Sylinteripäähän tarkoitettu puhdistuskone: kaksiasetinen vesikourun ja öljykanavien puhdistus

Yleiskatsaus

Moottorin sylinteripäähän sisältyy tiukka verkosto öljykanavia, ilmakanavia ja vesikantaa suhteellisen kompaktissa komponentissa.

Verrattuna moottorin koteloon sylinteripää on yleensä ohuemmissa seinämissä, siinä on enemmän koneistettuja aukkoja ja enemmän keskenään yhdistettyjä sisäisiä kanavia. Tämä tekee puhdistuksen saavutettavuudesta, paineen säädöstä, kuivauksesta ja puhtauden tarkistuksesta erityisen tärkeitä.

Täydellinen sylinteripään puhdistusprosessi voi siksi vaatia useita erityisesti tätä tarkoitusta varten suunniteltuja puhdistustoimintoja eikä pelkästään yleistä suihkupuhdistusta.

Tässä artikkelissa tarkastellaan neljää keskeistä prosessiyksikköä dieselmoottorin sylinteripään puhdistamiseen, erityisesti keskittyen kaksiasemaiseen vesikannan paineesta estävään puhdistukseen ja öljykanaviin työnnettävään puhdistukseen .

1. Mikä tekee sylinteripään puhdistuksesta erilaisen?

Sylinteripää on yksi rakenteellisesti tiukimmista komponenteista dieselmoottorissa.

Kuusisylinterisen dieselmoottorin sylinteripää voi sisältää satoja aukkoja ja kulkureittejä , joissa öljy-, ilma- ja vesikuljetusreitit ovat jakautuneet suhteellisen rajoitetun alueen yli.

Tämä aiheuttaa kolme merkittävää puhdistushaastetta.

1. Monitasoiset toisiinsa kytketyt kulkureitit

Öljy-, ilma- ja jäähdytysvesikuljetusreitit ovat jakautuneet komponentin yli ja voivat olla toisiinsa kytkettyjä.

Saastuminen, joka poistetaan yhdestä paikasta, voi mahdollisesti siirtyä toiseen alueeseen puhdistuksen aikana.

Puhdistusprosessin on siksi ohjattava sekä nesteen virtausta että saastumisen poistoa.

2. Suhteellisen ohuet seinämät

Sylinteripäät ovat yleensä ohuemmia kuin raskaat moottorilohkot.

Puhdistuspaineen, kiinnityslaitteen kosketuspisteiden ja puristusvoimien on siksi valittava huolellisesti vaurioiden tai muodonmuutosten välttämiseksi.

3. Eri alueet vaativat eri puhtausvaatimukset

Sylinteripään puhtautta arvioidaan usein käyttäen eri hyväksyntäkriteerejä eri alueilla.

Esimerkiksi pääsylinteripään runko ja vesikanavat voivat vaatia erilaisia puhtaus- ja hiukkaskokovaatimuksia.

Laitteiston on siksi suunniteltava todellisen tarkastusmäärityksen mukaan eikä koko sylinteripäätä pidetä yhtenä tasaisena puhdistusalueena.

2. Neljä keskeistä prosessiyksikköä sylinteripään puhdistukseen

Tyypillinen sylinteripään puhdistusjärjestelmä voi sisältää neljä pääprosessiyksikköä:

Turbulentti kokonaispuhdistus

Robotti kuljettaa työkappaleen turbulenssikamarissa, joka tarjoaa kokonaispinnan puhdistuksen.

Tämä prosessi kohdistuu ulkopintojen likaantumiseen ja suhteellisen helposti päästäviin aukkoihin.

Kohdennettu sijaintipuhdistus

Erityisnozzellalla varustettu pieni robotti kohdistaa puhdistusta yksittäisiin aukkoihin.

Se pystyy saavuttamaan syvät reiät ja muut paikat, joita ei voida tehokkaasti puhdistaa kokonaispinnan suihkupuhdistuksella.

Öljykanavan sisäpuolinen puhdistus

Kapea suutin työnnetään suoraan öljykanavaan.

Suutin liikkuu kanavan läpi ruiskuttaen samalla puhdistusnestettä, jolloin se vaikuttaa suoraan kanavan sisäseinämille tarttuneeseen likaan.

Vesikourun paineellinen sulku puhdistusta varten

Vesikourun avoimet päädyt tiukennetaan erityisillä työkaluilla, jonka jälkeen puhdistusneste pakotetaan sisätilaan.

Tämä lisää vesikourun sisäistä kiertonopeutta ja auttaa poistamaan valumahiekkaa ja muita jäämiä.

