快装小车在发动机实验室台架上的设计应用

0 引 言

随着国家改革开放与发展、国家政策的支持，汽车工业研究与开发投资与日俱增，而发动机性能是评价车辆好坏的关键因素，因此，验证一台发动机性能的好坏与否就变得极其重要。发动机试验台架（如图1所示）作为快速验证发动机性能指标的一种试验工具，在发动机新产品的开发验证中已经占有非常重要的地位。发动机试验台架，需要安全可靠的环境，中间涉及很多方面，它是作为汽车发动机研发生产行业常见的验证设备而出现的。试验台架的目的是模拟整车运行工况，实现发动机产品的性能、可靠性等开发试验作业。而快装小车作为试验台架附属设备，其设计应用是否合理对于发动机试验台架的工作效率起到至关重要的作用[1]。

1 发动机试验台架快装小车的基本原理

发动机在一个预装区域内安装在快换装置的发动机支架上，利用对中装置进行发动机对中，并进行流体管路连接和发动机上测试传感器的线缆连接，然后将发动机固定牢固后移动至试验台架，通过安装在大铁底板上的导向接收装置将快换装置精确定位，并用4个手动夹具将快换装置固定牢固，联上传动轴进行试验。

图1 发动机试验台架

1.快装小车 2.发动机 3.台架电动机

1.1 发动机试验台架快装小车的设计要求

发动机试验台是提高和改善发动机的使用性能以及动力性能的一个必要手段，试验台架快装小车作为试验台架的配套设施，可以大大提高发动机上下台架效率。文中主要以安徽华菱汽车有限公司重型环保大功率发动机上下台架为例设计的发动机快装小车，能够快速完成发动机上下台架作业，其快装小车的设计应用能够提高发动机上下台架过程中的可靠度，提高工作效率。利用快装小车对中装置进行发动机对中，并进行流体管路连接和发动机上测试传感器的线缆连接，然后将发动机固定牢固后移动至试验台架，通过安装在大铁底板上的导向接收装置将快换装置精确定位，并用4个手动夹具将快换装置固定牢固，联上传动轴即可进行试验。

1.2 发动机快装小车分类

发动机快装小车系统按行进方式分类可分为：轮式升降结构和固定式结构；按定位方式分类可分为：V型块定位（如图2所示）和销定位[2-4]。

1）轮式升降结构特点：小车底部装有4组移动轮，起到承受负载及移动本体的目的。利用液压起升机构实现快装小车本体的起升与降落。优点：移动方便、功能全面、安全性好、可靠性高。

2）固定式结构特点：小车为焊接钢结构，底部无移动轮;优点：结构简单、可靠性高、成本较低。

图2 V型块定位

3）V形块定位：a.横向定位。通过快装小车底部的V形定位块与台架上相应位置的V形面吻合来实现;b.纵向定位。两件V形定位块的直线中间设置圆柱形定位销实现纵向精确定位。

4）销定位：a.“一面两销”定位，定位可靠性高；b.受孔中心距的误差影响小，定位精度高；c.定位方式简单；d.加工难度较小，加工成本相对较低。

1.3 发动机快装小车系统构成

快装小车系统组成包括如下几部分：

1）发动机小车由发动机小车本体和发动机支撑调节器两部分组成。发动机小车本体由小车框架、移动轮、废液收集盘、导向轮、定位块、液压起升机构、纵向导轨、横向导轨等组成。发动机支撑调节器（如图3所示）用于支撑、固定发动机；无级调节发动机的空间位置，保证中心高；可选配高度方向V型微调机构，实现精确调整目的；高度方向有刻度及刻度指示；最大高度处有限位装置。

2）试验间接收定位器。接收定位器能够使快装小车快速准确地在台架上实现与测功机的对中并固定，台架接收定位器须具有可靠的导向及定位功能。其中：小车导向轨道用于小车上下台架的进出导向；前置限位装置用于小车上台架的前行限位；定位装置用于小车在台架上的精确定位；底板用于安装导轨、定位装置等部件，不受T型槽的限制；锁紧装置用于小车在台架上的固定。重型快速夹具（如图4所示）可选夹紧力为9000～36 000 N。

图3 发动机支撑调节器

3）对中规。对中规既可放在小车上也可在预装区前端，每套对中规都包括对中支架、对中套筒和对中盘。性能特点：对中规可拆卸，带有定位装置，具有可靠的重复精度；对中套筒带有去隙装置，能确保同轴度；对中规中心高满足用户要求；对中规对中精度达到±0.2 mm。

