【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 生相變，碳?xì)湔羝蛳嘧儺a(chǎn)生的熱量使軸承溫度升高。由于不斷的提供碳?xì)湔羝S承和碳?xì)湟旱臏囟炔粩嗌?，碳?xì)湟簩?duì)污垢的溶解力也隨溫度的升高而不斷增強(qiáng)，而且總是潔凈的碳?xì)淙軇┰谶M(jìn)行蒸汽清洗，所以一般經(jīng)過蒸汽清洗后的軸承潔凈度會(huì)達(dá)到很高的水平。并且蒸汽清洗在真空槽內(nèi)進(jìn)行，隔絕了氧氣，安全系數(shù)高。蒸汽清洗同真空干燥在同一槽內(nèi)進(jìn)行，對(duì)軸承進(jìn)行蒸汽清洗的過程，同時(shí)也是對(duì)軸承加熱的過程，蒸汽清洗在低真空狀態(tài)下進(jìn)行，根據(jù)清洗軸承類型的不同，清洗到達(dá)一定時(shí)間后，停止對(duì)干燥槽通碳?xì)湔羝懦霾蹆?nèi)液體，然后對(duì)干燥槽抽高真空，干燥槽內(nèi)的真空度急劇下降，而溫度卻依然較高，殘留的碳?xì)淙軇┍銜?huì)在瞬間進(jìn)入崩沸狀態(tài)，成為碳?xì)湔羝徽婵毡梦?，從而?shí)現(xiàn)軸承的完全干燥。與其他干燥工藝相比，真空汽相干燥過程較為復(fù)雜，比如常用的真空熱風(fēng)干燥，只分為升溫預(yù)熱和抽真空兩個(gè)階段，但是真空熱風(fēng)干燥的預(yù)熱階段是有氧條件下進(jìn)行的，預(yù)熱慢，并且經(jīng)常出現(xiàn)預(yù)熱不均勻等現(xiàn)象，干燥周期長(zhǎng)，工作效率低下。并且就干燥質(zhì)量而言，真空汽相干燥的干燥質(zhì)量最好。如表所示，為幾種常用干燥方式的比較。根據(jù)上述原理可知碳?xì)淙軇┰谡麄€(gè)過程中的變化過程:氣化(蒸餾裝置)→液化(真空干燥室，蒸氣加熱)→二次氣化(真空干燥室，真空干燥)→二次液化(冷凝裝置，回收利用)。 碳?xì)湔羝话阌烧麴s機(jī)蒸餾產(chǎn)生，在常壓狀態(tài)下，碳?xì)淙軇┑姆悬c(diǎn)比較高(150190℃)，但是如果對(duì)密閉的儲(chǔ)液槽抽真空，碳?xì)淙軇┑姆悬c(diǎn)會(huì)顯著降低，真空泵將蒸餾罐內(nèi)的壓力降到10mmHg時(shí)，將其加熱到80℃左右碳?xì)淙軇┍銜?huì)崩沸而產(chǎn)生大量蒸汽。，為真空工藝的研究提供了依據(jù)。一部分碳?xì)湔羝捎糜谡羝逑矗溆嗟奶細(xì)湔羝梢酝ㄟ^冷卻系統(tǒng)，使之冷凝后重復(fù)使用從而實(shí)現(xiàn)綠色清洗，而沸點(diǎn)高的油污和雜質(zhì)則存留在蒸餾裝置內(nèi)，定期清理即可。而用于蒸汽清洗的碳?xì)湔羝?，也可通過真空泵抽入到汽液分離裝置進(jìn)行冷凝后重復(fù)使用。 清洗工藝流程設(shè)計(jì)通過以上對(duì)碳?xì)淙軇⒊暡ㄇ逑春驼婵崭稍锏姆治隹梢缘玫浇Y(jié)論，對(duì)于汽車軸承清洗采用上述碳?xì)淝逑垂に囀强尚械?。本文軸承零件的清洗工藝可以實(shí)現(xiàn)以下作用:(l)真空脫氣使得碳?xì)淙軇┲袣怏w對(duì)超聲波的削減大大減少，提高超聲清洗效果。