发动机润滑系统清洗（共7篇）
发动机润滑系统清洗 篇1
1.发动机熄火后,趁热旋下放油螺塞,放出脏机油。
2.清洗机油粗过滤器、细滤清器壳体,更换滤芯后装好(有的机型是滤清器整体更换)。
3.清洗油底壳,清洗干净后装好。
4.加入新机油,松开机油散热器回油管接头,摇转曲轴,使新机油将散热器中的清洗油挤出,直到全部流出的是新机油为止,再装好油管并补足新机油。
5.在发动机全部减压情况下,用启动机带动主机运转2～3min(小型拖拉机可用启动摇把摇机2～3min即可),使新机油挤尽残留在轴瓦等零部件工作表面的脏机油,形成新的润滑油膜。
6.用清洗剂清洗。发动机经过长期使用,有部分金属碎屑和积碳不能被机油带出燃烧室,这就需要在换机油时加入除碳液空转发动机,让液体带出机油不能带出的杂质。一般车行6～8万km做一次,可使发动机的使用寿命大大提高。使用专用清洗液,能使发动机润滑系统清洗设备可以有效清除发动机润滑系统中的积碳、积胶和其他沉积物、粘结物。用清洗剂清洗,无需拆卸发动机,使用接头将清洗设备和发动机机油进口和排油口连接。清洗设备储油箱中的机油与清洗液的混合液可替代机油,在发动机中循环,润滑。
发动机润滑系统的清洗 篇2
1.发动机熄火后, 趁热拧下放油塞, 放出脏机油。
2.清洗机油粗过滤器、细滤清器壳体, 更换滤芯, 然后装好 (有的机型是滤清器整体更换) 。
3.清洗油底壳, 清洗干净后装好。
4.加入新机油, 松开机油散热器回油管接头, 摇转曲轴, 使新机油将散热器中的清洗油挤出, 直到全部流出新机油为止, 再装好油管并补足新机油。
谈谈发动机的冷却系统和润滑系统 篇3
一、冷却系统
冷却系统的功用是保证发动机在正常的温度下工作, 把发动机工作时产生的热量通过它散发出去, 加以冷却, 经常检查冷却系统的工作状况, 不能有缺水、漏水或风向、风流、风量不对等现象, 以免破坏发动机的正常工作, 损坏机件, 造成事故。
冷却系统按发动机的冷却方式可分为风冷却和水冷却两种。
1. 风冷却系统
风冷却一般用于小型发动机上。依靠飞轮上的风扇叶旋转, 产生气流, 通过导风罩、引风圈、导风板等导风装置的导向作用, 直接吹向气缸盖和气缸体的外表, 将热量带走。气缸盖、气缸体外表上分布了很多散热片, 它的功用是加大与空气的接触面积, 提高散热能力。导风罩和引风圈、导风板的作用是将冷空气引导到需要冷却的部位, 使各部位冷却均匀, 达到维持其适宜工作温度的目的。若不用导风装置, 则在气缸盖、气缸体等零件的背面就不能得到足够的冷却, 使之温度过高, 造成很大温差, 引起气缸和其他零件变形, 严重时还会发生活塞拉缸和卡死等故障。
2. 水冷却系统
按冷却水循环方式的不同, 小型柴油机的冷却系可分为三种:蒸发式冷却、热对流循环式冷却、压流循环式冷却。
下面针对农村普遍使用的R175、R180、R185、R190、S195、立式195T、ZH100、德力1105等型号的柴油机, 对他们的冷却方式做一个简单的介绍。
(1) 蒸发式冷却。发动机工作时, 气缸体水套和气缸盖水套中的水因接触高温零件而温度升高, 这部分水受热膨胀, 密度减小, 便上升到水箱的顶部, 水箱表层的水受到外界空气的冷却, 密度加大而下沉, 分别进入缸体水套和缸盖水套, 形成上下对流, 连续不断地循环, 从而将气缸体和气缸盖周围的热量带到水箱散发掉。当水箱内的水温升高到沸点时, 缸体水套和缸盖水套内水逐渐变成水蒸气, 冲击水箱水面散发到空气中去。蒸发式水冷却系统靠水沸腾吸收大量的热并散发到空气中去, 加强散热冷却作用。因此, 水箱常常出现“开锅”现象, 这是正常的, 应注意经常补充冷却水, 以保证发动机的正常工作温度。
