Các bộ phận động cơ nặng ba mươi tấn: Làm sạch ở giới hạn quy mô

Tổng Quan

Một khối động cơ hàng hải lớn nặng hơn một chiếc ô tô. Ở đầu dải công suất, một khối hoặc trục khuỷu đơn lẻ có thể đạt tới ba mươi tấn, và ở kích thước đó, vấn đề làm sạch không còn nằm ở việc đưa các tia nước đến bề mặt nữa. Thay vào đó, vấn đề là đưa chi tiết vào buồng làm sạch, xoay chi tiết sao cho mọi mặt đều thoát nước được, và loại bỏ nước khỏi các khoang chứa lên tới hàng chục lít.

Các thông số quy trình trông quen thuộc: phun xịt, ngâm hoặc cả hai, sau đó là thổi khô và sấy khô. Điều thay đổi là mối quan hệ giữa chi tiết và mọi thứ xung quanh nó. Chi tiết không thể di chuyển nhanh, không thể xoay bằng cơ cấu bên trong buồng, và cũng không thể kiểm tra trong khi đang làm sạch.

Big Bird Industrial (trước đây là Shimada Big Bird Industrial) đã chế tạo các hệ thống làm sạch và loại bỏ ba via cho các bộ phận truyền động ô tô kể từ năm 2001, và các cấu hình được mô tả ở đây bắt nguồn từ các chương trình động cơ hàng hải cỡ lớn, bao gồm cả những đơn vị xuất khẩu sang Nhật Bản, chứ không phải từ các dây chuyền ô tô.

1. Tại sao quy mô làm thay đổi quy trình

Ba đặc tính thay đổi đồng thời khi khối lượng chi tiết tăng lên, và mỗi đặc tính ảnh hưởng đến một phần khác nhau trong thiết kế.

Khối lượng thay đổi cách xử lý

Ở mức ba mươi tấn, chi tiết được di chuyển bằng cần cẩu và xe đẩy có động cơ, chứ không dùng băng tải hay robot. Chỉ riêng thực tế này đã quyết định bố trí buồng, cấu trúc chu kỳ và khái niệm an toàn. Một máy được thiết kế để nhận pallet sẽ không thể tiếp nhận chi tiết được đưa tới trên xe đẩy và phải đẩy vào bằng tay.

Thể tích thay đổi quá trình sấy

Một bộ phận đúc lớn giữ nước trong các đường dẫn được đo bằng mét. Việc thổi khí loại bỏ nước khỏi các bề mặt mà luồng khí có thể tiếp cận, nhưng lượng nước bên trong áo nước có kích thước như vậy sẽ không thoát hết trong một chu kỳ ngắn nếu không quay, và cũng sẽ không bốc hơi nếu không có nhiệt hoặc chân không. Giai đoạn sấy khô trở thành yếu tố quyết định thời gian chu kỳ, chứ không phải giai đoạn kết thúc chu kỳ.

2. Nạp một bộ phận có khối lượng tính bằng tấn

Bố trí nạp liệu là nơi đòi hỏi nhiều công sức kỹ thuật nhất trên một máy thuộc loại này, đồng thời cũng là nơi tiềm ẩn rủi ro vận hành cao nhất.

Việc đưa xe con vào và chuyển động chậm

Trên một đơn vị nặng ba mươi tấn, bộ phận được đưa vào buồng qua một xe con di chuyển chậm, bởi vì việc chuyển nhanh khối lượng đó sẽ tạo ra tải động mà kết cấu phải chịu đựng — điều hoàn toàn không cần thiết. Cửa buồng, sàn và ray được thiết kế để chịu tải đó chứ không chỉ riêng trọng lượng của bộ phận.

Tiếp cận để thực hiện công việc thủ công

Ở kích thước này, một số công việc làm sạch được thực hiện bởi nhân viên vận hành bằng vòi phun hoặc bàn chải, vì không có hệ thống tự động nào có thể tiếp cận mọi bề mặt của phôi đúc lớn như vậy trong khoảng thời gian hợp lý. Do đó, đặc tả kỹ thuật cho loại máy này bao gồm các nền tảng tiếp cận, hệ thống chiếu sáng và trình tự xác định để luân phiên giữa công việc thủ công và công việc tự động.

3. Quay và thoát nước

Quay chi tiết là cách rẻ nhất để xử lý nước bị giữ lại trong các khoang, và đối với các chi tiết nặng, phạm vi quay là một mục riêng trong đặc tả kỹ thuật.

