Машина для очистки коленчатого вала: очистка масляных каналов при давлении 50 МПа и контроль чистоты косых масляных отверстий

Реферат

Вся задача очистки коленчатых валов сосредоточена в очистке глубоких отверстий косых масляных каналов. В данной статье рассматривается механизм осаждения загрязнений в косых масляных каналах, анализируются принципы технологического процесса и логика выбора давления при очистке методом вставки под высоким давлением, а также сравниваются три решения для очистки коленчатых валов: высокое давление для основных шеек валов коммерческих автомобилей, целенаправленное высокое давление для коленчатых валов легковых автомобилей и гибкая ультразвуковая очистка.

Ключевые слова

Машина для очистки коленчатого вала, машина для очистки коленчатого вала под высоким давлением, очистка косых масляных отверстий, очистка масляных каналов, очистка распределительного вала, чистота коленчатого вала, размер частиц

I. Косые масляные отверстия: вся задача очистки коленчатого вала

Внешняя конструкция коленчатого вала относительно проста. Основные и шатунные шейки представляют собой поверхности вращения, и их очистка не представляет сложности. Настоящая трудность заключается в наклонных масляных каналах: для подачи смазочного масла с основных шеек на шатунные шейки в коленчатом валу просверливаются наклонные сквозные отверстия. Эти отверстия имеют малый диаметр, большую длину и изгибы.

Металлическая стружка и заусенцы, образующиеся при механической обработке, склонны оседать на стенках и в углах наклонных масляных каналов; традиционная струйная очистка не способна достичь этих участков вовсе. Если стружка остаётся в масляных каналах, после сборки она циркулирует в системе смазки, повреждая вкладыши и шейки с серьёзными последствиями. Поэтому основой очистки коленчатого вала является очистка наклонных масляных каналов.

II. Принцип очистки методом высоконапорного введения

Очистка под высоким давлением методом введения заключается во введении тонкого сопла в масляный канал и непрерывной подаче струи воды под высоким давлением по мере перемещения сопла вдоль оси канала. Ударная сила и транспортирующее действие водяного потока удаляют отложения со стенок канала.

Этот процесс эффективен только при выполнении трёх условий: наружный диаметр сопла соответствует диаметру канала, обеспечивая лёгкое введение и одновременно сохраняя кольцевой обратный поток воды во время подачи струи; давление достаточно для отслаивания отложений со стенок канала, но не превышает несущую способность входного отверстия и стенок канала; ход сопла охватывает весь масляный канал, включая угловые участки и выходные секции.

III. Сравнение решений для различных коленчатых валов

• Коленчатый вал дизельного двигателя для коммерческого транспорта с шестью цилиндрами загрузка с помощью робота-моста, предварительная общая промывка распылением, целевая очистка детали, удерживаемой роботом, высоконапорная промывка масляных каналов при давлении 50 МПа, ополаскивание, продувка сжатым воздухом и вакуумная сушка детали, удерживаемой роботом, охлаждение в кондиционированном помещении до температуры не выше комнатной ±5 °C. Время цикла — 180 секунд, общая чистота — не более 30 мг, размер частиц — не более 600 мкм, сухость: отсутствие остатков на поверхностях шеек.

• Коленчатый вал для легковых автомобилей высоконапорная машина для очистки типа «подъём-шаг», загрузка с помощью робота-моста, транспортировка типа «подъём-шаг», общая очистка плюс целевая высоконапорная очистка, вращающаяся сканирующая продувка сжатым воздухом, горизонтальная передача манипулятором, охлаждение в кондиционированном помещении. Габариты — 8 м × 5 м × 4 м, время цикла — 60 секунд на деталь, чистота — не более 8 мг, размер частиц — не более 500 мкм, сухость: отсутствие остатков на поверхностях шеек, температура детали — не выше комнатной ±5 °C.

• Гибкая очистка коленчатых валов общая ультразвуковая очистка плюс целенаправленная очистка высокого давления водой плюс ополаскивание, сушка плюс вакуумная сушка, охлаждение кондиционированием воздуха до температуры разгрузки детали ≤ комнатной температуры ±5 °C. Совместимость с коленчатыми валами четырёх- и шестицилиндровых двигателей, высоконапорная очистка основных шеек, автоматическая замена насадок, совместимость с многообразием типов деталей. Габариты: 11 м × 9 м × 4,5 м, цикловое время — 180 секунд/деталь, общая чистота ≤30 мг, сухость: отсутствие следов воды на поверхностях шеек и в масляных каналах, размер частиц ≤600 мкм.

