发动机装配清洗及油雾处理综合工作台的设计

刘 亮

(山西天地煤机装备有限公司，山西 太原 030000)

0 引言

工程防爆车辆由于长时间在高负载下工作，致使发动机的拆修和装配非常频繁，其主要维修工序之一是在拆解后利用柴油或者煤油等有机溶剂对发动机内部进行清洗。为了保证清洗的精度并降低清洗的成本，需要将溶剂进行加压和雾化，在清洗的过程中会产生大量的油雾，这些有机溶剂产生的油雾扩散在空气中形成气溶胶。一方面油雾在遭遇明火时容易燃烧甚至在一定程度下会爆炸，存在重大的安全隐患；另一方面，发动机维修人员在作业时身处油雾之中，虽然佩戴防尘口罩等防护用品，但是仍然有部分器官暴露，使得从业人员职业健康受到威胁。为此，本文设计出了一种能够满足清洗功能并且同时具备油雾收集和工件旋转等辅助功能的工作台。

1 设计思路和整体结构的确定

1.1 设计思路

本文设计了一种防爆车辆发动机装配清洗及油雾处理综合工作台，其主要功能为发动机的清洗。为了能够满足所有防爆车辆发动机的维修，首先对整体框架和负载能力进行研究，通过查阅资料和实际测量来确定整个工作台的尺寸等参数；其次，为了防止工作台工作过程中油雾的扩散，应设计油雾阻止装置，因为在清洗的过程中必须由作业人员通过目视观察其清洗的程度和质量，所以阻挡装置必须透明或者半透明，且整体重量要轻，方便作业人员作业；再者，清洗所产生的油雾必须通过辅助装置进行收集液化以便于重复利用，达到环保和节能的目的；最后设计的工作台必须能够多角度旋转，由于发动机一般比较重，因此应保证旋转工作台在旋转的过程中灵活和稳定，保证清洗的安全性。

1.2 整体结构及其工作原理

从以上的整体思路出发，设计的工作台整体结构如图1所示，主要由清洗喷油口、油雾收集管道、冷凝管、油雾屏蔽罩箱、旋转工作台、起重挂钩等几部分组成。其工作原理如下：

(1)由控制台控制起重机将油雾屏蔽罩提升转移至空中。

(2)将需要清洗的发动机转运至旋转的工作台上。

(3)作业人员确认清洗位置后将油雾屏蔽罩扣在工作台上。

(4)打开清洗喷油嘴进行清洗，清洗过程中产生的油雾通过收集管道进入到冷凝器中冷凝收集，通过屏蔽罩观察清洗的程度，当需要调整清洗角度时，通过控制单元旋转底座，实现无死角的清洗。

(5)清洗完成后关闭喷油机构，当屏蔽罩内的油雾被收集装置收集完后，吊起屏蔽罩，将清洗后的发动机转运，完成整个清洗作业。收集后的有机溶剂通过过滤等操作，重新用于清洗。

1-冷凝收集器；2-冷凝管；3-旋转电机；4-油雾屏蔽箱；5-旋转工作台；6-清洗喷油口；7-油雾收集管道；8-起吊挂钩

2 主要机构的设计

2.1 整体尺寸的设计

通过查阅资料和参考相关工作经验，防爆车辆所使用的发动机多为柴油发动机，需要清洗的发动机整体重量为80 kg～200 kg，由于本设计工作台一般清洗小型或中型发动机，因此选取型号为6CTA8.3-G1的发动机参数为设计参数，发动机需要清洗部分的重量为137 kg，外形尺寸为1.3 m×0.8 m×1.1 m。综合考虑，本工作台的尺寸为：平台4 m×3 m，旋转底座半径0.5 m，屏蔽罩箱1.5 m×1 m×1.4 m，工作时升降高度1.5 m，平移半径2.5 m，旋转平台最高载重150 kg。通过实际操作和计算检验，本设计的尺寸能够满足大多数发动机的清洗要求。

2.2 油雾屏蔽罩的设计

根据设计的目的和思路，油雾屏蔽罩箱是油雾吸收的关键，油雾屏蔽罩箱结构如图2所示。它安装在可控制自由升降和平移的气动机械手臂上，并且本设计为半自动操作，因此必须保证清洗过程中的可视化操作，且整体重量要轻，方便调运。在外形设计上，将整个油雾屏蔽罩设计成一个长方体，其尺寸为1.5 m×1 m×4 m，这样能够将不规则的发动机整个包裹起来，且留有清洗的空间；屏蔽罩结构设计成框架拼接的形式，由于清洗剂大多为柴油和煤油等有机溶剂，对一些材料具有腐蚀作用，因此屏蔽罩主框架选用铝合金焊接而成，在保证其支撑强度的同时减轻重量，框架镶嵌材料必须保证具有一定的可视性，但是由于清洗件为金属部件，在搬运的过程中可能会对屏蔽罩产生磕碰，故不选用玻璃，本设计采用PMMA(亚克力)为镶嵌材料，这种材料强度高、透明性高且重量轻，能够满足设计需求；在屏蔽罩侧边设计出一个活动窗口，清洗一些小的零部件或者需要手动操作时，不用移开整个屏蔽罩便能将清洗的零件取出；屏蔽罩的上方开一个圆形的口用来安装油雾收集管，在周围的约束下，油雾只能通过管道进入冷凝器进行回收，不会向周围扩散。

图2 油雾屏蔽罩箱示意图

2.3 旋转底座的设计

旋转底座如图3所示，罩在屏蔽罩下面，将需要清洗的发动机零部件放置在旋转平台上，通过旋转电机的驱动而旋转，从而保证所清洗的每个零部件都能清洗干净。根据设计需求设定旋转底座半径为0.5 m，旋转平台最高载重为150 kg，台面选用Q235材料，具有良好的塑性、韧性和焊接性能，通过加工使得表面拉花，从而保证与工件的接触面能够产生很大的摩擦力，使得工件随转盘一起旋转而不会发生相对移动；在旋转的过程中只需要电机提供转矩保证旋转，所以对电机的负载能力要求不高，且为车间使用，为了防止电机产生明火及其爆炸，故选择220 V单相防爆电机，将发动机整机置于工作台面之上，通过电机提供动力，采用皮带传动，实现转速比1∶1 500，达到工作台面和发动机同时可以垂直于工作台轴线进行360°低转速旋转的目的，从而可以对发动机零部件的任意面进行清洗或观察。

图3 旋转底座示意图

2.4 油雾收集及冷凝装置的设计

多功能罩箱将油雾控制在内部，在罩箱后部连接油雾吸收管，所有的油雾只能通过管道排出。为了加快油雾的流动，在管道末端设计了一个大功率吸风扇，由于柴油和煤油等有机溶剂的冷凝温度比较高，因此将管道设计成多处“S”型冷却管路，这样便可将油雾液化形成液滴并且在重力的作用下流向油液收集槽。另外，由于清洗的过程中会出现一些杂质，为了保证油液的重复利用，需要在油液回收槽的上端设计一个滤清器实现过滤，最终通过油泵将收集过滤后的油液抽取至清洗装置，实现循环利用。

综合以上设计，最终的工作台实物如图4所示。

图4 工作台实物

3 结语

本设计研发的矿用防爆胶轮车发动机配件清洗油雾回收装置平台，具有防止油雾扩散、对罩箱内油雾做有效的回收处理以及灵活稳定的自动旋转等功能，能够在满足发动机清洗的主要功能基础上实现对作业人员的健康保护，全套工装可以有效地消除发动机大修工作各个环节存在的安全风险，并可提高工作效率，对发动机的拆修清理工作具有重大意义。