【正文】 (3)根據(jù)上述研究分析結(jié)果，制定了汽車軸承零件清洗工藝，試制了清洗機(jī)。(2)對(duì)超聲波清洗原理進(jìn)行分析，根據(jù)所清洗的軸承零件的特點(diǎn)確定降低清洗液內(nèi)部含氣量的方法，提高了超聲波清洗效率。因此，論文工作對(duì)提高汽車軸承零件清洗的效率，保證安全、環(huán)保要求等方面具有一定的實(shí)際意義。為了研究和推廣軸承零件清洗干燥工藝，本文對(duì)碳?xì)淙軇┑奶匦赃M(jìn)行較為深入的探討，通過試驗(yàn)分析了外部因素作用對(duì)碳?xì)淝逑葱Ч挠绊?，并依照?duì)超聲波清洗原理和真空干燥的研究分析結(jié)果制定了汽車軸承零件清洗工藝，并設(shè)計(jì)制成了軸承零件清洗機(jī)。 結(jié)論隨著市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)壓力的不斷增加，產(chǎn)品質(zhì)量日益被生產(chǎn)商和使用者所重視。其次，分析清洗機(jī)的控制需求，并依此選擇了以三菱 FX2NPLC為中心的現(xiàn)場(chǎng)控制方案，制訂了控制流程圖并編寫了PLC自動(dòng)和手動(dòng)部分的程序，實(shí)現(xiàn)了清洗機(jī)的控制要求?？扇?xì)怏w濃度顯示一直為零，設(shè)備運(yùn)行安全可靠。(3)控制效果前文多次論述，碳?xì)淙軇╅W點(diǎn)較低，所以設(shè)備在調(diào)試運(yùn)行中，還要特別注意冷水系統(tǒng)、監(jiān)控系統(tǒng)等的運(yùn)行情況，為清洗機(jī)在調(diào)試運(yùn)行過程中，各液槽及冷水的溫度監(jiān)控情況。設(shè)備調(diào)試運(yùn)行期間，在蒸餾機(jī)內(nèi)加入需要回收的臟液，單獨(dú)運(yùn)行蒸餾機(jī)，得到了滿意的蒸餾效果。在設(shè)備調(diào)試過程中，我方人員采用觀察法觀察干燥的效果，為軸承零件在干燥開始前和結(jié)束后，通過干燥槽觀察窗拍下的實(shí)物圖片，很明顯的看到，在干燥前軸承零件和清洗筐上有很多的清洗液殘留，而清洗后，己經(jīng)觀察不到任何的清洗液殘留?？蛻舴津?yàn)收人員在染色過程中，沒有發(fā)現(xiàn)有油污斑點(diǎn)存留。為軸承外圈清洗前后的實(shí)物對(duì)比，清洗前，軸承外圈的表面尤其是內(nèi)表面油污明顯，清洗后，只有一些不溶性固體顆粒附著，客戶方驗(yàn)收人員用濾紙擦拭，可以清洗將其去除，得到光亮潔凈的表面。一是采用擦拭法，就是用白紙、濾紙、白綢布來擦拭工件表面，用肉眼觀察潔凈度情況。 設(shè)備運(yùn)行效果(l)清洗效果清洗效果的指標(biāo)主要為兩個(gè)方面:潔凈度和干燥效果。本設(shè)備設(shè)定超聲波清洗槽、漂洗槽等液槽清洗液溫度報(bào)警值為35℃。每清洗筐可清洗軸承零件重量最大為80kg，依此運(yùn)行參數(shù)計(jì)算，若采用流水線清洗，平均每清洗一筐所需要的時(shí)間大約在5分鐘左右。因此在清洗機(jī)運(yùn)行時(shí)需要在控制系統(tǒng)中通過調(diào)整蒸氣加熱溫度、加熱時(shí)間和干燥時(shí)間等多項(xiàng)運(yùn)行參數(shù)來滿足清洗和干燥的要求。 