Три решения отражают различные приоритеты: решение для коммерческих автомобилей делает акцент на давлении и глубокой очистке масляных каналов; решение для легковых автомобилей делает акцент на цикловом времени и эффективности транспортировки; гибкое решение делает акцент на совместимости с различными типами деталей и автоматической замене насадок.

IV. Очистка и заусенецоудаление распределительных валов

Распределительные и коленчатые валы — оба являются деталями в форме вала, однако, помимо масляных отверстий, распределительные валы также имеют кулачки, требующие обработки. В качестве примера — роботизированная гибкая установка для заусенецезачистки и очистки распределительных валов: она удаляет заусенцы с масляных отверстий и кулачков. Очистка включает высоконапорную инжекционную промывку масляных отверстий, общую промывку и высоконапорную промывку внешних поверхностей. Сушка осуществляется комбинированным способом — продувкой воздухом и вакуумной сушкой. Цикловое время: модель A — 66 секунд на 2 детали, модели B, C, D, E — 78 секунд на 2 детали. Загрузка и выгрузка — с помощью порталного робота; общая чистота <3 мг, размер частиц <300 мкм, сухость: полное высыхание.

Требования к очистке распределительных валов значительно строже, чем к очистке коленчатых валов: чистота <3 мг, размер частиц <300 мкм. Причина в том, что масляные отверстия распределительных валов меньше и более чувствительны к размеру частиц, а также высока точность сопряжения рабочих поверхностей кулачков и толкателей.

V. Ключевые моменты при выборе оборудования для очистки коленчатых валов

• Тип коленчатого вала четырёх- или шестилитровый двигатель, легковой или коммерческий автомобиль — определяет технические характеристики оборудования и цикловое время.

• Параметры масляного канала диаметр отверстия, длина и количество поворотов определяют тип вставного сопла и давление промывки.

• Целевые спецификации чистота варьируется от ≤3 мг до ≤30 мг, размер частиц — от 300 мкм до 600 мкм; это напрямую определяет длину технологической цепочки.

• Совместимость с разнообразием моделей для производства нескольких моделей на одной линии необходимо предусмотреть автоматическую замену сопел и возможность переключения программ.

• Контроль Температуры детали типа валов чувствительны к температуре и обычно требуют охлаждения до диапазона комнатной температуры ±5 °C.

ЧаВО

В: Почему для промывки масляного канала коленчатого вала требуется столь высокое давление — 50 МПа?

A: Косые масляные отверстия имеют малые диаметры, длинные пути и углы поворота, поэтому отложения на них удерживаются прочно. При низком давлении внутри отверстия не создаётся достаточной ударной силы для отслаивания и выталкивания отложений. Давление 50 МПа — типовая конфигурация для коленчатых валов шестицилиндровых дизельных двигателей коммерческих автомобилей. Фактическое давление должно соответствовать диаметру, глубине и материалу отверстия; чрезмерное давление может повредить входное отверстие.

В: В чём разница между чистотой коленчатого вала ≤8 мг и ≤30 мг?

О: ≤8 мг применяется для коленчатых валов легковых автомобилей, а ≤30 мг — для коленчатых валов коммерческих автомобилей. Основное различие обусловлено конструкцией детали и требованиями автопроизводителей (OEM). Коленчатые валы легковых автомобилей меньше по размеру, имеют более короткие масляные каналы и меньший остаточный базовый уровень, что позволяет задавать более строгие целевые значения. Коленчатые валы коммерческих автомобилей крупнее и обладают большим объёмом масляных каналов, поэтому абсолютные значения допусков относительно менее жёсткие. При этом оба типа валов должны одновременно соответствовать своим специфическим требованиям по размеру частиц.

В: Почему после очистки коленчатого вала контролируется температура заготовки?

О: Коленчатые валы — это прецизионные детали типа валов. Отклонение температуры от комнатной влияет на результаты последующих измерений размеров и на посадку при сборке. Кроме того, высокая температура ускоряет неравномерное испарение остаточной влаги с поверхности, что может привести к образованию водяных следов. Поэтому оборудование для очистки коленчатых валов, как правило, включает процесс охлаждения с помощью кондиционирования воздуха, чтобы вернуть температуру заготовки в диапазон комнатной температуры ±5 °C.

В: Можно ли очищать распределительные и коленчатые валы на одном и том же станке?

О: Оба типа деталей относятся к валам и имеют схожие принципы обработки, однако распределительные валы оснащены кулачками и требуют заусенечной обработки, тогда как для коленчатых валов ключевым является глубокая очистка наклонных масляных каналов. Конфигурации процессов не полностью идентичны. На практике такие детали чаще всего обрабатываются на отдельно спроектированных станках; альтернативой служит гибкая модель станка, обеспечивающая совместимость за счёт переключения программ и автоматической замены форсунок.