Edustava kuusisylinterinen dieselmoottorin sylinteripääjärjestelmä

Edustava robottipohjainen sylinteripääpuhdistuskone yhdistää seuraavat toiminnot:

Robottipohjainen turbulenssipuhdistus → Tarkka sijaintipohjainen puhdistus → Öljykanavan sisäpuolinen puhdistus → Kaksiasemainen vesikourun paineellinen sulku puhdistusta varten

Järjestelmässä käytetään liikuteltavia rullakuljetinratkaisuja lastaukseen ja purkaukseen.

Avainparametrit

• Cykliaika: 209 sekuntia/kappale
• Lataus/purkaminen: Liikkuvat rullakonveerot
• Puhdistaminen: Robottien käsittely työkappaleita
• Vesikourun puhdistus: Kaksiasemainen paineella estetty puhdistus
• Voiteluaukon puhdistus: Lisäyspuhdistus
• Kuivatus: Robottipohjainen tarkka puhalto + toissijainen mekaaninen puhalto + tyhjiökuivatus
• Jäähdytys: Kylmän ilman jäähdytys ennen purkamista

3. Miksi käyttää kahta vesikourun puhdistusasemaa?

Vesikouru on suuri sisäinen ontelo, joka muodostuu valussa.

Siinä voi olla merkittäviä määriä jäljelle jäänyttä ydinhiekkaa ja muita valumuotoilupilaantumia.

Yksittäinen painetta estävä ja pesuun tarkoitettu toiminto ei aina tarjoa riittävää puhdistuskattavuutta.

Akaksiasemainen konfiguraatio tarjoaa kaksi peräkkäistä vesikotelon puhdistustoimintoa.

Komponentin ja prosessisuunnittelun mukaan kaksi asemaa voidaan konfiguroida siten, että ne:

• Suorittavat karkean ja tarkan pesun peräkkäin
• Kohdistuvat eri alueisiin vesikoteloa
• Tarjoavat lisäpuhdistusaltistusta
• Parantavat prosessin vakautta runsasjäämäisille komponenteille

Tällaista prosessin turvavaratoimintaa voidaan erityisesti hyödyntää valugyntteripäissä.

Jäljelle jäänyt valusora ei ole pelkästään esteellinen ongelma. Jos hiukkaset jäävät jäähdytysjärjestelmän sisälle ja irtoavat myöhemmin moottorin käytön aikana, ne voivat vaikuttaa jäähdytyspiiriin.

Tarkan paineen, virtauksen, tiivistysmenetelmän ja asemajärjestyksen määrittäminen vaatii komponenttikohtaisen prosessin validoinnin.

4. Kaksi eri puhdistustasoa koskevaa hyväksyntäkriteeriä

Edustava kuusisylinterinen dieselmoottorin sylinteripäähän liittyvä puhdistussovellus käyttää kahta eri puhdistustasoa koskevaa kriteeriryhmää.

Sylinteripäähän liittyvä runko

Tähän kuuluvat esimerkiksi seuraavat alueet:

• Sisä- ja ulkopinnat
• Ilmanvaihtokanavat
• Kammiakselin aukot
• Sähkölaitteet
• Muut määritellyt alueet

Puhdistustaso: ≤220 mg

Hiukkasten koko: ≤1,2 mm

Vesikuljetuskanavat

Puhtaus: ≤700 mg

Hiukkaskoko: ≤2,4 mm

Näiden kahden määritelmän ero heijastaa kahden alueen erilaisia toiminnallisia ominaisuuksia ja sisäisiä tilavuuksia.

Sylinteripäähän kuuluvat tarkkuuteen liittyvät pinnat ja toiminnalliset kanavat, joiden jäännössuolat voivat vaikuttaa suoraan.

Vesikouruun kuuluu suurempi sisätilavuus, ja se voi sisältää enemmän valumajäännöksiä.

Laitteiden hankinnassa teknisessä sopimuksessa on selkeästi määriteltävä:

• Jokaisen tarkastusalueen rajat
• Näyteottelu
• Uutto menetelmä
• Puhtaustason mittaus
• Hiukkaskoon mittaus
• Hyväksymiskriteerit

5. Henkilöautojen sylinteripäät ovat eri vaatimuksia

Henkilöautojen sylinteripäiden vaatimukset voivat olla huomattavasti tiukemmat korkeamman tuotantonopeuden ja vaativamman puhdistusvaatimusten takia.