采用蒸发式冷却系统的小型发动机如R175、R180、S195柴油机应经常注意补充冷却水, 因为其铸铁水箱散热慢、容积小, 冷却水非常容易蒸发。根据实践证实, 水箱内的冷却水少于水箱容积的1/2后, 发动机在重负荷高速长时间运转时, 因温度过高, 会发生拉缸的严重机械事故。
(2) 热对流式循环冷却。立式195T和德力1105型柴油机的冷却系统属于此种冷却方式, 利用水的温度差所引起的密度变化形成水的热对流自然循环, 当柴油机工作时, 气缸体水套与气缸盖水套的冷却水由于接触高温零件而温度升高, 密度变小, 沿上水管进入水箱的上水室, 而水箱内的冷却水因密度较大靠自重而进入下水室, 经下水管进入气缸体水套和气缸盖水套, 缸体水套和缸盖水套的低温水受热后密度变小又上升进入上水室, 水箱内的冷却水下沉到下水室进入缸体水套和缸盖水套, 如此往复, 使冷却水连续不断地循环, 达到传热和散热的目的。
广东顺德德力1105柴油机采用离心式风扇, 风扇与飞轮铸造一体, 水箱下部装有导风罩, 当低温空气经过水箱散热芯片的空隙被吸进时, 经过导风罩, 从风扇的径向出风口带走部分热量, 排到大气中去。热对流循环式冷却系统就是通过循环水通道和风通道两部分冷却发动机, 使其在最适宜的温度下工作。
在水箱盖上即散热器加水口处装有一个蒸汽空气阀, 其作用是当水箱内产生大量蒸汽而气压较高时, 空气阀便打开, 使冷却系统与大气相通, 避免高压气体胀裂散热器芯。当柴油机的温度下降, 蒸汽凝结成水, 水箱内的气压低于大气压力时, 则外界大气顶开空气阀, 让空气进入散热器中, 压力保持平衡。蒸汽空气阀上与大气相通的通气管也能使冷却系统中多余的水从此管溢出。
(3) 压流循环式冷却。多缸发动机和泰山12型拖拉机配置的195T型柴油机的冷却系统, 利用离心式水泵将水加压进行强制循环, 主要由水泵、散热器、轴流式风扇及进水橡胶管等组成, 散热器及其蒸汽空气阀的结构同热对流循环式相同。
发动机工作时, 曲轴通过三角皮带, 带动冷却水泵的叶轮旋转, 冷却水以一定的压力进入气缸体水套、气缸盖水套和散热器上水室, 受热的冷却水经散热器芯向下流动, 被风扇吹来的大量冷空气冷却, 流到散热器下水室, 又被吸入水泵, 再压入气缸体水套, 实现冷却水的强制循环。
二、润滑系统
润滑系统的功用是将清洁的润滑油不间断地充分供给各运动件的摩擦表面, 使发动机各零件能正常工作。润滑油有五大作用。
(1) 润滑作用:润滑油在摩擦表面形成油膜, 减少零件表面之间的磨损;
(2) 冷却作用:润滑油不停地流动, 将摩擦表面所产生的部分热量带走, 使零件温度不致过高;
(3) 密封作用:利用润滑油的黏性, 增加活塞环、活塞及气缸间的密封性, 减少漏气损失;
(4) 清洗作用:润滑油流过摩擦表面时, 带走磨下来的微小金属屑和其他杂质;
(5) 防锈作用:由于零件表面覆有润滑油, 防止零件表面与空气、水分及燃气接触而发生氧化锈蚀。
发动机的润滑方式有两种:
(1) 压力润滑:靠机油泵将一定压力和流量的润滑油压送到需要润滑的零件表面, 实行强制供油润滑;
(2) 飞溅润滑:也叫非压力润滑, 靠曲轴旋转, 连杆大端激溅起的润滑油与压力润滑各零件泄漏的油滴一起形成细小油滴和油雾, 降落并附着在需要润滑的摩擦表面, 加以润滑。