(2)在真空狀態(tài)下，溶劑沸點(diǎn)下降，使得碳?xì)淙軇┛梢哉麴s，實(shí)現(xiàn)了清洗劑的循環(huán)再利用，節(jié)省運(yùn)行成本。(3)真空狀態(tài)下隔絕氧氣，使碳?xì)淙軇┦ト紵臈l件，消除了工藝的安全隱患。(4)實(shí)現(xiàn)蒸氣清洗，提高了碳?xì)淙軇┑那逑葱Ч瑢?shí)現(xiàn)了對(duì)ODS清洗劑的有效代替，真正實(shí)現(xiàn)安全環(huán)保清洗。根據(jù)上述原理和特點(diǎn)，本文為汽車軸承零件的清洗設(shè)計(jì)了環(huán)保、高效的清洗干燥工藝，其工藝流程為:真空脫氣超聲波粗洗—真空脫氣超聲波精洗—粗漂洗—精漂洗—蒸氣清洗+真空干燥。具體的設(shè)計(jì)內(nèi)容將在第三章中予以論述。本章首先對(duì)常用的軸承清洗劑從清洗能力、干燥性、可回收性等方面做出詳細(xì)的分析，并針對(duì)軸承污物對(duì)碳?xì)淙軇┑那逑茨芰ψ鞒龇治觯⒋_定本設(shè)備采用碳?xì)淙軇?MD10非水溶性洗凈劑)。其次，本章對(duì)碳?xì)淝逑垂に囎鞒龇治觯贫饲逑垂に嚵鞒?，并確定在超聲波清洗工藝中采用真空脫氣技術(shù)。并根據(jù)工藝流程著重分析了超聲波清洗與真空脫氣工藝、漂洗工藝、蒸汽清洗和真空干燥工藝。最后分析了真空干燥的原理在軸承零件清洗工藝中的可行性，為設(shè)備的研制提供了保障。針對(duì)軸承零件的特點(diǎn)確定清洗工藝，并制定了初步的清洗工藝流程。3 汽車軸承清洗機(jī)的設(shè)計(jì) 清洗機(jī)的基本要求設(shè)計(jì)制造軸承碳?xì)淝逑礄C(jī)要保證滿足以下幾點(diǎn)要求:(1)必須滿足軸承的潔凈度要求，清洗后的軸承不能含有任何油污等污物，保證軸承達(dá)到規(guī)定的潔凈度要求，以滿足后續(xù)滲硫工序的要求。(2)必須滿足軸承生產(chǎn)進(jìn)度的要求，具有較高的清洗效率，設(shè)備運(yùn)行穩(wěn)定可靠:(3)工作場(chǎng)所容許的碳?xì)錃怏w濃度符合規(guī)定要求，必須有清洗液溫度和可燃?xì)怏w濃度控制裝置以及一定的消防措施，緊急情況下有報(bào)警和緊急停車裝置，保證操作者的安全。(4)設(shè)備的運(yùn)行、清洗液的回收或者處理符合環(huán)境保護(hù)法規(guī)的要求。(5)操作簡(jiǎn)單實(shí)用，運(yùn)行成本經(jīng)濟(jì)合理，性能價(jià)格比好。(6)布局合理，造型美觀，色彩協(xié)調(diào)。 清洗機(jī)總體設(shè)計(jì)方案根據(jù)碳?xì)漭S承清洗機(jī)的設(shè)計(jì)要求、工藝流程，以及碳?xì)淙軇┑氖褂靡蠛蛯?shí)際運(yùn)行條件等，確定風(fēng)電軸承碳?xì)淝逑礄C(jī)的設(shè)計(jì)方案。(l)清洗和干燥裝置本設(shè)備清洗和干燥裝置主要包括超聲波清洗裝置、漂洗裝置、真空干燥裝置，是本設(shè)備的主體裝置，用于進(jìn)行風(fēng)電軸承零件的超聲波清洗、漂洗、蒸汽清洗、真空干燥。(2)輸送裝置輸送裝置主要包括入料裝置、出料裝置，還有內(nèi)部的傳送系統(tǒng)。主要作用是用于被清洗軸承零件的傳輸。入料和出料裝置主要是由頂板鏈輸送的。而內(nèi)部的傳送系統(tǒng)主要是氣動(dòng)系統(tǒng)，主要在第四章進(jìn)行闡述。