汽車軸承清洗機(jī)運(yùn)行調(diào)試結(jié)果由于清洗機(jī)清洗過程中清洗件數(shù)量和種類會(huì)有不同，因而進(jìn)行碳?xì)湔魵饧訜釙r(shí)所需要的蒸氣量不同，對(duì)于蒸氣需求量不明確的問題在清洗機(jī)設(shè)計(jì)時(shí)是通過加熱零件所達(dá)到的溫度和蒸氣加熱時(shí)間雙重條件對(duì)蒸氣進(jìn)行控制來解決的，其目的是:(l)保證真空干燥室溫度達(dá)到設(shè)定值，使得真空干燥工藝得以順利進(jìn)行。其中，自動(dòng)運(yùn)行時(shí)清洗時(shí)間、蒸氣加熱時(shí)間、干燥時(shí)間、真空干燥室通氣時(shí)間、真空干燥室排液時(shí)間和清洗時(shí)清洗件的上升停頓時(shí)間均通過觸摸屏面板在清洗機(jī)調(diào)試和運(yùn)行階段根據(jù)清洗量的不同和清洗效果的比較進(jìn)行設(shè)置。其中，M為輔助繼電器，它不直接驅(qū)動(dòng)外部負(fù)載，一般的輔助繼電器與繼電器控制中的中間繼電器相類似。主要通過判斷干燥室I或II密封蓋是否關(guān)閉來進(jìn)行選擇。清洗的軸承零件會(huì)依次通過超聲波粗洗、超聲波精洗、粗漂洗、精漂洗、蒸氣漂洗和真空干燥工序，完成清洗過程。手動(dòng)控制部分主要是用來調(diào)試各部件，手動(dòng)調(diào)試狀態(tài)下，各個(gè)動(dòng)作相對(duì)獨(dú)立，可以通過觸摸屏面板()對(duì)每個(gè)動(dòng)作單獨(dú)控制。從控制功能及所控制的部件分析，根據(jù)所需I/，由于本清洗機(jī)需要點(diǎn)數(shù)較多，因此選用了1個(gè)基本模塊和1個(gè)數(shù)字量擴(kuò)展模塊。整體機(jī)的特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)緊湊、使用方便，缺點(diǎn)是輸入輸出口配置數(shù)量固定。需要特別說明的是，發(fā)生火災(zāi)屬于極端情況，為做好預(yù)防工作，本設(shè)備特別安裝了氣體濃度傳感器，對(duì)設(shè)備內(nèi)部的氣體濃度進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，一旦氣體濃度超過安全值，設(shè)備會(huì)報(bào)警停機(jī)，這時(shí)可以由工作人員檢查氣體濃度過高的原因，避免火災(zāi)的發(fā)生。真空傳感器的作用主要是檢測(cè)真空干燥槽內(nèi)部的真空度，以便對(duì)真空泵和羅茨泵進(jìn)行控制，并且可以通過真空傳感器的監(jiān)控，判斷真空干燥槽工作是否正常，是否出現(xiàn)漏氣等。同時(shí)，有的液位傳感器還要滿足控制的需求，兼有安全和控制兩個(gè)需求。本設(shè)備溫度的控制主要包括超聲清洗槽液溫、漂洗槽液溫、干燥槽上蓋和槽內(nèi)溫度、汽液分離器溫度、蒸餾機(jī)油溫和液溫等:使用的是模擬量傳感器，利用PLC的模擬量模塊來處理數(shù)據(jù)，可以得到精度較高的實(shí)時(shí)溫度值，可以依據(jù)其溫度值判斷冷水機(jī)、蒸餾機(jī)是否在正常工作，碳?xì)淙軇┑囊簻厥欠裨诎踩秶鷥?nèi)等。光纖傳感器通過確定清洗筐是否到位，控制入料、出料傳送裝置的運(yùn)停，此外，光纖傳感器的信號(hào)與氣缸是否動(dòng)作有直接關(guān)系，只有在光纖傳感器確認(rèn)入料到位或者出料到位后，氣缸才可以動(dòng)作，否則會(huì)出現(xiàn)空抓或者壓筐等現(xiàn)象。在動(dòng)作控制方面，主要用到的傳感器為磁傳感器、光纖傳感器。傳感器的需求主要集中在兩個(gè)方面:設(shè)備運(yùn)行控制的需求和設(shè)備安全控制的需求，出于控制的需要，有些傳感器需要同時(shí)滿足這兩個(gè)需求。