大型發(fā)動機(jī)試驗(yàn)臺車設(shè)計(jì)要點(diǎn)研究

魏喜龍，楊冬梅，蔣洋

（中國石油集團(tuán)濟(jì)柴動力有限公司，山東 濟(jì)南 250306）

近年來，我國的能源結(jié)構(gòu)不斷調(diào)整，節(jié)能環(huán)保政策要求趨嚴(yán)，以天然氣、沼氣、瓦斯氣等清潔能源為燃料的燃?xì)獍l(fā)電產(chǎn)品，逐漸受到市場青睞，特別是1MW以上的大功率產(chǎn)品，因?yàn)榫邆湔嫉孛娣e小、發(fā)電效率高等優(yōu)勢特點(diǎn)，市場需求量急劇攀升。而在這個(gè)級別的市場中，此前幾乎全部被進(jìn)口品牌產(chǎn)品占據(jù)。某大型氣體發(fā)動機(jī)配備的天然氣發(fā)電機(jī)組功率達(dá)到2MW，沼氣和瓦斯發(fā)電機(jī)組功率達(dá)到1.5MW，滿足用戶使用清潔能源進(jìn)行大功率發(fā)電的需求。某大型氣體發(fā)動機(jī)單機(jī)裝配完成后，需要進(jìn)行臺架試驗(yàn)，磨合發(fā)動機(jī)并驗(yàn)證發(fā)動機(jī)的各項(xiàng)性能指標(biāo)。試驗(yàn)過程中對試驗(yàn)臺車承重要求高，應(yīng)牢固、可靠，試驗(yàn)臺車還需具備行走和升降功能，可以將大型氣體發(fā)動機(jī)從試驗(yàn)中心大廳運(yùn)送到試驗(yàn)間內(nèi)，同時(shí)應(yīng)具備左右調(diào)整功能，保證能與測功器連接。

1 大型發(fā)動機(jī)試驗(yàn)臺車技術(shù)要求

大型發(fā)動機(jī)試驗(yàn)臺車應(yīng)具備行走和升降功能，前后移動采用電機(jī)帶動減速機(jī)構(gòu)，驅(qū)動雙側(cè)車輪，行走時(shí)使發(fā)動機(jī)及試驗(yàn)臺車升起，進(jìn)入試車間工作位置時(shí)使發(fā)動機(jī)及試驗(yàn)臺車下降并定位在V形塊上。試驗(yàn)臺車根據(jù)發(fā)動機(jī)的外形尺寸、安裝位置要求及試驗(yàn)要求進(jìn)行設(shè)計(jì)，具備左右調(diào)整功能，保證能夠正確與測功器連接，與測功器同軸度控制在0.20mm之內(nèi)。試驗(yàn)臺車在發(fā)動機(jī)出廠試驗(yàn)過程中應(yīng)牢固、可靠，保證發(fā)動機(jī)在試驗(yàn)過程中不會出現(xiàn)與測功器同軸度超差及震動過大的問題。

大型發(fā)動機(jī)試驗(yàn)臺車為四輪鋼結(jié)構(gòu)，承載能力20t，車體長度3300mm，試驗(yàn)臺車的機(jī)架底座、前后行走裝置、上下升降裝置均采用型鋼和鋼板焊接成框架結(jié)構(gòu)，并有足夠的強(qiáng)度、剛度及抗震性能；焊接成型后進(jìn)行消除焊接內(nèi)因力的處理，保證轉(zhuǎn)運(yùn)及性能試驗(yàn)時(shí)不變形，具體內(nèi)容如下：

（1）臺車的運(yùn)行速度為6～12m/min，主體結(jié)構(gòu)12mm鋼板。臺車車輪直徑270mm；臺車運(yùn)行到位后車輪的提升高度為6～12mm，使車體與V型導(dǎo)軌及基礎(chǔ)平板接觸，并保持車輪在發(fā)動機(jī)試驗(yàn)時(shí)無抖動，以免損壞車輪內(nèi)軸承。

（2）車輪提升采用液壓式升降結(jié)構(gòu)，提供操作動力提升外接點(diǎn)，在下車頂面兩側(cè)；發(fā)動機(jī)及試驗(yàn)臺車下降落在V形鐵塊上后發(fā)動機(jī)曲軸中心線高度900mm，發(fā)動機(jī)調(diào)整高度3mm。

