Stroj na čištění klikových hřídelí: čištění olejových kanálků vysokým tlakem 50 MPa a kontrola čistoty šikmých olejových otvorů

Abstraktní

Celý problém čištění klikových hřídelí spočívá v čištění hlubokých šikmých olejových otvorů. Tento článek vychází z mechanismu usazování kontaminantů ve šikmých olejových otvorech, analyzuje princip procesu a logiku výběru tlaku pro čištění vysokým tlakem s vložením trysky do otvoru a porovnává tři řešení pro čištění klikových hřídelí: čištění vysokým tlakem pro hlavní ložiskové čepy u nákladních vozidel, cílené čištění vysokým tlakem pro klikové hřídele osobních vozidel a flexibilní ultrazvukové čištění.

Klíčová slova

Stroj na čištění klikových hřídelí, stroj na čištění klikových hřídelí vysokým tlakem, čištění šikmých olejových otvorů, čištění olejových kanálů, čištění vačkových hřídelí, čistota klikových hřídelí, velikost částic

I. Šikmé olejové otvory: celý problém čištění klikových hřídelí

Vnější struktura klikového hřídele je poměrně jednoduchá. Hlavní ložiskové čepy a klikové čepy jsou rotačními plochami, jejich čištění tedy není obtížné. Skutečnou výzvou jsou šikmé olejové otvory: aby bylo možné přivádět mazací olej z hlavních ložiskových čepů ke klikovým čepům, jsou do klikového hřídele vyvrtány šikmé průchozí kanály. Tyto otvory mají malý průměr, dlouhou dráhu a obsahují oblouky.

Kovové třísky a obrušové hrany vznikající při obrábění se mají tendenci usazovat na stěnách a v obloucích šikmých olejových otvorů; běžné čištění postřikem je zcela neschopno tyto místa dosáhnout. Pokud zůstanou třísky v olejových kanálech, po sestavení budou cirkulovat v mazacím systému, poškrábají ložiska i čepy a způsobí vážné následky. Čištění šikmých olejových otvorů je proto klíčovou součástí čištění klikového hřídele.

II. Princip čištění vysokotlakým vložením

Čištění pod vysokým tlakem spočívá ve vložení štíhlé trysky do olejového průchodu a nepřetržitém stříkání vody pod vysokým tlakem, zatímco se tryska pohybuje podél osy otvoru. Úderová síla a transportní účinek proudění vody odstraňují usazeniny z otvoru.

Tento proces je účinný pouze tehdy, jsou-li splněny tři podmínky: vnější průměr trysky odpovídá průměru otvoru, aby bylo možné trysku hladce vložit a zároveň zajistit kruhový návratní tok během stříkání; tlak je dostatečný na odstranění usazenin ze stěny otvoru, avšak nepřesahuje nosnou kapacitu ústí a stěny otvoru; a zdvih zahrnuje celý olejový průchod, včetně rohových a výstupních částí.

III. Porovnání řešení pro různé klikové hřídele

• Klikový hřídel dieselového šestiválcového motoru pro nákladní vozidla nakládání pomocí mostového robota, předčištění celého povrchu stříkáním, cílené čištění obrobku drženého robotem, čištění olejových kanálů vysokotlakým proudem o tlaku 50 MPa, oplachování, odvádění zbytků stlačeného vzduchu a vakuové sušení obrobku drženého robotem, chlazení klimatizací na teplotu ≤ pokojová teplota ±5 °C. Doba cyklu: 180 sekund, celková čistota ≤30 mg, velikost částic ≤600 μm, suchost: žádné zbytky na povrchu ložiskových čepů.

• Klikové hřídele pro osobní automobily vysokotlaký čisticí stroj typu lift-and-step, nakládání pomocí mostového robota, doprava typu lift-and-step, celkové čištění a cílené vysokotlaké čištění, odvádění zbytků rotujícím průvodcem stlačeného vzduchu, horizontální přenos manipulátorem, chlazení klimatizací. Rozměry: 8 m × 5 m × 4 m, doba cyklu: 60 sekund/kus, čistota ≤8 mg, velikost částic ≤500 μm, suchost: žádné zbytky na povrchu ložiskových čepů, teplota obrobku ≤ pokojová teplota ±5 °C.

• Flexibilní čištění klikových hřídelů : Celkové ultrazvukové čištění plus cílené čištění vysokotlakou vodou plus oplach, sušení plus vakuové sušení, chlazení klimatizací na teplotu vykládky součásti ≤ pokojová teplota ±5 °C. Kompatibilní s klikovými hřídeli pro čtyřválcové i šestiválcové motory, vysokotlaké čištění hlavních ložiskových povrchů, automatická výměna trysky, kompatibilita s více druhy součástí. Rozměry 11 m × 9 m × 4,5 m, doba cyklu 180 sekund/ks, celková čistota ≤30 mg, suchost: žádné vodní skvrny na ložiskových površích ani v průchodech, velikost částic ≤600 μm.

