Машина для очистки блоков и коленчатых валов морских дизельных двигателей: тяжёлые решения для компонентов массой до 30 тонн

Обзор

Компоненты морских дизельных двигателей могут быть значительно крупнее и тяжелее своих автомобильных аналогов. Блоки цилиндров могут достигать веса в 30 тонн , а коленчатые валы — длины в несколько метров.

Их большие габариты, сложные внутренние полости и значительные объёмы остатков обработки требуют специальной конструкции оборудования для очистки с учётом тяжёлых условий эксплуатации, полноты охвата очистки, удаления остатков, сушки и безопасности операторов .

Компания Big Bird Industrial разработала тяжёлые системы очистки для компонентов морских и генераторных двигателей, включая блоки цилиндров и коленчатые валы. В этой статье рассматриваются вызовы, связанные с очисткой таких деталей, и объясняется, как настраиваются транспортировка, сканирующая струйная очистка, целевая очистка высокого давления, сушка и фильтрация для крупногабаритных деталей.

1. Почему компоненты морских двигателей требуют специализированных решений для очистки?

Морские дизельные двигатели обычно основаны на конструкциях крупногабаритных малооборотных двигателей. Блоки цилиндров и коленчатые валы таких двигателей могут быть значительно больше и тяжелее компонентов, используемых в легковых или коммерческих автомобилях.

Блок цилиндров морского двигателя может весить до 30 тонн , а длина коленчатых валов может достигать нескольких метров.

Эти компоненты также, как правило, обладают следующими особенностями:

• Крупными внутренними полостями
• Широкими, но сложными масляными каналами
• Значительными остатками литья
• Обильными стружками при механической обработке
• Большой площадью внешних поверхностей
• Продолжительным временем обработки и перемещения

Большой припуск на механическую обработку и крупные внутренние полости могут привести к значительному количеству остаточного песка, стружки и других загрязнений.

В то же время высокая стоимость и масса компонентов делают надёжную транспортировку особенно важной.

Поэтому система очистки должна одновременно удовлетворять двум требованиям:

Эффективное покрытие очистки + безопасная и устойчивая транспортировка тяжёлых деталей

2. Решение для блока цилиндров: транспортировка на тележке с очисткой сканирующими форсунками

Машина для очистки тяжёлых морских дизельных блоков цилиндров использует транспортную систему на базе тележек.

Типичный процесс включает следующие этапы:

Загрузка на тележку → медленный въезд → очистка сканирующими форсунками → ручная целенаправленная очистка → продувка сканирующими форсунками → ручная целенаправленная продувка → медленная выгрузка

Блок цилиндров медленно входит в камеру очистки на тяжёлой тележке. Оборудование со сканирующими форсунками перемещается вдоль детали, обеспечивая полное покрытие очистки.

Участки, которые трудно достать с помощью системы распыления очистного спрея, например отверстия масляных каналов и отверстия водяной рубашки, могут дополнительно подвергаться ручной очистке высокого давления.

Основные параметры

• Время цикла: Примерно 60 минут
• Максимальный вес обрабатываемой детали: 30 тонн
• Применение: Блоки цилиндров тяжёлых судовых дизельных двигателей
• Транспорт: Тяжёлая тележка
• Основной метод очистки: Очистка распылением с перемещением сопла
• Целенаправленная очистка: Ручная очистка высокого давления
• Сушка: Сканирующая воздушная продувка + ручная целенаправленная продувка

Это оборудование было экспортировано в Японию в 2018 году , что демонстрирует его применение при очистке тяжёлых судовых дизельных двигателей.

Три важных конструкторских соображения

1. Движение тележки на пониженной скорости

Заготовка массой в десятки тонн обладает значительной инерцией при ускорении и замедлении.

Контролируемое движение на пониженной скорости помогает снизить механические ударные нагрузки и обеспечивает более стабильное перемещение при входе и выходе из камеры очистки.

Поэтому транспортную систему необходимо рассматривать как неотъемлемую часть оборудования для очистки, а не просто как вспомогательное средство для перемещения материалов.

2. Очистка методом сканирующего распыления

Подвижная рама с форсунками сканирует блок двигателя, охватывая его внешние поверхности.

Такой подход подходит для крупногабаритных заготовок, поскольку система очистки может последовательно обрабатывать всю деталь без необходимости полного поворота заготовки.

3. Ручная очистка критических зон

Крупные блоки двигателей содержат участки, которые могут быть недоступны для системы сканирующего распыления.

Поэтому отверстия для масляных каналов, отверстия для водяной рубашки и другие критические участки можно дополнительно очищать целенаправленно с помощью пистолета высокого давления.

Это сочетание автоматизированная общая очистка + целенаправленная ручная очистка предоставляет практичное решение для чрезвычайно крупногабаритных компонентов.

3. Решение для коленчатого вала: сканирующая очистка с целенаправленной высоконапорной очисткой масляных каналов

Требования к очистке крупного морского коленчатого вала отличаются от требований к очистке блока цилиндров.