另外, 还有一种无泵强制飞溅式的润滑系统, 如湖南滨湖柴油机厂生产的老式165F、175F-1、175F-2、BH175F等柴油机, 该类机型曲轴旋转时, 浸在机油中的凸轮轴上的正时齿轮和曲轴上的正时齿轮相吻合, 将机油带上来, 而带上来的机油一部分又流回到油底壳, 另一部分被挤压, 流入滚动轴承, 然后到甩油圈, 在离心力的作用下, 从甩油圈的小孔流入曲轴连杆轴颈的中间部分, 再通过连杆轴颈上的油孔进入连杆轴瓦与连杆轴颈之间进行润滑, 润滑后的机油又从连杆大头的两侧甩到气缸壁、活塞、活塞销、凸轮轴等零件上。气门室内的摇臂、气门、气门导管等零件是通过油雾粘附形式进行润滑的, 被飞贱起来的润滑油雾, 在压力差的作用下, 在机体内流入气门挺柱孔两侧的斜小孔, 经推杆导管到气门室润滑气门室内的运动零件。
润滑系统是发动机的重要系统, 润滑油的优劣是发动机使用寿命的关键, 内燃机的润滑油一般分为汽机油和柴机油两大类, 汽机油用于各种汽油机和中、低速柴油机的润滑, 高速柴油机都要求使用柴机油润滑。在100℃时柴机油按黏度的大小分为HCA-8、HCA-11、HCA-14三种。黏度是指在规定温度下油品的稠稀程度。牌号越高就越稠, 黏度越大, 适用于温暖季节;牌号越小, 就越稀, 黏度越小, 适用于寒冷季节,
一般来说, 黏度大的润滑油更能保证运动件的润滑, 提高气缸密封性, 防止气缸产生窜机油及漏气的现象。但是如果在冬季使用黏度过大的润滑油, 一方面将会导致发动机启动困难, 阻力增大, 消耗在摩擦上的功率增多, 实际发出的功率下降;另一方面, 由于黏度过大, 其流动性能差, 对于靠飞溅润滑的发动机, 会使机油输送量减少, 单位时间内发动机油路中的循环次数减少, 从而冷却作用差, 使被润滑零件温度升高。
润滑油黏度小, 流动性好, 但在零件运动时容易流掉, 使运动件摩擦面形成油膜困难, 润滑不可靠。而且机油易窜入燃烧室燃烧, 引起润滑油消耗量增大。可是黏度小的润滑油在发动机中循环次数多, 冷却散热作用好, 并使发动机易于启动。
发动机冷却系统的清洗维护 篇4
一、冷却系统要定期清洗
发动机冷却系统的冷却液中不同程度地含有钙、镁等盐类物质, 如钙和镁的碳酸盐、硫酸盐和氯化盐等。当盐浓度达到饱和状态时, 它们就从水中析出, 一部分形成沉淀渣, 一部分沉积在冷却系统的内表面形成水垢, 即硫酸钙、碳酸钙等物质。
冷却系统主要由金属组成。当这些金属与水、乙醇等酸质防冻液、冷却液接触时, 电解作用即开始, 酸化反应使冷却液带电, 其结果是金属被腐蚀, 其表面被“咬出凹坑”。冷却液中主要是水, 水遇到铁和空气中的氧就起化学作用而产生铁锈, 致使金属件逐渐被锈蚀。
防冻液和冷却液中均含有硅酸盐, 当冷却液温度从高至低发生变化时, 硅酸盐容易产生“扩散”现象, 在冷却液中形成青苔状的物质。此物质的形成将降低冷却液的流速, 从而导致冷却系统散热功能减退。
二、冷却系统的清洁护理
(1) 简单清洗。
洗涤时, 应放净旧冷却液将发动机冷却系加满清洁水 (自来水) , 启动发动机运转5 min后放出。放出的水若比较污浊, 应重复上述步骤直至水清为止。
(2) 彻底清洗。
当发动机散热性能不好, 发动机冷却系水垢过多时, 在发动机不解体的情况下, 通过专业设备 (水箱清洗机等) 或不采用专业设备但使用专业用品来达到清洁、防锈除锈、防漏止漏的目的。冷却系洗涤步骤如下:
启动发动机, 使其温度达到正常的工作温度后, 停止发动机转动并放净冷却液, 将混有清洗剂的清洗液加入到冷却系中。启动发动机, 使发动机温度达到正常工作温度并怠速运转20～30 min, 然后使发动机停止转动, 放出清洗液。
用清洁的水冲洗冷却系统5 min后将发动机内注满清洁的水, 再启动发动机使其运转10 min后放出即可。如果排出的液体较脏, 应继续用清水反复清洗直到放出清水为止。
