Машина за почистване на цилиндровата глава: почистване на водната рубашка на две работни места и на маслените канали

Общ преглед

Главата на двигателя съдържа гъста мрежа от маслени канали, въздушни канали и водни рубашки в рамките на сравнително компактен компонент.

В сравнение с блока на двигателя главата на цилиндъра обикновено има по-тънки стени, по-висока концентрация на машинирани отвори и повече взаимосвързани вътрешни канали. Това прави особено важни достъпността за почистване, контролът на налягането, изсушаването и проверката на чистотата.

Пълен процес за почистване на глава на цилиндъра може следователно да изисква няколко специализирани операции за почистване, а не само общо почистване чрез разпръскване.

Тази статия разглежда четири ключови технологични единици за почистване на глави на цилиндри за дизелови двигатели, като се обръща особено внимание на почистване под налягане на водната рубашка с двустанционна система и почистване чрез вмъкване в маслените канали .

1. Какво прави почистването на главата на цилиндъра различно?

Главата на цилиндъра е един от най-структурно плътните компоненти в дизелов двигател.

Главата на цилиндъра за шестцилиндров дизелов двигател може да съдържа стотици отвори и канали , с маслени канали, въздушни канали и водни рубашки, разпределени по относително ограничено пространство.

Това създава три основни предизвикателства при почистването.

1. Множество взаимосвързани канали

Маслените, въздушните и охладителните водни канали са разпределени по цялата част и могат да бъдат взаимосвързани.

Замърсяването, премахнато от едно място, потенциално може да се пренесе в друга област по време на почистването.

Следователно процесът на почистване трябва да контролира както потока на течността, така и отвеждането на замърсяването.

2. Относително тънки стени

Цилиндровите глави обикновено имат по-тънки секции в сравнение с тежките блокове на двигателя.

Затова налягането при почистване, контактните точки на приспособленията и силите за стягане трябва да се избират внимателно, за да се избегне деформация или повреда.

3. Различни изисквания за чистота за различните зони

Чистотата на цилиндровата глава често се оценява чрез различни критерии за приемане за различните области.

Например основното тяло на цилиндровата глава и водните канали могат да имат различни изисквания за чистота и за размер на частиците.

Затова оборудването трябва да бъде проектирано въз основа на действителната спецификация за инспекция, а не като се третира цялата цилиндрова глава като една еднородна зона за почистване.

2. Четири ключови технологични блока за почистване на цилиндрови глави

Типична система за почистване на цилиндрови глави може да обединява четири основни технологични блока:

Турбулентно цялостно почистване

Робот пренася работната част през камера за турбулентно почистване, за да осигури почистване на цялата повърхност.

Този процес отстранява замърсяванията върху външните повърхности и относително достъпните отвори.

Целенасочено позиционирано чистене

Малък робот, оборудван със специализирано дюзо, насочва се към отделните отвори.

Той може да достигне дълбоки отвори и места, които е трудно да се почистят ефективно чрез общо разпръскващо почистване.

Почистване чрез вмъкване на приспособление в маслените канали

Тънко дюзо се вмъква директно в масления канал.

Дюзото се движи по цялата дължина на канала, докато разпръсва почистващата течност, което позволява на течността да действа директно върху замърсяванията, прилепнали към вътрешните стени на канала.

Почистване чрез блокиране под налягане на водната рубашка

Отворите на водната рубашка се запечатват с помощта на специализирани инструменти, след което почистващата течност се подава под налягане през вътрешната кухина.

Това осигурява по-интензивна циркулация вътре в водната рубашка и помага за отстраняване на литейния пясък и други остатъци.

Типична система за шестцилиндрова дизелова глава на цилиндър

Типична роботизирана машина за почистване на глави на цилиндри комбинира:

Роботизирано турбулентно почистване → Целенасочено позиционирано почистване → Почистване чрез вмъкване на приспособление в маслените канали → Двустанционно почистване чрез блокиране под налягане на водната рубашка

Системата използва мобилни ролкови конвейери за натоварване и разтоварване.

Ключови параметри

• Време на цикъл: 209 секунди/бройка
• Зареждане/Разтоварване: Мобилен ролков транспортьор
• Очистване: Роботизирано обработване на детайли
• Почистване на водната рубашка: Двустанционно почистване чрез налягане
• Почистване на маслените канали: Почистване чрез вмъкване
• Изсичане: Роботизирано насочено издухване + вторично механично издухване + вакуумно сушене
• Охлаждане: Охлаждане със студен въздух преди разтоварване

3. Защо да се използват две станции за почистване на водната рубашка?

Водната рубашка е голяма вътрешна кухина, създадена по време на леенето.

Тя може да съдържа значителни количества остатъчен ядрен пясък и други замърсявания от процеса на леене.

Единичната операция за блокиране на налягането и измиване не винаги осигурява достатъчно обхванато почистване.