PLC體積小，易于實(shí)現(xiàn)機(jī)電一體化，適合非標(biāo)設(shè)備的開發(fā)。PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)、安裝、調(diào)試方便。編程方便，易于使用。歸納起來，PLC主要特點(diǎn)有:可靠性高，抗干擾能力強(qiáng)。它采用可編程序的存儲(chǔ)器，用來在其內(nèi)部存儲(chǔ)執(zhí)行邏輯運(yùn)算、順序控制、定時(shí)、計(jì)數(shù)和算術(shù)運(yùn)算等操作的指令，并通過數(shù)字式、模擬式的輸入和輸出，控制各種類型的機(jī)械或生產(chǎn)過程。 控制器的選擇本機(jī)選擇可編程控制器(PLC)作為控制系統(tǒng)的核心。(6)手動(dòng)調(diào)試控制:為了方便調(diào)試和故障檢測(cè)，需要對(duì)機(jī)器增加手動(dòng)調(diào)試部分。對(duì)于較嚴(yán)重的故障要停止對(duì)故障環(huán)節(jié)的輸出。在超聲波空化作用下，清洗液的溫度會(huì)有所升高，所以也需要對(duì)其進(jìn)行控制。(4)溫度控制:碳?xì)淙軇┰诩訜嵴麴s時(shí)需要對(duì)導(dǎo)熱油溫度和蒸氣溫度進(jìn)行監(jiān)控。(2)真空度控制:真空干燥室、蒸餾發(fā)生器以及排液箱的內(nèi)部真空度是保證蒸氣產(chǎn)生、蒸氣清洗、真空干燥和順利排液的關(guān)鍵指標(biāo)，在清洗機(jī)運(yùn)行時(shí)需要利用真空傳感器對(duì)其進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，并將實(shí)時(shí)結(jié)果傳輸給PLC進(jìn)行判斷，以指示清洗機(jī)下一步運(yùn)行。具體來說控制系統(tǒng)需要實(shí)現(xiàn):(l)氣動(dòng)系統(tǒng)的動(dòng)作控制:由于使用碳?xì)淙軇┯蟹阑鸱辣囊?，所以清洗機(jī)的內(nèi)部動(dòng)作的實(shí)現(xiàn)，是由氣動(dòng)系統(tǒng)來完成的。軸承零件在清洗時(shí)需要經(jīng)過超聲波粗洗、超聲波精洗、粗漂洗、精漂洗、蒸氣清洗和真空干燥等多個(gè)工序，每個(gè)工序都有各自的動(dòng)作，而且在各工序之間有相互聯(lián)系，于是就涉及到各個(gè)工位動(dòng)作的控制，另外，由于碳?xì)淙軇┑奶攸c(diǎn)，需要對(duì)各清洗槽的溫度，儲(chǔ)液箱的液位、溫度，真空室的真空度、溫度等進(jìn)行監(jiān)視和控制。根據(jù)以上設(shè)計(jì)要點(diǎn)及各自工作的工況，: PLC控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 控制需求設(shè)備要實(shí)現(xiàn)既定的功能，就需要與之相匹配的控制系統(tǒng)。(4)氣缸的運(yùn)動(dòng)速度:主要有所驅(qū)動(dòng)的工作機(jī)構(gòu)的需要來確定。(3)氣缸行程:氣缸(活塞)行程與其使用場(chǎng)合及工作機(jī)構(gòu)的行程比有關(guān)。在考慮到活塞桿和活塞本身的摩擦力影響的情況下，實(shí)際輸出力要以氣缸效率來修正，若氣缸動(dòng)態(tài)參數(shù)要求較高，且工作頻率高，其載荷率一般取η=~，速度高時(shí)取小值，速度低時(shí)取大值。 P——?dú)飧椎墓ぷ鲏毫?Pa)。