4）快速连接单元。

a.发动机冷却液快插接头（如图5所示）。具有自密封功能，拆卸时不漏水；快插接头耐温大于180 ℃，耐压大于1 MPa；阀体材质采用不锈钢，具有耐腐蚀性。

b.燃油快插接头。燃油快插接头耐温大于50 ℃，耐压大于1 MPa；燃油快插接头具有自锁、密封、无泄漏功能，保证拆卸时不漏油。

c.机油快插接头。机油快插接头耐温大于180 ℃，耐压大于1 MPa；机油快插接头具有自锁、密封、无泄漏功能，保证拆卸时不漏油。

d.中冷装置的冷却水快插接头。插座、插头均带自密封；工作介质为水或防冻防锈液，快插接头具有防锈性能；快插接头耐温≥100 ℃，耐压≥0.6 MPa。

5）温度、压力信号转接系统。在试验准备区内将传感器通过快速接头接到电信号转接箱（如图6）上，当发动机推到试验间时，再通过快速接头连接到信号采集箱上，使发动机正常运转。

6）板式换热器、中冷器。快装小车系统提供钎焊板式换热器（如图7）、中冷模拟控制设备与发动机快装小车的集成服务，包括从该设备到试验间侧快速接口的管路、部件等的供货及连接。特点：安全系数高，防止内部破坏和泄漏；板材为不锈钢，焊接强度高；安装位置合理，连接方便简单。

图4 重型快速夹具

图5 冷却液快插接头

2 发动机快装小车的设计及实际应用

2.1 快装小车设计实施与试用

图6 信号转接箱

图7 钎焊板式换热器

图8 快装小车装置应用效果图

1.温度、压力信号转接接头 2.中冷器 3.冷却水进出水 4.冷却液快插单元 5.油管连接单元 6.发动机支撑调节器

安徽华菱汽车有限公司重型环保大功率发动机上下试验台架快装小车由于属于非标件，传统试验台架发动机上下台架一般通过起吊装备将发动机吊装后放在台架上，再进行台架对中及管路连接工作。为提高台架效率，满足试验台架现场使用新需求，在项目实施前期汲取了传统方式的不足，尝试了多种试制小车方案，合理选择，认真考虑发动机快装小车上下台架过程中的各个环节。为进行批量小车制造应用奠定了基础。快装小车装置（如图8）投入应用后，较好地解决了前期通过起吊装置先放入再进行对中耗时耗人等问题，大大提高了试验台架发动机上下台架效率，节省了人力、时间，且操作简单安全可靠[5-8]。

2.2 发动机快装小车装置现场调试实验

发动机快装小车调试完成后，进行了不同台架的上下台架试验。将发动机快装小车通过叉车叉到试验间后进行对中固定。基于发动机台架的快装小车通过在台架准备间将发动机小车的大部分工作准备好，包括对中、传感器连接、管路快接和线束接线，然后再将快装小车直接上到台架上进行最终安装。大大缩短发动机上台架的时间，提高台架的利用率，降低发动机的试验成本。该快装小车装置满足了设计开发要求，装置操作简单、结构新颖、工作效率高。由于快装小车装置属于非标产品，不同的工艺现场对于快装小车装置的需求均有不同，因此不能进行量化生产是其美中不足之处[9]。

3 结 语

现代化的工业生产都向着规模化发展，企业为降低研发成本、提高研发效率必将采用精益化的研发方式，因此，在进行发动机台架试验时，选择机械化操作简单且造价低的新设备必将成为企业首选。本文以某公司试验台架上下发动机快装小车的应用为例，重点阐述了发动机快装小车在发动机上下台架过程中的实际应用。根据发动机上下台架的现状和存在的问题，设计开发的发动机快装小车方案具有结构简单、造价低、通用性好等特点。很好地解决了常规的采用起吊装置进行发动机上下台架时的效率低下，存在安全隐患等问题，提高了台架的利用效益，降低了发动机开发成本。

发动机快装小车装置设计形式非常广泛，根据工艺要求的不同，存在多种不同的形式。文中的发动机快装小车装置设计的一些方法和技巧，对于业界汽车发动机上下台架过程中需要较长时间进行对中定位、测试传感器线缆连接等的实践应用具有一定的参考意义。