大型发动机试验台车设计要点研究

魏喜龙，杨冬梅，蒋洋

（中国石油集团济柴动力有限公司，山东 济南 250306）

近年来，我国的能源结构不断调整，节能环保政策要求趋严，以天然气、沼气、瓦斯气等清洁能源为燃料的燃气发电产品，逐渐受到市场青睐，特别是1MW以上的大功率产品，因为具备占地面积小、发电效率高等优势特点，市场需求量急剧攀升。而在这个级别的市场中，此前几乎全部被进口品牌产品占据。某大型气体发动机配备的天然气发电机组功率达到2MW，沼气和瓦斯发电机组功率达到1.5MW，满足用户使用清洁能源进行大功率发电的需求。某大型气体发动机单机装配完成后，需要进行台架试验，磨合发动机并验证发动机的各项性能指标。试验过程中对试验台车承重要求高，应牢固、可靠，试验台车还需具备行走和升降功能，可以将大型气体发动机从试验中心大厅运送到试验间内，同时应具备左右调整功能，保证能与测功器连接。

1 大型发动机试验台车技术要求

大型发动机试验台车应具备行走和升降功能，前后移动采用电机带动减速机构，驱动双侧车轮，行走时使发动机及试验台车升起，进入试车间工作位置时使发动机及试验台车下降并定位在V形块上。试验台车根据发动机的外形尺寸、安装位置要求及试验要求进行设计，具备左右调整功能，保证能够正确与测功器连接，与测功器同轴度控制在0.20mm之内。试验台车在发动机出厂试验过程中应牢固、可靠，保证发动机在试验过程中不会出现与测功器同轴度超差及震动过大的问题。

大型发动机试验台车为四轮钢结构，承载能力20t，车体长度3300mm，试验台车的机架底座、前后行走装置、上下升降装置均采用型钢和钢板焊接成框架结构，并有足够的强度、刚度及抗震性能；焊接成型后进行消除焊接内因力的处理，保证转运及性能试验时不变形，具体内容如下：

（1）台车的运行速度为6～12m/min，主体结构12mm钢板。台车车轮直径270mm；台车运行到位后车轮的提升高度为6～12mm，使车体与V型导轨及基础平板接触，并保持车轮在发动机试验时无抖动，以免损坏车轮内轴承。

（2）车轮提升采用液压式升降结构，提供操作动力提升外接点，在下车顶面两侧；发动机及试验台车下降落在V形铁块上后发动机曲轴中心线高度900mm，发动机调整高度3mm。

（3）台车的驱动均为交流电机加减速箱车轮，均隐藏于台车车体内。

（4）台车运行实现点动控制，点动一次（不受时间限制）运行距离＜100mm。

（5）车轮内轴承采用全密封水轴承。

（6）台车驱动控制采用手持式操作盒子，需有运行、点动、停止，急停带钥匙开关，并配10m可收回电线盘。外供电从电线盘上引出后接入车体侧面的台车内控制点上。

（7）台车车轮轮距按现场轨道实测确定。

（8）电机、操作盒及电气设备防水、防油。

（9）台车考虑起吊点，在台车的侧面，平时隐藏于车体内，用时可拉出。

2 大型发动机试验台车设计方案

大型发动机试验台主要由车架、主动车轮和液压装置等组成，车架的作用是与发电机对接安装，车轮的作用是实现试验台车的前后移动，液压装置的作用是实现车架的起降，方便台车移动或固定。

车架由左右附架、工作台面、左右主架、V型铁支板、电机筋板、瓦座筋板、滑块定位板、端板、前后拉车槽钢、电器防护盒、起重钩、左右主架底板、提升机构安装架、过线管、减速箱支架、端封闭板、端侧封闭板、中间连接槽钢、中间封闭板、起重钩盒、侧裙板、过线筋板、R筋等组成，焊接误差按IT14级控制，焊接后按照应力消除处理。

主动车轮由车轴、车轮链轮、车轮、轴头压盖、调整垫、隔垫、锁母垫、上下顶块及部分螺栓螺母等组成。

液压装置由油箱、高压安全阀、高压单向阀、高压泵、滤油器、低压泵、压杆、低压安全阀、低压单向阀、卸载阀、高压胶管等组成。

使用时将大型气体发动机试验台车吊装至试验台架外的现场轨道处，将大型气体发动机吊装至试验台车上，然后通过液压装置进行打压将车架升起，再通过台车驱动装置移动车轮，将试验台车及发动机沿轨道运送至试验台架内测功器旁，然后对液压装置泄压使车架下降至地面，发动机与测功器对中后用地脚螺栓将车架紧固，保证发动机在出厂试验过程中牢固、可靠，不出现与测功器同轴度超差及振动过大。

3 大型发动机试验台车设计要点

大型发动机试验台车的车架设置凹部以容纳发动机的油底壳，凹部沿着车架的长度方向设置，能够带动发动机与测功机对接安装，车架内部设有升降机构与行走机构，车架与升降机构连接以带动车架的升降，行走机构设置在车架内部的车轮底部，行走机构与驱动机构连接以带动车架移动。车架的长度同要支撑的大型发动机的长度相适配，宽度大于对应发动机的宽度。行走机构能够有效带动试验台车的移动，升降机构带动车架的起落，方便试验台车移动或升降，试验台车在抬高时能够移动，在下落后能够与地面接触以保证对大型发动机的有效支撑。从而实现车架带动发动机实现升降和前后运动。