（3）臺車的驅(qū)動均為交流電機(jī)加減速箱車輪，均隱藏于臺車車體內(nèi)。

（4）臺車運(yùn)行實(shí)現(xiàn)點(diǎn)動控制，點(diǎn)動一次（不受時(shí)間限制）運(yùn)行距離＜100mm。

（5）車輪內(nèi)軸承采用全密封水軸承。

（6）臺車驅(qū)動控制采用手持式操作盒子，需有運(yùn)行、點(diǎn)動、停止，急停帶鑰匙開關(guān)，并配10m可收回電線盤。外供電從電線盤上引出后接入車體側(cè)面的臺車內(nèi)控制點(diǎn)上。

（7）臺車車輪輪距按現(xiàn)場軌道實(shí)測確定。

（8）電機(jī)、操作盒及電氣設(shè)備防水、防油。

（9）臺車考慮起吊點(diǎn)，在臺車的側(cè)面，平時(shí)隱藏于車體內(nèi)，用時(shí)可拉出。

2 大型發(fā)動機(jī)試驗(yàn)臺車設(shè)計(jì)方案

大型發(fā)動機(jī)試驗(yàn)臺主要由車架、主動車輪和液壓裝置等組成，車架的作用是與發(fā)電機(jī)對接安裝，車輪的作用是實(shí)現(xiàn)試驗(yàn)臺車的前后移動，液壓裝置的作用是實(shí)現(xiàn)車架的起降，方便臺車移動或固定。

車架由左右附架、工作臺面、左右主架、V型鐵支板、電機(jī)筋板、瓦座筋板、滑塊定位板、端板、前后拉車槽鋼、電器防護(hù)盒、起重鉤、左右主架底板、提升機(jī)構(gòu)安裝架、過線管、減速箱支架、端封閉板、端側(cè)封閉板、中間連接槽鋼、中間封閉板、起重鉤盒、側(cè)裙板、過線筋板、R筋等組成，焊接誤差按IT14級控制，焊接后按照應(yīng)力消除處理。

主動車輪由車軸、車輪鏈輪、車輪、軸頭壓蓋、調(diào)整墊、隔墊、鎖母墊、上下頂塊及部分螺栓螺母等組成。

液壓裝置由油箱、高壓安全閥、高壓單向閥、高壓泵、濾油器、低壓泵、壓桿、低壓安全閥、低壓單向閥、卸載閥、高壓膠管等組成。

使用時(shí)將大型氣體發(fā)動機(jī)試驗(yàn)臺車吊裝至試驗(yàn)臺架外的現(xiàn)場軌道處，將大型氣體發(fā)動機(jī)吊裝至試驗(yàn)臺車上，然后通過液壓裝置進(jìn)行打壓將車架升起，再通過臺車驅(qū)動裝置移動車輪，將試驗(yàn)臺車及發(fā)動機(jī)沿軌道運(yùn)送至試驗(yàn)臺架內(nèi)測功器旁，然后對液壓裝置泄壓使車架下降至地面，發(fā)動機(jī)與測功器對中后用地腳螺栓將車架緊固，保證發(fā)動機(jī)在出廠試驗(yàn)過程中牢固、可靠，不出現(xiàn)與測功器同軸度超差及振動過大。

3 大型發(fā)動機(jī)試驗(yàn)臺車設(shè)計(jì)要點(diǎn)

大型發(fā)動機(jī)試驗(yàn)臺車的車架設(shè)置凹部以容納發(fā)動機(jī)的油底殼，凹部沿著車架的長度方向設(shè)置，能夠帶動發(fā)動機(jī)與測功機(jī)對接安裝，車架內(nèi)部設(shè)有升降機(jī)構(gòu)與行走機(jī)構(gòu)，車架與升降機(jī)構(gòu)連接以帶動車架的升降，行走機(jī)構(gòu)設(shè)置在車架內(nèi)部的車輪底部，行走機(jī)構(gòu)與驅(qū)動機(jī)構(gòu)連接以帶動車架移動。車架的長度同要支撐的大型發(fā)動機(jī)的長度相適配，寬度大于對應(yīng)發(fā)動機(jī)的寬度。行走機(jī)構(gòu)能夠有效帶動試驗(yàn)臺車的移動，升降機(jī)構(gòu)帶動車架的起落，方便試驗(yàn)臺車移動或升降，試驗(yàn)臺車在抬高時(shí)能夠移動，在下落后能夠與地面接觸以保證對大型發(fā)動機(jī)的有效支撐。從而實(shí)現(xiàn)車架帶動發(fā)動機(jī)實(shí)現(xiàn)升降和前后運(yùn)動。

