大型發動機試驗臺車設計要點研究

魏喜龍，楊冬梅，蔣洋

（中國石油集團濟柴動力有限公司，山東 濟南 250306）

近年來，我國的能源結構不斷調整，節能環保政策要求趨嚴，以天然氣、沼氣、瓦斯氣等清潔能源為燃料的燃氣發電產品，逐漸受到市場青睞，特別是1MW以上的大功率產品，因為具備占地面積小、發電效率高等優勢特點，市場需求量急劇攀升。而在這個級別的市場中，此前幾乎全部被進口品牌產品占據。某大型氣體發動機配備的天然氣發電機組功率達到2MW，沼氣和瓦斯發電機組功率達到1.5MW，滿足用戶使用清潔能源進行大功率發電的需求。某大型氣體發動機單機裝配完成后，需要進行臺架試驗，磨合發動機并驗證發動機的各項性能指標。試驗過程中對試驗臺車承重要求高，應牢固、可靠，試驗臺車還需具備行走和升降功能，可以將大型氣體發動機從試驗中心大廳運送到試驗間內，同時應具備左右調整功能，保證能與測功器連接。

1 大型發動機試驗臺車技術要求

大型發動機試驗臺車應具備行走和升降功能，前后移動采用電機帶動減速機構，驅動雙側車輪，行走時使發動機及試驗臺車升起，進入試車間工作位置時使發動機及試驗臺車下降并定位在V形塊上。試驗臺車根據發動機的外形尺寸、安裝位置要求及試驗要求進行設計，具備左右調整功能，保證能夠正確與測功器連接，與測功器同軸度控制在0.20mm之內。試驗臺車在發動機出廠試驗過程中應牢固、可靠，保證發動機在試驗過程中不會出現與測功器同軸度超差及震動過大的問題。

大型發動機試驗臺車為四輪鋼結構，承載能力20t，車體長度3300mm，試驗臺車的機架底座、前后行走裝置、上下升降裝置均采用型鋼和鋼板焊接成框架結構，并有足夠的強度、剛度及抗震性能；焊接成型后進行消除焊接內因力的處理，保證轉運及性能試驗時不變形，具體內容如下：

（1）臺車的運行速度為6～12m/min，主體結構12mm鋼板。臺車車輪直徑270mm；臺車運行到位后車輪的提升高度為6～12mm，使車體與V型導軌及基礎平板接觸，并保持車輪在發動機試驗時無抖動，以免損壞車輪內軸承。

（2）車輪提升采用液壓式升降結構，提供操作動力提升外接點，在下車頂面兩側；發動機及試驗臺車下降落在V形鐵塊上后發動機曲軸中心線高度900mm，發動機調整高度3mm。

（3）臺車的驅動均為交流電機加減速箱車輪，均隱藏于臺車車體內。

（4）臺車運行實現點動控制，點動一次（不受時間限制）運行距離＜100mm。

（5）車輪內軸承采用全密封水軸承。

（6）臺車驅動控制采用手持式操作盒子，需有運行、點動、停止，急停帶鑰匙開關，并配10m可收回電線盤。外供電從電線盤上引出后接入車體側面的臺車內控制點上。

（7）臺車車輪輪距按現場軌道實測確定。

（8）電機、操作盒及電氣設備防水、防油。

（9）臺車考慮起吊點，在臺車的側面，平時隱藏于車體內，用時可拉出。

2 大型發動機試驗臺車設計方案

大型發動機試驗臺主要由車架、主動車輪和液壓裝置等組成，車架的作用是與發電機對接安裝，車輪的作用是實現試驗臺車的前后移動，液壓裝置的作用是實現車架的起降，方便臺車移動或固定。

車架由左右附架、工作臺面、左右主架、V型鐵支板、電機筋板、瓦座筋板、滑塊定位板、端板、前后拉車槽鋼、電器防護盒、起重鉤、左右主架底板、提升機構安裝架、過線管、減速箱支架、端封閉板、端側封閉板、中間連接槽鋼、中間封閉板、起重鉤盒、側裙板、過線筋板、R筋等組成，焊接誤差按IT14級控制，焊接后按照應力消除處理。

主動車輪由車軸、車輪鏈輪、車輪、軸頭壓蓋、調整墊、隔墊、鎖母墊、上下頂塊及部分螺栓螺母等組成。

液壓裝置由油箱、高壓安全閥、高壓單向閥、高壓泵、濾油器、低壓泵、壓桿、低壓安全閥、低壓單向閥、卸載閥、高壓膠管等組成。

使用時將大型氣體發動機試驗臺車吊裝至試驗臺架外的現場軌道處，將大型氣體發動機吊裝至試驗臺車上，然后通過液壓裝置進行打壓將車架升起，再通過臺車驅動裝置移動車輪，將試驗臺車及發動機沿軌道運送至試驗臺架內測功器旁，然后對液壓裝置泄壓使車架下降至地面，發動機與測功器對中后用地腳螺栓將車架緊固，保證發動機在出廠試驗過程中牢固、可靠，不出現與測功器同軸度超差及振動過大。

3 大型發動機試驗臺車設計要點

大型發動機試驗臺車的車架設置凹部以容納發動機的油底殼，凹部沿著車架的長度方向設置，能夠帶動發動機與測功機對接安裝，車架內部設有升降機構與行走機構，車架與升降機構連接以帶動車架的升降，行走機構設置在車架內部的車輪底部，行走機構與驅動機構連接以帶動車架移動。車架的長度同要支撐的大型發動機的長度相適配，寬度大于對應發動機的寬度。行走機構能夠有效帶動試驗臺車的移動，升降機構帶動車架的起落，方便試驗臺車移動或升降，試驗臺車在抬高時能夠移動，在下落后能夠與地面接觸以保證對大型發動機的有效支撐。從而實現車架帶動發動機實現升降和前后運動。

