发动机新型热试线的设计与应用_图文

1、分类号:U D C:.工程硕二匕学位论文 密级:编号:发动机新型热试线的设计与应用硕士研究生:指导教师 :企业导师 :学位级别 :工程领域 :所在单位 :论文提交日期:论文答辩日期:学位授予单位: 赵立新马修真教授孙德山研究员级高级工程师 工学硕士动力工程哈尔滨哈飞汽车工业集团 2006年3月10日2006年6月23日哈尔滨工程大学哈尔滨工程大学硕士学位论文摘 要东安动力210车间发动机热试输送线主要完成公司各系列机型发动机 (包括前、后驱系列的共托盘输送、热磨合试验,并进行发动机的包装、 封存工作。该输送线采用水平环形布置,柔性输送,摩擦辊轮来输送托盘, 输送线线体共分单层、双层两种。单层线

2、为16个热磨合试验台提供待试验的 发动机;双层线利用两端的升降机进行托盘的循环。双层线的尾端为发动机 封存线,输送线电气控制系统运用了先进的现场总线控制技术,实现了运行 状态全程监控的高度自动化控制系统。热试磨合车台可对发动机磨合时间、 油温、油压、水温、转速等重要参数进行自动采集,提高了自动化水平和试验 质量。 .本文针对传统发动机检测试验自动化程度低、检测手段落后的缺点,主 要从发动机检测试验入手,着重分析了典型故障现象、产生机理及影响因素, 针对这些现象、机理和影响因素,通过对试验设备的选型、优化设计和改进, 为快速排除故障提供一些必要的检测方法和控制措施。关键词:试车:热试线:磨合;控

3、制; 自动采集哈尔滨工程大学硕士学位论文ABSTRACTHot-test feeding line of Dongall engine 210shop is mainly to accomplish salver feeding and hot running of all kinds of prototype(front and rear-driven series.It can also be used to pack engines.The feeding line adopts horizontal annular setting,provides flexible feeding a

4、nd rubs roller to feed salver.There are two type of feeding line,singlelayer line and double-layer line.Singlelayer line provides engines which arc about to test for 16hot-test equipment:Doublelayer line use elevators of both sides to circulate salver.The lear end of doublelayer line is packing line

5、 for engine.Electric control system of feedmg line applied advanced bus-mastering technology and realized highly automated control system which can supervise working state from end to end.Hot-test equipment Callcollect important test data automatically for example time of engine running、 oil-tempera

6、ture、Oilpressure、water-tempemtur、rotatespeed eto.According to the disadvantage of low automatietion degree and Jag detection methods in the traditional test experimentation.This paper emphasize on analysing the classical malfunctions phenomenons,causes of producing and influencing factors by the tes

7、t of engine and according to these classical malfunctions phenomenons,causes of producing and influencing factors,it provides some indispensable diagnosis methods and control m朗tsures for fast removing malfunction by the model selection,the optimized layout and improvement on test devices.Key words:

8、ran-in;hot-test feeding line;running;control;automatic collection哈尔滨工程大学学位论文原创性声明本人郑重声明:本论文的所有工作,是在导师的指导下, 由作者本人独立完成的。有关观点、方法、数据和文献等的 引用己在文中指出,并与参考文献相对应。除文中已经注明 引用的内容外,本论文不包含任何其他个人或集体已公开发 表的作品成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体, 均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律 结果由本人承担。、琴、竺 月盔 :. . 年 字 签 -二一 0期 者 怍 日哈尔滨工程大学研究生学位论文第1章绪论

9、1.1概述汽车是重要的运输工具,是科学技术发展水平的标志,汽车的研制、生 产与国民经济许多部门都息息相关,对社会经济建设和科学技术发展起着重 要的推动作用。汽车作为社会物质生活发展水平的标志,随着汽车工业的发 展,汽车的数量越来越多,汽车产业必须以性能优异的产品来适应环境保护、 交通管理等方面的法规和政策的严格限制。发动机作为汽车的重要组成部分, 其产品质量、性能越来越受到人们的关注,作为发动机出厂前的检测试验, 试验方式飞速发展,要求也越来越严格。发动机出厂前的检测试验主要包括 发动机的简单调整,排放值、三漏和异响检测等,各项指标必须满足要求, 特别是发动机排放指标要求极其严格。众所周知,大

10、气污染是主要的环境污染之一,它会对人类和动植物造 成极大危害。而汽车的排放又是大气污染的主要来源,占整个大气污染的50%以上,其危害已引起汽车生产厂商的高度重视,汽车排放物对人类健康、 社会和环境的危害是十分严重的。车辆的有害排放物一般是一氧化碳(C0、 碳氢化合物(HC、氮氧化物(NOx等。通过发动机出厂前的检测、调整, 使发动机达标排放。漏水、漏油和漏气等三漏故障对发动机整体危害较大, 在发动机检测过程中通过有效手段,采取有效措施将故障判定出来,以保证 发动机出厂质量,三漏主要存在零部件的结合面、油封、工艺堵等位置,砂 眼、裂纹也是重要原因。异晌是发动机检验项目中最难实现的,不仅标准难 以