图2 大型发动机试验台车的主架正视图

图3 大型发动机试验台车内部结构示意图

从图1～3中可以看出大型发动机试验台车的作用：

图1 大型发动机试验台车的主架俯视图

（1）车架的作用是对发动机进行支撑，而且带动发动机与测功机对接安装，行走机构能够有效带动试验台车的移动，升降机构带动车架的起落，方便试验台车移动或固定，试验台车在抬高时能够移动，在下落后能够与地面接触以保证对大型发动机的有效支撑。

（2）为了方便大型发动机的吊装，对大型发动机的支撑，所述凹部为U型槽，凹部的至少一端敞口设置。

（3）定位板突出于车架上表面设置，定位板的设置有效对发动机侧部的固定座进行支撑和定位，方便大型发动机准确坐落于试验台车；定位板的长度和宽度分别同与发动机侧部的固定座的长度和宽度相适配。凹部一侧设置多个定位板，凹部一侧的多个定位板中相邻两定位板之间间隔设定距离设置；定位板远离所述凹部的一侧设置凸部，凸部高于定位板上表面设置，且穿过凸部设置用于同发动机侧部的固定座抵接的杆件，凸部与定位板上表面垂直，杆件具体可为螺栓，螺栓穿过凸部后同发动机侧部进行抵接。

（4）车架底部设置伸出块，伸出块开有通孔以通过紧固件将车架固定于地面，通过伸出块的设置，在试验台车移动到位后，通过紧固件将试验台车同地面连接，保证试验台车的稳定。

（5）大型发动机试验台车包括若干能够设于定位板与发动机侧部的固定座之间的垫片，垫片的设置用于对大型发动机与测功器的对中调整。

（6）车轮与设于地面的导轨相适配，驱动机构位于车架内侧，升降机构为液压升降机构，车架内部及底部设有用于容纳升降机构的空间。

（7）升降机构设有多处，升降机构、驱动机构分别与控制单元连接，行走机构包括若干组车轮，每一组车轮包括一对车轮，一对车轮通过车轴连接，其中一个车轮通过传动机构与所述的驱动机构连接。

4 大型发动机试验台车工作方法

大型发动机试验台车使用时的具体步骤为：将大型发动机试验台车吊装至试验台架处的现场导轨处，将大型发动机吊装至试验台车上，发动机油底壳与车架凹部对正，发动机侧部的固定座与定位板对正，并利用螺栓实现定位板对发动机侧部的固定座进行限位，控制单元控制升降机构将车架升起，之后控制驱动机构带动车架沿着导轨移动至试验台架的测功器一侧，升降机构收回，车架下降同地面接触，大型发动机与测功器对中后通过紧固件穿过伸出块将试验台车同地面连接，开始对发动机进行台架试验。台架试验完成后，将大型发动机与测功器脱开，解开试验台车与地面的连接，之后控制单元控制升降机构将车架升起，之后控制驱动机构带动车架沿着导轨移动至试验台架外面，脱开大型发动机与试验台车的螺栓连接，最后将台架试验完成的大型发动机吊离试验台车，完成台架试验（图4）。

图4 液压升降机构系统示意图

5 该设计方案的优点

（1）车架的作用是对发动机的支撑，而且带动发动机与测功机对接安装，行走机构能够有效带动试验台车的移动，升降机构带动车架的起落，方便试验台车移动或固定，试验台车在抬高时能够移动，在下落后能够与地面接触以保证对大型发动机的有效支撑。

（2）通过设置定位板，有效对发动机侧部的固定座进行支撑和定位，方便大型发动机准确坐落于试验台车；进一步通过凸部和穿过凸部的杆件设置，有效保证在移动过程中对发动机的稳定支撑，以及试验过程中发动机的稳定。

（3）在车架底部设置伸出块，通过伸出块的设置，在试验台车移动到位后，通过紧固件将试验台车同地面连接，保证试验台车的稳定。

（4）通过试验台车工作方法的给出，试验台车能够有效支撑大型发动机，而且方便试验台车带动发动机的移动，移动后试验台车还能够与地面连接，保证大型发动机在出厂试验过程中牢固、可靠，不出现与测功器同轴度超差及振动过大。

6 结语

大型发动机试验台车的设计研究解决了现有技术中试验台车不适用于大功率的发动机，不能满足较大功率发动机试车要求的问题，具有保证大型发动机在出厂试验过程中牢固、可靠，不出现与测功器同轴度超差及振动过大的有益效果，该大型发动机试验台车包括车架，车架设置凹部以容纳发动机的油底壳，凹部沿着车架的长度方向设置，车架在凹部的两侧分别设置若干定位板，定位板对发动机侧部的固定座进行限位，车架与升降机构连接以带动车架的升降，车轮底部设置行走机构，行走机构与驱动机构连接以带动车架移动。

本文对大型发动机试验台车的设计要点进行了研究，对技术方案、工作方法及优点进行了论述，该大型发动机试验台车可支撑大型发动机，而且方便试验台车带动发动机的移动，移动后试验台车还能够与地面连接，保证大型发动机在出厂试验过程中牢固、可靠，不出现与测功器同轴度超差及振动过大。本文研究可为大型发动机试验台车的设计提供一定的指导。