清洗冷却系时, 如果发动机温度低于正常温度 (85 ℃) , 则节温器阀不能打开, 清洗液只做小循环, 并不在散热器和缸体水套中循环。所以必须保持在正常温度。
三、几种清洗剂介绍
1.冷却系高效清洁剂
冷却系高效清洁剂具有超强的清洁力和高效溶解性, 能在发动机运行中彻底清除冷却系统内的水垢、锈蚀、沉积物等, 恢复冷却系各管道的流通能力, 确保散热性能, 避免发动机过热。使用时按说明书的要求将适量的清洁剂加入冷却液中, 拧好散热器盖, 启动发动机运行6～8 h后, 排出冷却液, 清洗完毕后再重新加注冷却液即可。这种专用清洗剂对水垢的去除率至少在90%以上, 且不会对冷却系统造成腐蚀。使用该清洁剂不会产生各种腐蚀, 不会对冷却系带来伤害。冷却系高效清洁剂产品性能:
①该剂在运行中能有效可靠地清除用一般方法无法清洁到的部位 (如水箱、缸盖、水套) 的硬水垢及沉积物, 并随冷却水排出, 使冷却系内部清洁如新。
②具有高效溶解分散性, 恢复冷却液的能力, 绝不会堵塞散热器的细小管道。
③该剂为中性物质, 无需中和, 对金属及橡胶制品无腐蚀性。
④该剂适用于所有水冷式冷却系统, 可与各类型冷却液相溶。
2.冷却系统防锈保护剂
该保护剂可有效抑制冷却液中水垢、锈斑和酸性物质的生成, 充分发挥冷却效能, 避免因锈垢所产生的过热对发动机机件的损坏。该剂内含高效防泡剂、抗氧化剂, 防止系统内机件的穴蚀和氧化腐蚀。定期使用该剂对冷却系统可起到长久保护作用。
(1) 产品性能。
①有效地阻止冷却系中水垢、穴蚀与锈垢的生成, 确保冷却效果。
②中和酸性物质, 维护系统中的酸碱平衡, 防止机件腐蚀, 延长机件使用寿命。
③可与各种冷却液相溶, 避免一般防冻液对水箱的侵蚀。
④内含优良的乳化剂, 可有效润滑节温器、水泵, 消除水泵的异常鸣响。
⑤对金属及橡胶制品无腐蚀性。
(2) 使用方法。
①关闭发动机后, 将该剂加入到水箱内。
②启动发动机使其与冷却液充分混合, 使保护剂发生作用。
③每瓶兑10 L冷却液, 每50 000 km使用一次。
④每次更换冷却液时加一瓶效果更佳。
(3) 注意事项:
发动机润滑系统清洗 篇5
润滑系统一般由油底壳、机油泵、机油滤清器、机油冷却器、主油道、分油道、机油压力过低报警传感器、机油温度过高报警传感器、调压阀、旁通阀、单向阀等组成。为了保证润滑系统的正常工作,主油道的机油压力一般应控制在合理的范围内,在通常情况下影响润滑系统的机油压力的一般是各流阻元件、节流孔。润滑系统在满足机油压力要求的同时,也需要满足机油流量的分配。
我们针对某款发动机出现拉缸现象,对润滑系统进行分析、计算,并进行试验验证对比。
1 拉缸产生的原因及排查
1.1 拉缸产生的原因分析排查
拉缸形成的原因很复杂,但依据其形成机理,大致由以下原因形成:
a.运动件的配合间隙。
b.发动机是否过热、冷却润滑不良。c.发动机是否有异物掉入。
d.活塞型线设计是否符合本机型的热负荷要求。
e.润滑系统设计是否合理。
经过以上分析,并逐步排查,最终确定润滑系统的设计存在一定的问题,再逐步对润滑系统机型排查。
2 润滑系统的问题及排查
润滑系统的问题排查,一般步骤是:
a.检查润滑系统的循环油量是否合理,循环油量不足,会造成发动机润滑不足,发动机过热等。
b.检查主油道压力、各关键零件入口压力是否在要求范围,如VVT、涡轮增压器等。
c.检查各需要润滑零部件的分配流量是否满足要求,合理的机油流量是满足带走摩擦副表面热量的关键因素。