(3)蒸餾系統(tǒng)蒸餾系統(tǒng)的主體是蒸餾機(jī)，用管道同主機(jī)相連。主要作用是進(jìn)行碳?xì)淙軇┑恼麴s，蒸餾過程中產(chǎn)生的碳?xì)湔羝徊糠钟糜谡羝逑春驼婵崭稍?，剩余的部分進(jìn)行冷卻，用于循環(huán)利用。(4)安全系統(tǒng)碳?xì)淙軇┦强扇夹匀軇?，所以采取必要的安全措施非常重要。安全系統(tǒng)主要包括冷水系統(tǒng)、通風(fēng)系統(tǒng)、消防系統(tǒng)及其他安全裝置。主要用于控制碳?xì)淙軇┑臏囟?、碳?xì)錃怏w的排放、火災(zāi)的防治及可燃?xì)怏w濃度的監(jiān)控報(bào)警等。(5)控制系統(tǒng)主要包括氣動(dòng)控制系統(tǒng)及PLC控制系統(tǒng)。用于設(shè)備氣動(dòng)件和設(shè)備操作運(yùn)行的控制。本文將在第四章對(duì)控制系統(tǒng)進(jìn)行著重闡述。 清洗機(jī)工藝流程設(shè)計(jì)在前面章節(jié)己經(jīng)介紹汽車軸承上的污染物主要包括鐵屑、油污和灰塵等。附著在軸承外表面和內(nèi)部，形成對(duì)軸承傷害很大的污垢塊，其中部分污物僅輕輕附著在軸承的表面，而有些污物則是膠著在內(nèi)外環(huán)及滾珠上的頑固污漬會(huì)對(duì)軸承造成不良影響。碳?xì)淙軇俜菢O性有機(jī)溶劑，對(duì)油污清洗能力強(qiáng)，滲透性好，不會(huì)造成金屬生銹腐蝕，是替代ODS物質(zhì)清洗殼體和轉(zhuǎn)子的理想清洗劑。根據(jù)清洗工藝流程，對(duì)其進(jìn)行超聲波清洗和真空干燥。將零件定量裝入清洗筐中進(jìn)行批次式清洗，為保證零件清潔度要求，確定本設(shè)備的清洗工藝流程為:真空脫氣后的超聲波粗洗—真空脫氣后的超聲波精洗—粗漂洗—精漂洗—蒸氣清洗+真空干燥。 清洗機(jī)裝置設(shè)計(jì)汽車軸承清洗系統(tǒng)采用超聲波清洗和漂洗方式，為了更好的發(fā)揮超聲波碳?xì)淝逑醇夹g(shù)的優(yōu)勢(shì)，降低超聲波傳播中能量的損失，在清洗系統(tǒng)循環(huán)中使用真空脫氣裝置。漂洗的目的是去除零件表面被污染了的清洗液以達(dá)到一定的清潔度。漂洗一般要進(jìn)行多次，潔凈程度一次次地提高。例如，設(shè)清洗后殘留在工件表面被帶出的污染液量為C，漂洗槽容量為X，則一次漂洗后，污染液的濃度變?yōu)镃/X+C，如果工件表面一次帶出污液量占漂洗槽液量為1%的話，那么漂洗一次相當(dāng)于稀釋100倍。但是漂洗次數(shù)多會(huì)增加生產(chǎn)面積，增加漂洗液使用量，增加成本等，一般情況下漂洗2~3次就可以。 清洗裝置的總體設(shè)計(jì)清洗系統(tǒng)中管路是聯(lián)系各工序的紐帶，是保證軸承零件清潔度要求的關(guān)鍵，因此管路設(shè)計(jì)是整個(gè)清洗機(jī)的設(shè)計(jì)重點(diǎn)，也是結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的依據(jù)。管路設(shè)計(jì)包括對(duì)液泵、過濾器、閥門、壓力表等器件的選用，以及管道及相應(yīng)組件將這些器件合理的連接。