Esimerkkinä henkilöautojen sylinteripäiden puhdistussovelluksesta mainitaan:

• Voitelujärjestelmän puhtaus: ≤16 mg
• Vesikourun puhtaus: ≤10 mg
• VCT-öljyaukon hiukkaskoko: ≤300 μm
• Kuivatus: Suhteellisen kuiva ulkopinta
• Voitelukanavat: Ei jäännösvettä tai puhdistusnestettä
• Lämpötila: Työkappaleen pintalämpötila enintään 2 °C:n sisällä ympäröivän ilman lämpötilasta

Tämä havainnollistaa tärkeää seikkaa puhdistuslaitteiston valinnassa:

Yleispätevää sylinteripään puhdistusvaatimusta ei ole.

Koneen konfiguraatio tulisi kehittää todellisen komponentin, tuotantomäärän, puhtaussopimuksen ja tarkastusmenetelmän perusteella.

6. Kuinka valita sylinteripäähän tarkoitettu puhdistuskone

1. Aloita puhdistusvaatimuksesta

Määritä ensin, arvioiko asiakas sylinteripäähän liittyvää runkoa ja vesikanavia erikseen.

Jos eri alueilla on erilaiset puhdistusvaatimukset, saattavat olla tarpeen erityisprosessit, kuten työntöpuhdistus ja paineellinen tukkominen.

Tarkastusmenetelmä pitää määrittää ennen konekonfiguraation lopullista vahvistamista.

2. Arvioi vaadittu kiertoaika

Tuotantotakti vaikuttaa merkittävästi laitteiston arkkitehtuuriin.

Henkilöautojen sylinteripäihin tyypillinen kiertoaika voi olla 46 sekuntia/kpl .

Näin korkea tuottavuus saattaa vaatia useita robotteja, jotka toimivat rinnakkain.

Kaupalliselle diesel-sylinteripäähän tyypillinen kiertoaika on 209 sekuntia/kappale , mikä mahdollistaa eri konfiguraation, jossa robottien avulla tapahtuva työkappaleen käsittely yhdistetään tarkkaan puhdistukseen suunnattuihin pienempiin robotteihin.

Sopiva konfiguraatio riippuu todellisista tuotantovaatimuksista eikä pelkästään mahdollisimman lyhyestä kiertoaikasta.

3. Deformaation hallinta

Sylinteripäät voivat sisältää suhteellisen ohuita osia.

Kiinnityslaitteen suunnittelun tulisi tarjota asianmukaista tukea ja välttää liiallisia paikallisesti kohdistettuja kiinnitysvoimia.

Puhdistuspaineen tulisi myös vastata komponentin rakennetta.

Lämpötilan säätö on toinen huomioitava tekijä, koska suuret lämpötilaerot voivat aiheuttaa lämpödeformaatiota.

4. Avauksien lukumäärän ja sijainnin huomioon ottaminen

Sylinteripää voi sisältää satoja avauksia ja toisiinsa yhdistettyjä kulkureittejä.

Näiden ominaisuuksien lukumäärä ja sijainti vaikuttavat suoraan seuraaviin:

• Robottiohjelmointi
• Suuttimäärä
• Työkalunvaihtovaatimukset
• Puhdistusjakson kesto
• Kiinnityksen suunnittelu

Nämä tekijät tulisi laskea prosessisuunnitteluvaiheessa, ei sen jälkeen, kun konearkkitehtuuri on jo lopullistettu.

5. Arvioi kuivatusjärjestelmä

Kuivatus on erityisen tärkeää, kun puhdistustasoa koskevassa määrityksessä vaaditaan, että sisäisissä kulkureiteissä ei saa olla jäljellä vettä tai puhdistusnesteitä.

Yhdistelmä:

Kohdattu puhaltautuminen + mekaaninen puhaltautuminen + tyhjiökuivatus

kykenee käsittelemään sekä ulkopintoja että vaikeasti päästäviä sisäisiä kulkureittejä.

Tyhjiökuivatus on erityisen hyödyllinen siinä tapauksessa, että jäljelle jäänyt neste on vaikea poistaa pelkällä ilmapuhaltimella.

7. Kuinka sylinteripäiden öljykanavien puhdistus eroaa moottorilohkon puhdistuksesta?

Perusperiaate on samankaltainen:

Työnnetään suihkupää kanavaan ja puhdistetaan sisäseinä suoraan.

Kuitenkin laitteiston konfiguraatio ei välttämättä ole sama.

Sylinteripäiden öljykanavat ovat usein lyhyempiä ja niissä on enemmän haaroja.

Moottorilohkon pääöljykanavat voivat olla pidempiä ja jatkuvampia.

Siksi seuraavat parametrit on suunniteltava todellisen komponentin mukaan:

• Pullon halkaisija
• Kohentamisyksikön syvyys
• Suihkupään liikerata
• Suihkujen määrä
• Puhdistuspaine
• Vetous
• Kanavajärjestys

Perusperiaate on sama, mutta suihkupään liikerata ja laitteiston konfiguraatio on sovitettava todelliseen kanavageometriaan.