11、确定,而且产生原因复杂,发动机正常工作过程中允许存在一定的噪音, 如气门与摇臂发出的沙沙声、加大节气门开度时,由气门间隙引起的逐渐增 加或逐渐减弱的响声,配气机构产生的均匀而不高的噪声等,但一些非正常 的响声不允许存在,如各种敲击声、不规律的尖叫声等,在检查过程中,需 要在不同的特定转速下进行察听,一气门组、配气机构和曲柄连杆机构最容易 产生异响。本文从发动机检测试验入手,着重分析了各种故障的产生原因,通过对哈尔滨工程大学硕士学位论文试验设备的改进,提高工作效率,满足大批量生产的需要,为快速排除故障 提供一些必要的诊断方法和控制措施。1.2国内外发动机检测试验的发展状况发动机检测试验一般分为冷

12、磨合和热磨合两种。热磨合在国内采用的比 较普遍,运转时主要动力来自发动机自身,其工作状态也更接近于实际工况。 冷试是国外常用的试车手段。冷试的最大特点是不需要点火,而是直接 用电机(多为变频驱动电机拖动发动机。由于是电机拖动,转速选择范围 很大,可以选择很低的转速,而且冷试对转速的控制精度比热试高很多。冷 试的测试项目基本上和热试相同,除了由于不点火而无法测试的几个项目之 外,其余项目都要检测,如机油压力、机油温度、进排气压力、配气正时, 点火电压、振动、泄漏、异响、零部件缺陷、零件漏装等等。冷试另外一个 特点是测试节拍快,大概只有热试的一半,而且冷试台的价格相对于热试台 还要稍低一些。冷试的

13、方式目前主要是国外在采用。国内国有企业只有奇瑞 有冷测试。目前欧洲及日本的大部分试车台都采用自动对接的方式,美国Chrysler 公司就采用全自动发动机热试台(美国LUCAS公司,由计算机控制并自动记 录,用于测试发动机52项参数,对所有生产的发动机100%检测,并存有可 追溯的试验报告,使之成为控制发动机质量的关键一环“o。国内的试车台采用人工操作方式的较多。各汽车厂家也正在制定严格的 控制措施,加强发动机出厂检测试验的自动化程度,以提高产品的质量和性 能,从而迎接将来更为严厉的市场挑战。1.3主要研究内容1,热试生产线的设计针对产品技术特性,企业资源状况,设计满足使用要求的热试生产线。 2

14、、发动机检测试验程序开发。根据检测项目的重要程度,检测项目的数据输出特点以及检测顺序等因 素,确定发动机检测流程,根据流程编制PLC程序。2哈尔滨工程大学硕十学位论文3、设备自动化程度的提高。通过PLC,实现对发动机试车过程的自动控制,对设备和发动机在检测 试验中的及时参数进行监控,并对异常情况进行报警,对潜在危险情况进行 保护,尽量减少检测试验过程中人为因素对检测结论的干扰。4、故障原因及影响分析。主要通过异响、三漏、怠速、抖动及排放等故障,分析发动机的故障原 因及解决措旌。哈尔滨T程大学硕+学位论文第2章热试生产线设计2.1热试生产线功能及组成简介2.1.1研制热试生产线的目的和意义东安动

15、力210车间热试生产线(以下简称热试线主要完成公司所有电 喷系列机型(包括前、后驱系列的共托盘输送、热磨合试验,并进行发动 机的封存工作。原有生产方式比较落后,发动机输送、检测时间控制、燃油油及冷却水 的控制、检测技术参数的采集记录等过程完全由人工完成,自动化程度低, 工人劳动强度大,受人为因素影响大,不便于管理。新型热试生产线采用摩擦辊道输送线输送发动机。输送线采用水平环形 布置,柔性输送,总体布局如图2.1所示。输送线全部采用可以互换的标准 铝合金型材,链轮依靠端面摩擦力带动摩擦辊轮来输送托盘,辊道的两侧内 有尼龙导向装置,输送线的支撑采用方钢结构支架,输送线每段全部由可互 换的标准长度构

16、成。输送线的传动与摩擦部件采用全密封形式,除了与托盘 底面接触的辊轮摩擦面露出外,输送线的上表面其余部分加护板遮盖,侧面 全部采用钢板网防护,既安全又美观。输送线线体共分单层、双层两种。单层为托盘水平环形输送辊道。双层 线下层利用倍速链自动返回托盘,进行下一个工作循环,线体总长共计90米。单层线为16个热磨合试验台提供待试验的发动机:双层线利用两端的升 降机进行托盘的循环。双层线的尾端为发动机封存线,输送线电气控制系统 运用了先进的现场总线控制技术,实现了运行状态全程监控,系统的自动化 控制水平很高。热试磨合车台可对发动机的磨合时间、油温、油压、水温、 转速、尾气排放值等重要参数进行自动采集,

17、具有试车数据人机界面显示 (GOT、试车管线人工快速连接和车台自诊断、发动机电喷系统故障报警等 功能,通过条码扫描可以自动识别、录入发动机型号。该热试生产线的设计和制造达到了国内领先水平,投入使用后,实现了 微型发动机的柔性化输送、试车,大大提高了试车效率和质量控制。4哈尔滨工程大学硕+学位论文徊 Ej 踟Ei 雌j Ei 。三二g EZZ3基旺:础陋:础;l陌:=础闱= 匦 衄。 lLJ U棠 l乒:珈陋:如:=:硼陋:=:1妇i LJ U 塞×X ×又。i仪I li E o Dq li 川2.1热试生产线总体布局图2热试生产线生产现场图2.一1.2生产过程简述发动机由上

