压力热水喷射清洗大型工件设备_张瑞.pdf

文章编号: 1671-8909( 2007) 12-0027-04压力热水喷射清洗大型工件设备张 瑞1 杨季龙2( 1. 山推工程机械股份有限公司 ,山东济宁 272000;2. 山推道路机械有限公司 ,山东济宁 272000)摘要: 针对推土机零部件外形尺寸差异大、结构复杂的特点 ,设计采用专用的压力热水清洗机,通过往返式与通过式相结合的工艺流程 ,在封闭室体内对工件进行喷射清洗,满足了不同种类的零件清洗 。关键词: 清洗; 喷淋 ; 清洁度; 大型工件中图分类号: T P 69 文献标识码: BP r e s s u r ew a t e r j e t c l e a n i n gb i gw o r k p i e c e e q u i p m e n tZ H A N GR u i1, Y A N GJ i l o n g2( 1. S h a n t u i c o n s tr u c ti o nm a c h i n e r yC o . , L t d . , J i n i n g , S h a n d o n g272000, C h in a ;2. S h a n t u i r o a dm a c h i n e r y L td . , J in in g , S h a n d o n g 272000, C h i n a )A b s t r a c t : S p e c i a l c l e a n i n g m a c h i n e w i t h p r e s s u r e a n dh o t w a t e r i s d e s ig n e d f o r b i g a n dc o m p l e x s t r u c -tu r e w o r k p i e c e s o f b u l ld o z e r .B yt h r o u g ha n dr o u n dp r o c e s s , k i n d so f w o r k p ie c e sw e r ec l e a n e db ys p r a y w a t e r i nc l o s e dr o o m .K e yw o r d s : c l e a n i n g ; s p r a y ;c le a n l in e s s ;b i g w o r k p ie c e 推土机的许多零部件在装配前必须进行清洗,以彻底去除工件上的油污及各种杂质 ,保证工件表面清洁度,进而提高整机质量水平 。但由于推土机型号及其零部件种类繁多 ,形状复杂, 一般的清洗机难以满足清洗的需要。为此 , 山推公司结合清洗对象 、 工艺布局等实际, 选择了热水喷淋清洗工艺并设计专用的清洗机 。1 待洗工件基本情况山推工程机械股份有限公司生产 60 240 k W( 80 320马力) 等系列推土机, 产品外形尺寸较大。对工件而言 ,外形尺寸的差异更大 ,从几十毫米到几米不等 。如推土机的一些非标准螺栓螺母, 尺寸只有几十毫米 , 但主机架长达 3 m , 质量超过 2 t 。但是 ,推土机的市场需求量和生产量都很有限 ,不同尺寸规格的零件采用不同规格的清洗设备是不现实的 。尺寸差异这么大的工件都在同一台清洗设备上进行清洗,对清洗机的选择 、 设计提出了特殊要求 。另外, 部分工件结构复杂 ,存在腔体 ,不利于清洗 ,增加了清洗的难度 。作为工程机械 , 推土机部分工件生产工艺过程复杂 , 周期也较长 。 在焊接过程中的防飞溅涂料会收稿日期: 2007-09-18作者简介: 张瑞( 1977-) , 男, 贵州毕节人, 工程师, 主要从事各种表面处理、涂装工艺等技术工作。新技术 、 新设备清 洗 世 界C l e a n i n g W o r l d第 23 卷第12期2007年 12月吸附在工件表面 。