圖2 大型發(fā)動機(jī)試驗(yàn)臺車的主架正視圖

圖3 大型發(fā)動機(jī)試驗(yàn)臺車內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖

從圖1～3中可以看出大型發(fā)動機(jī)試驗(yàn)臺車的作用：

圖1 大型發(fā)動機(jī)試驗(yàn)臺車的主架俯視圖

（1）車架的作用是對發(fā)動機(jī)進(jìn)行支撐，而且?guī)影l(fā)動機(jī)與測功機(jī)對接安裝，行走機(jī)構(gòu)能夠有效帶動試驗(yàn)臺車的移動，升降機(jī)構(gòu)帶動車架的起落，方便試驗(yàn)臺車移動或固定，試驗(yàn)臺車在抬高時(shí)能夠移動，在下落后能夠與地面接觸以保證對大型發(fā)動機(jī)的有效支撐。

（2）為了方便大型發(fā)動機(jī)的吊裝，對大型發(fā)動機(jī)的支撐，所述凹部為U型槽，凹部的至少一端敞口設(shè)置。

（3）定位板突出于車架上表面設(shè)置，定位板的設(shè)置有效對發(fā)動機(jī)側(cè)部的固定座進(jìn)行支撐和定位，方便大型發(fā)動機(jī)準(zhǔn)確坐落于試驗(yàn)臺車；定位板的長度和寬度分別同與發(fā)動機(jī)側(cè)部的固定座的長度和寬度相適配。凹部一側(cè)設(shè)置多個(gè)定位板，凹部一側(cè)的多個(gè)定位板中相鄰兩定位板之間間隔設(shè)定距離設(shè)置；定位板遠(yuǎn)離所述凹部的一側(cè)設(shè)置凸部，凸部高于定位板上表面設(shè)置，且穿過凸部設(shè)置用于同發(fā)動機(jī)側(cè)部的固定座抵接的桿件，凸部與定位板上表面垂直，桿件具體可為螺栓，螺栓穿過凸部后同發(fā)動機(jī)側(cè)部進(jìn)行抵接。

（4）車架底部設(shè)置伸出塊，伸出塊開有通孔以通過緊固件將車架固定于地面，通過伸出塊的設(shè)置，在試驗(yàn)臺車移動到位后，通過緊固件將試驗(yàn)臺車同地面連接，保證試驗(yàn)臺車的穩(wěn)定。

（5）大型發(fā)動機(jī)試驗(yàn)臺車包括若干能夠設(shè)于定位板與發(fā)動機(jī)側(cè)部的固定座之間的墊片，墊片的設(shè)置用于對大型發(fā)動機(jī)與測功器的對中調(diào)整。

（6）車輪與設(shè)于地面的導(dǎo)軌相適配，驅(qū)動機(jī)構(gòu)位于車架內(nèi)側(cè)，升降機(jī)構(gòu)為液壓升降機(jī)構(gòu)，車架內(nèi)部及底部設(shè)有用于容納升降機(jī)構(gòu)的空間。

（7）升降機(jī)構(gòu)設(shè)有多處，升降機(jī)構(gòu)、驅(qū)動機(jī)構(gòu)分別與控制單元連接，行走機(jī)構(gòu)包括若干組車輪，每一組車輪包括一對車輪，一對車輪通過車軸連接，其中一個(gè)車輪通過傳動機(jī)構(gòu)與所述的驅(qū)動機(jī)構(gòu)連接。

4 大型發(fā)動機(jī)試驗(yàn)臺車工作方法

大型發(fā)動機(jī)試驗(yàn)臺車使用時(shí)的具體步驟為：將大型發(fā)動機(jī)試驗(yàn)臺車吊裝至試驗(yàn)臺架處的現(xiàn)場導(dǎo)軌處，將大型發(fā)動機(jī)吊裝至試驗(yàn)臺車上，發(fā)動機(jī)油底殼與車架凹部對正，發(fā)動機(jī)側(cè)部的固定座與定位板對正，并利用螺栓實(shí)現(xiàn)定位板對發(fā)動機(jī)側(cè)部的固定座進(jìn)行限位，控制單元控制升降機(jī)構(gòu)將車架升起，之后控制驅(qū)動機(jī)構(gòu)帶動車架沿著導(dǎo)軌移動至試驗(yàn)臺架的測功器一側(cè)，升降機(jī)構(gòu)收回，車架下降同地面接觸，大型發(fā)動機(jī)與測功器對中后通過緊固件穿過伸出塊將試驗(yàn)臺車同地面連接，開始對發(fā)動機(jī)進(jìn)行臺架試驗(yàn)。臺架試驗(yàn)完成后，將大型發(fā)動機(jī)與測功器脫開，解開試驗(yàn)臺車與地面的連接，之后控制單元控制升降機(jī)構(gòu)將車架升起，之后控制驅(qū)動機(jī)構(gòu)帶動車架沿著導(dǎo)軌移動至試驗(yàn)臺架外面，脫開大型發(fā)動機(jī)與試驗(yàn)臺車的螺栓連接，最后將臺架試驗(yàn)完成的大型發(fā)動機(jī)吊離試驗(yàn)臺車，完成臺架試驗(yàn)（圖4）。