Поскольку коленчатый вал представляет собой длинный валообразный компонент, система использует иную конфигурацию транспортировки и делает особый акцент на очистке масляных каналов.

Типичный процесс выглядит следующим образом:

Ручная загрузка и выгрузка → сканирующая очистка распылением по всей поверхности → роботизированная целенаправленная очистка масляных каналов → очистка высоким давлением 10 МПа → сканирующая продувка воздухом по всей поверхности → выгрузка на параллельном роликовом конвейере

Основные параметры

• Время цикла: Примерно 20 минут, без учёта времени загрузки и выгрузки
• Общая чистота: ≤40 мг
• Критерий максимальной чистоты обрабатываемой детали: ≤200 мг
• Давление при очистке масляных каналов: 10 МПа
• Транспорт: Параллельный роликовый конвейер
• Целенаправленная очистка: Маленький робот со специализованным соплом
• Сушка: Сканирующая продувка сжатым воздухом

Этот тип оборудования был поставлен в 2017 году .

Почему для масляных каналов морских коленчатых валов используется давление 10 МПа?

Требования к давлению при очистке морских коленчатых валов нельзя просто сравнивать с требованиями для автомобильных коленчатых валов.

Автомобильные коленчатые валы могут иметь относительно меньшие и более сложные масляные каналы. Например, в применении для коммерческого транспорта может использоваться приблизительно 50 МПа очистка с высоким давлением при вставке.

Масляные каналы морских коленчатых валов могут иметь больший диаметр и относительно прямые пути потока. В такой конфигурации применяется целенаправленная очистка при давлении 10 МПа в сочетании с роботизированным позиционированием сопла может обеспечить достаточное очищающее действие для указанного применения.

Однако давление не следует оценивать изолированно.

Подходящее давление очистки зависит от следующих факторов:

• Диаметра масляного канала
• Длины и геометрии канала
• Материал компонента
• Характеристик загрязнений
• Дизайн сопла
• Позиционирование сопел
• Требуемый уровень чистоты

Следовательно, окончательный процесс должен быть установлен путём валидации процесса и испытаний на чистоту.

4. Почему критерии чистоты составляют ≤40 мг и ≤200 мг?

Для морского коленчатого вала применяются два критерия чистоты:

Общая чистота: ≤40 мг

Максимальный критерий для детали: ≤200 мг

Крупные морские компоненты могут значительно различаться по размерам и внутреннему объёму.

Применение одного и того же абсолютного предела загрязнения ко всем коленчатым валам может привести к неоптимальному стандарту приёмки для компонентов разных размеров.

Поэтому подход с двумя критериями позволяет различать общие производственные требования и максимально допустимый уровень загрязнения для крупных компонентов.

Точный метод отбора проб, процесс экстракции, контролируемая зона, требования к размеру частиц и критерии приёмки всегда должны быть чётко определены в техническом соглашении по оборудованию.

5. Четыре специальных требования к очистке морских двигателей

Оборудование для очистки тяжёлых морских двигателей предъявляет ряд требований, которые в традиционной очистке автомобильных компонентов имеют меньшую значимость.

1. Безопасная обработка тяжёлых заготовок

Для компонентов массой в десятки тонн требуется соответствующее подъёмное оборудование, квалифицированные операторы, достаточное пространство для загрузки, а также надёжные конструкции позиционирования и направления.

Расположение оборудования должно обеспечивать достаточный зазор для операций погрузки и разгрузки.

2. Стабильная транспортировка

Тележки и роликовые конвейеры должны обеспечивать регулируемое ускорение и замедление.

При резком запуске или остановке чрезвычайно тяжёлых компонентов могут возникать значительные инерционные силы, что повлияет как на оборудование, так и на обрабатываемую деталь.

3. Высокая ёмкость для остатков

Крупные литые детали могут генерировать значительное количество песка, стружки и других технологических остатков.

Система фильтрации и удаления остатков должна поэтому обладать достаточной ёмкостью для максимального размера детали и ожидаемой степени загрязнения.

Варианты, такие как автоматическая фильтрация и удаление остатков, позволяют сократить простои, связанные с ручной очисткой.

4. Тщательная сушка

Большие полости и глубокие каналы могут удерживать значительное количество воды после очистки.

Один цикл подачи воздуха может оказаться недостаточным для деталей любой геометрии.

Для обработки труднодоступных зон и улучшения общего состояния сушки можно применять комбинированный метод: сканирующую продувку воздухом в сочетании с целенаправленной ручной продувкой.

6. Как выбрать оборудование для очистки морских двигателей и генераторных двигателей?

При выборе оборудования для очистки морских или генераторных двигателей первым шагом является определение максимального веса и габаритов обрабатываемых изделий .

Эти параметры определяют требуемые:

• Метод подъема
• Конструкцию тележки или конвейера
• Грузоподъёмность оборудования
• Габариты камеры
• Система позиционирования
• Безопасные зазоры

Следующим шагом является установление точных критериев допустимой чистоты.

