中大型柴油機(jī)噴油器校驗(yàn)專用試驗(yàn)臺(tái)架的設(shè)計(jì)及應(yīng)用

崔添棋

南京理工大學(xué)

1 背景概述

某電站共有八臺(tái)中大型應(yīng)急柴油發(fā)電機(jī)，柴油機(jī)生產(chǎn)廠家在提供柴油機(jī)噴油器試驗(yàn)工具時(shí)并沒有提供試驗(yàn)臺(tái)架。受檢修場地所限，歷次大修均是在機(jī)修車間臨時(shí)搭建試驗(yàn)臺(tái)架進(jìn)行噴油器試驗(yàn)。

在機(jī)修車間搭建臨時(shí)試驗(yàn)臺(tái)架存在以下缺點(diǎn)。

第一，機(jī)修車間與柴油機(jī)廠房間距離較遠(yuǎn)，大量時(shí)間被耗費(fèi)在來回搬運(yùn)噴油器的路程上，且噴油器屬于精密部件，在運(yùn)輸過程中很容易因某些意外狀況的出現(xiàn)（如碰撞、掉落等）而導(dǎo)致噴油器需要進(jìn)行重新檢查、試驗(yàn)，占用大量人力、物力，影響檢修工期。如造成噴油器損壞，還需要對(duì)其進(jìn)行整體更換，增加維修成本。

第二，在機(jī)修車間搭建臨時(shí)試驗(yàn)臺(tái)架既不美觀實(shí)用，又不符合廠房管理標(biāo)準(zhǔn)。噴油器屬于精密部件，檢修工作需要在相對(duì)整潔干凈的環(huán)境中進(jìn)行，而機(jī)修車間是電站進(jìn)行零部件機(jī)加工和部分設(shè)備檢修的場地，在大修期間，在機(jī)修車間內(nèi)作業(yè)的檢修人員多、人流量大，檢修環(huán)境差，不利于噴油器的解體檢修，再加上距離柴油機(jī)廠房較遠(yuǎn)，十分不方便對(duì)設(shè)備和檢修人員的管理。

第三，臨時(shí)搭建的試驗(yàn)臺(tái)架僅能提供放置噴油器試驗(yàn)工具的平臺(tái)，當(dāng)需要裝配噴油器試驗(yàn)工具或噴油壓力、霧化情況不符合標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，需要到各部門共用的工作臺(tái)上使用虎鉗、三爪卡盤進(jìn)行拆裝和調(diào)整。這樣一來，造成工作效率十分低，嚴(yán)重影響檢修進(jìn)度。

第四，臨時(shí)搭建的試驗(yàn)臺(tái)架在裝上噴油器試驗(yàn)裝置和待校驗(yàn)的噴油器后，在噴油器周圍沒有隔板或其他隔斷設(shè)施，這樣一來，在觀察噴油器霧化情況時(shí)，噴油器噴出的霧化柴油直接噴到空氣中，不但存在火災(zāi)隱患，還會(huì)使柴油機(jī)檢修人員因吸入大量霧化柴油而產(chǎn)生身體上的不適，影響身體健康。

第五，在柴油機(jī)生產(chǎn)廠家提供的噴油器試驗(yàn)裝置中，與噴油器直接連接的油管細(xì)長，油管兩端分別連接噴油器和增壓裝置，中間沒有支撐點(diǎn)，而噴油器很重，長期使用，很容易造成油管彎曲變形甚至斷裂，造成試驗(yàn)裝置不可用，直接影響檢修工作的進(jìn)行。

為解決上述問題，需設(shè)計(jì)并制造一個(gè)試驗(yàn)專用臺(tái)架。

2 設(shè)計(jì)方案及應(yīng)用

2.1 總體思路

本項(xiàng)目要設(shè)計(jì)并制造一個(gè)試驗(yàn)臺(tái)架，臺(tái)架用于安裝噴油器試驗(yàn)工具，并配有一個(gè)虎鉗和一個(gè)三爪卡盤，用于噴油器及其試驗(yàn)工具的拆裝。臺(tái)架要求可移動(dòng)，且強(qiáng)度、剛度、穩(wěn)定性須滿足噴油器試驗(yàn)時(shí)的承載要求。同時(shí)，新試驗(yàn)臺(tái)架的使用，要能夠完美解決之前使用臨時(shí)試驗(yàn)臺(tái)架時(shí)存在的問題。

2.2 技術(shù)方法

柴油機(jī)噴油器試驗(yàn)臺(tái)架外形總尺寸為1000mm×600mm×700mm。試驗(yàn)臺(tái)架的材料需滿足平整性好、耐沖擊性高、結(jié)實(shí)牢固、美觀等特性。因電站地理位置位于海邊，噴油器專用試驗(yàn)臺(tái)架的存放環(huán)境為海邊環(huán)境，具有一定的腐蝕性，所以試驗(yàn)臺(tái)架要進(jìn)行整體防腐處理。

試驗(yàn)臺(tái)架左側(cè)設(shè)計(jì)可折疊式面板，不用時(shí)可將面板折疊，以節(jié)省空間。當(dāng)工作時(shí)，可將面板展開，展開后的面板由兩根液壓鉸鏈支撐，上面可放置一帶蓋的有機(jī)玻璃油盆。油盆用于接收噴油器噴出的霧化柴油，油盆蓋上開有Φ80mm的開孔供噴油器插入，油盆側(cè)面接近底部的位置裝有排放閥，可在工作結(jié)束后將廢棄柴油排出到廢油桶中。

