Składniki silnika o wadze trzydziestu ton: oczyszczanie w skali maksymalnej

Przegląd

Duży blok silnika morskiego waży więcej niż samochód. W górnej części zakresu pojedynczy blok lub wał korbowy może osiągać wagę trzydziestu ton, a przy takich rozmiarach problem czyszczenia przestaje dotyczyć jedynie osiągania powierzchni strumieniami. Chodzi teraz o wprowadzenie elementu do komory, obrócenie go tak, aby każda jego ściana mogła się odprowadzać, oraz usunięcie wody z wnęk zawierających dziesiątki litrów.

Parametry procesu wydają się znajome: czyszczenie natryskowe, zanurzeniowe lub oba te sposoby, po których następuje usuwanie resztek cieczy i suszenie. Zmienia się jednak relacja między elementem a wszystkim, co go otacza. Elementu nie można przesuwać szybko, nie można go obracać za pomocą mechanizmu umieszczonego wewnątrz komory i nie można go inspekcjonować w trakcie czyszczenia.

Big Bird Industrial (dawniej Shimada Big Bird Industrial) buduje od 2001 roku systemy do czyszczenia i wygładzania elementów układów napędowych pojazdów, a konfiguracje opisane tutaj pochodzą z programów silników okrętowych o dużej mocy, w tym jednostek eksportowanych do Japonii, a nie z linii motocyklowych.

1. Dlaczego skala zmienia proces

Trzy właściwości zmieniają się jednocześnie wraz ze wzrostem masy części, a każda z nich wpływa na inny aspekt projektu.

Zmiana masy wpływa na sposób manipulowania częścią

Przy masie trzydziestu ton część przesuwa się za pomocą dźwigu i zasilanego wózka, a nie za pomocą taśmy transportowej ani robota. Ten jeden fakt decyduje o układzie komory, strukturze cyklu oraz koncepcji bezpieczeństwa. Maszyna zaprojektowana pod przyjmowanie palety nie może obsłużyć części dostarczanej na wózku, którą trzeba wcisnąć do wnętrza.

Zmiana objętości wpływa na suszenie

Duża odlewnia zawiera wodę w kanałach mierzonych w metrach. Wdmuchiwanie usuwa wodę z powierzchni, do których ma dostęp, ale objętość wody w tak dużym płaszczu chłodzącym nie odpłynie w krótkim cyklu bez obrotu, a także nie odparuje bez zastosowania ciepła lub próżni. Suszenie staje się etapem określającym czas cyklu, a nie etapem kończącym go.

2. Ładowanie części o masie wyrażanej w tonach

Układ ładowania to obszar, na który przypada największa część inżynierskiego wysiłku przy maszynie tej klasy, a także miejsce, w którym skupia się najwięcej ryzyka operacyjnego.

Wjazd wózka i powolny transfer

W jednostce o pojemności trzydzieści ton część wjeżdża na wózku poruszającym się powoli do komory, ponieważ szybki transfer takiej masy generowałby obciążenie dynamiczne, które konstrukcja musiałaby przenieść bez jakiegokolwiek korzyści. Drzwi komory, podłoga i szyny są zaprojektowane tak, aby wytrzymać to obciążenie, a nie tylko masę samej części.

Dostęp do pracy ręcznej

W tym rozmiarze część czyszczenia wykonuje operator z użyciem pistoletu lub szczotki, ponieważ żaden układ automatyczny nie jest w stanie dotrzeć do każdej powierzchni tak dużego odlewu w rozsądnym czasie. Specyfikacja takiej maszyny obejmuje zatem platformy dostępowe, oświetlenie oraz określony ciąg naprzemiennego wykonywania prac ręcznych i automatycznych.

3. Obrót i odpływ

Obracanie części jest najtańszą metodą usuwania wody utrzymującej się w wnękach; w przypadku ciężkich części zakres obrotu stanowi osobny punkt specyfikacji.

Dlaczego zakres ma znaczenie

Uchwyt zaciskowy umożliwiający obrót o dwieście stopni może uwidocznić większość powierzchni bloku, ale nie pozwala go odwrócić – co oznacza, że głowa cylindrów i miska olejowa pozostają w ustalonych orientacjach. Uchwyt zaciskowy umożliwiający obrót o trzysta sześćdziesiąt stopni może uwidocznić każdą powierzchnię i w pewnym momencie cyklu umieści dowolne otwarcie wnęki skierowane w dół. W przypadku bloków silników morskich, w których miska olejowa i kanały chłodzące są duże, pełny zakres obrotu pozwala wykorzystać siłę grawitacji do odpływu wody.

Utrzymywanie trzydziestotonowego elementu podczas jego obracania

Siła docisku musi być wystarczająca, aby utrzymać element podczas obrotu oraz wobec reakcji strumienia i musi być przyłożona w punktach, które nie spowodują odkształcenia odlewu o cienkich ściankach względem jego rozmiarów. Takie połączenie zwykle oznacza, że oprzewadzenie jest zaprojektowane wokół najbardziej sztywnych cech samego elementu, a nie wokół wygodnych powierzchni.

4. Gdzie przetrwała praca ręczna

W przypadku ciężkich komponentów morskich niektóre operacje pozostają ręczne, a dobre zaprojektowanie maszyny uwzględnia to faktycznie, zamiast udawać inaczej.

Natrysk skanujący plus praca punktowa

Automatyczny natrysk skanujący obejmuje dostępne powierzchnie podczas ruchu wózka lub przesuwania się dyszy. Kluczowe obszary są następnie czyszczone przez operatora za pomocą lancy, ponieważ te obszary są określone ze względu na funkcję, a nie ze względu na geometrię, a stały program nie może wiedzieć, który fragment odlewu ma znaczenie dla tego konkretnego silnika.