(2)氣缸的輸出力:根據(jù)工作機(jī)構(gòu)所需力的大小，考慮氣缸載荷率確定活塞桿上的推力和拉力，從而確定氣缸內(nèi)徑。(l)安裝形式的選擇:安裝形式由安裝位置、使用目的等因素決定。V為氣動(dòng)閥，其中V17為氣動(dòng)旋鈕閥。SR為減壓閥。AC為氣缸，分析清洗機(jī)的動(dòng)作過程可知需要雙作用氣缸來完成控制要求，雙作用氣缸指兩腔可以分別輸入壓縮空氣，實(shí)現(xiàn)雙向運(yùn)動(dòng)的氣缸，使用較為廣泛。由于真空脫氣裝置I與II氣動(dòng)控制方式相同，真空干燥室I和真空干燥室II氣動(dòng)控制方式相同，所以圖中分別取其一進(jìn)行表示。通過以上對(duì)氣壓傳動(dòng)的特點(diǎn)分析，根據(jù)軸承零件清洗機(jī)防火防爆的要求，選擇安全性強(qiáng)、無污染危害、價(jià)格合理的氣壓傳動(dòng)作為清洗機(jī)執(zhí)行部件的動(dòng)力源是比較理想的。噪聲較大，在排氣時(shí)應(yīng)加消音器。同時(shí)氣壓傳動(dòng)又具有一下缺點(diǎn):工作平穩(wěn)性稍差。(4)工作環(huán)境適應(yīng)性好，特別在易燃、易爆、多塵埃、強(qiáng)磁、輻射、震動(dòng)等惡劣工作環(huán)境中，比液壓、電子、電氣控制優(yōu)越。外泄漏不會(huì)像液壓傳動(dòng)那樣嚴(yán)重污染環(huán)境。氣壓傳動(dòng)具有以下優(yōu)點(diǎn):(l)以空氣為工作介質(zhì)，工作介質(zhì)獲得比較容易，用后的空氣可排到大氣中，處理方便，不必設(shè)置回收空氣的容器和管道。(4)本清洗機(jī)設(shè)計(jì)了碳?xì)湔麴s裝置，為主機(jī)提供蒸氣進(jìn)行清洗和加熱，同時(shí)使清洗液得到凈化，降低清洗廢液率，節(jié)省清洗機(jī)運(yùn)行成本。(2)真空干燥前的蒸氣清洗提高了碳?xì)淙軇┑那逑礈囟?，使其活性大大增加，有利于軸承零件清潔度的提高。本章基于超聲波清洗及真空干燥工藝制定了汽車軸承零件清洗工藝流程，并對(duì)清洗機(jī)進(jìn)行系統(tǒng)設(shè)計(jì)和機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，主要包括清洗裝置設(shè)計(jì)、干燥裝置設(shè)計(jì)、傳送機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)、蒸氣發(fā)生裝置設(shè)計(jì)以及自動(dòng)安全裝置設(shè)計(jì)。為了保證清洗機(jī)的安全性能，除了使用真空技術(shù)使高溫碳?xì)淝逑磩┦ト紵龡l件外，還通過使用防爆電機(jī)、防爆開關(guān)、導(dǎo)熱油間接加熱、溫度自動(dòng)控制、可燃?xì)怏w濃度報(bào)警等措施確保使用安全。導(dǎo)熱油通過循環(huán)泵輸送至蒸餾發(fā)生器加熱室對(duì)碳?xì)湟哼M(jìn)行加熱，碳?xì)淝逑匆簻囟扔稍O(shè)置在蒸餾發(fā)生器蒸發(fā)室的溫度傳感器監(jiān)控。(3)溫度調(diào)節(jié)容易比較穩(wěn)定。因此，一般不用電氣加熱器加熱，而是采用導(dǎo)熱油間接加熱法對(duì)碳?xì)淝逑匆哼M(jìn)行加熱蒸餾，導(dǎo)熱油加熱的主要優(yōu)點(diǎn)有:(l)熱效率高、節(jié)能效果好。冷凝器采用雙層結(jié)構(gòu)，并在內(nèi)部設(shè)計(jì)波紋管，作用是將碳?xì)湔魵饫淠秊橐后w，完成碳?xì)淝逑匆旱膬艋^程。