Tyto tři řešení odrážejí různé priority: řešení pro nákladní vozidla zdůrazňuje tlak a důkladné čištění olejových kanálků; řešení pro osobní vozidla zdůrazňuje dobu cyklu a účinnost dopravy; flexibilní řešení zdůrazňuje kompatibilitu s různými druhy součástí a automatickou výměnu trysky.

IV. Čištění a odstranění ostří ve výrobku – rozvodový hřídel

Vačkové a klikové hřídele jsou oba hřídelové součásti, avšak kromě olejových otvorů mají vačkové hřídele také vačky, které je třeba opracovat. Jako příklad lze uvést robotický flexibilní zařízení pro odstraňování ostroh a čištění vačkových hřídelů, které odstraňuje ostrohy z olejových otvorů i z vaček. Čištění zahrnuje vysokotlaké vnitřní čištění olejových otvorů, celoplošné čištění a vysokotlaké čištění vnějších povrchů. Sušení probíhá kombinací foukání a vakuového sušení. Doba cyklu: model A 66 sekund/2 kusy, modely B, C, D, E 78 sekund/2 kusy. Naložení a vyložení pomocí portálového robota, celková čistota <3 mg, velikost částic <300 μm, suchost: zcela suché.

Specifikace řešení pro vačkové hřídele jsou výrazně přísnější než u klikových hřídelů: čistota <3 mg, velikost částic <300 μm. Důvodem je menší průměr olejových otvorů u vačkových hřídelů, jejichž citlivost na velikost částic je vyšší, a zároveň vysoká přesnost stykových ploch mezi vačkami a tlačítky.

V. Klíčové body pro výběr zařízení pro čištění klikových hřídelů

• Typ klikového hřídele čtyřválcový nebo šestiválcový motor, osobní vozidlo nebo nákladní vozidlo – určuje specifikace výbavy a čas cyklu.

• Parametry olejového kanálu průměr otvoru, délka a počet rohů určují typ vstřikovací trysky a tlak při čištění.

• Cílové specifikace čistota se pohybuje v rozmezí ≤3 mg až ≤30 mg, velikost částic od 300 μm do 600 μm – to přímo určuje délku řetězce procesů.

• Kompatibilita s různorodými variantami u výroby smíšených modelů zvažte možnost automatické výměny trysky a přepínání programů.

• Kontrolní teplota součásti typu hřídele jsou citlivé na teplotu a obvykle vyžadují ochlazení na teplotu místnosti ±5 °C.

Často kladené otázky

Otázka: Proč vyžaduje čištění olejového kanálu klikového hřídele tak vysoký tlak jako 50 MPa?

A: Šikmé olejové otvory mají malý průměr, dlouhou dráhu a rohy, a usazeniny se na nich pevně drží. Nižší tlak nedokáže vytvořit uvnitř otvoru dostatečnou nárazovou sílu k odtržení a vypláchnutí usazenin. 50 MPa je běžná konfigurace pro klikové hřídele šestiválcových dieselových motorů určených pro nákladní vozidla. Skutečný tlak musí odpovídat průměru, hloubce a materiálu otvoru; nadměrný tlak může poškodit ústí otvoru.

Q: Jaký je rozdíl mezi čistotou klikového hřídele ≤8 mg a ≤30 mg?

A: ≤8 mg se používá pro klikové hřídele osobních vozidel a ≤30 mg pro klikové hřídele nákladních vozidel. Rozdíl vyplývá především ze struktury součásti a požadavků výrobců originálních dílů (OEM). Klikové hřídele osobních vozidel jsou menší, mají kratší olejové kanály a nižší zbytkovou základnu, což umožňuje přísnější cíle. Klikové hřídele nákladních vozidel jsou větší a mají větší objem olejových kanálů, proto jsou absolutní hodnoty relativně mírnější. Oba typy musí současně splňovat své specifikace týkající se velikosti částic.

Otázka: Proč se řídí teplota obrobku po čištění klikového hřídele?

Odpověď: Klikové hřídele jsou přesné hřídelové součásti. Odchylka teploty od pokojové teploty ovlivňuje výsledky následných rozměrových měření a přesnost montáže. Navíc vysoká teplota urychluje nerovnoměrné odpařování zbytkové vlhkosti na povrchu, což může vést ke vzniku vodních skvrn. Proto obvykle obsahují zařízení pro čištění klikových hřídelů chladicí proces s klimatizací, který vrátí teplotu obrobku do rozmezí ±5 °C od pokojové teploty.

Otázka: Lze vačkové i klikové hřídele čistit na stejném stroji?

Odpověď: Obě součásti jsou hřídelového typu a řídí se podobnými principy, avšak vačkové hřídele mají vačky a vyžadují odstranění ostří, zatímco u klikových hřídelů je důraz kladen na čištění šikmých olejových otvorů v hlubokých dírách. Konfigurace procesů nejsou zcela shodné. V praxi se obvykle navrhují samostatně pro každou součást, nebo se používá flexibilní model, který umožňuje kompatibilitu prostřednictvím přepínání programů a automatické výměny trysky.