地規劃一共建設15套發動機可靠性試驗臺架，其中包括10套全新臺架和5套舊臺架的升級。快速安裝小車設計制造須滿足如下要求：

①小車及接收裝置本體為焊結構鋼。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，通過連桿液壓機構聯動。在起升狀態下由四只輪子承受至少2噸負載，在小車進入接收裝置后輪子自動收起。小車可由兩人輕松推動往返于試驗準備間和測試臺架。小車底部安裝導向輪，用于快裝小車上下臺架的初導向。

③小車帶有安裝支撐調節器的橫梁與縱梁，橫梁與縱梁上均帶有T型槽，高度可調的扭腿支撐發動機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動機。

④臺架上安裝氣動液壓裝置，小車可自動完全進入或退出接收裝置，安裝完成后液壓裝置自動拉緊小車。

⑤安裝在發動機上溫度、壓力、電源等信號通過小車上的中轉箱與臺架設備通過集成的2個快速接插件連接。

小車的成品如圖3所示。

3.2 小車裝置的安裝調試

為保證小車的互換性，安裝調試過程中以下三方面需特別關注：

①所有臺架測功機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動機及傳動軸的小車來確定。小車完全進入接收裝置并定位固定好后，傳動軸法蘭端面與測功機軸連接法蘭端面間距為10mm。

②測功機軸中心線與前后對中工裝中心軸心線應在同一平面上，誤差不超過0.1mm。

③同一臺架所有小車都需在其上與測功機對中調試，確保所有小車適用所有臺架。

試驗準備間的安裝平臺與臺架一致。小車接收裝置布置在鑄鐵平臺上。測功機輸出軸模擬裝置位與平臺前端，其法蘭端面與接收裝置端面距離與試驗臺架間安裝方式完全一致，如圖4所示。

3.3 對中工具及對中方法的設計

對中工具分前后兩部分包含套筒、絲桿及安裝支架，絲桿可在套筒內前后小范圍移動，如圖5所示。絲桿的一端設計為頂針模式，頂針的端點在絲桿的中心線上。前后對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，前后對中工裝絲桿中心線與測功機軸心線同軸。

對中在試驗準備間完成，傳動軸的長度需保持統一。由于大部分情況下采用車用變速器加帶萬向節的傳動軸的連接方式，不需要很高的對中精度。

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式車用傳動軸長度一致。用紅外線激光對中儀完成高精度對中。

3.4 小車、發動機與臺架設備的連接

試驗過程中使用臺架的附屬設備包括恒溫系統、燃油供給設備及數采系統。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接箱上。排煙管路可伸縮旋轉連接安裝在發動機上的整車排氣系統，柔性度較高，如圖6所示。

3.5 臺架設備的布置、測量通道定義及安裝工藝流程

臺架設備的布置。考慮到新舊臺架的互換性和對中的簡化，測功機的中心高必須一致，可通過在測功機底座上焊接墊塊的方式調整。其他如燃油管路、冷卻水管路的接口位置盡量保持一致。為了適用于不同發動機，恒溫系統盡量設計成可移動且高度可調節的樣式。針對不同的試驗冷卻液的管路長短可調節，較短的管路可大大縮短發動機的加熱時間，加快試驗進度。測量通道保證所有臺架通道名稱和順序一致，有條件的話最好統一傳感器的量程。

安裝工藝流程應形成統一的作業指導書文件，培訓所有的操作員工并嚴格執行。從臺架安裝、試驗過程、維修保養等所有環節監控，不得擅自調換傳感器、更改通道定義。

4 小車使用安裝驗證結果分析總結及后續改進

通過初期的安裝調試和半年的試運行來看，發動機臺架安裝和拆解時間縮減到2h以內，這些工作的90%是在試驗準備間完成的，達到臺架設計之初制定的目標，工藝改進效果明顯。這也為后續的發動機臺架設計制造提供一定的指導意見。在使用過程中也發現如下問題，如發動機支撐工裝設計不合理影響對中，壓力快接通道密封圈耐久性差出現漏油漏水問題，排氣系統管路固定方式不合理高溫振動開裂造成尾氣泄漏等等問題需要后續持續改進。

參考文獻：

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