圖2 大型發動機試驗臺車的主架正視圖

圖3 大型發動機試驗臺車內部結構示意圖

從圖1～3中可以看出大型發動機試驗臺車的作用：

圖1 大型發動機試驗臺車的主架俯視圖

（1）車架的作用是對發動機進行支撐，而且帶動發動機與測功機對接安裝，行走機構能夠有效帶動試驗臺車的移動，升降機構帶動車架的起落，方便試驗臺車移動或固定，試驗臺車在抬高時能夠移動，在下落后能夠與地面接觸以保證對大型發動機的有效支撐。

（2）為了方便大型發動機的吊裝，對大型發動機的支撐，所述凹部為U型槽，凹部的至少一端敞口設置。

（3）定位板突出于車架上表面設置，定位板的設置有效對發動機側部的固定座進行支撐和定位，方便大型發動機準確坐落于試驗臺車；定位板的長度和寬度分別同與發動機側部的固定座的長度和寬度相適配。凹部一側設置多個定位板，凹部一側的多個定位板中相鄰兩定位板之間間隔設定距離設置；定位板遠離所述凹部的一側設置凸部，凸部高于定位板上表面設置，且穿過凸部設置用于同發動機側部的固定座抵接的桿件，凸部與定位板上表面垂直，桿件具體可為螺栓，螺栓穿過凸部后同發動機側部進行抵接。

（4）車架底部設置伸出塊，伸出塊開有通孔以通過緊固件將車架固定于地面，通過伸出塊的設置，在試驗臺車移動到位后，通過緊固件將試驗臺車同地面連接，保證試驗臺車的穩定。

（5）大型發動機試驗臺車包括若干能夠設于定位板與發動機側部的固定座之間的墊片，墊片的設置用于對大型發動機與測功器的對中調整。

（6）車輪與設于地面的導軌相適配，驅動機構位于車架內側，升降機構為液壓升降機構，車架內部及底部設有用于容納升降機構的空間。

（7）升降機構設有多處，升降機構、驅動機構分別與控制單元連接，行走機構包括若干組車輪，每一組車輪包括一對車輪，一對車輪通過車軸連接，其中一個車輪通過傳動機構與所述的驅動機構連接。

4 大型發動機試驗臺車工作方法

大型發動機試驗臺車使用時的具體步驟為：將大型發動機試驗臺車吊裝至試驗臺架處的現場導軌處，將大型發動機吊裝至試驗臺車上，發動機油底殼與車架凹部對正，發動機側部的固定座與定位板對正，并利用螺栓實現定位板對發動機側部的固定座進行限位，控制單元控制升降機構將車架升起，之后控制驅動機構帶動車架沿著導軌移動至試驗臺架的測功器一側，升降機構收回，車架下降同地面接觸，大型發動機與測功器對中后通過緊固件穿過伸出塊將試驗臺車同地面連接，開始對發動機進行臺架試驗。臺架試驗完成后，將大型發動機與測功器脫開，解開試驗臺車與地面的連接，之后控制單元控制升降機構將車架升起，之后控制驅動機構帶動車架沿著導軌移動至試驗臺架外面，脫開大型發動機與試驗臺車的螺栓連接，最后將臺架試驗完成的大型發動機吊離試驗臺車，完成臺架試驗（圖4）。

圖4 液壓升降機構系統示意圖

5 該設計方案的優點

（1）車架的作用是對發動機的支撐，而且帶動發動機與測功機對接安裝，行走機構能夠有效帶動試驗臺車的移動，升降機構帶動車架的起落，方便試驗臺車移動或固定，試驗臺車在抬高時能夠移動，在下落后能夠與地面接觸以保證對大型發動機的有效支撐。

（2）通過設置定位板，有效對發動機側部的固定座進行支撐和定位，方便大型發動機準確坐落于試驗臺車；進一步通過凸部和穿過凸部的桿件設置，有效保證在移動過程中對發動機的穩定支撐，以及試驗過程中發動機的穩定。

（3）在車架底部設置伸出塊，通過伸出塊的設置，在試驗臺車移動到位后，通過緊固件將試驗臺車同地面連接，保證試驗臺車的穩定。

（4）通過試驗臺車工作方法的給出，試驗臺車能夠有效支撐大型發動機，而且方便試驗臺車帶動發動機的移動，移動后試驗臺車還能夠與地面連接，保證大型發動機在出廠試驗過程中牢固、可靠，不出現與測功器同軸度超差及振動過大。

6 結語

大型發動機試驗臺車的設計研究解決了現有技術中試驗臺車不適用于大功率的發動機，不能滿足較大功率發動機試車要求的問題，具有保證大型發動機在出廠試驗過程中牢固、可靠，不出現與測功器同軸度超差及振動過大的有益效果，該大型發動機試驗臺車包括車架，車架設置凹部以容納發動機的油底殼，凹部沿著車架的長度方向設置，車架在凹部的兩側分別設置若干定位板，定位板對發動機側部的固定座進行限位，車架與升降機構連接以帶動車架的升降，車輪底部設置行走機構，行走機構與驅動機構連接以帶動車架移動。

本文對大型發動機試驗臺車的設計要點進行了研究，對技術方案、工作方法及優點進行了論述，該大型發動機試驗臺車可支撐大型發動機，而且方便試驗臺車帶動發動機的移動，移動后試驗臺車還能夠與地面連接，保證大型發動機在出廠試驗過程中牢固、可靠，不出現與測功器同軸度超差及振動過大。本文研究可為大型發動機試驗臺車的設計提供一定的指導。