二是其他階段儲(chǔ)液箱的真空，這兩者的真空均來自于真空泵II。其他階段時(shí)冷凝氣動(dòng)閥打開，碳?xì)湔魵饨?jīng)過熱交換器進(jìn)入冷凝器，最后進(jìn)入儲(chǔ)液箱，用以補(bǔ)給清洗槽。碳?xì)淝逑匆涸谡麴s機(jī)中的蒸餾過程描述如下:來自主機(jī)清洗槽的碳?xì)淝逑匆夯煊杏椭入s質(zhì)，首先進(jìn)入蒸餾機(jī)儲(chǔ)液箱，經(jīng)過U型過濾器后進(jìn)入浮球閥，浮球閥是控制蒸餾發(fā)生器液位的開關(guān)，當(dāng)其中液面低于浮球閥下限位時(shí)閥打開，清洗液通過浮球閥進(jìn)入蒸餾發(fā)生器中進(jìn)行蒸餾，當(dāng)液面高于浮球閥上限位時(shí)閥關(guān)閉。 ，整個(gè)蒸餾機(jī)主要由清洗液循環(huán)系統(tǒng)和導(dǎo)熱油循環(huán)系統(tǒng)構(gòu)成?；谳S承零件清洗干燥工藝而設(shè)計(jì)的蒸餾機(jī)主要具有以下功能:(l)碳?xì)湔魵馐橇慵?shí)現(xiàn)蒸氣清洗和真空干燥的物質(zhì)基礎(chǔ)，蒸餾機(jī)通過加熱使得碳?xì)淝逑匆簩?shí)現(xiàn)氣化，產(chǎn)生的碳?xì)湔魵饨?jīng)過管道供給真空干燥室，保證清洗工藝的順利完成。真空蒸餾是在當(dāng)某些物質(zhì)沸點(diǎn)高，要使其沸騰需消耗大量的熱量，或在高溫下蒸餾會(huì)引起被分離物的分解變質(zhì)，或者常壓加熱會(huì)產(chǎn)生火災(zāi)危險(xiǎn)的情況下來用。常壓蒸餾一般用于分離沸點(diǎn)在30~150℃間不易分解的混合液。蒸餾是利用物質(zhì)在同一溫度和壓力之下具有不同蒸氣壓的性質(zhì)，將液體溫合物(或液化的氣體混合物)中各組分分離為純組分的方法。(4)各個(gè)部件動(dòng)作統(tǒng)一由PLC進(jìn)行協(xié)調(diào)控制。(2)干燥區(qū)入料和出料臂架可以分別進(jìn)行三個(gè)工位的操作，各自操作相對(duì)獨(dú)立，由單獨(dú)的進(jìn)給氣缸和掛鉤氣缸完成，形式上較為靈活。干燥區(qū)出料臂架主要完成零件在真空干燥工位至出料區(qū)的干燥出料運(yùn)送，其結(jié)構(gòu)與動(dòng)作過程同干燥區(qū)入料臂架相似。傳送機(jī)構(gòu)的具體動(dòng)作及功能描述如下:清洗區(qū)移料氣缸作用于清洗區(qū)移料臂架上，使其前進(jìn)一個(gè)工位，并由清洗區(qū)掛鉤氣缸實(shí)現(xiàn)清洗筐的掛鉤和脫鉤動(dòng)作，從而完成清洗零件在上料區(qū)和清洗區(qū)的工位進(jìn)給。由于清洗零件裝在清洗筐內(nèi)成批清洗，所以在傳送機(jī)構(gòu)中設(shè)計(jì)掛鉤形式，便于清洗零件的運(yùn)送。該結(jié)構(gòu)主要由1橫梁、2線性滑軌、3清洗區(qū)移料臂架、4清洗區(qū)移料臂架傳送氣缸、5清洗區(qū)掛鉤氣缸、6干燥區(qū)入料臂架、7干燥區(qū)出料臂架、8干燥區(qū)入料雙行程氣缸、9干燥區(qū)出料雙行程氣缸、10干燥區(qū)升降氣缸和11干燥區(qū)掛鉤氣缸等部分組成。管路并聯(lián)元件的總流導(dǎo)等于各分支流導(dǎo)之和串聯(lián)聯(lián)元件的總流導(dǎo)的倒數(shù)等于各元件流導(dǎo)的倒數(shù)之和：為此，在設(shè)計(jì)真空系統(tǒng)時(shí)蒸氣加熱管道和真空干燥管道分別設(shè)計(jì)了雙管并聯(lián)以求盡量增大管道流導(dǎo)。