連桿高壓噴淋清洗工藝的設計

鄧建勝

（佛山職業技術學院機電工程系，廣東佛山 528137）

連桿高壓噴淋清洗工藝的設計

鄧建勝

（佛山職業技術學院機電工程系，廣東佛山 528137）

在當前連桿清洗技術一般工藝流程的基礎上，結合某企業連桿清洗的工藝過程，研究了高壓噴射清洗技術及干燥技術，做出分析比較及確定噴嘴形狀和最終的清洗機理。

連桿清洗；噴淋技術；清洗液

0 引言

連桿屬于發動機內部典型的“雜件”的高精度零部件，不但精度要求高，形狀復雜，制造難度大，而且生產批量大，對清潔度要求也非常高，它直接影響發動機的使用質量。因此，清潔度的審核是連桿質量的重要指標之一。

1 連桿清洗技術的選擇

隨著清洗技術的發展和工業的需求，國內外各種清洗技術種類繁多。目前國內外工業清洗存在的技術有：噴淋式清洗、沉浸式清洗、噴射清洗、高壓水射流清洗、超聲波清洗、蒸發脫脂清洗、紫外／臭氧清洗、干冰清洗、真空清洗、超聲波真空清洗、電解清洗、激光清洗、紫外線清洗、等離子清洗、PIG清洗、空氣爆破清洗、高壓電磁脈沖清洗、氣脈沖清洗等。各種清洗技術的不斷涌現和發展，提高設備的清洗效果，促進經濟的快速發展。

在以上眾多清洗技術中，高壓噴淋清洗具有清洗成本較低、清洗速度較快、清洗質量高、無環境污染、應用范圍廣等優點，所以在此亦采用高壓噴淋清洗。

2 連桿傳統清洗工藝

國內連桿清洗工藝較滯后于國外先進的清洗技術水平，清洗勞動強度高，清洗效率低。傳統清洗工藝條件：清洗槽、噴槍、氣源、煤油、刷子、清洗臺、若干操作工等。國內某連桿有限公司，致力于從事連桿研發、生產及銷售等服務，目前的清洗工藝流程多為連桿成品拆分、浸洗、刷洗、沖洗、吹干、總裝。雖然清洗效果達到要求，但是存在的不合格率在百分之五以上，同時在整個清洗環節上，工作勞動強度大，清洗劑沒有很好的過濾循環利用，廢棄的清洗液得不到良好處理，清洗液更換周期短。清洗系統不完善導致清洗環境惡劣，空氣煤油分子彌漫，間接的影響操作工的身心健康；在清洗工序方面，傳統清洗工序繁瑣，清洗后處理存在二次污染等問題。傳統清洗工藝流程如圖1所示。

圖1 傳統清洗工藝流程

3 高壓噴淋清洗清洗工藝

3.1 噴射用噴嘴

不同形狀的噴嘴應用于不同的場合，圖2所示為幾種常見的噴嘴。

圖2中圓錐狀是應用最廣泛的一種噴嘴，洗液從噴嘴中噴出后圓錐面形成式展開，也有的作用清洗液產生中空圓錐狀并展開。

圖2中的扇狀，是噴嘴尖端形成一個窄縫作用洗液展開成扇形，這種噴嘴在清洗平面狀的工件表面時較好。此外，采用這種方式的噴嘴用于噴射氣體也較好，由于它能吹盡清洗對象表面的殘留液體，這種噴嘴通常被叫作氣刀式噴射。

圖2中的棒狀，是使流體呈棒狀的噴嘴噴出。在去除細孔和狹縫間隙中的污垢應用這個噴嘴較合適。

圖2中的放射狀，流體通過中空球形的噴嘴噴出，球面上有許多細孔，因此作用洗液呈放射狀噴射，又稱為噴霧淋洗。大型反應罐的內表面用這種方法清洗較好。

圖2 各種形狀噴嘴

噴嘴根據實際需要可安裝成固定式和可移動式兩種結構。固定式噴嘴使噴射液體的運動方向固定，但是立體表面的清洗對象希望所有的表面都能覆蓋到噴射液，因此采用可移動式更好。使噴嘴噴射方向改變可采用以下幾種措施：①讓清洗對象物旋轉；②使用多個噴嘴多方向不同角度同時噴射；③根據對象表面不同而設計成各種運動方向的噴射，帶動固定噴嘴向不同空間方向運動的清洗裝置。如使噴嘴在固定水平方向作旋轉噴射（水平旋轉型）；可使噴嘴在一個可以在垂直方向上移動的軸支持下做旋轉運動；或在三維空間作圓周運動等。

