中大型柴油机喷油器校验专用试验台架的设计及应用

崔添棋

南京理工大学

1 背景概述

某电站共有八台中大型应急柴油发电机，柴油机生产厂家在提供柴油机喷油器试验工具时并没有提供试验台架。受检修场地所限，历次大修均是在机修车间临时搭建试验台架进行喷油器试验。

在机修车间搭建临时试验台架存在以下缺点。

第一，机修车间与柴油机厂房间距离较远，大量时间被耗费在来回搬运喷油器的路程上，且喷油器属于精密部件，在运输过程中很容易因某些意外状况的出现（如碰撞、掉落等）而导致喷油器需要进行重新检查、试验，占用大量人力、物力，影响检修工期。如造成喷油器损坏，还需要对其进行整体更换，增加维修成本。

第二，在机修车间搭建临时试验台架既不美观实用，又不符合厂房管理标准。喷油器属于精密部件，检修工作需要在相对整洁干净的环境中进行，而机修车间是电站进行零部件机加工和部分设备检修的场地，在大修期间，在机修车间内作业的检修人员多、人流量大，检修环境差，不利于喷油器的解体检修，再加上距离柴油机厂房较远，十分不方便对设备和检修人员的管理。

第三，临时搭建的试验台架仅能提供放置喷油器试验工具的平台，当需要装配喷油器试验工具或喷油压力、雾化情况不符合标准时，需要到各部门共用的工作台上使用虎钳、三爪卡盘进行拆装和调整。这样一来，造成工作效率十分低，严重影响检修进度。

第四，临时搭建的试验台架在装上喷油器试验装置和待校验的喷油器后，在喷油器周围没有隔板或其他隔断设施，这样一来，在观察喷油器雾化情况时，喷油器喷出的雾化柴油直接喷到空气中，不但存在火灾隐患，还会使柴油机检修人员因吸入大量雾化柴油而产生身体上的不适，影响身体健康。

第五，在柴油机生产厂家提供的喷油器试验装置中，与喷油器直接连接的油管细长，油管两端分别连接喷油器和增压装置，中间没有支撑点，而喷油器很重，长期使用，很容易造成油管弯曲变形甚至断裂，造成试验装置不可用，直接影响检修工作的进行。

为解决上述问题，需设计并制造一个试验专用台架。

2 设计方案及应用

2.1 总体思路

本项目要设计并制造一个试验台架，台架用于安装喷油器试验工具，并配有一个虎钳和一个三爪卡盘，用于喷油器及其试验工具的拆装。台架要求可移动，且强度、刚度、稳定性须满足喷油器试验时的承载要求。同时，新试验台架的使用，要能够完美解决之前使用临时试验台架时存在的问题。

2.2 技术方法

柴油机喷油器试验台架外形总尺寸为1000mm×600mm×700mm。试验台架的材料需满足平整性好、耐冲击性高、结实牢固、美观等特性。因电站地理位置位于海边，喷油器专用试验台架的存放环境为海边环境，具有一定的腐蚀性，所以试验台架要进行整体防腐处理。

试验台架左侧设计可折叠式面板，不用时可将面板折叠，以节省空间。当工作时，可将面板展开，展开后的面板由两根液压铰链支撑，上面可放置一带盖的有机玻璃油盆。油盆用于接收喷油器喷出的雾化柴油，油盆盖上开有Φ80mm的开孔供喷油器插入，油盆侧面接近底部的位置装有排放阀，可在工作结束后将废弃柴油排出到废油桶中。

图1 可折叠式面板及油盆

在连接喷油器和供油管中间部位加装支架，要求支架能够为油管提供足够的支撑力，使油管保持水平、稳定，端部的喷油器不会晃动。

台架装有可移动的高强度万向轮，底部有四个支脚，使用时可旋转出来作为辅助支撑，保证工作期间台架的平衡，不至于被压翻。

图2 试验台架支脚

台架右侧安装一个6 寸的虎钳和一个Φ200mm 的三爪卡盘（带分度头），虎钳和三爪卡盘用于拆装喷油器及其试验工具。

图3 虎钳和三爪卡盘

试验台架中间安装喷油器试验工具的主体装置，台架下加装有两层隔板，用于临时存放进行喷油器试验时需要用到的工具和油品。

图4 喷油器试验台架整体装配设计简图

2.3 实施过程的质量与可靠性

（1）试验台架四只腿强度计算。试验台架连同喷油器校验工具、虎钳和三爪卡盘的总重量约为200kg，四只腿使用的材料为40mm×40mm×3mm的不锈钢方管。

不锈钢方管的截面积总和为17.76cm²，方管所受压力为：

不锈钢的许用约为2544kg/cm，所以安全系数：

（2）试验台架滚轮强度计算。如上所知，试验台架的总重量约为200kg，选用的滚轮受力强度约为300 千克/只，所以滚轮的安全系数：

（3）试验台架稳定性说明。

图5 工作受力简图

如上图所示受力点在支点的内侧，所以实际使用中不产生力矩，所以实际使用中，台架会有很好的稳定性，而且可旋转的辅助支撑支腿也可以增强台架的稳定性。

通过以上计算可以得到结论：按照上述设计进行制造的喷油器试验台架具有极高的安全性、可靠性，完全能够满足使用需求。

2.4 实际应用结果

经过几次大修的实际应用与检验，该试验台架完全符合喷油器检修要求，并且完美解决了使用临时试验台架时存在的问题。

3 结论

本项目设计并制造的应急柴油机喷油器检修专用试验台架，经过两次大修的使用与完善，能够完全胜任应急柴油机喷油器检修的各项工作，并且彻底地消除了使用临时试验台架时存在的各种问题及安全隐患，它具备以下优点。

（1）喷油器专用试验台架为可移动式，方便使用。大修时可放于柴油机检修专用集装箱内，检修人员可在集装箱内完成喷油器校验，节省了检修人员在机修车间与柴油机厂房之间往返搬运的时间，降低了喷油器在搬运过程中因碰撞、掉落等原因造成损坏的风险，同时也方便了对设备和人员进行管理。

（2）相比于临时搭建的试验台，专用台架更规范、更稳固，安全性和可靠性更高。且专用台架功能更多、更全面，尤其是虎钳和三爪卡盘的配备，使得喷油器检修的所有相关项目都可以在此进行，大大提高了工作效率。

（3）喷油器检修专用试验台架可以提高工作效率，缩短维修工期。因工作效率显著提高，节省柴油机检修总工时，可以促使安全通道检修进度提前12小时，带来大量直接、间接经济效益。

（4）有效改善了检修作业环境。喷油器专用试验台架配备了专门的有机玻璃箱，检修过程更加健康环保。喷油器喷出的雾化柴油直接进入箱内，既能清晰地观察喷油器雾化情况，又有效防止雾化柴油散布在空气中、设备上，杜绝了火灾风险的同时，还避免了工作人员将柴油吸入体内、产生健康问题。

（5）根据维修实践，对初始的喷油器试验工具进行了改进，设计并加装了喷油器连接供油管支架，消除了之前存在的供油管可能弯曲变形甚至断裂的隐患。