在机械加工过程中的切削液会连同切屑和其它杂质一同吸附在工件表面或沉积在腔体内部和缝隙中 。热处理过程中采用的热处理液也会连同杂质吸附在工件表面或沉积在腔体内部和缝隙中。另外 ,由于工件生产周期长, 为防止工序间工件的锈蚀,经常采用在工件表面涂覆防锈油的方法进行防锈。这些都给清洗工作增加了难度 。2 清洗原理与工艺方案2. 1 清洗方式及原理 1-2目前的清洗技术和方式有很多种 ,如化学清洗,超声波清洗等。根据山推公司工件的具体情况, 清洗主要是为了提高装配前工件的清洁度 ,化学清洗( 以除锈为主要目的) 显然不合适 ; 工件尺寸较大,采用超声波清洗虽然质量好, 但设备投资大。为此 ,我们选择了加入清洗剂的热水加压清洗 ,即在水中加入清洗剂,加热加压后喷射到零件表面。压力喷射清洗其实质是用压力泵产生压力水,经喷头喷射出高速水流, 对清洗对象进行冲蚀、剥蚀 、 切除、 冲击, 使杂质脱离工件表面 ,以达到清洗的目的。喷射清洗根据压力不同可分为高压冲洗、中压喷洗和低压喷淋 。高压冲洗以冲蚀 、剥蚀、切除、冲击等物理作用为主 , 中压喷洗物理冲刷作用和化学溶解作用兼而有之 , 低压喷淋则主要依靠化学溶解作用以及液体流动的冲击作用。加热和加入清洗剂都可以增加清洗液对金属的润湿、渗透作用 , 使清洗液穿过油污层到达金属表面 ,在那里作定向吸附, 并向油污金属界面不断渗入 ,使油污被从金属表面剥离 。如果把均匀涂布油膜的金属侵入清洗剂中 , 首先可以看到油膜呈网状撕裂,进而分裂成细小碎片而脱离金属表面。被分裂的细小油污被胶束增溶 、 乳化及分散进入溶液中 。如果表面活性剂的润湿作用差 , 金属表面油污的分离就不完全; 如果它的乳化、分散作用弱, 则污垢将再沉积于表面。如乳化作用适中, 经一定时间乳化油污破乳, 油污浮于表面, 经溢流 、 过滤将浮油除去, 这时表面活性剂消耗少, 清洗剂使用期就长。2. 2 清洗工艺流程根据清洗工件外形尺寸不同 ,分为往返式和通过式两种工艺流程。( 1) 往返式: 上件清洗室进件门打开 工件进入 清洗沥水 漂洗清洗室进件门打开工件出 压缩空气人工吹干下件 。工件进入清洗室清洗后退出, 上下件都在一端 。主要用于长度较大工件, 如主机架 。此工艺效率较低 ,主要是受车间跨距限制, 为了缩短清洗机的长度 。( 2) 通过式: 上件清洗室进件门打开 工件进入 清洗沥水 漂洗清洗室出件门打开工件出 下件。工件从一端进入 ,清洗后从另一端下件, 进入装配线。此工艺效率高 , 除主机架以外的工件基本上都是这种流程。2. 3 零件清洗方案对于外形尺寸较大的零件 ,如主机架 ,每次清洗数量为 1件, 放置形式如图 1。主机架后桥部分为箱体结构 ,存在开口向上的腔体, 因此清洗时将其倒置 ,以便于腔内的污物随清洗水向下流出 。图 1 主机架及清洗放置示意清洗时 ,先将工件小车停到上料工位 ,用起重设备将工件吊放到小车上 ,开动小车进入清洗室, 关闭清洗室大门 ,开始清洗 。按预先设定的时间清洗完后 ,再按设定的时间沥水、漂洗 。漂洗后进行沥水,28清 洗 世 界第 12期使工件带出的水尽可能的少。然后打开大门, 开动小车, 输出工件 ,再用压缩空气对局部位置吹干, 让工件进入装配工序。对于外形尺寸较小的零件, 放在周转架内进行清洗, 数量根据零件具体尺寸及周转架确定, 兼顾清洗效果和效率。3 清洗设备3. 1 设备组成设备包括喷淋清洗室 、 链传动输送系统、喷射系统 、 槽液过滤及沉淀系统、 槽液加热系统 、 补水系统、排风系统、 集水装置、电控系统 ,如图 2所示。图 2清洗机结构1排风装置;2过滤装置;3清洗槽;4加热装置; 5泵; 6喷淋清洗室; 7输送装置;8喷淋管路; 9集水装置; 10控制柜; 11漂洗槽3. 2 喷淋清洗室清洗室用来阻挡水、 气的飞溅和扩散 ,避免清洗时水、气对车间环境的影响 ,同时使清洗的水液汇聚循环使用。室体尺寸以通过最大件为准 。