Tại sao phạm vi quay lại quan trọng

Một thiết bị kẹp quay được hai trăm độ có thể đưa hầu hết các mặt của thân máy vào vị trí làm việc, nhưng không thể lật ngược hoàn toàn chi tiết, do đó mặt nắp xi-lanh và đáy các-te vẫn ở vị trí cố định. Một thiết bị kẹp quay được ba trăm sáu mươi độ có thể đưa mọi mặt của chi tiết vào vị trí làm việc và có thể đặt bất kỳ lỗ mở nào của khoang hướng xuống dưới tại một thời điểm nào đó trong chu kỳ. Đối với thân máy dùng trên tàu biển, nơi đáy các-te và áo nước có kích thước lớn, phạm vi quay đầy đủ là yếu tố giúp lực trọng trường thực hiện công việc.

Giữ một bộ phận nặng ba mươi tấn trong khi xoay nó

Lực kẹp phải đủ lớn để giữ bộ phận chống lại chuyển động quay và phản lực từ tia phun, đồng thời được áp dụng tại các điểm không làm biến dạng vật đúc có thành mỏng so với kích thước tổng thể của nó. Sự kết hợp này thường có nghĩa là đồ gá được thiết kế dựa trên các đặc điểm cứng nhất của chính bộ phận, chứ không dựa trên các bề mặt thuận tiện.

4. Nơi Công Việc Thủ Công Còn Tồn Tại

Trên các bộ phận hàng hải nặng, một số thao tác vẫn được thực hiện thủ công, và thiết kế máy tốt cần thừa nhận điều này thay vì giả vờ ngược lại.

Phun Xịt Quét Kết Hợp Làm Việc Tại Điểm

Một hệ thống phun xịt quét tự động bao phủ các bề mặt có thể tiếp cận được trong khi xe đẩy di chuyển hoặc đầu phun di chuyển dọc theo bề mặt. Các khu vực then chốt sau đó được làm sạch bởi nhân viên vận hành bằng súng phun, bởi vì những khu vực này được xác định dựa trên chức năng chứ không phải dựa trên hình học, và một chương trình cố định không thể biết phần nào của phôi đúc là quan trọng đối với động cơ cụ thể này.

Làm Khô Bằng Thổi Và Xác Nhận Thủ Công

Phương pháp làm khô thực tế ở kích thước này là thổi quét kết hợp thổi thủ công tại các khu vực then chốt, bởi vì buồng chân không dành cho chi tiết nặng ba mươi tấn là một khoản đầu tư rất lớn. Do đó, tiêu chí chấp nhận cần được xây dựng dựa trên những gì tổ hợp này có thể đạt được, thay vì dựa trên những gì một buồng chân không có thể đạt được đối với các chi tiết nhỏ hơn.

5. Độ sạch của một bộ phận hàng hải

Yêu cầu về độ sạch đối với động cơ hàng hải được thể hiện theo từng vùng, tương tự như đối với các bộ phận ô tô, nhưng các vùng này lớn hơn và dung sai cũng khác.

Một trục khuỷu hàng hải cỡ lớn được làm sạch trong một chu kỳ duy nhất có thể được yêu cầu giới hạn khối lượng dư tổng thể ở mức chín mươi miligam, với giới hạn mười hạt trong các lỗ dẫn dầu và giới hạn kích thước hạt trên khối máy phát điện là một trăm năm mươi micromet. Các con số này trông tương tự các giá trị áp dụng cho ô tô, nhưng chúng mô tả diện tích bề mặt lớn hơn nhiều, nghĩa là quy trình làm sạch phải loại bỏ lượng vật liệu nhiều hơn một bậc độ lớn để đạt được các yêu cầu đó.

6. Những thông số cần nêu rõ

Một đặc tả kỹ thuật dành cho loại máy này cần nêu rõ dải khối lượng, phương pháp nâng và đưa chi tiết vào, phạm vi quay, các thao tác thủ công và giới hạn độ sạch theo từng vùng. Đặc tả cũng cần nêu rõ bài kiểm tra nghiệm thu, bởi vì một máy làm sạch chỉ một chi tiết rất lớn mỗi giờ thì không thể được xác nhận hiệu lực bằng cách chạy thử một trăm chi tiết như vậy.