UKK

Miksi sylinteripään vesikotelon puhdistamiseen tarvitaan paineella suljettavaa menetelmää?

Vesikotelo on valutettu sisäinen kammio, jolla on suhteellisen rajatut avoimet.

Tavallinen ulkoinen suihkupuhdistus ei välttämättä saa aikaan riittävää nesteen kiertoa koko kammiossa.

Paineella suljettava puhdistus tiukentaa asianmukaiset avoimet ja pakottaa puhdistusnesteet vesikotelon läpi, mikä auttaa kuljettamaan valusoraa ja muita jäämiä kammion ulkopuolelle.

Miksi sylinteripään rungon ja vesikotelon puhdistustasolle voidaan asettaa eri vaatimukset?

Näillä kahdella alueella on eri toiminnallisia tehtäviä, geometrioita ja sisätilavuuksia.

Sylinteripään runko sisältää toiminnallisesti ja tarkkuuden kannalta tärkeitä alueita, kuten ilmakanavia, öljykanavia, kammoakselin reikiä ja koneistettuja pintoja.

Vesikotelo on suurempi valukappaleen sisäinen kammio, joka voi sisältää korkeamman alkuperäisen määrän valujäämiä.

Siksi erilaiset hyväksyntäkriteerit voivat olla perusteltuja.

Lopulliset arvot on aina määritettävä asiakkaan puhdistusvaatimusten mukaisesti.

Miten sylinteripään muodonmuutosta voidaan hallita puhdistuksen aikana?

Kolme aluetta vaativat erityistä huomiota:

1. Kiinnityksen suunnittelu — käytä sopivaa monipisteistä tukea ja vältä liiallista paikallista puristusta.
2. Puhdistuspaine — säädä paine seinämän paksuuden ja komponentin rakenteen mukaan.
3. Lämpötilan hallinta — vältä liiallisia lämpötilaeroja, jotka voivat aiheuttaa lämpömuodonmuutoksia.

Edustavan henkilöautojen sylinteripään sovelluksen tapauksessa pintalämpötilavaatimus on käyttöympäristön lämpötilaa ±2 °C .

Onko sylinteripään öljykanavien puhdistus sama kuin moottorin lohkon öljykanavien puhdistus?

Peruspuhdistusmenetelmä (työntöpuhdistus) on sama, mutta laitteiston konfiguraatio eroaa.

Sylinteripään öljykanavat voivat olla lyhyempiä ja haarautuvampia, kun taas moottorin lohkon pääöljykanavat voivat olla pidempiä ja jatkuvampia.

Suuttimen suunnittelu ja liikeradat tulisi siksi kehittää itse komponentin piirustusten perusteella.

Miksi sylinteripäät kuivataan tyhjiöllä?

Ulkoiset pinnat voidaan usein kuivata tavallisella ilmapuhaltimella, mutta vettä ja pesunestettä voi jäädä syviin tai suljettuihin kulkutieihin.

Virtauskuivatus auttaa poistamaan jäännösnestettä vaikeapääsyisistä sisäisistä alueista.

Sitä käytetään erityisesti silloin, kun puhdistusvaatimukset edellyttävät, että öljykuljetustiet tai muut sisäiset reiät eivät sisällä jäännösvettä tai pesunestettä.

Yhteenveto

Sylinteripäiden puhdistus vaatii tarkemmin kohdennetun prosessiarkkitehtuurin kuin yksinkertainen kokonaispesu.

Edustava kuusisylinterinen dieselmoottorin sylinteripääpuhdistusjärjestelmä yhdistää turbulentin kokonaispuhdistuksen, kohdennetun sijoittelupuhdistuksen, öljykuljetustien sisäpuolisen puhdistuksen ja kaksiasentaisen jäähdytyskotelon paineellisen estämisen puhdistuksen , jonka jälkeen seuraavat monitasoiset ilmapuhallukset, virtauskuivatus ja jäähdytys.

Oikean koneen valinnan avain ei ole pelkästään puhdistuspaine tai kiertoaika.

Laitteiston tulisi olla kehitetty kulkutien geometria, vesisäkin rakenne, työkappaleen paksuus, puhdistusvaatimukset, hiukkaskokorajat, tuotantotakti ja kuivatusvaatimukset .

Big Bird Industrial kehittää sylinteripäiden puhdistusjärjestelmiä erityisten komponenttipiirrustusten ja puhdistusvaatimusten perusteella, mukaan lukien ratkaisut kaupallisille diesel- ja henkilöautojen moottorisovelluksille.