18、线工位从空中物流线人工落到托盘上,用定量注油枪对发动 机进行加油,加油后脚踏开关放行,发动机随托盘经过平移台自动进入待试哈尔滨工程大学硕十学位论文发动机输送段,控制系统按各分支积放段的放空顺序自动将发动机分配到各 试车分支,托盘经平移台进入试车段积放工位,试车台架发出试车请求,托 盘经回转台自动输送到试车台架后就位,试车工连接试车用的各种相关管线, 然后启动试车,试车结束后,拆除所有管路,按放行按钮,托盘自动经回转 台进入试后积放工位,经平移台进入发动机封存线,完成放油、打号等封存 工作。吊下发动机后的空托盘经升降机进入下层倍速链返回,生产现场如图 2.2所示。2.2生产线构成生产线有发动机输

19、送线和发动机热试车台两部分构成。2.2.1输送线的构成输送线利用上、下双层输送辊道对托盘及发动机进行自动输送、自动定 位、停止和积放。输送线包括:机动摩擦辊道(包括单层线和双层线、中间转台、平移台、升降机、停止器、托盘和升降试车台等机构。1.机动摩擦辊道输送线线体为总体水平环形布置的柔性线形式。双层线有上、下两层辊 道,上层为摩擦辊,下层为托盘返回倍速链辊道。两端通过升降机的衔接, 实现托盘在单层线、双层线上、下层间的自动循环。在每个装配工位设有一个接近开关,用来检测托盘,为连锁、互锁提供基本信号。2.下层驱动双层驱动物流线如图2.3所示,下层驱动部分电机采用侧面安装,倍速 链条传动。端部张紧

20、,保证链条的正常工作。上层驱动部分电机采用独立的 底座,保证有效的安装和工作的可靠。输送速度为上层速度26m/min,下 层返回速度lO14m/min。6哈尔演工程大学硕七学位论文 图2.3双层驱动物流线3.摩擦辊轮摩擦辊轮(见图2.4可有效地保证每个托盘至少与三对摩擦辊轮接触, 保证传输的平稳性,摩擦辊轮的等高精度非常高,相邻辊轮等高误差±0.06ram。采用链条传动、端面摩擦式传动结构形式。这种结构有如下特点: 图2.4摩擦辊轮第一,各输送段间相对独立,出现故障时影响小,便于维修。第二,端面摩擦结构决定了滚轮磨损时对传动性能影响最小,两且便于 通过调整补偿磨损。第三,输送过程中辊

21、轮和托盘间基本保持经摩擦,和滚动摩擦,辊轮和 托盘的接触面磨损很小。7哈尔滨工程大学硕十学位论文4.中间转台中间转台(见图2.5将输送的发动机送到需要的试车台,通过转向电 机正反转向的不同来实现转台对两侧热试车台的输送,转台前端设有停止器, 保证托盘的停止稳定、可靠,底部采用固定底座,中间采用向心球轴承承受 径向负荷、采用推力球轴承承受轴向负荷。转台转动采用制动电机带动齿轮 传动,保证转动的平稳,转台的每个极限位置设有停止器及接近开关,保证 转动的准确。图2.5中间转台5.平移台输送线驱动电机通过链条驱动平移台的摩擦辊轮实现托盘输送并通过输 送线体垂直的高度差来实现托盘的平行移动来改变托盘的流

22、向,可实现托盘 的自动输送全自动控制,具有自锁及互锁保护。平移台见图2.6。哈尔滨T程大学硕十学位论文 图2.6平移台6.升降试车台 .升降试车台(见图2.7入口处设2对固定的辊轮,可保证托盘进出的 顺畅,通过气缸的升降使车台利用高度差来实现托盘脱离辊道,试车时托盘 支撑采用聚胺脂减振,可有效的保护试车台,有助于发动机抖动故障的判断, 试车台=部设有气体排放装晋,可避免试车时有害气体对人体的危害。 图2.7升降试车台7.升降机输送线共计2台升降机,一;者均采用悬臂式C型丌放式、气缸导轨式结 9构,由升降气缸带升降台上、下移动来实现托盘在上、下两层间的过渡,完 成对托盘的自动返回。升降机见图2.

23、8。 图2.8升降机8.停止器停止器形式如图2.9,其主体结构是一个伸缩气缸,由PLC根据,托盘 运行情况控制其伸缩,以阻挡或放行其前面的托盘。在停止器的顶端有一个 杠杆机构,可以将托盘对停止器的径向冲击力转变为轴向力,再由杠杆 图2.9停止器机构下部的液压缓冲器将冲击能量吸收掉,既保证了托盘的平稳停止,又增 强了停止器抗冲击能力。停止器之间、停止器与升降机之间互锁。下层末端的停止器能实现对托 盘的积放,工作时可有效的保证托盘积放数量足够,以保证上层线的托盘供 应。109.托盘托盘采用3个立柱支撑油底壳安装翻边的结构形式。托盘具有足够的强 度和刚度,托盘四周均安装有减震装置,与滚轮接触面和导向

24、面具有良好的 耐磨性,可以承受试车、输送过程中的冲击。各种型号系列发动机共用同一 托盘,只需将立柱移动适当位置,操作方便。托盘四周有储油槽,清洁方便 的同时可有效的防止油类物质对线体表面的污染(结构如图2.10。图2.10热试生产线托盘结构图2.2.2热试车台的构成发动机热试车台的试车数据采用人机界面显示(GOT,试车管线人工快 速连接。车台具有自诊断、发动机电喷系统故障自动报警功能。汽油管路管接头采用卡套式管接头,管线联接采用管接头,冷却水循环 系统利用现有上下水箱对发动机提供冷却水,冷却水利用上水箱的位压进入 发动机,经发动机节温器沿回水管回到下水箱,试车完成后,水路转换阀自 动切换,使发