Aдвустанционна конфигурация осигурява две последователни операции по почистване на водната рубашка.

В зависимост от компонента и проекта на процеса двете станции могат да бъдат конфигурирани така, че да:

• Извършват грубо и финно измиване последователно
• Обслужват различни области на водната рубашка
• Осигуряват допълнително време за почистване
• Подобряват стабилността на процеса за компоненти с високо съдържание на остатъци

Този тип резервност на процеса може да е особено полезен за лити цилиндрови глави.

Остатъчният литейен пясък не е просто козметичен проблем. Ако частиците останат в системата за охлаждане и по-късно се отделят по време на работа на двигателя, те могат да повлияят на охладителната верига.

Точното налягане, дебитът, методът на уплътняне и последователността на станциите трябва да се определят чрез процесна валидация, специфична за компонента.

4. Две различни критерия за приемане на чистотата

Представително приложение за почистване на дизелов двигател с шест цилиндъра използва две групи критерии за чистота.

Каркас на цилиндровата глава

Това включва области като:

• Вътрешни и външни повърхности
• Въздушни канали
• Опори на разпределителния вал
• Резбовани отвори
• Други посочени области

Чистота: ≤220 mg

Размер на частиците: ≤1.2 mm

Водни канали

Чистота: ≤700 mg

Размер на частиците: ≤2,4 mm

Разликата между тези две спецификации отразява различните функционални характеристики и вътрешни обеми на двете области.

Тялото на цилиндричната глава включва повърхности, свързани с прецизността, и функционални канали, където остатъчното замърсяване може да окаже по-непосредствено въздействие.

Водната рубашка има по-голям вътрешен обем и може да съдържа по-голямо начално количество литейни остатъци.

При закупуване на оборудване техническото споразумение трябва ясно да дефинира:

• Границата на всяка зона за инспекция
• Метод за пробуване
• Метод на екстракция
• Измерване на чистотата
• Измерване на размера на частиците
• Критерии за приемане

5. Цилиндричните глави за леки автомобили имат различни изисквания

Изискванията за цилиндровите глави на леки автомобили могат да бъдат значително по-строги поради по-високите темпове на производство и по-изискваните спецификации за чистота.

Типична приложение за почистване на цилиндрова глава за лек автомобил предвижда:

• Чистота на смазочната система: ≤16 mg
• Чистота на водната рубашка: ≤10 mg
• Размер на частиците в масленото отворче на VCT: ≤300 μm
• Изсичане: Относително суха външна повърхност
• Маслени канали: Няма остатъчна вода или почистващ разтвор
• Температура: Температурата на повърхността на детайла в рамките на 2°C от температурата на околната среда

Това илюстрира важен момент при избора на почистващо оборудване:

Няма универсална спецификация за почистване на цилиндрови глави.

Конфигурацията на машината трябва да се разработи според конкретния компонент, обема на производството, договореността за чистота и метода на инспекция.

6. Как да изберете машина за почистване на цилиндрови глави

1. Започнете със спецификацията за чистота

Първо определете дали клиентът оценява тялото на цилиндровата глава и водните канали отделно.

Ако различните области имат различни изисквания за чистота, може да се наложи използването на специализирани процеси, като например почистване чрез вмъкване и почистване под налягане с блокиране.

Методът за инспекция трябва да бъде определен преди окончателното конфигуриране на машината.

2. Оценете необходимото време за цикъл

Тактът на производството оказва значително влияние върху архитектурата на оборудването.

За цилиндрови глави за леки автомобили типичното време за цикъл може да достигне 46 секунди/бр. .

Такава висока производителност може да изисква използването на няколко робота, работещи паралелно.

За търговска дизелова цилиндрова глава типичното време на цикъл е 209 секунди/бройка , което позволява различна конфигурация, при която роботите осъществяват подаването на детайлите, а по-малките роботи извършват целенасочено почистване.

Подходящата конфигурация зависи от действителните производствени изисквания, а не просто от стремежа към най-кратко възможно време на цикъл.

3. Контрол на деформацията

Цилиндровите глави могат да съдържат относително тънки секции.

Конструкцията на приспособлението трябва да осигурява подходяща подкрепа и да избягва прекомерни локализирани сили за стягане.

Налягането при почистване също трябва да съответства на конструкцията на компонента.

Контролът на температурата е друг фактор за разглеждане, тъй като големите температурни разлики могат да допринесат за термична деформация.

4. Вземете предвид броя и разпределението на отворите

Цилиндровата глава може да съдържа стотици отвори и взаимно свързани канали.

Броят и разположението на тези характеристики директно влияят върху:

• Програмиране на роботи
• Брой сопла
• Изисквания за смяна на инструменти
• Времетраене на цикъла за почистване
• Конструкция на приспособлението

Тези фактори трябва да се изчислят по време на планирането на процеса, а не след като архитектурата на машината вече е фиксирана.