結合連桿實際結構特征，選用圓錐狀噴射連桿外表面，對連桿螺紋孔及通油孔等采用呈棒狀的噴嘴清洗，噴嘴通過固定式全方位噴射清洗及干燥連桿。

3.2 噴射用清洗液及循環利用

一般噴射用的清洗液包括常溫的水、熱水、酸和堿的水溶液、表面活性劑水溶液及碳氫化合物等。

起泡性太高的表面活性清洗液對噴射效果不利影響，因此在使用表面活性劑水溶液作噴射清洗液時要注意選用低起泡性的表面活性劑。

用含有水蒸氣的高壓熱水作清洗液時叫蒸氣噴射清洗，水蒸氣的壓力和蒸汽液化時放出來的大量熱能對清洗效果有很大的影響。

用電解得到的含有臭氧的水作清洗液時，它的氧化分解能力與含在清洗液中的細微臭氧氣泡有關。微小氣泡對微粒狀污垢的去除能力有很大的作用。

噴射清洗中存在的問題是，噴射的清洗液在清洗對象表面停留的時間短暫，所以清洗液的清洗能力不能百分百發生效用，同時存在廢液處理問題。為了提高清洗液的利用效率，可以采用循環系統。圖3是一種噴射清洗的循環系統的簡易圖[1]。沖洗下來的清洗液中含有的污漬及微?？捎眠m當的方法加以分離，使噴射噴嘴減少磨損和被堵塞的可能性。

4 連桿噴射清洗機理

噴射系統一般由清洗液箱、電機、泵、閥門、過濾器、噴嘴和循環管路等組成[2-3]。噴射系統的兩個參數是壓力和流量，不同的壓力和不同的流量與不同的噴嘴相結合，可組成不同的噴射類型，如壓力低流量大、壓力高流量小、空心錐形、平面扇形、實心錐形、液柱流等。

圖4 高壓噴射清洗簡易圖

將連桿通過夾具定位固定，然后通過運動裝置沉降在對應噴嘴的密閉清洗池中開始清洗，根據清洗面的復雜程度，選擇不同高壓噴射壓力及控制清洗順序，當連桿被清洗液淹沒后形成的渦流增強了對連桿的清洗力度[4-5]，促使連桿得到高效全方位的清洗，其清洗簡易圖如圖4所示[6]。

5 小結

研究了國內外清洗技術，并選擇了適合本連桿的清洗技術。同時分析了各種形狀噴嘴的特點，選擇了圓錐狀噴嘴進行噴射。在分析噴射清洗液的基礎上設計了循環利用系統，最后說明了清洗機工作時的清洗原理。

［1］張劍波，孫良欣，胡建信，等.清洗技術基礎教程［M］.北京：中國環境科學出版社，2004.

［2］韓熙麟，張岱華.機械制造清洗技術［M］.北京：機械工業出版社，1988.

［3］Kalumuck K.M，Chahine G L.Development of high ero?sivity cavitating acoustically enhanced water jets for well scale removel［A］.In：Hashish M，ed.Proceedings of the 10th Amercian WaterjetConference Volume［C］， Houston， Texas， 14-17 August， 1999：769-784.

［4］張佳福，高善兵，暢通，等.基于高壓水射流清洗技術的研究［J］.機電產品開發與創新，2011，24（05）：24-26.

［5］辛承梁.高壓水射流的清洗功能［J］.化學清洗，1999，15（01）：42-45.

［6］梁杰.機器人高壓水射流去毛刺系統的開發［J］.機電工程技術，2012（7）：28-30.

［7］卿前茂，姜莉莉，周鑫，等.發動機連桿高壓噴淋清洗機的研制［J］.機械工程與自動化，2012（05）：104-109.

The Design of High Pressure Spray Cleaning Process of Connecting Rod

DENG Jian-sheng
（Faculty of Electromechanical Engineering，Foshan Polytechnic，Foshan528137，China）

Combined with an enterprise connecting rod cleaning process， based on connecting rod this general process of cleaning technology，Research high pressure water jet cleaning technology and drying technology，making analysis and comparison，determine the shape of nozzle and mechanism of cleaning.

connecting rod cleaning；spray technology；cleaning fluid

U464.133

A

1009－9492(2014)09－0041－03

10.3969/j.issn.1009-9492.2014.09.011

鄧建勝，男，1987年生，湖南衡陽人，碩士，助教。研究領域：低碳制造技術與裝備，機電一體化。已發表論文1篇。

(編輯：阮 毅)

2014－03－20