25、动机进水管座与回水管相通。自动打开吹水阀,压缩空气从发 霹剁哈尔滨工程大学硕十学位论文动机暖风进水口吹入(水管与风管固定连接,将发动机水套内残存水从回 水管吹回到回水管路,在回水管吹水出口设置透明段,采用高透明、耐骤冷 骤热玻璃,以观察油水混合情况。每个车台配备小油箱,根据液位自动从大 油箱补油,燃油由小油箱经汽油滤、管道泵后向发动机供应,试车完毕后将 管路中的残油吹回小油箱(油管与风管固定连接,接口采用自封接头,发 动机进、回油口采用高压油管连接,管箍密封。配置滑油油温、油压传感器 探测器。发动机尾气两级消音后,经空中管路排到室外大气中,不同机型的 发动机通过转接管和排气管快速连接,在消音器

26、前设置尾气取样管,带手动 两位三通阀可使排放仪分别与尾气和大气相通。发动机上方设置排气罩,通 过空中的排气管道将试车过程中产生的有害气体排到室外。2.3本章小结 本章从生产流程入手,分生产线和热试车台介绍了热试生产线的构成。 生产线采用摩擦辊道和倍速链条结合的方式,辅之以平移台、升降机回转台 等机构,实现托盘的合理输送。热试车台是进行检测试验的主体,其燃油、 水循环、尾气等系统都围绕这一功能构建。哈尔滨:【程大学硕+学位论文第3章生产线控制系统的基本原理3.1发动机输送线输送线控制系统由主控PLC及现场总线系统两部分组成。输送线线体的 控制系统全部采用日本三菱公司Q2AS PLC、A975GO

27、T(触摸屏,系统结构 紧凑,维护方便。现场所有输入输出信号(含接近开关、行程开关、按钮、指示灯、压力 开关、阀、中间继电器等均由设在现场的现场总线模块控制。现场模块串 联后通过三芯电缆通讯与电气柜内CCLink网关通讯。3.2发动机试车台3.2.1气路系统发动机试车台管路所有控制阀体均采用气动控制,主要从燃油管路的安 全性和冷却系统控制方面考虑,气动控制阀使用安全、可靠性高,压缩空气 通过总气动三联件(带调压供给试车台,通过总气动三联件的调压功能, 可以将试车台压缩空气的压力控制在稳定范围内,试车台各种阀体通过水路 阀岛和油路阀岛分别控制。发动机试车后需要将冷却水和燃油排出发动机本 体,我们采

28、用压缩空气排空方式,为了防止压缩空气压力过高造成循环管路 泄漏和损坏发动机各零部件,特别是发动机喷油系统油轨调压阍工作开启压 力为0.3Mpa,吹油压缩空气的压力必须控制在0.3MpaO.35Mpa之间,所以 在设计气路系统时,在吹水阀和吹油阀管路前增加了减压阀,该减压阀可调 整压力,通过调整压力,可以使吹水和吹油后的剩余量达到技术要求,气动 系统的原理图如图3.1所示。哈尔滨工程大学硕十学位论文工厂供气(用户提供43.2.2燃油系统图3.1热试台架气路原理图3.2.2.1油箱与油库的连接燃油系统原理如图3.2,油库高位油箱通过供油阀与车台油箱相连,燃 油可利用位压从高位油箱进入车台油箱,车台

29、油箱带有液位计,当车台油箱 液面低于液位计下限时,液位传感器将信号传给PLC,PLC的输出模块控制油 箱供油阀的气阀打开,压缩空气驱动油箱供油阀打开(基于安全方面的考虑, 所有管道阀皆由气源驱动,燃油从高位油箱进入车台油箱,供油阀打开10秒后关闭,如出现非正常情况油箱内燃油液面达到液位计上限时,强制供油 阀关闭,并报警。14哈尔滨T程大学硕十学位论文r一。#f ; C>21一一'槽8热试台架燃油系统 一#*图3.2热试台架燃油系统原理图 躅眢 旌。+壤空气3,2。2.2油箱向发动机供油油箱通过滤清器、管道泵、供油阀、软管等与发动机油轨进油口相连, 油轨的回油口通过管路与油箱相通,

30、进回油管路之间又通过泄压阀相连;压 缩空气管路通过吹油阀、单向阀接入发动机进油管路,如图12表所示。当车 台处于停止状态时,供油阀、泄压阀、吹油阀都处于关闭位置,燃油不能进 入发动机;当按动车台运行准备后,供油阀打开,燃油从发动机油轨进油口 进入,通过油轨调压阀从油轨出油口回到油箱,由于调压阀的作用,发动机 油轨内形成0.3MPa的油压;当发动机起动和运行过程中,油轨内的压力油通 过喷油阀进入发动机气缸内进行燃烧。当发动机试车结束后,要将油轨内的残油吹回油箱,此时供油阀关闭, 吹油阀间歇打开,压缩空气就延着供油路线将残油吹回到油箱(油箱上部通 过管路直通大气。吹油后油轨内仍有0.3MPa的压力