d.润滑系统检查完成后,再逐步检查各零部件是否设计合理。
2.1 润滑系统循环油量检查计算
循环油量是指单位时间内流经主油道的机油量,对于润滑系统循环油量的检查,有较多计算方法,根据综合积累的大量发动机参数,一般采用散热量计算法。
根据发动机的散热量计算所需要的循环油量,输入发动机的相关参数,计算得出需要循环油量为19.2~24 L/min(额定功率点)。
再计算机油泵实际能够提供的理论润滑油量为19.11 L/min(额定功率点),由此可见机油泵提供的循环油量是不能满足润滑系统需要的循环油量的要求。
2.2 各点机油压力检查计算
2.2.1 润滑系统流程图
使用flowmaster软件对各点机油压力机型计算分析,建立润滑系统模型,根据图1显示的润滑系统流程图,使用flowmaster建立计算模型,计算各点压力。
2.2.2 润滑系统模型建立
发动机油泵部分模型flomwaster模型见图2、图3、图4。
2.2.3 参数确定
该发动机使用转子式油泵,机油泵的理论每循环供油量为4.707 ml/rev。
模拟分析中必须考虑油泵容积效率对实际供油量影响。分析中使用机油泵的泄露因数表示机油泄漏量,这个因数会综合考虑油泵出口压力、容积效率以及机油动力粘度影响,该泄露因数见公式(1)。
式中,C L为油泵泄露因数;η为机油泵容积效率;μ为机油动力粘度;dp为机油泵进出口压力差值。
根据该发动机提供的油泵实测流量和压力参数,确定该机油泵的泄露因数见表1、图5,VVT流量压阻曲线见图6。
发动机轴承直径和间隙会对轴承的机油消耗量、主油道机油压力产生显著影响。随着轴承间隙增大,通过轴承的机油泄漏量会增大,同时会使主油道压力降低,影响发动机油压建立。
在flowmaster模拟计算中,对于轴承间隙还须考虑轴承在装配过程中由于螺栓预紧力以及在发动机运转过程中,轴承受热所产生变形对间隙影响。公式(2)给出了360°带有油槽的轴承机油泄漏量系数。
式中,Vp为通过轴承的机油流量系数;ε为轴承轴心偏心率;b为轴承宽度;b n为轴承油槽宽度;d为轴承直径。
表3显示考虑上述两个因素时,在计算中使用的轴承间隙数值。
2.2.4 计算结果分析
图7显示发动机整机润滑系统计算分析结果与台架上实测发动机主油道机油压力对比。在润滑系统试验中,控制主油道机油温度为120℃,与模拟计算分析设置的机油温度一致,确保了试验与计算边界条件一致。
根据图8计算以及试验测试结果可知,该整机润滑系统计算模型,在整个发动机转速范围内,对于主油道油压计算结果与台架实测数据保持较高的一致性,计算误差控制在5%以内。根据试验及仿真计算结果,可以看出在整个发动机转速范围内主油道压力偏低,且流量分配链条喷油量较多,一般要求链条喷油量不超过总油量的10%。
2.3 润滑系统改进仿真计算
2.3.1 润滑系统改进方案
根据润滑系统循环油量的计算,循环油量小于标准值,且链条占总的循环油量比例较大,所以采取增加转子厚度由6.3 mm更改到7.5 mm(考虑零部件的通用性),链条喷油孔直径由原来的2.0mm更改为1.2 mm的方案进行仿真模拟分析,图9显示更改过后的主油道压力。
2.3.2 改进方案试验验证
根据给出的改进方案,进行试验验证,图10、图11显示试验数据与仿真数据的对比。
3 结论
根据计算以及试验测试结果可知,该整机润滑系统计算模型在整个发动机转速范围内,对于主油道油压计算结果与台架实测数据保持较高的一致性,计算误差控制在5%以内。根据试验及仿真计算结果,由于链条喷油孔直径偏大,导致占循环油量的比例太大,直接影响主油道压力,导致主油道压力偏低,从而影响了连杆大端轴承甩到缸壁上的润滑油量,造成活塞润滑不良拉缸,转子厚度的增加主要是提高整个系统的油量及压力,保证各部件润滑充分。