清洗機(jī)四槽式清洗依次為超聲波粗清洗槽、超聲波精清洗槽、粗漂洗槽和精漂洗槽，每個(gè)清洗槽有自循環(huán)系統(tǒng)。由連通器原理:四個(gè)清洗槽通過管道相連后液體總要保持在同一液面，而在設(shè)計(jì)中由四槽到一槽的管道是逐級(jí)下降的，因此由于液位差的原因存在由四槽至一槽的溢流，使得各槽清洗液存在著循環(huán)。在清洗系統(tǒng)中，清洗液的來源是各儲(chǔ)液箱，由一槽溢流出的清洗液最終進(jìn)入蒸餾再生裝置進(jìn)行蒸餾凈化。為實(shí)現(xiàn)清洗液循環(huán)凈化，管路上設(shè)計(jì)有:清洗液循環(huán)泵，Y型過濾器，U型過濾器，液位計(jì)，壓力表和球閥。其中U型過濾器是控制清洗精度的關(guān)鍵，其濾過精度的大小會(huì)影響到軸承零件的清洗質(zhì)量和清洗效率。濾過精度過大使得清洗液含污量較大，降低清洗零件的清潔度。濾過精度過小導(dǎo)致管路堵塞嚴(yán)重，濾芯更換頻率較大，影響設(shè)備運(yùn)行，降低清洗效率。通過對(duì)實(shí)際清洗效果比較，最終確定U型過濾器的過濾精度，見表 。 液泵作為循環(huán)系統(tǒng)的動(dòng)力源，關(guān)系到整個(gè)系統(tǒng)的工作效率和經(jīng)濟(jì)特性，在整個(gè)清洗裝置中占有重要的作用。清洗液流速對(duì)超聲波會(huì)產(chǎn)生影響，在實(shí)際清洗過程中為避免污物重新粘在物件上，清洗液需要不斷流動(dòng)更新，同時(shí)用以消除超聲波駐波的影響，此時(shí)清洗液的流動(dòng)速度不能過快，以免降低清洗效果。 超聲波清洗裝置的設(shè)計(jì)超聲波清洗裝置主要由清洗液槽和超聲波發(fā)生器構(gòu)成。清洗槽分為兩個(gè)超聲波清洗槽和兩個(gè)漂洗槽。清洗槽需要采用強(qiáng)度高、能抗一般化學(xué)腐蝕的不銹鋼材料制成，本設(shè)備采用材料 OCr19Ni9(SUS304)，具有良好的耐蝕性、耐熱性、低溫強(qiáng)度和機(jī)械性能，沖壓彎曲等熱加工性好，無熱處理硬化現(xiàn)象，無磁性。同時(shí)由于超聲空化腐蝕的問題，所以超聲槽的槽壁總是或多或少有一定的損耗，雖然這種損耗比較小，但長(zhǎng)期以來是會(huì)影響超聲波清洗的一些參數(shù)變化，因此在設(shè)計(jì)中選用壁厚為3mm。對(duì)于超聲波清洗槽涉及到超聲波換能器的安裝問題。超聲波換能器在清洗槽中的安裝有兩種方式，一種是將單個(gè)換能器固定的粘貼在清洗槽的底部或側(cè)面，這種方式要求與清洗液接觸的槽面要拋光，以減少空化腐蝕。另一種是把多個(gè)換能器共同粘結(jié)在一塊輻射板上，并密封成為一個(gè)外形象盒子的換能器組合體，稱為振子，可以浸入裝有清洗液的清洗槽的任意位置，以取得最佳的清洗效果，這種方式稱沉浸式安裝，此時(shí)換能器是獨(dú)立的一個(gè)部件，沉浸式換能器維修比較方便，能快速更換。因此，在設(shè)計(jì)中采用沉浸式的安裝方式，根據(jù)對(duì)超聲波原理的分析結(jié)果，清洗機(jī)選擇功率 1500W，頻率為40KHz的必能信8500超聲波發(fā)生器，每臺(tái)超聲波發(fā)生器各帶有一個(gè)裝有18個(gè)換能器的盒裝振子。 (含三維圖與實(shí)物照片)，超聲波換能器振子安裝在清洗槽的底部。由于碳?xì)淙軇┪馕?，為了保持良好的工作環(huán)境，在清洗槽上邊緣設(shè)計(jì)了通風(fēng)槽，并通過末端通風(fēng)口與清洗機(jī)風(fēng)道相連，以便將空氣中的碳?xì)淙軇┘磿r(shí)排走。漂洗槽結(jié)構(gòu)與超聲波清洗槽相似，只是由于底部無超聲波換能器振子而高度減少。 真空脫氣裝置的設(shè)計(jì)第二章中已經(jīng)論述過真空脫氣在軸承零件清洗中的應(yīng)用對(duì)提高超聲波清洗的作用，增加清洗效果，縮短清洗時(shí)間都有著重要的影響， 裝置組成:脫氣罐，氣動(dòng)閥，真空表，循環(huán)泵和球閥。碳?xì)淝逑匆旱拿摎膺^程是通過控制4個(gè)氣動(dòng)閥來實(shí)現(xiàn)，其中氣動(dòng)閥1的功能是控制清洗液入罐。氣動(dòng)閥2的功能是控制真空系統(tǒng)對(duì)脫氣罐抽真空，脫氣裝置的真空系統(tǒng)采用干燥裝置中的真空泵:氣動(dòng)閥2的功能是真空脫氣時(shí)泵的自循環(huán)，防止循環(huán)泵葉片損壞。氣動(dòng)閥4的功能是控制清洗液排出脫氣罐進(jìn)入超聲波清洗槽。當(dāng)清洗機(jī)啟動(dòng)運(yùn)行后，脫氣罐開始對(duì)清洗液進(jìn)行收集，此時(shí)氣動(dòng)閥l、3開啟，清洗液在真空負(fù)壓下進(jìn)入脫氣罐，此時(shí)液體中溶解的氣泡隨真空系統(tǒng)排除體外，循環(huán)泵處于自循環(huán)狀態(tài)，直到液位傳感器上限位發(fā)出信號(hào)，氣動(dòng)閥4關(guān)閉進(jìn)行延時(shí)，內(nèi)部壓力達(dá)到15KPa，脫氣后氣動(dòng)閥1, 4開啟，2, 3‘關(guān)閉，清洗液經(jīng)循環(huán)泵進(jìn)入超聲波清洗槽。當(dāng)液位傳感器下限位發(fā)出信號(hào)時(shí)，氣動(dòng)閥2, 3再次開啟，同時(shí)4關(guān)閉，進(jìn)入下一脫氣循環(huán)。通過脫氣裝置，碳?xì)淝逑匆褐芷谛赃M(jìn)入超聲波槽，降低了清洗液對(duì)超聲波強(qiáng)度削減的同時(shí)，清洗液得到循環(huán)過濾，保證了清洗液的潔凈程度，還進(jìn)一步消除了駐波的影響，使得軸承零件的清洗效果變得更加均勻。 干燥裝置的設(shè)計(jì)干燥裝置是清洗機(jī)的一個(gè)重要組成部分，其設(shè)計(jì)是否合理直接關(guān)系到清洗機(jī)的性能優(yōu)良，可靠性程度以及工作效率等問題，因此清洗機(jī)針對(duì)軸承零件的特點(diǎn)，基于真空干燥工藝來完成干燥裝置設(shè)計(jì)，并且利用真空干燥前的蒸氣清洗對(duì)其進(jìn)行高效清洗，以保證清洗零件的清潔度要求。以往的清洗設(shè)備干燥工序要用較長(zhǎng)的時(shí)間，根據(jù)實(shí)際調(diào)研和相關(guān)文獻(xiàn)報(bào)道，熱風(fēng)干燥需要10min左右，因而清洗效率受到降低，本文在設(shè)計(jì)時(shí)為了提高軸承零件清洗機(jī)的清洗效率，清洗機(jī)設(shè)計(jì)了兩個(gè)真空干燥室，兩室交替工作，保證清洗工序和干燥工序在時(shí)間上的一致性，并根據(jù)真空干燥工藝對(duì)真空干燥裝置進(jìn)行總體設(shè)計(jì)。