31、,如此时拔下连接油轨 的软管,必有油气喷出,造成安全隐患。因此,我们在PLC程序编制过程中 设计了吹油后将泄压阀打开,泄掉了油轨及管路中的气压。哈尔滨I【程大学硕十学位论文3.2.3冷却液系统1.冷却液系统工作原理车台是利用工厂提供的软化水对发动机进行冷却的,整个冷却液系统也 是由PLC进行控制,利用气源驱动管道阀。系统内控制阀包括进水阀、注水 排空阀、吹水阀、循环阀和排水阀,如图3.3所示。!.,.热遗角架冷却液系统-.-.,.-.,.i?7.一,-; 图3.3热试台架冷却液系统原理图车台未工作时,所有阀关闭。按动运行准备按钮,进水阀、注水排空阀、 排水阀打开,冷却水从水处理问内的高位水箱中

32、流出,经管式滤清器、进水 阀进入发动机进水口,并经发动机水套后从暖风口流出,经过注水排空阀、 排水阀回到下水箱,因为冷却水的流动将发动机水套内的空气排出,冷却水 充满水套。 发动机起动和运行后,进水阀、注水排空阀、循环阀打开,冷却水经发 动机水套后从暖风口流出,经过注水排空阀、循环阀回到发动机进水口前, 并再次进入发动机水套,形成小循环。这可以使发动机水温尽快升高,以保 证发动机工作平稳。小循环一直伴随着发动机工作的始终,水温表接在小循 坏中,由于水是流动的,此时水温测量值比较接近水套内的实际值,操作采16哈尔滨程大学硕十学位论文用自动控制。2.冷却液系统设计为了节约成本,同时确保在设备安装过

33、程中对其他试车区的影响最小, 考虑到原水循环系统使用多年,运行比较稳定,技术比较成熟,基本可以满 足试车的要求,没有进行重大改进。1对进回水进行自动控制发动机进水人工控制可能出现人为误操作,试车时如果给水不足或不给 水会造成发动机过热,从而造成发动机气门、活塞或高压阻尼线等高温区部 件的损坏。反之如果试车结束阀门不关闭可能造成热水烫伤操作者的事故。 因此在试车台架的控制部分对进回水进行了自动控制。2对进水压力和温度进行自动监控报警发动机的回水压力可以反映发动机供水系统是否正常,老式台架只能通 过目视检查回水监视器来监控回水的情况,而回水监视器在节温器后端,只 有在水温超过80时节温器才能打开,

34、一旦在发动机试车初期供水系统出现 问题,将对发动机造成损害。新台架通过压力传感器对发动机进水压力进行 监控,将迸水压力值显示到人机界面上,从而可以使操作者随时掌握发动机 供水情况。一但进水压力超出警戒值,系统还会在人机界面上进行报警,同 时切断发动机工作电源,使发动机停止工作。发动机回水温度是发动机试车性能的一项重要指标,新试车台架采用温 度传感器监测回水温度,当回水温度达不到指定范围时,系统不进入相应的 工序阶段,这样可以有效地保证发动机出厂试车在规定的水温条件下进行。 当回水温度超过警戒范围时,系统还会通过人机界面和指示灯进行报警。 当水温超过829C时,发动机节温器打开,进入大循环。冷却

35、水经发动机 进水口进入发动机水套后,从节温器口流出,回到下水箱。大循环使发动机 水温迅速降低,低于824C时,发动机节温器关闭,停止大循环,只进行小循 坏。发动机试车结束后,要将发动机水套内的水吹出。吹水时,吹水阀、循 环阀、排水阀打开,其他阀关闭。压缩空气经吹水阀从暖风口进入水套,将 其内残水从进水口吹出,经循环阀、排水阀回到下水箱。由于发动机缸体冷 却液循环腔结构复杂,在吹水过程中采用了间歇式吹水,其程序如图3.4所示哈尔滨+f程大学硕十学位论文以便于将发动机中的冷却液排净。车台吹水过程中,为了不对其他车台造成 影响,节温器口与回水干管之间安装有单向阔。12l¨魄水。欢油时间“1

36、"2I唆术.啦油时间flT21【120磺癯吹油时蛳lT2140蚴.睁矗时姗“T2160畋木.砖一自时阃fIt2Il 唆术.畋油时闻“ 小T睛2水.耵呻 唆曲时御“瞪T2。. n。 妒袖竹间(1t7 m圭盘 撵垃 (电HT嚷术2.“o】 礁抽时阚(1瞪T2X220。欢油时阍“图3.4PLC吹油吹水步控制图3.2.4滑油系统发动机进入试车线前,已安装好机油滤,在预装工位定量注入滑油,配 置滑油油温、油压传感器探测器(装在油压灯开关安装孔处,试车后卸下 传感器,装上油压指示灯开关,并测量开关的工作情况。采用从油压灯开关 安装孔处取油温、油压较旧车台从机油滤安装座处取更为有利。首先是不用 设

37、备油滤,减少更换设备油滤的环节,降低成本;其次就是有助于车台的清 洁;再有就是温度测量探头插入主油道,油温测量值更接近真实值,并且操 作轻便。8哈尔滨T程大学硕十学位论文3.2.4.1工作流程.滑油处理的原理如图3.5,污油箱在地平面以下,热水箱设置在离地面 高约3.5米处,其他设备都设置在地面上。污油箱通过油水分离机连接中间 油箱,污油箱内的机油可以通过油水分离机的吸力打入到中间油箱。中间油 箱和净油箱通过滤油机连接,中间油箱内的机油可以通过滤油机的吸力被打 入到净油箱。污油箱、中间油箱和净油箱内都有加热器,可以通过PLc自动 控制油箱内机油的温度。到。础圉蘼:墨翌一盎 l 砖 件 “m袖管