Suszony przez dmuchanie oraz potwierdzany ręcznie

Suszony przez skanujące dmuchanie oraz ręczne dmuchanie kluczowych obszarów to praktyczna metoda suszenia przy tej wielkości, ponieważ komora próżniowa do części o masie trzydzieści ton stanowi bardzo duży nakład inwestycyjny. Kryterium akceptacji musi więc być sformułowane zgodnie z tym, co ta kombinacja potrafi osiągnąć, a nie zgodnie z tym, co etap próżniowy mógłby osiągnąć w przypadku mniejszej części.

5. Czystość elementu morskiego

Wymagania dotyczące czystości silnika morskiego są określone według stref, podobnie jak w przypadku części samochodowych, ale strefy te są większe, a dopuszczalne odchylenia inne.

Duży wał korbowy morski oczyszczony w jednym cyklu może mieć łączną masę pozostałości ograniczoną do dziewięćdziesięciu miligramów, przy czym pozostałości w otworach olejowych nie mogą przekraczać dziesięciu miligramów; blok generatora ma być ograniczony do granicy wielkości cząstek wynoszącej sto pięćdziesiąt mikrometrów. Te wartości wydają się podobne do wartości stosowanych w motoryzacji, ale dotyczą one znacznie większej powierzchni, co oznacza, że proces oczyszczania musi usunąć materiał w ilości rzędu wielkości większej, aby osiągnąć te limity.

6. Co należy określić

Specyfikacja dla tej klasy maszyn powinna określać zakres masowy, metodę podnoszenia i wprowadzania przedmiotu do maszyny, zakres obrotów, operacje wykonywane ręcznie oraz limit czystości dla każdej strefy. Powinna również określać test akceptacyjny, ponieważ maszynę oczyszczającą jeden bardzo duży przedmiot na godzinę nie można zweryfikować, przeprowadzając test na stu takich przedmiotach.

Praktyczne zaakceptowanie w ciężkich zastosowaniach morskich obejmuje niewielką liczbę części poddawanych szczegółowym pomiarom oraz demonstrację, że sekwencja przenoszenia i obrotu obejmuje każdą kawernę. Różni się to od serii stu części stosowanej na liniach samochodowych, a tę różnicę należy uzgodnić przed złożeniem zamówienia, a nie po jego złożeniu.

7. Bezpieczeństwo na maszynie tej wielkości

Trzydzieści-tonowa część obracająca się wewnątrz komory stanowi magazyn energii, a koncepcja bezpieczeństwa musi zakładać możliwość awarii uchwytu, napędu lub zacisku.

Awaria, która ma znaczenie

Scenariusz decydujący o projektowaniu to przesunięcie się części w uchwycie podczas obrotu. Przy takiej masie skutkiem nie jest uszkodzenie części, lecz uszkodzenie maszyny; dlatego projekt zawiera zatrzymywanie mechaniczne, ograniczoną prędkość obrotową w czasie, gdy część nie jest w pełni zaciskana, oraz blokady zapobiegające obrotowi przy otwartej komorze.

Zasady dostępu

Ręczne czyszczenie części o takich rozmiarach oznacza pracę operatora wewnątrz komory z użyciem pistoletu. Procedura dostępu wymaga więc izolacji pompy, zablokowania uchwytu i wejścia do komory wyłącznie na podstawie wydanego upoważnienia – jest to zupełnie inna procedura niż w przypadku maszyny, którą jeden operator załadowuje i rozładowuje.

Najczęściej zadawane pytania

Dlaczego cykl mierzony jest w dziesiątkach minut?

Ponieważ część musi być przesuwana powoli, obracana kilkukrotnie oraz suszona etapami, a dodatkowo jej objętość wewnętrzna zawiera wodę, której nie można szybko odparować. Same czyszczenie stanowi jedynie niewielką część całego cyklu.

Czy część o masie trzydziestu ton można oczyścić w tunelu?

Rzadko. Tunel zakłada ciągły przepływ części o podobnych rozmiarach; przy takiej masie część jest przemieszczana indywidualnie, a komora stanowi jednostanowiskową salę.

Jak wysuszyć dużą odlewkę bez użycia próżni?

Poprzez jej obracanie, aby odpływała woda z kieszonek, dmuchanie za pomocą skanujących i ręcznych dysz oraz stosowanie ciepła tam, gdzie geometria części na to pozwala. Kryterium suchości określone jest zgodnie z osiąganymi efektami.

Czy czystość skaluje się wraz z rozmiarem części?

Dopuszczalne odchylenia nie skalują się, ale ilość materiału do usunięcia tak. Część o powierzchni dziesięć razy większej musi usunąć dziesięć razy więcej zanieczyszczeń, aby osiągnąć tę samą wartość wyrażoną w miligramach.

Wniosek

Przy masie trzydzieści ton maszyna jest określana raczej przez system obsługi i odprowadzania cieczy niż przez ciśnienie. Część wjeżdża na wózku, obraca się o pełny obrót, dzięki czemu każda kawernka może się opróżnić, a następnie suszona jest połączeniem skanującego dmuchania i pracy ręcznej.

Specyfikacja dla tej klasy sprzętu powinna opisywać przekazanie części, zakres obrotu, operacje wykonywane ręcznie oraz realistyczny test akceptacyjny. Maszynę o takich wymiarach waliduje się na podstawie kilku prawidłowo zmierzonych części, a nie stu pomiarów wykonanych szybko. Ta różnica w metodzie akceptacji powinna zostać uzgodniona jak najwcześniej, ponieważ wpływa ona na cały harmonogram projektu związany z tą maszyną. Seria sto części, która jest niemożliwa do wykonania przy użyciu tego typu sprzętu, nie powinna nigdy automatycznie pojawiać się w kontrakcie.