自动化超声波清洗设备在动车检修过程的应用研究

自动化超声波清洗设备在动车检修过程的应用研究

刘立军

关键词：超声波；清洗设备；自动化过滤循环；牵引变流器

引言：

自从CRH2型动车组进入到四级修之后，其中滤网、牵引变流器等相关工件在清洗的过程中基本上都是通过人工的形式。一般人工清洗方式存在的最大缺陷就是工作效率比较低，同时对于劳动成本的消耗量也都非常大，另外在清洗的时候还一定要控制好具体的质量，清洗的标准通常也都无法实现有效统一，整体安全系数非常低。所以为了解决这一问题，就需要重点该设备在这类情况中的运用进行分析。

一、设备原理和优势

（一）原理

（1）超声波清洗

该原理就是运用超声波发生器所发射出来的高频振荡信号，在转换器的作用下使其传播到相应的介质上，然后相应溶剂之中的超声波就会在其中疏密有度地向前进行辐射，从而使液体开始流动起来，最后出现成千上万的小气泡[1]。这些小气泡就会在声场的影响之下出现震动，一旦声压攀升到了相应的数值时，它就会马上变大，然后又马上闭合，在闭合的一瞬间就会出现冲击波，使周围出现上千个大气压力，进而对不溶的污染物产生破坏，从而使其进入到清洗液里面。这些固体粒子被油污包裹着附着在部件表面的时候，油就会被乳化，进而它们就会迅速脱落，最后实现清洗的目的[2]。

（2）清洗介质

对于这类清洗方式来说，一般都会使用到两种清洗介质，也就是水基清洗剂和化学溶剂。对于超声波清洗来说它，它属于物理作用；而清洗介质本身属于化学作用，能够有效提升最终操作的效果。只要把这两种方式相互结合起来，才能够彻底清洗干净底板等相关部件。

（3）功率密度

对于这种设备来说一般其功率密度和空化效果之间是呈正比关系的，只要它越高，其整体空化的作用就会更强，具体操作的速度也就会越快，最终完成的效果也会更好。但是对于一些表面上光滑程度相对比较高，同时精密度比较高的工件来说，如果一直使用功率非常高的密度进行操作就会导致其物体表面被腐蚀[3]。

（4）超声波频率

通常对于超声波来说其频率和液体空化之间是呈正比关系的，只要它越低，液体之中出现空化就会更为容易，由此出现的力度也就会更大，最终效果也会更明显。

（5）清洗的温度

通常情况下，超声波在30摄氏度到40摄氏度的范围中整体空化效果会比较好一些，同时清洗剂其温度越高，最终的清洗作用就会越明显，一般其温度也都是40摄氏度到60摄氏度之间[4]。

（6）控制方式

在该设备当中机械手主要分为手工与自动两种控制方法，定位也都是使用的无接触性的接近感应开关，限位运用的是机械式的形成开关。在完成一个循环之后机械手就会自动将其立柱、导轨和挂具归零。

（二）优势

使用这类方式进行清洗的优势基本上有三点：第一，具有良好的扫频功能。在具体实施的过程中部件基本上都会被不同频率的超声波同时进行清洗，最大程度上防止出现了单一化频率超声的波谷与波峰，确保工件都可以被完全清洗干净，不留下死角。单面波清洗完全可以拓展到1000毫米以上，所以有效弥补了原来方式之下波长过短以及槽体过大的情况，使其最终的效果变得更为优质。第二，因为超声效果受到水流速度和水位的影响，所以该设备就同时满足了不同水流速度以及不同水位之下的频率自动调节，确保超声效果能够和频率相互匹配。第三，该设备的主要组成部分包含有自动清洗槽以及自动烧毛机两步，在自动烧毛机当中将部件进行检查之后就会进入到超声清洗当中进行自动清洗，最大程度上提升了清洗的质量及效率。

二、设备系统设计

（一）系统设计

上述提到该设备的主要有两个部分组成：第一，滤网去除毛絮燃烧机。该部分就是使用特别制作的燃毛机对动车组当中的牵引变流器等部件所积累的毛絮实施清除，同时能够达到自动化的目标。第二，超声波清洗、漂洗以及烘干等几个部分。电热除毛絮机器主要是由传送装置、电加热管、烧毛台等几项内容组成。底盖板的清洗机包含有不锈钢材质的清洗槽、上下料的台面、传动的机械装置以及过滤循环设备等几个重要部分。

（二）过滤循环设计

该部分主要包含有水泵、储液槽、过滤器等等。其中在工作的时候水路流向就是先喷淋泵，然后再是过滤器与喷头，接下来溢流，最后进入到储液槽当中。这种循环主要是就是可以把储液槽当中的清洗液过滤掉，达到了循环运用的目的，最大程度上降低了水资源的利用量以及清洗液的消耗量，实现了环保效果。

三、工艺设计

运用人工的方式把滤网等全部放入到去毛絮机里面，并把烧过毛絮的工件再放入到篮内，以此推到超声波清洗机的上料位置处，该机器通过PLC技术进行全自动化控制，把装有工件的篮子推入到上料去，再将其搬入到各个功能的清洗槽当中，依次去进行清洗、漂洗和烘干，最后再把其吊到下料的位置上，有关人员再在篮子之中把其取出来，这样整个清洗过程就已经完成了。

其中通过滤网清理毛絮的工艺就是运用电加热管发出来的热量，把工件上面的毛絮炭化、烤断，使其无法相互缠绕在一块，从而进行有效清洗。具体的工艺流程就是先进行放料，然后去烧毛絮，再进行风冷，最后下料完成。

其中的清洗工艺的主要步骤就是先进行上料，再把毛絮去除掉，再通过超声波进行清洗，然后再去进行漂洗和鼓泡漂洗，最后将工件烘干，下料完成。

四、结束语

总的来说，给动车组运用自动化超声波清洗设备，可以有效代替原先的人工清洗方式，有效降低了传统方式之下的存在的安全隐患，并有效提升了侵袭效率，使所有的清洁质量都能够受到相关工艺管理的控制。另外该设备还能够添加信息化接口，把清洗状态及数据传输监控在计算机当中，由此达到了生产的信息化管理。所以，这一设备的运用将会是未来轨道车辆检修的重要发展趋势。

参考文献：

[1]牛富杰,齐先胜.激光清洗技术在动车组检修中的应用研究[J].中国高新科技,2017(11):75-77.

[2]李伟烈.超声波清洗原理及工艺[J].山东工业技术,2018,No.266(12):54.

[3]辛宏伟,丁羽,李庆凯.超声波清洗技术的发展与研究现状[J].科技创新与应用,2017(8):71-71.

[4]李旗,逯力红,丁鏖举,等.基于超声波的清洗机设计及清洗效果研究[J].大学物理实验,2017,30(5):31-35.