整個(gè)系統(tǒng)由真空干燥室、排液箱、干燥真空系統(tǒng)、粗真空系統(tǒng)，冷卻裝置組成，下面具體做以說明。采用變壓法來使零件實(shí)現(xiàn)真空干燥，系統(tǒng)設(shè)計(jì)了干燥真空系統(tǒng)和粗真空系統(tǒng)。前者以羅茨泵為工作主泵，與液環(huán)式真空泵和大氣噴射器串聯(lián)組成，將在下一節(jié)進(jìn)行講述。大氣噴射器的作用是利用大氣壓相對(duì)于真空泵的壓差，產(chǎn)生空氣射流，在噴射器內(nèi)獲得比真空泵更低的抽吸壓力，從而消除真空泵的極限壓力，防止真空泵氣蝕現(xiàn)象的發(fā)生，進(jìn)而保護(hù)真空泵，同時(shí)降低羅茨泵的啟動(dòng)條件。粗真空系統(tǒng)采用液環(huán)式真空泵，并在真空開始階段對(duì)干燥室進(jìn)行粗真空操作。阻液器是真空系統(tǒng)的必備件，其作用相當(dāng)于單向閥，但屬于無阻力的單向閥，如果沒有阻液器而液環(huán)真空泵意外停機(jī)或正常停機(jī)時(shí)因干燥室內(nèi)處于真空狀態(tài)，而液環(huán)真空泵在瞬間變?yōu)榇髿鈮海藭r(shí)液環(huán)真空泵內(nèi)的工作液會(huì)被反抽到系統(tǒng)中去，因此阻液器主要作用就是當(dāng)液環(huán)真空泵意外停機(jī)時(shí)封閉真空泵與系統(tǒng)之間的管路。冷卻裝置由初級(jí)冷卻器和氣液分離器組成。真空干燥中配置冷卻裝置，一是工藝要求蒸發(fā)出來的溶劑回收利用，二是凝縮可凝性氣體。干燥室內(nèi)壓力是碳?xì)湔魵鈮毫?，因此?dāng)冷卻裝置凝縮液化時(shí)，因冷卻而使蒸氣的壓力急劇下降，因此蒸發(fā)部分的壓力與冷卻裝置內(nèi)壓力形成差值，使其可以起到泵的作用。依據(jù)真空干燥的原理，將漂清洗過后的零件進(jìn)行蒸氣清洗和真空干燥的過程描述如下:當(dāng)零件進(jìn)入干燥室I后，上蓋封閉形成密閉系統(tǒng)，粗真空氣動(dòng)閥啟動(dòng)，真空泵II開始對(duì)干燥室I及其排液箱進(jìn)行抽真空操作，直至室內(nèi)壓力降低至蒸氣加熱工作壓力13KPa(絕壓)，蒸氣氣動(dòng)閥打開，來自蒸餾機(jī)的碳?xì)湔魵庥捎趬翰钸M(jìn)入室內(nèi)，在遇到溫度較低的零件時(shí)發(fā)生液化，液體沿零件不斷流到干燥室底部形成沉積液，在高溫下對(duì)零件形成刷洗，同時(shí)液化熱將零件逐步加熱，粗真空氣動(dòng)閥通過開啟和關(guān)閉維持真空室內(nèi)的壓力在13KPa左右。隨著干燥室中溫度的升高，干燥室中碳?xì)淙軇┑恼魵鈮毫﹄S之升高，液體分子在零件表面逐步獲得動(dòng)能，在克服分子間的相互吸引力后，逃逸到真空系統(tǒng)的低壓空間，在加熱的最后階段氣液相變趨于平衡，蒸氣加熱階段完畢。在排液階段，打開干燥室排液氣動(dòng)閥，干燥室I底部液體在壓差的作用下進(jìn)