38、2蚓酣。图3.5滑油处理系统原理图滑油处理系统处理机油的流程如下:发动机试车后使用过的机油经过油 后封放入到专门的接油盒内,由于污油箱设置在地面以下,因此接油盒的位 置高于污油箱。由于重力的作用,机油经过回油管流入到污油箱内进行沉淀, 沉淀大约12小时后,机油通过油水分离机分离掉水分,并且被油水分离机打 入到中间油箱,之后继续进行沉淀。当净油箱缺油时,PLC会自动控制滤油 机进行工作,把中I日J油箱内的机油过滤后加到净油箱。此时净油箱内的机油 经过分离和过滤后水分无、机械杂质0.01%,已经符合使用要求,净油箱内 的机油通过供油泵提供给发动机进行试车,机油主要通过以上流程进行循环 利用。在长时

39、间的循环和沉淀过程中,机油内的杂质沉淀到油箱底部,需要定 期清理。为了能够更好的保证机油质量,在污油箱、中闯油箱和净油箱的底 一. 一一一 V19槽 鼾 。哈尔滨-T程大学硕十学位论文部分别设置排渣管道,每周PLC自动定时控制排渣泵,对以上三个油箱进行 排渣,把底部杂质和油泥抽到沉淀箱进行沉淀。废液在沉淀箱内沉淀一周后, 由于重力作用分为两层,上层的机油层和下层的油渣层。沉淀箱有上下两个 阀门,在沉淀结束后人工开启上阀门利用重力把机油层内的机油放回到污油 箱,进行循环利用以节约机油,机油层操作结束后,开启下阀门利用重力把 油渣排到废液道中。机油在试车过程中会黏附在发动机壁上,另外也会有机油残存

40、在发动机 内:油处理系统内机油也会由于泄漏、蒸发等因素损耗。因此需要定时对滑 油处理系统补充新机油。补充新机油的流程如下:新机油桶与净油箱通过补 油管道相连接,当需要补充新机油时,打开补油泵,把油桶内的新机油泵到 净油箱内,以补充损耗。在油处理系统中,还存在一个小的系统即油水分离机系统。油水分离机 的工作原理是利用机油和水的密度不同,在高速旋转的过程中把含水分的机 油分成两层,水层通过分离机的排渣口排入到废水管道中,机油层通过油水 分离机的出口打入到中间油箱中。在油水分离机正常工作前需要往分离机中 加注温水进行密封,密封原理是通过注入水的压力把工作活塞顶起,已完成 密封,密封完成后利用注入的水

41、进行排渣。为了保证注入分离机内的水的压 力,在距分离机高3.5米处设置一个水箱,水箱内的水温通过PLC控制水箱 内的加热器实现,以保证水箱内的水温恒定。以上即是油水分离机系统的工 作过程。3,2.4.2改进方案由于油处理f日J的空间位置发生了变化,对整个输油管路都进行了重新布 局,管道长度和走向都发生了变化,因此需要重新选定油泵和电机。油泵的工作压力受系统中过滤器、调压阀、压力表和加油机承受能力的 限制,工作压力为0.5MPa,根据生产节拍、每台发动机的加油量、油的流量, 加油机出口流速限制了油的流速为21L/min,合3.5×101m3。根据以上条件可以计算出管径:实际雷诺数:哈尔

42、浜一程大学硕十学位论文ReI:一vd(3-1 y式中:,一滑油的运动粘度, r=5×10。5(m2/s;v一油的平均流速; d一 管径。 v=_%(3-2 4蒯2 。式中:Q 流量 ,3.5×10。4(m1。 根据公式(31、(32计算:Re:4Qd,:篁:!:!壁:8.9/. grid2grid5×10。×3.14xd /d 假定Re小于I临界雷诺数Re。(2320,则有.8.9d互i丽200038(m,即管径d>3.8(哪此时沿程阻力系数:五:64:64_Ad:7.19dRe 8.9沿程阻力损失:,蟑e:LL生 式中:f 管道长度,d南o 91

43、(m;p一滑油密度,850(kg/ms。 局部阻力损失:(33 n=譬(3-4,局部阻力系数总的阻力损失为:挑=妣+Pr=止dZ2+f笸2=(A三d+9生2=(7.191+。芝2(35 7、 , , 。 。V=署 (36 V=÷一b 忍Z。 2l哈尔滨工程大学硕十学位论文管道中共有弯头10处,变径3处,经查表E=2.4根据公式3-5,3-6,计算得:挑-(7.19,均譬=(7.19x91+2.4-学-×(罟2-了0.0554(3-7 油泵工作压力为0.5MPa,由公式3.5得APw=5×105(Pad 4:5. 54x 10, -型 :1. 108×10

44、 7计算得出:d=0.018(m根据计算结果,应该采用3/4英寸标准管路。其内径为20nun泵的流量选择30L/min,泵压力为1MPa电机功率:N:竺塑:!兰!尘!:!坚-291(w玎0.6式中:11为系统机械效率,选为0.6。选取电机功率为0.4kW1.改进了油箱的结构将所有油箱设计成锥形底面,有利于滑油中固体杂质的沉淀和排除,既 能有效排除固体沉淀杂质,减少油箱的清理次数,同时又能最大限度地减少 排除杂质过程中的滑油浪费。油箱上盖采用封闭结构,通过一个通气管与室外联通,减少了油蒸气对 油处理间环境的污染。2.改变加热方式,实现精确控制,减少能源浪费一原滑油处理系统采用蒸汽加热方式,由于需