圖1 可折疊式面板及油盆

在連接噴油器和供油管中間部位加裝支架，要求支架能夠?yàn)橛凸芴峁┳銐虻闹瘟?，使油管保持水平、穩(wěn)定，端部的噴油器不會(huì)晃動(dòng)。

臺(tái)架裝有可移動(dòng)的高強(qiáng)度萬向輪，底部有四個(gè)支腳，使用時(shí)可旋轉(zhuǎn)出來作為輔助支撐，保證工作期間臺(tái)架的平衡，不至于被壓翻。

圖2 試驗(yàn)臺(tái)架支腳

臺(tái)架右側(cè)安裝一個(gè)6 寸的虎鉗和一個(gè)Φ200mm 的三爪卡盤（帶分度頭），虎鉗和三爪卡盤用于拆裝噴油器及其試驗(yàn)工具。

圖3 虎鉗和三爪卡盤

試驗(yàn)臺(tái)架中間安裝噴油器試驗(yàn)工具的主體裝置，臺(tái)架下加裝有兩層隔板，用于臨時(shí)存放進(jìn)行噴油器試驗(yàn)時(shí)需要用到的工具和油品。

圖4 噴油器試驗(yàn)臺(tái)架整體裝配設(shè)計(jì)簡圖

2.3 實(shí)施過程的質(zhì)量與可靠性

（1）試驗(yàn)臺(tái)架四只腿強(qiáng)度計(jì)算。試驗(yàn)臺(tái)架連同噴油器校驗(yàn)工具、虎鉗和三爪卡盤的總重量約為200kg，四只腿使用的材料為40mm×40mm×3mm的不銹鋼方管。

不銹鋼方管的截面積總和為17.76cm2，方管所受壓力為：

不銹鋼的許用約為2544kg/cm，所以安全系數(shù)：

（2）試驗(yàn)臺(tái)架滾輪強(qiáng)度計(jì)算。如上所知，試驗(yàn)臺(tái)架的總重量約為200kg，選用的滾輪受力強(qiáng)度約為300 千克/只，所以滾輪的安全系數(shù)：

（3）試驗(yàn)臺(tái)架穩(wěn)定性說明。

圖5 工作受力簡圖

如上圖所示受力點(diǎn)在支點(diǎn)的內(nèi)側(cè)，所以實(shí)際使用中不產(chǎn)生力矩，所以實(shí)際使用中，臺(tái)架會(huì)有很好的穩(wěn)定性，而且可旋轉(zhuǎn)的輔助支撐支腿也可以增強(qiáng)臺(tái)架的穩(wěn)定性。

通過以上計(jì)算可以得到結(jié)論：按照上述設(shè)計(jì)進(jìn)行制造的噴油器試驗(yàn)臺(tái)架具有極高的安全性、可靠性，完全能夠滿足使用需求。

2.4 實(shí)際應(yīng)用結(jié)果

經(jīng)過幾次大修的實(shí)際應(yīng)用與檢驗(yàn)，該試驗(yàn)臺(tái)架完全符合噴油器檢修要求，并且完美解決了使用臨時(shí)試驗(yàn)臺(tái)架時(shí)存在的問題。

3 結(jié)論

本項(xiàng)目設(shè)計(jì)并制造的應(yīng)急柴油機(jī)噴油器檢修專用試驗(yàn)臺(tái)架，經(jīng)過兩次大修的使用與完善，能夠完全勝任應(yīng)急柴油機(jī)噴油器檢修的各項(xiàng)工作，并且徹底地消除了使用臨時(shí)試驗(yàn)臺(tái)架時(shí)存在的各種問題及安全隱患，它具備以下優(yōu)點(diǎn)。

（1）噴油器專用試驗(yàn)臺(tái)架為可移動(dòng)式，方便使用。大修時(shí)可放于柴油機(jī)檢修專用集裝箱內(nèi)，檢修人員可在集裝箱內(nèi)完成噴油器校驗(yàn)，節(jié)省了檢修人員在機(jī)修車間與柴油機(jī)廠房之間往返搬運(yùn)的時(shí)間，降低了噴油器在搬運(yùn)過程中因碰撞、掉落等原因造成損壞的風(fēng)險(xiǎn)，同時(shí)也方便了對(duì)設(shè)備和人員進(jìn)行管理。

（2）相比于臨時(shí)搭建的試驗(yàn)臺(tái)，專用臺(tái)架更規(guī)范、更穩(wěn)固，安全性和可靠性更高。且專用臺(tái)架功能更多、更全面，尤其是虎鉗和三爪卡盤的配備，使得噴油器檢修的所有相關(guān)項(xiàng)目都可以在此進(jìn)行，大大提高了工作效率。

（3）噴油器檢修專用試驗(yàn)臺(tái)架可以提高工作效率，縮短維修工期。因工作效率顯著提高，節(jié)省柴油機(jī)檢修總工時(shí)，可以促使安全通道檢修進(jìn)度提前12小時(shí)，帶來大量直接、間接經(jīng)濟(jì)效益。

（4）有效改善了檢修作業(yè)環(huán)境。噴油器專用試驗(yàn)臺(tái)架配備了專門的有機(jī)玻璃箱，檢修過程更加健康環(huán)保。噴油器噴出的霧化柴油直接進(jìn)入箱內(nèi)，既能清晰地觀察噴油器霧化情況，又有效防止霧化柴油散布在空氣中、設(shè)備上，杜絕了火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)的同時(shí)，還避免了工作人員將柴油吸入體內(nèi)、產(chǎn)生健康問題。

（5）根據(jù)維修實(shí)踐，對(duì)初始的噴油器試驗(yàn)工具進(jìn)行了改進(jìn)，設(shè)計(jì)并加裝了噴油器連接供油管支架，消除了之前存在的供油管可能彎曲變形甚至斷裂的隱患。