若SpC，則SeC，在這種情況下，真空室的有效抽速受到抽氣管道流導(dǎo)的限制。由上式可以看出，當(dāng)SSp，SeC，即真空泵或機(jī)組對(duì)真空室的有效抽速永遠(yuǎn)小于機(jī)組自身的抽速或管道的流導(dǎo)。 根據(jù)真空技術(shù)的基本方程， 其中，Se為真空機(jī)組對(duì)抽氣口的有效抽速，Sp為真空機(jī)組抽速。為保證漏氣率低，必須保證其密封和焊縫處具有較高的氣密性能。密封蓋采用沿滑道平移開關(guān)結(jié)構(gòu)形式。而小型真空干燥系統(tǒng)多采用后者，其特點(diǎn)是真空室的有效空間利用率較高，受外壓穩(wěn)定性較差但可以通過加強(qiáng)筋解決。 干燥室的設(shè)計(jì)真空室分圓筒形和方形兩種。由于液環(huán)泵的上述特點(diǎn)，在真空系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)選用納西姆2BV系列液環(huán)真空泵作為粗真空系統(tǒng)真空泵和干燥真空系統(tǒng)預(yù)抽泵，2BV系列設(shè)有氣蝕保護(hù)管接口，在極限壓力下工作時(shí)開啟氣蝕保護(hù)管接口或與分離器連接，可在最大限度保證吸氣效果的情況下消除氣蝕聲，并對(duì)泵進(jìn)行保護(hù)。(2)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單易維修，壓縮氣體的溫度低，排氣溫度僅比進(jìn)氣溫度高10~15℃，因而極易適合抽吸壓送易燃易爆的氣體。所吸氣體中允許混有少量液體。液環(huán)式真空泵是一種粗真空泵，它獲得的極限壓力與所用液體種類有關(guān)，~，~，串聯(lián)大氣噴射器后壓力可達(dá) ~。羅茨泵在真空工程領(lǐng)域中應(yīng)用時(shí)，一般與前級(jí)泵串聯(lián)構(gòu)成機(jī)組，主泵選完之后，需要選配合適預(yù)抽泵，在抽除有大量蒸氣的氣體時(shí)，選用液環(huán)式真空泵作為一前級(jí)泵是很理想的。(4)轉(zhuǎn)子可在高速下運(yùn)轉(zhuǎn)，故泵的抽速很高(可高達(dá)105m3/h以上)，而且結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，運(yùn)行經(jīng)濟(jì)。(2)轉(zhuǎn)子之間、轉(zhuǎn)子與泵腔壁之間有間隙，泵內(nèi)運(yùn)功件無摩擦。同時(shí)需要根據(jù)整套真空系統(tǒng)的初次投資和日常維護(hù)費(fèi)用等經(jīng)濟(jì)指標(biāo)進(jìn)行選擇。真空室的工作壓力一般高于其極限真空，工作壓力愈接近極限真空，真空抽氣設(shè)備的經(jīng)濟(jì)效率越低。真空系統(tǒng)設(shè)計(jì)的關(guān)鍵問題是選擇真空抽氣機(jī)組的主泵，選擇原則是根據(jù)真空室進(jìn)行真空干燥工藝時(shí)所需要的工作壓力。保證冷凝器中氣體總壓力高于冷凝溫度下液體的飽和蒸氣壓。真空抽氣系統(tǒng)用于為干燥系統(tǒng)提供真空條件。開啟通氣閥解除真空室內(nèi)部真空，將零件從真空干燥室I中取出，完成全部蒸氣清洗和真空干燥工序。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)入排液箱。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