圖4 液壓升降機(jī)構(gòu)系統(tǒng)示意圖

5 該設(shè)計(jì)方案的優(yōu)點(diǎn)

（1）車架的作用是對發(fā)動機(jī)的支撐，而且?guī)影l(fā)動機(jī)與測功機(jī)對接安裝，行走機(jī)構(gòu)能夠有效帶動試驗(yàn)臺車的移動，升降機(jī)構(gòu)帶動車架的起落，方便試驗(yàn)臺車移動或固定，試驗(yàn)臺車在抬高時(shí)能夠移動，在下落后能夠與地面接觸以保證對大型發(fā)動機(jī)的有效支撐。

（2）通過設(shè)置定位板，有效對發(fā)動機(jī)側(cè)部的固定座進(jìn)行支撐和定位，方便大型發(fā)動機(jī)準(zhǔn)確坐落于試驗(yàn)臺車；進(jìn)一步通過凸部和穿過凸部的桿件設(shè)置，有效保證在移動過程中對發(fā)動機(jī)的穩(wěn)定支撐，以及試驗(yàn)過程中發(fā)動機(jī)的穩(wěn)定。

（3）在車架底部設(shè)置伸出塊，通過伸出塊的設(shè)置，在試驗(yàn)臺車移動到位后，通過緊固件將試驗(yàn)臺車同地面連接，保證試驗(yàn)臺車的穩(wěn)定。

（4）通過試驗(yàn)臺車工作方法的給出，試驗(yàn)臺車能夠有效支撐大型發(fā)動機(jī)，而且方便試驗(yàn)臺車帶動發(fā)動機(jī)的移動，移動后試驗(yàn)臺車還能夠與地面連接，保證大型發(fā)動機(jī)在出廠試驗(yàn)過程中牢固、可靠，不出現(xiàn)與測功器同軸度超差及振動過大。

6 結(jié)語

大型發(fā)動機(jī)試驗(yàn)臺車的設(shè)計(jì)研究解決了現(xiàn)有技術(shù)中試驗(yàn)臺車不適用于大功率的發(fā)動機(jī)，不能滿足較大功率發(fā)動機(jī)試車要求的問題，具有保證大型發(fā)動機(jī)在出廠試驗(yàn)過程中牢固、可靠，不出現(xiàn)與測功器同軸度超差及振動過大的有益效果，該大型發(fā)動機(jī)試驗(yàn)臺車包括車架，車架設(shè)置凹部以容納發(fā)動機(jī)的油底殼，凹部沿著車架的長度方向設(shè)置，車架在凹部的兩側(cè)分別設(shè)置若干定位板，定位板對發(fā)動機(jī)側(cè)部的固定座進(jìn)行限位，車架與升降機(jī)構(gòu)連接以帶動車架的升降，車輪底部設(shè)置行走機(jī)構(gòu)，行走機(jī)構(gòu)與驅(qū)動機(jī)構(gòu)連接以帶動車架移動。

本文對大型發(fā)動機(jī)試驗(yàn)臺車的設(shè)計(jì)要點(diǎn)進(jìn)行了研究，對技術(shù)方案、工作方法及優(yōu)點(diǎn)進(jìn)行了論述，該大型發(fā)動機(jī)試驗(yàn)臺車可支撐大型發(fā)動機(jī)，而且方便試驗(yàn)臺車帶動發(fā)動機(jī)的移動，移動后試驗(yàn)臺車還能夠與地面連接，保證大型發(fā)動機(jī)在出廠試驗(yàn)過程中牢固、可靠，不出現(xiàn)與測功器同軸度超差及振動過大。本文研究可為大型發(fā)動機(jī)試驗(yàn)臺車的設(shè)計(jì)提供一定的指導(dǎo)。