45、要考虑回水管路问题,结构 比较复杂。由操作工人观察温度计,手动控制汽阀进行温度控制,可靠性差。 同时由于系统中的油泵和蒸汽管路存在振动,接头处经常泄漏。改造后采用 了电加热的方式,结构简单可靠,便于进行自动控制。3.增加自动控制手段,提高系统运行可靠性,减少人为因素对滑油处 22哈尔滨下程大学硕十学位论文理过程的影响,提高了油处理质量、 改造后使用温控仪实现对油及分离机用水温度进行自动控制,使其工作 温度波动范围不超过10'C,提高滤油和油水分离质量,同时减少了由于温度 波动对滑油油品的影响。改造后的系统增加了滑油和油水分离机用水的温度和液面控制,减少了 由于误操作造成的加热温度失控和

46、液体溢出的问题。尤其是采用两套温控仪 互相保护的方式,大大提高了系统的安全性。同时实现了油泵及加热器按预 设时间启动停止的功能,减少了操作工人的劳动强度,同时也减少了由于误 操作造成的能源浪费。利用PLE对危险情况(如加热温度过高进行声光报 警,提高了系统运行的可靠性。4.合理布局,优化流程将原来分散的油处理设备集中布置,便于油处理的操作、控制和统一规 划布局,使原来零乱、不便于操作的管路、油泵、油滤、阀门、仪表等变得 顺畅合理、方便操作,符合人机工程学原理。在邻近滑油库的辅助间布置个暂存间,用于冬季滑油进行预热(减低 粘度,加快流速,开门使之与滑油库联通,同时通过管路与油处理问相连。 在废油

47、分离沉井和油库间以油泵和管路相连,使分离井中的废油可以直接输 送到油库中的回收油桶中。这样可以减少工人运送滑油、废油和空桶的距离,也减少了运输过程中 对试车生产现场的影响。充分利用沉淀,减少油水分离次数,将油箱由原来 的7个减少为3个,在不降低油处理质量的同时简化了油处理程序。增加沉 淀分离箱,将油箱放出的脏油重新进行沉淀分离,并将分离出的相对清洁的 滑油重新回收利用,减少了浪费,同时减轻了废油分离沉井的工作压力。3.2j4.3缺陷与不足虽经各方努力,滑油处理系统在功能上达到了预期目标,但由于受一些 客观因素的限制,还存在一些缺陷,具体表现为以下几点:第一、由于施工周期和制造成本的限制,系统中

48、使用了一些原有的设备, 由于这些设备性能较差,大大影响了整个系统的可靠性。比如供油泵本身存哈尔滨_T程大学硕十学位论文在泄漏的问题,目前不能解决。第二、由于遵循油箱的有效容积占总容积80%的经验值进行设计i而实 际由于加热装置和高度空间的影响,有效容积只能达到总容积的67%,虽经 改进,已经能满足现有需要,但是储备能力较小,一旦产量提高,滑油日消 耗量提高,现有油箱的容积将不能满足生产要求。第三、由于成本限制,系统中的一些功能无法实现完全自动控制。如排渣 管路和供油管路中应该安装电磁阀和单向阀,实际安装的是球阀,增加了人 为因素的影响。3.2.5数据采集系统每个台架配置条码读码器,通过RS23

49、2接口与PLC相连,用以读取发动 机型号和序号,通过PLC自动识别对应发动机各型号的磨合规范,同时PLC 通过各传感器采集油温、油压、怠速转速、磨合时间等试验数据。所有实验数据均可以在试车控制柜的GOT进行显示。油温、油压数据通 过油温油压传感器在缸体主油路中采集,力求操作简便、可靠性高,采用快 速接头方式,安装、拆卸方便。转速是通过转速模块采集的,转速模块可以 感应点火线圈点火的脉冲信号,通过滤波装置,确定点火频率,再转化成发 动机转速数,这样将转速测量装置集成在台架上,不必再采用其他的转速测 量工具,方便工人操作。3.2.6尾气排放系统发动机尾气经两级消音后,经空中管路排到室外大气中。不同

50、机型的发 动机通过转接管和排气管快速连接,为了满足连接紧密、快速的要求,通过 对多个方案的论证,我们认为由于各机型排气管接口尺寸各异,必须采用一 种适应性强的方案,最终采用了夹子的方案,使用效果较好。每个车台配备一台排放仪。在消音器前设置尾气取样管,带手动两位三 通阀可使排放仪分别与尾气和大气相通。3.2.7污气排放系统发动机上方设置排气罩,通过空中的排气管道将试车过程中产生的有害 24气体排到室外,因为排气罩离发动机比较近,污气收集得更彻底。这种装置 减少了试车间的污染程度,效果较明显(见图3.6。年邛、。.曩,d、,j图3.6通风示意图图3.2.8供电系统2个配电柜为16个车台提供12V起

51、动电压,同一启动电源各车台的启动 实现互锁,并提供发动机工作电压,原理如图3.7。工厂电源(交流380V 经过变压和整流,为试车台提供起动电源和ECU电源(其中ECU电源需经过 适当的滤波和负载保护,原理如图3.8、3.9。图3.7总起动电源原理图见 :=o 。 .图3.812V起动电源原理图 图3.9ECU电源原理图哈尔滨工程大学硕+学位论文图3.10起动电源互锁原理图发动机由静止起动,需要克服最大静摩擦力后,才能达到发动机起动转 速,我公司生产的发动机最低起动转速为300r/min,发动机静止最大回转力 矩24Nm,发动机起动电压为12V,当起动机工作时,电瓶电压降为9V左右, 然后恢复正