链条喷油孔的直径对润滑系统的压力及流量分配影响较大,在初始设计时应该进行计算,以确定节流孔的大小。
通过使用flowmaster软件对此款发动机润滑系统的优化,解决拉缸故障,也较好地检验了flowmaster软件在工程中实际的应用价值。
参考文献
发动机润滑系统清洗 篇6
关键词：发动机曲轴,清洗,PLC,控制系统
0 引言
活塞曲轴作为柴油机 (发动机) 上的核心零件, 其表面清洗的干净程度将直接影响到发动机的正常运行。曲轴制造过程中, 由于机械加工处理方式、加工环境或人为等因素在加工过程中对零件造成的影响, 将导致曲轴生锈, 曲轴装配不上, 减少使用寿命, 甚至过早报废, 给企业造成巨大的损失, 因此对发动机曲轴清洗设备的研究具有一定的意义。本文设计研究了一套曲轴清洗自动控制系统, 填补了目前发动机曲轴清洗设备的空白。
1 曲轴清洗设备的工作原理和工艺流程
曲轴清洗设备主要由送料系统、清洗系统、防腐处理系统3大模块组成。其中清洗系统是其核心部分, 包括喷淋清洗系统、高温蒸汽系统和高压水射流系统。
曲轴清洗工艺流程如图1所示。
根据曲轴清洗机的设备组成及基本工艺流程, 控制系统需要满足的控制要求如下:
(1) 为避免系统运行错误, 控制系统必需具有系统开机初始化、自检和紧急停止控制模块。
(2) 针对不同清洗模式的要求, 设置有手动清洗和自动清洗两种模式。其中自动清洗模式预先设置高强度清洗、标准清洗和轻度清洗3种模式, 以满足不同的清洗需求。
(3) 基于曲轴的机械结构特性和清洗度要求, 可设定高压水射流喷头的压强、流量和清洗时间等参数。
(4) 为保证工件的清洗质量, 可设定清洗池中的清洗液位、温度和污染度等参数并实时监控, 当超出预设范围时应启动相应的调节系统。
2 设备控制系统的设计和硬件选用
曲轴清洗设备自动控制系统由上位机触摸屏、下位机可编程逻辑控制器PLC组成。在PLC模拟输入端有温度传感器、液位传感器、湿度传感器、水质监测传感器和位移传感器, 这些传感器能实时采集清洗池中清洗溶液的水质和液位、高温蒸汽清洗系统和烘干池的温度、升降机和可移动机械手的位移等模拟参数。PLC模拟输出端与变频器、步进式电机、空气压缩泵、水泵、电阻丝连接, 输出模拟控制信号实现执行装置的控制;PLC数字输入端连接调试/自动旋钮、进水/排水旋钮、喷淋按钮、开机/停机按钮等, 采集数字开关信号;PLC数字输出端与空气压缩泵、水泵、电机等设备连接, 输出信号控制执行元件。
模拟量输入包括液位传感器、温度传感器、位移传感器和水质监测传感器, 输出包括高压水泵、电阻丝、变频器、电机、引风机和水泵等。开关量输入为各操作旋钮, 开关量输出为喷淋水泵、水池水泵和水封阀, 保证了循环水路的畅行。断路器、交流接触器和变频器组成动力回路, 具有短路、过载和失压保护的功能, 保证了水泵和引风机的安全正常运行。控制变压器提供控制回路所需的24V直流电源。系统控制结构框图如图2所示。
控制系统所用PLC选用三菱FX2N-80MR系列可编程逻辑控制器作为下位机, 并集成了2个RS-485通讯口, 以便实现联网和监控系统的扩展和升级, 组合了2个FN2N-4AD模拟量输入模块和1个FN2N-4DA模拟量输出模块 (此模拟量模块是将压力、液位、温度等信号转化为1V~5 V, 4 mA~20mA, 然后发送到PLC进行处理) , 可控制8路模拟量输入和4路模拟量输出;1 个Q64DAN数字量输出、输入混合模块;人机界面1 块, 选用了STV-AX3171系列的触摸屏, 另外触摸显示屏和PLC连接方式通过MPI电缆连接至PLC的CPU通讯口PORT0上面。