采用钢结构骨架 ,保证必要的强度 。室体内壁全部采用不锈钢钢板 ,可以长期使用而不发生锈蚀。外壁采用彩板 ,使其有美好的外观。中间填充厚度为 50 m m保温材料以降低热量损失 。为防止清洗过程水的溅出 ,室体两端均设钢结构骨架电动门, 门体表面材料为厚度为 1. 5 m m不锈钢板 ,采用不锈钢链条牵引。门内侧 200 m m 处安装布帘。3. 3 链传动输送系统链传动输送系统用来将工件从上件工位输送到清洗工位,待清洗后再将工件输送到下件工位。工件在清洗室清洗时 ,小车可以来回慢速移动 ,以达到工件所有部位都能清洗到的目的 。系统主要包括输送平车 、 减速机及电机、张紧装置、 从动轮组 、 聚四氟导向托轮、 不锈钢链条等。平车采用变频调速, 速度可调, 启动、运行 、 制动平稳 。3. 4 喷射系统喷射系统是通过泵将清洗液加压, 然后通过喷嘴喷射到工件表面 , 利用其冲击作用除去工件表面杂质。该系统主要包括储液槽 、多级管道泵 、管道泵 、 气动蝶阀、电控阀、不锈钢管路 、 不锈钢喷嘴 、 泵吸口底阀、 泵注水管路等。储液槽均采用厚度为 2. 5 m m 的不锈钢钢板,并设厚度为 50 m m 的保温层 , 以提高使用寿命和减少水的热损失 。槽内设置挡板 , 将回流的槽液表面漂浮物挡在槽体另一侧, 并设有溢流槽,保持液面高度和排除液面浮污 。槽底采用倾斜结构,并设有排污口,便于槽内污物清理 。为防止铁屑进入循环系统 , 设有磁性材料捕捉器 ,并能方便地将槽液中的铁屑清理出来 。清洗、 漂洗各用两套独立的水泵 ( 即 4个泵 ) 供水 ,清洗主机架后桥箱箱体内壁的喷头密集布置 ,能适应各种机型的机架清洗, 压力 0. 8 M P a ,另一清洗水泵压力 0. 5 M P a , 其余漂洗水泵压力 0. 4 M P a 。当清洗大件时使用 4个泵, 清洗小件时使用 2个泵 。喷头的布置主要集中在机架后桥箱一侧 ,下面的喷嘴应密布并多方向布置 , 机架大腿一侧喷嘴可减少布置数量,以使喷水流量降低。喷嘴采用靶距大 、 冲击力大的扇形喷嘴, 材料为不锈钢 。喷嘴的布置方式为纵向式, 布置在顶部 、 两侧壁及底部 。两侧喷嘴可以手动向内调整。为有效清洗主机架后桥箱腔体内部 , 底部喷嘴在机架后桥部位局部集中布置。喷嘴与工件夹角为 15 , 如图 329第 23卷张瑞等 . 压力热水喷射清洗大型工件设备所示。图 3 喷嘴布置示意3. 5 槽液过滤及沉淀系统该系统的作用是防止回流的清洗液里所带的污物 、 杂质循环进入喷射系统 ,对设备造成堵塞 、 损坏。主要包括管道泵、管路管件等 。每个槽体回水处设置一套不锈钢丝网过滤器, 过滤精度为 0. 5 m m 。每个槽体配置一台污泥泵,用于定期清理底部沉积物 。3. 6 槽液加热系统清洗水槽采用不锈钢列管蒸汽加热器 、 漂洗水槽不锈钢直热式蒸汽加热器 ,其它包括疏水阀、蒸汽电磁阀、热电偶、阀门、管件等。槽液温度采用自动控制, 清洗液温度为 40 50。3. 7 补水系统主要包括电磁阀 、 液位计、管路及阀门。采用逆向清洗的方法进行补水,可以实现自动补水。3. 8 排风系统采用强制通风将水蒸气排放到车间外。主要包括风管 、 风道支架 、 离心风机等。风管采用厚度为 8m m 的玻璃钢管。3. 9 电控系统控制采用可编程控制器 ( P L C ) , 可采用手动操作和自动操作两种方式,操作方便,运行安全可靠。3. 10 技术参数参见表 1表 1技术参数名称参数备注清洗室抽风量/( m3 h- 1)8 000清洗处理时间 /m i n5脱脂槽温度 /40 50( 蒸汽加热)脱脂槽容积 /m33. 8内部 2. 5 m m不锈钢板漂洗处理时间/m i n5漂洗温度 /80( 蒸汽加热)漂洗槽容积 /m33. 8内部不锈钢最大蒸汽消耗量/( k g h- 1)800蒸汽压力 0. 3 M P a平车台面尺寸 /m m4000( L )1 500( B )工艺平车载重量 /k