52、常12V,发动机起动需最大功率和最大电流如下:最大功率:最大电流: 卢肜×cc,;24×型兰堡:0.754(kW 60×1000,:!:0.754x1000;83.78(A U 9考虑到发动机试车频繁起动,我们将发动机起动电机选为0.8kW,起动 电源线选用25ram2。每热试台配置4种机型的线束,由于线束和ECU一一对应,线束和ECU 组合在一起,一线束有一航空插头与车台相连。当转换机型时,卸下原机型线 束与车台的连接,将线束和ECU组合件放到工具箱内,取出新机型所用的带 有ECU的线束,将其航空插头与车台的插座对接,线束另一端连接发动机各 传感器和执行器。这使

53、得操作更为简便,同时也避免了ECU因频繁插接而降 低寿命。3.2.9电控系统每个车台配置一个电控柜,其中包括一个PLC和一个GOT(人机界面, PLC是整个车台的控制核心,不同的信号通过各种输入模块进入PLC中的CPU, 运算后通过输出模块控制各执行器(电磁阀和继电器等。另外PLC还具有自诊断功能,在人机界面上显示故障点、排除方法等, 人机界面既显示各种试车参数,同时也作为输入设备设定各种参数。对滑油 温度、水温和滑油压力进行监控,当这些指标超出规定范围时,系统报警,。 信号灯亮。3.3本章小结本章重点介绍了热试线的控制系统。发动机输送线由一台PLC控制,总 体协调各分段线体的动作,实现输送功

54、能。发动机试车台分成9各系统进行 说明,分别介绍了各系统的工作原理和功能。4.1物流线的工作流程第4章工作流程4.1.1物流线正常采用自动启动过程物流线的自动启动流程如图4.1指示灯亮 准备”灯亮,如不在, 到中位。图4.1物流线正常采用自动启动流程4.1.2手动操作方法线体的手动操作由设立在升降机附近操作站和主操作站上的GOT(触摸 屏完成。在各操作站上调整或手动操作只需将“手动/自动”旋钮打至手动 位置,按下相对应的按钮即可实现相应动作。 (如果想要在GOT上操作升降 机,仍需将对应操作站的“手动/自动”旋钮打至手动位置。在主操作站的 GOT(触摸屏上,可以完成线体的所有手动操作。4.2热

55、磨合台架的工作流程4.2.1热磨合台架正常采用自动启动过程热磨合台架自动启动流程如图4.2。l按请求”按钮 三色灯柱中黄色灯常亮 输送到位一三色灯柱中黄色灯常亮安装水管、水堵、汽油管、机油压力、温度测量装置、消音器、线束、电脑,并输入发动机号码。黄色“运行准备 幽l磨合结束,提交调检。 l r。1一绿色“运行”灯亮三色灯柱中黄色进入发动机吹水、吹油状态,绿色“运行”灯三色灯柱中黄灯灭、绿灯亮。司图4.2热磨合台架的自动启动流程4.3本章小结本章主要通过流程图的形式介绍了物流线和热磨合台台架的工作流程, 3l哈尔滨工程大学硕士学位论文其中正常情况采用自动模式,非正常情况下采用手动操作流程,用以调

56、试或 检修设备。哈尔滨一r程大学硕十学位论文第5章 发动机典型故障成因及检测发动机典型故障主要包括异响、三漏(水、油、气、怠速故障、抖动、 排放等,新型试车生产线针对典型故障检测判断方法提供了有力保障,下面 就各类型进行分析。5.1异响故障成因及检测发动机异响故障对发动机的工作状况和使用性能有很大影响,并且存在 很多质量隐患,原因也比较复杂,也是各种故障中最难判断和排出的。由于 新试车台架各部件连接紧固,托盘采用聚氨酯减震装置,发动机排气管与消 音器连接结构改进,减少了尾气的泄漏,大大的降低了试车现场的噪音,在 试车过程中对判断发动机异响方面有很大优势。下面主要从异响部位、响声 特征、转速特征

57、、负荷特征、伴随现象等几个方面分析出现的异响故障。5.1.1异响部位根据发动机异响发生的不同部位,将发动机划分为五个区域和部位,如 表5.1:一表5.i发动机异响部位表序号 听判的部位 在该部位判断发动机常见异响 缸盖内异响;活塞销:l 发动机上部气门弹簧;燃烧室有异物。排气侧异响:一拉缸;2发动机中部活塞敲缸;活塞销:哈尔滨丁程大学硕十学位论文连杆及瓦响;。3发动机下部曲轴主轴承。张紧轮异响;4发动机前部(前罩壳内皮带轮摩擦异响。5发动机后部(变速器 变速器异晌。5.1.2响声特征声音是物体发生振动时产生的声波。发动机运转时,不同零件、不同部 位、不同工况下,声源产生的振动是不同的。发动机常见异响的响声特征如 下:1.曲轴主轴承响:响声特征是声强较高、频率较低、连续而短促的金属 敲击声。2.连杆瓦响:响声特征是声强略高、频率较低、连续而短促的金属敲击 声。3.活塞销响:响