3 PLC程序设计
设备控制系统功能主要包括清洗模式选择、参数设置和急停等。其中手动清洗主要是为了检查设备各作业区的运行状态, 以及时反馈和维护。主系统和子系统自动控制流程图如图3、图4所示。
4 触摸屏界面的设计
触摸屏软件设计采用了微软嵌入式实时多任务操作系统和嵌入式组态软件 (组态王) , 组态界面包括1个主界面和4个子界面 (清洗模式、参数设置、实时监控、帮助) 。图5为触摸屏界面设计框图。
本系统的触摸屏界面有以下特点:
(1) 主界面下面只有4个二级子界面可供选择, 简单美观, 方便用户理解和操作。
(2) 清洗模式选项包括自动清洗和手工清洗两种模式, 其中自动清洗系统本身具有3种清洗模式:高强度清洗、标准清洗和轻度清洗。
(3) 实时监控包括4 个监控区, 即上料区、清洗区、防腐处理区和待包装区, 每个作业区可实时监控, 保证系统的正常运行。
(4) 每个下级界面右下角都有一个快捷键回到上级界面和主界面。
(5) 报警消息界面可以同步反映设备的报警事项, 直接在触摸屏上伴随着报警声音实时显示出来。触摸屏上的查询模块可以查询显示所有的历史报警详细事项, 为用户的反馈提供参考数据, 也方便用户的维修和使用。
5 结束语
经过长时间的实验与调试, 基于FX2N-80MR系列PLC自动控制系统的发动机曲轴清洗设备运行稳定可靠, 自动化程度高, 而且清洗时间短, 清洗度达到了企业预期标准。目前该设备投入了厂家生产线作业, 制造成本降低, 企业生产效率大幅度提高, 满足了曲轴自动化清洗的要求。
参考文献
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发动机润滑系统清洗 篇7
连杆作为发动机上的核心零件,其表面清洗的干净程度会直接影响到发动机的正常运行。很长时间以来,国内针对连杆专门的清洗设备较少,清洗技术也比较薄弱。随着我国工业的快速发展,发动机连杆的需求量在不断地增大,同时对连杆的质量要求也不断在提高[1,2]。针对以上问题,专门研究设计了一套针对发动机连杆的自动化清洗线。
1清洗线的工艺流程和工作原理
发动机连杆的自动化清洗线示意图如图1所示。
1-上料工位;2-超声波清洗;3-高压喷淋; 4-浸泡防锈液;5-热风烘干;6-取件工位
根据连杆的清洗要求,将清洗线的工艺流程安排如下:超声波清洗→高压喷淋→浸泡防锈液→烘干,即清洗线由超声波清洗、高压喷淋、浸泡防锈液和热风烘干4个工位组成[3]。人工将待清洗的连杆放入工装夹具,并将夹具置于预放工位后,步进电机会带动上托板移动到上料位置,主气缸上的挂钩下降到适当位置将夹具挂起,各工位门同时打开,步进电机带动上托板移动一个工位,主气缸下降到适当位置将夹具平稳放下, 挂钩退出,上托板返回到上一工位取料位置,各工位门同时关闭。当清洗完成后,挂钩下降将夹具挂起,鼓风机启动将连杆吹干,各工位门打开,夹具移动到下一个工位,如此循环工作[4]。清洗完成后的连杆,送到待包装工作区。连杆清洗线的工艺流程如图2所示。
分析连杆清洗线的各工位功能及其基 本工艺流程,控制系统需要满足以下控制要求:
(1)为了保证控制系统运行的安全性,电气系统需有开机初始化、自诊断和急停保护功能。
(2)为了保证控制系统的可靠性和易维护性,应采用气缸与电机为动力源,并采用按钮集中控制和触摸屏控制。