Например, определить, оценивается ли чистота:

• Как общее значение компонента
• По конкретным зонам
• По внутренним проходам
• С использованием критерия «максимальная заготовка»
• Вместе с ограничением по размеру частиц

Это определяет необходимость целенаправленной очистки масляных каналов или других специализированных процессов очистки.

Затем время производственного цикла следует оценить с учётом фактических требований к выпуску.

Для крупных морских компонентов цикл процесса составляет 20–60 минут не обязательно является недостатком. Крупные компоненты имеют существенно иные требования к обработке и перемещению по сравнению с высокотиражными автомобильными деталями, и попытка оптимизировать процесс исключительно под минимальное время цикла может привести к излишней сложности оборудования.

Наконец, необходимо оценить инфраструктуру завода, включая:

• Грузоподъёмность мостового крана
• Грузоподъемность пола
• Доступная площадь производственного помещения
• Маршруты транспортировки материалов
• Свободное пространство для погрузки и разгрузки
• Требования к системам водоотведения и очистки воды

Компания Big Bird Industrial поставила высокопрочное очистное оборудование для морских и генераторных двигателей, в том числе системы, предназначенные для блоков цилиндров в классе 30-тонных .

Часто задаваемые вопросы

Почему циклы очистки блоков цилиндров и коленчатых валов морских двигателей занимают так много времени?

Крупные компоненты обладают значительно большей площадью поверхности и внутренним объёмом.

Системы сканирующего распыления могут требовать нескольких проходов для обеспечения достаточного охвата, а большие полости нуждаются в дополнительном времени для циркуляции моющей жидкости, слива и сушки.

Сам процесс перемещения также может занимать значительное время, когда компонент весит десятки тонн.

Для описанной выше типовой системы блока цилиндров 60-минутный цикл включает полный процесс входа, очистки и выхода .

Для системы коленчатого вала 20-минутный цикл не включает время загрузки и выгрузки .

Достаточно ли давление 10 МПа для очистки масляных каналов морских коленчатых валов?

Требуемое давление зависит от диаметра, длины и геометрии масляных каналов, материала компонента, степени загрязнения и конфигурации сопла.

Для упомянутого применения в морских коленчатых валах для целевой очистки при давлении 10 МПа используется роботизированная позиционирование сопла.

Критерии приемки для данного применения включают общую чистоту ≤40 мг , с максимальным критерием для обрабатываемой детали ≤200 мг .

В конечном счете, достаточность давления должна быть подтверждена фактическими испытаниями на чистоту и валидацией процесса.

Следует ли использовать тележку или роликовую конвейерную систему для морских двигателей?

Подходящий способ транспортировки зависит в первую очередь от размеров, массы, геометрии детали и требуемого перемещения.

Транспортировка на тележке подходит для чрезвычайно крупных и тяжелых деталей с устойчивой опорной поверхностью. Обеспечивает высокую грузоподъёмность и контролируемое перемещение.

Транспортировка на роликовой конвейерной системе подходит для деталей, геометрия которых позволяет устойчивую непрерывную или шаговую транспортировку.

Длинные коленчатые валы могут транспортироваться в осевом направлении с помощью параллельных роликов, что снижает необходимость поворота детали в процессе обработки.

Как следует указать требования к чистоте оборудования для очистки морских двигателей?

Техническая спецификация на приёмку должна чётко определять метод измерения чистоты и критерии приёмки.

Для крупных компонентов с существенно различающимися объёмами применяется комбинация общего критерия чистоты и критерия «максимальная деталь» может быть использован.

Для упомянутой тяжёлой системы очистки морских коленчатых валов критерии следующие: ≤40 мг в целом и ≤200 мг в условиях «максимальная деталь» .

Окончательный стандарт приёмки всегда должен быть согласован в технической спецификации оборудования.

Заключение

Очистка компонентов морских дизельных двигателей требует принципиально иного подхода к оборудованию по сравнению с очисткой компонентов обычных легковых или коммерческих автомобилей.

Aблок двигателя класса 30 тонн требует тяжёлого транспорта на тележке, контролируемого перемещения, очистки распылением с широкой зоной сканирования и целенаправленной очистки критических отверстий.

Большой морской коленчатый вал требует иной конфигурации, объединяющей сканирующую очистку с целенаправленной очисткой масляных каналов при давлении 10 МПа , за которой следуют сканирующий воздушный сдув и контролируемая разгрузка.

В обоих случаях при проектировании оборудования необходимо учитывать не только давление очистки и продолжительность цикла. Масса и габариты детали, её внутренняя геометрия, устойчивость при транспортировке, ёмкость для остатков, сушка, инфраструктура завода и критерии приемлемой чистоты все эти параметры необходимо учитывать совместно.

Компания Big Bird Industrial предлагает промышленные решения для очистки тяжёлых условий эксплуатации применительно к морским дизельным двигателям, генераторным двигателям и другим крупногабаритным компонентам; конфигурации оборудования разрабатываются с учётом конкретных габаритов деталей, технологических требований и условий производства.