Việc chấp nhận thực tế trong công việc hàng hải nặng chỉ yêu cầu một số lượng nhỏ chi tiết được đo lường chi tiết, cộng thêm một minh họa rằng trình tự chuyển vị và quay đạt tới mọi khoang. Điều này khác biệt so với loạt chạy gồm hàng trăm chi tiết thường dùng trên dây chuyền ô tô, và sự khác biệt này cần được thống nhất trước khi đặt hàng chứ không phải sau đó.

7. An toàn trên máy có kích thước như thế này

Một chi tiết nặng ba mươi tấn quay bên trong buồng là một dạng tích trữ năng lượng, và khái niệm an toàn phải giả định rằng đồ gá, bộ truyền động hoặc cơ cấu kẹp có thể thất bại.

Sự cố đáng quan tâm

Tình huống chi phối thiết kế là chi tiết trượt khỏi đồ gá trong quá trình quay. Với khối lượng như vậy, hậu quả không chỉ là chi tiết bị hỏng mà còn là máy bị hư hại; do đó, thiết kế bao gồm các chốt cơ học, tốc độ quay bị giới hạn khi chi tiết chưa được kẹp chặt hoàn toàn, và các khóa liên động ngăn chặn việc quay khi buồng đang mở.

Quy tắc truy cập

Việc làm sạch thủ công một bộ phận lớn như thế này nghĩa là một công nhân phải làm việc bên trong buồng bằng súng phun. Do đó, quy trình tiếp cận yêu cầu bơm phải được cách ly, thiết bị kẹp phải được khóa và chỉ được vào buồng khi có giấy phép xác định — đây là một quy trình hoàn toàn khác biệt so với máy mà một công nhân duy nhất có thể tự động nạp và dỡ tải.

Các câu hỏi thường gặp

Tại sao chu kỳ được đo bằng hàng chục phút?

Vì bộ phận phải được di chuyển chậm, xoay nhiều lần và sấy khô từng giai đoạn; đồng thời vì thể tích bên trong chứa nước không thể bay hơi nhanh chóng. Bản thân quá trình làm sạch chỉ chiếm một phần nhỏ trong toàn bộ chu kỳ.

Có thể làm sạch một bộ phận nặng ba mươi tấn trong buồng dạng hầm không?

Hiếm khi. Buồng dạng hầm giả định dòng liên tục các bộ phận có kích thước tương tự nhau; ở khối lượng này, bộ phận được di chuyển riêng lẻ và buồng là một phòng làm việc đơn vị.

Làm thế nào để sấy khô một vật đúc lớn mà không dùng chân không?

Bằng cách xoay nó để các khoang thoát nước, thổi khí bằng vòi phun quét và vòi phun thủ công, đồng thời sử dụng nhiệt ở những vị trí mà hình học cho phép. Tiêu chí độ khô được xây dựng dựa trên những kết quả đạt được bởi các phương pháp này.

Độ sạch có tỷ lệ thuận với kích thước chi tiết không?

Độ dung sai không thay đổi theo tỷ lệ, nhưng lượng vật liệu cần loại bỏ thì có. Một chi tiết có diện tích bề mặt lớn gấp mười lần sẽ phải loại bỏ lượng chất gây nhiễm bẩn gấp mười lần để đạt cùng một giá trị tính bằng miligam.

Kết luận

Ở trọng lượng ba mươi tấn, máy được xác định chủ yếu bởi khả năng vận chuyển và thoát nước chứ không phải bởi áp lực. Chi tiết được đưa vào máy trên xe đẩy, xoay tròn một vòng đầy đủ để mọi khoang đều có thể thoát hết nước, sau đó được làm khô bằng sự kết hợp giữa luồng khí thổi quét ngang và thao tác thủ công.

Một đặc tả kỹ thuật dành cho loại thiết bị này cần mô tả rõ quy trình chuyển tải, phạm vi xoay, các thao tác thủ công và một bài kiểm tra nghiệm thu thực tế. Việc hiệu chuẩn một máy có kích thước như vậy dựa trên việc đo đạc chính xác một vài chi tiết, chứ không phải đo nhanh một trăm chi tiết. Sự khác biệt trong phương pháp nghiệm thu này cần được thống nhất từ sớm, vì nó ảnh hưởng trực tiếp đến toàn bộ tiến độ dự án liên quan đến máy. Một loạt chạy thử gồm một trăm chi tiết — điều vốn không thể thực hiện được trên loại thiết bị này — tuyệt đối không nên xuất hiện trong hợp đồng chỉ vì thói quen.