(3)针对清洗线对不同工作模式的要求,应有手动和自动两种清洗工作模式。其中,自动清洗模式应包含高强度清洗、标准清洗和轻度清洗3种子模式,以满足连杆不同的清洗要求。
(4)基于连杆的结构特点和清洁度要求,高压水射流喷头的压力、流量和清洗时间等参数应可调。
(5)为了保证连杆的清洗质量,清洗池中清洗液的液位、温度和污染度等参数可设定并能实时监控[5]。
2清洗线控制系统设计及硬件选型
连杆清洗线自动控制系统由上位机触摸屏、下位机可编程控制器PLC组成。PLC有数字量输入与模拟量输入,数字量输入端连接手动/自动旋钮、进水/排水旋钮、开机/停机按钮等;模拟量输入端采用A/D模块,连接温度传感器、液位传感器和水质监测传感器, 这些传感器能够实时采集清洗池中清洗液的温度、液位和污染度。PLC也有数字量输出与模拟量输出,数字量输出端连接步进系统、电磁阀和交流接触器等;模拟量输出端 采用D/A模块,与变频器、电阻丝等 连接[6]。
该清洗线自动 控制系统PLC采用三菱FX3U128MT系列作为下位机控 制器,并选用特 殊功能模 块,2个FN2N-4AD模拟量输入模块(此模拟量模块是将液位、温度等信号转化为1V~5 V,4 mA~20 mA,然后发送到PLC进行处理)和1个FN2N-4DA模拟量输出模块。人机界面选用威纶通TK6070ip系列触摸屏。连杆清洗线控制系统框图如图3所示。
3控制系统软件设计
软件设计有手动工作方式与自动工作方式两个模式。手动工作方式主要用于运行前调试,通过触摸屏上不同的按钮实现不同操作。自动工作方式是清洗线的主要工作方式。控制系统采用顺序控制设计方法, 即按照清洗工艺预先规定的顺序,在各输入信号的作用下,根据内部状态和时间顺序,在清洗过程中各执行机构自动有序地进行动作。运用顺序控制设计时,应根据控制系统程序流程图画出顺序功能图,再根据顺序功能图画出梯形图[7]。连杆清洗线控制系统程序流程图如图4所示。为了保证各动作的顺序性,系统在软件设计上采用了前后动作互锁功能,使前后动作严格按照工作节拍进行。
4触摸屏界面设计
采用威纶通的TK6070ip系列HMI触摸屏,能够理想、生动地显示PLC、单片机、PC机上的数据信息, 并支持与大多数的PLC直接通信。PLC传输数据不需要运行其他任何特殊程序,可以快速有效地实现现场数据的采集、处理、监控和输出。连杆清洗线控制系统的触摸屏主界面如图5所示[8]。
该系统的触摸屏界面有以下特点:①主界面下有4个二级子界面,简单美观,方便用户理解和操作;②清洗模式选项包括自动清洗和手工清洗两种模式;③参数设置包含清洗时间、水质污染度、清洗液温度等参数的设定;④报警记录界面可以同步反映设备的报警事项,并直接在触摸屏上面伴随着报警声音实时显示出来;④每个下级界面右下角均有一个快捷键返回到上级界面和主界面。
连杆自动清洗线实物运行图如图6所示。
5结束语
本研究提出的自动清洗线将多道清洗工序集中在一个清洗设备上完成,通过长时间的实验和测试,该基于FX3U-128MT系列PLC自动控制系统的发动机连杆清洗设备,运行稳定可靠,自动化程度高,操作维护方便,而且很大 幅度地提 高了清洗 效率和清 洗质量[9,10]。目前该设备投入了企业生产线作业,生产效率明显提高,工人的劳动强度也明显降低,满足了连杆自动化清洗的要求。
摘要：连杆作为汽车发动机的关键零件,它在装配前的表面清洁度直接影响到发动机的工作性能和使用寿命。为了解决连杆传统清洗存在的弊端,采用超声波和高压喷淋相结合的清洗方式,利用碳氢清洗液烘干效果好的特性,研究开发了一种全新高效的以可编程控制器(PLC)及人机界面(HMI)为基础的自动化清洗线。