5. Оценка на системата за сушене

Сушенето е особено важно, когато спецификацията за чистота изисква вътрешните канали да не съдържат остатъчна вода или почистителна течност.

Комбинация от:

Целенасочено издухване + Механично издухване + Вакуумно сушене

може да обхване както външните повърхности, така и труднодостъпните вътрешни канали.

Вакуумното сушене е особено полезно там, където остатъчната течност е трудно за отстраняване само чрез конвенционално издухване с въздух.

7. Какво е сравнението между почистването на маслените канали в главата на цилиндъра и почистването на блока на двигателя?

Основният принцип е подобен:

Вмъква се дюза в канала и вътрешната стена се почиства директно.

Обаче конфигурацията на оборудването не е задължително еднаква.

Маслените канали в главата на цилиндъра често са по-къси и имат повече разклонения.

Основните маслени канали в блока на двигателя могат да бъдат по-дълги и по-непрекъснати.

Следователно следните параметри трябва да се проектират според конкретната компонента:

• Диаметър на дюзата
• Дълбочина на вкарване
• Път на движение на дюзата
• Брой дюзи
• Миячно налягане
• Стойност на потока
• Последователност на каналите

Основният принцип е един и същ, но траекторията на дюзата и конфигурацията на оборудването трябва да съответстват на действителната геометрия на канала.

ЧЗВ

Защо водната рубашка на цилиндърната глава изисква почистване чрез налягане и запушване?

Водната рубашка е лито вътрешно пространство с относително ограничени отвори.

Обикновеното външно пръскане може да не осигури достатъчна циркулация на течността из цялото пространство.

Почистването чрез налягане и запушване запушва съответните отвори и принуждава почистващата течност да премине през водната рубашка, което помага да се изнесат пясъкът от лея и други остатъци от пространството.

Защо за цилиндърната глава и водната ѝ рубашка са допустими различни граници на чистота?

Двете области имат различни функции, геометрии и вътрешни обеми.

Тялото на цилиндърната глава съдържа функционални и прецизни участъци като въздушни канали, маслени канали, отвори за разпределителен вал и машинно обработени повърхности.

Водната рубашка е по-голямо лито пространство и може да съдържа по-високо начално ниво на литейни остатъци.

Следователно, за различните случаи могат да са подходящи различни критерии за приемане.

Окончателните стойности винаги трябва да се определят според спецификацията на клиента за чистота.

Как може да се контролира деформацията на цилиндрична глава по време на почистване?

Три области изискват особено внимание:

1. Конструкция на приспособлението — използване на подходяща многоточкова подкрепа и избягване на прекомерно локализирано стягане.
2. Миячно налягане — определяне на налягането според дебелината на стената и конструкцията на компонента.
3. Контрол на температурата — избягване на прекомерни температурни разлики, които могат да допринесат за термична деформация.

За типична цилиндрична глава за лек автомобил изискването за повърхностна температура е в рамките на 2 °C от температурата на околната среда .

Дали почистването на маслените канали на цилиндричната глава е същото като почистването на маслените канали на блока на двигателя?

Основният принцип на почистване чрез вкарване е един и същ, но конфигурацията на оборудването се различава.

Маслените канали на главата на цилиндъра могат да са по-къси и с повече клонове, докато основните маслени канали на блока на двигателя могат да са по-дълги и по-непрекъснати.

Затова дизайна и траекториите на движение на форсунки трябва да се разработват въз основа на действителните чертежи на компонентите.

Защо се използва вакуумно сушене за цилиндровите глави?

Външните повърхности често могат да се изсушат с обичайно въздушно отдухване, но вода и почистващ разтвор могат да останат в дълбоки или затворени канали.

Вакуумното изсушаване помага за премахване на остатъчна течност от труднодостъпни вътрешни области.

То е особено полезно, когато спецификацията за чистота изисква маслените канали или други вътрешни отвори да не съдържат остатъчна вода или почистващ разтвор.

Заключение

Почистването на главата на цилиндъра изисква по-целенасочена архитектура на процеса в сравнение с просто общо напръскване.

Типична система за почистване на шестцилиндрова дизелова глава на цилиндъра комбинира турбулентно общо почистване, целенасочено позиционно почистване, почистване чрез вмъкване в маслените канали и почистване под налягане на водната рубашка с двустепенна блокировка , последвано от многостепенно отдухване, вакуумно изсушаване и охлаждане.

Ключът към избора на подходящата машина не е просто очистителното налягане или времето на цикъла.

Оборудването трябва да се разработва около геометрията на прохода, структурата на водната рубашка, дебелината на работната част, критериите за приемлива чистота, ограниченията за размера на частиците, такта на производството и изискванията за сушене .

Big Bird Industrial разработва системи за почистване на цилиндрови глави въз основа на специфични чертежи на компонентите и спецификации за чистота, включително конфигурации за приложения в търговски дизелови и двигателни агрегати за леки автомобили.