一种发动机台架快速安装小车工艺改进

李振　吴茂军

摘 要：为了缩减发动机台架安装时间，提高台架利用率，分析发动机台架快速安装小车使用过程中存在的问题，提出新的制造工艺和改进方法并验证工艺改进的有效性，为后续台架设计制造提供指导。

关键词：快速安装小车 工艺改进 发动机台架

1 引言

经过多年的发展，汽车发动机行业已经建立了比较完整的试验标准体系，包括性能试验、可靠性试验、排放试验等专项试验标准。由于整车开发初期其各模块处于概念设计或手工样件设计阶段，发动机验证试验很大一部分工作是在测试台架上完成的。为缩短整车开发周期，开发稳定可靠并高效率运行的发动机台架是试验验证工作中的重中之重。而保证测试台架高效运行是一项复杂的综合性的工作，需从设备、工艺流程及人员管理等多方面综合考虑。发动机台架安装是试验验证的最初始阶段，如何高效的完成工作并在特殊情况下多台架快速互换，是台架设计开发工程师必须认真考虑的问题。

2 不同发动机台架安装方式对比

2.1 测试台架内安装

工作人员在测试台架内进行台架安装工作，如下图1所示。用可调节高度和角度的支撑扭腿把发动机及附件固定在铸铁平台上。发动机飞轮与测功机通过直轴连接或者通过车用变速器与测功机连接。利用激光对中仪、高度尺、摆线锤等工具完成对中工作。这种方式适合所有类型的发动机台架安装，完成后即可开展台架试验。但其缺点是安装花费的时间较长，互换性差，只能在台架空闲时进行安装。

2.2 快速安装小车安装

在快速安装小车上完成安装工作的90%，将小车推至台架内完成剩余的10%的管路、传感器、传动轴及排气管路连接工作，如图2所示。这种方式优点是可提前进行安装工作，台架利用率高;互换性好，可不同台架间快速更换。但其缺点是灵活性较差，需各台架设备布置及接口保持统一。在台架设计建造初期必须做好规划，已建成的台架改造升级较麻烦。

2.3 台架安装方式及问题的确立

基于上述的分析比较，快速安装小车的方式台架利用率较高。当台架资源紧张且需要高效运行时优先选择这种方式。但必须在设计之初解决如下的问题：

①快速安装小车轻便灵活、适用广泛、自动化高

②对中工具使用简单

③全部采用快插接头便于拆装

④统一规划台架设备的布置、测量通道定义及安装工艺流程。

3 問题的分析解决

3.1 快速安装小车选用

基于新的试验基地规划一共建设15套发动机可靠性试验台架，其中包括10套全新台架和5套旧台架的升级。快速安装小车设计制造须满足如下要求：

①小车及接收装置本体为焊结构钢。接收装置是定位主体，小车与接收装置左右采用V型加平面定位模式，前后采用圆销定位模式。

②小车底部安装四只可升降轮子，通过连杆液压机构联动。在起升状态下由四只轮子承受至少2吨负载，在小车进入接收装置后轮子自动收起。小车可由两人轻松推动往返于试验准备间和测试台架。小车底部安装导向轮，用于快装小车上下台架的初导向。

③小车带有安装支撑调节器的横梁与纵梁，横梁与纵梁上均带有T型槽，高度可调的扭腿支撑发动机固定在小车的横梁上，支撑腿有高中矮三种不同尺寸以适用与不同发动机。

④台架上安装气动液压装置，小车可自动完全进入或退出接收装置，安装完成后液压装置自动拉紧小车。

⑤安装在发动机上温度、压力、电源等信号通过小车上的中转箱与台架设备通过集成的2个快速接插件连接。

小车的成品如图3所示。

3.2 小车装置的安装调试

为保证小车的互换性，安装调试过程中以下三方面需特别关注：

①所有台架测功机轴连接法兰端面与小车接收装置纵梁端面距离一致。该距离通过安装好发动机及传动轴的小车来确定。小车完全进入接收装置并定位固定好后，传动轴法兰端面与测功机轴连接法兰端面间距为10mm。

②测功机轴中心线与前后对中工装中心轴心线应在同一平面上，误差不超过0.1mm。

③同一台架所有小车都需在其上与测功机对中调试，确保所有小车适用所有台架。

试验准备间的安装平台与台架一致。小车接收装置布置在铸铁平台上。测功机输出轴模拟装置位与平台前端，其法兰端面与接收装置端面距离与试验台架间安装方式完全一致，如图4所示。

3.3 对中工具及对中方法的设计

对中工具分前后两部分包含套筒、丝杆及安装支架，丝杆可在套筒内前后小范围移动，如图5所示。丝杆的一端设计为顶针模式，顶针的端点在丝杆的中心线上。前后对中工具支架安装在带定位销的小车接收装置上，通过锁紧螺母固定。安装好后，前后对中工装丝杆中心线与测功机轴心线同轴。

对中在试验准备间完成，传动轴的长度需保持统一。由于大部分情况下采用车用变速器加带万向节的传动轴的连接方式，不需要很高的对中精度。

若采用直轴方式连接，则轴的长度最好可变，工作长度范围需与万向节式车用传动轴长度一致。用红外线激光对中仪完成高精度对中。

3.4 小车、发动机与台架设备的连接

试验过程中使用台架的附属设备包括恒温系统、燃油供给设备及数采系统。汽油、冷却液、冷却水等液体管路连接采用快插接头，拆装方便且拆开后两端自动密封防止液体泄漏。温度和压力传感器使用快插连接在小车转接箱上。排烟管路可伸缩旋转连接安装在发动机上的整车排气系统，柔性度较高，如图6所示。

3.5 台架设备的布置、测量通道定义及安装工艺流程

台架设备的布置。考虑到新旧台架的互换性和对中的简化，测功机的中心高必须一致，可通过在测功机底座上焊接垫块的方式调整。其他如燃油管路、冷却水管路的接口位置尽量保持一致。为了适用于不同发动机，恒温系统尽量设计成可移动且高度可调节的样式。针对不同的试验冷却液的管路长短可调节，较短的管路可大大缩短发动机的加热时间，加快试验进度。测量通道保证所有台架通道名称和顺序一致，有条件的话最好统一传感器的量程。

安装工艺流程应形成统一的作业指导书文件，培训所有的操作员工并严格执行。从台架安装、试验过程、维修保养等所有环节监控，不得擅自调换传感器、更改通道定义。

4 小车使用安装验证结果分析总结及后续改进

通过初期的安装调试和半年的试运行来看，发动机台架安装和拆解时间缩减到2h以内，这些工作的90%是在试验准备间完成的，达到台架设计之初制定的目标，工艺改进效果明显。这也为后续的发动机台架设计制造提供一定的指导意见。在使用过程中也发现如下问题，如发动机支撑工装设计不合理影响对中，压力快接通道密封圈耐久性差出现漏油漏水问题，排气系统管路固定方式不合理高温振动开裂造成尾气泄漏等等问题需要后续持续改进。

参考文献：

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

[2]郑正泉，姚贵喜，马芳梅.热能与动力工程测试技术.

[3]朱仙鼎.中国内燃机工程师手册.