創新零件清洗技術，提高裝備維修質量

陳明飛

【摘要】本文針對裝備維修過程中清洗零部件的方法存在的費時、費力、清洗效果差，嚴重制約維修質量的問題，利用模糊控制理論和超聲波技術研制一種新型的零部件清洗裝置，以達到提高清洗效率，降低清洗費用，節約清洗時間的目的。

【關鍵詞】零件清洗；維修質量；超聲波技術；模糊智能控制

零件的清洗是裝備維修活動中重要的工序，也是保證裝備維修質量的重要一環，因此零部件清洗效果的好壞對裝備維修質量有很大的影響。目前因零部件的清洗質量不佳而造成的裝備維修質量下降的比例較高。

一、零件的清洗存在的問題

（一）傳統的清洗方法的缺點

目前在裝備維修活動中對零部件的清洗，主要還采用傳統的用柴油、汽油（或煤油）及清洗油手工清洗的方法，這種傳統的清洗方法是造成零部件清洗效果較差的主要原因，主要體現在以下幾點：

1、零部件的清洗質量很大程度上受維修人員主觀意愿的影響。

體現在相同的零部件，不同的人員或相同的人員在不同的時間清洗效果差異很大。

2、沒有統一的清洗標準，難以確保清洗質量。

這就造成某些情況下，認為清洗“干凈”的零部件，由于感官判決的失誤實際上零部件還殘留很多贓物，事實上有些贓物也是人的感官難以判別的。

3、某些贓物或零部件的某些部位是人工難以清洗干凈的。

如附著在零部件表面的膠質、積炭、銹蝕等污垢及零部件上的內部油路、氣路、水道等孔類結構，靠現有的清洗方法是無法清洗干凈的。

4、清洗成本高，同時對人員和環境也有一定的危害。

據統計，按照目前的清洗方法，一臺五九式坦克中修約需清洗柴油100升左右，汽油（或清洗油）20升左右，成本約在五、六百元人民幣左右；僅清洗一臺變速箱的零部件就需四小時左右的時間。由于人員直接接觸這些油質，勢必會對人員造成一定的危害，清洗后的廢油也會對環境造成一定的污染。

（二）現配備的清洗機的缺點

有一些單位裝備了清洗機，但這些設備在使用過程中有如下缺點：

1、種類繁多、通用性差、使用復雜。

在對裝備零部件清洗中用到的清洗機有：零件清洗機、機油濾清器清洗機、空氣濾清器清洗機三種。

2、需要動力電源（380V）這會造成使用受限。

3、清洗介質為柴油。造成清洗成本高，浪費資源。

因此，為了確保裝備的維修質量，提高裝備的完好率，有必要創新清洗技術、研究新型清洗裝置，以達到提高清洗效果、降低清洗費用和時間、高清洗效率、有效減小清洗過程中對人員和環境造成的危害。

二、新型清洗裝置研究

（一）超聲清洗裝置的組成

由于超聲波對附著的污垢有很強的解離分散能力，因此在清洗領域得到了越來越多的應用。超聲波清洗主要是利用超聲波在液體中的空化作用和活化效應。由超聲波發生器發出的高頻振蕩信號，通過換能器轉換成高頻機械振蕩而傳播到清洗溶劑中，使液體流動而產生數以萬計的微小氣泡，存在于液體中的微小氣泡在聲場的作用下振動，當聲壓達到一定值時，氣泡迅速增大，然后突然閉合，在氣泡閉合時產生沖擊波，在其周圍產生上千個大氣壓，被清洗件在沖擊力的作用下，黏附在清洗件表面的各種污垢被剝離而分散于清洗液中，從而達到清洗件凈化的目的，且通過其空化作用達到洗盲角的作用。同時空化氣泡的強烈振蕩，加強和加速了清洗液對油垢的乳化作用和增溶作用，提高了清洗能力。

該清洗裝置主要由帶有換能器的清洗槽、超聲波發生器及控制裝置三部分組成（如圖1所示）。

1、清洗槽主要采用不銹鋼板材制作，具有足夠的強度。

清洗槽采用雙層結構，兩層之間安裝超聲波發生器，共兩個，分別安裝在清洗槽的兩側。槽內有安放零部件的支架，支架有大、中、小三種，以適應不同大小零部件安放要求。清洗槽底部裝有滑輪以方便其移動。

2、采用鋯鈦酸鉛壓電陶瓷材料制作的夾心式超聲波換能器。

利用壓電陶瓷材料在電場作用下發生尺寸變化的特性，在交變電場的作用下產生高頻的機械振動。

3、采用電聲型的超聲波發生器，利用電磁能量轉換成機械波能量。

4、采用漩渦氣泵提高媒液產生空穴的能力。

超聲波清洗的效果很大程度上取決于媒液中空穴的數目的多少，在清洗槽底部安裝一旋流氣泵可有效提高媒液中的空穴數量。

5、采用加溫裝置和恒溫控制器以保證清洗時的溫度要求。

清洗液的溫度對清洗效果有很大影響，清洗液溫度升高時空穴數量增加，但溫度過高，氣泡中蒸汽壓增大，空化強度會降低。各種媒液都有一空化活躍的溫度，對于我們采用的媒液空化活躍溫度為60℃，因此采用加溫裝置和恒溫控制器以保證清洗時的溫度要求。

6、采用各種傳感器動態采集清洗時的數據以進行決策。

主要采用的傳感器有：紅外光渾濁度傳感器、溫度傳感器、空氣流量計、壓力傳感器等。

（二）模糊智能控制系統的設計

從超聲波清洗儀的運行過程可以看出，洗滌時間、洗滌劑投放量、超聲波強度和超聲波指向是被控對象的主要參量，待清洗物的物理形狀、材質以及臟污程度和臟污性質是被控對象的主要輸入變量。比如對于清洗物的臟污程度，人們通常用很臟、一般臟、不太臟等這類模糊語言來描述。事實上，臟污程度和臟污性質的區分并不存在一個明確的界限。因而，對于洗滌過程，輸入和輸出之間很難找到一個精確的數學模型來描述，用常規的方法難以達到理想的效果，而采用模糊控制技術則能很好地解決這個問題。模糊控制是在總結人們生產實踐經驗的基礎上，通過對輸入量模糊化后，根據一定的模糊控制規則，決定對被控對象采用相應的控制策略。模糊控制的優勢在于它不需要知道被控對象或過程的數學模型、對于不確定系統，如非線形系統能有效地控制并且具有較強的魯棒性。模糊控制器設計由模糊化、模糊推理和反模糊化三部分組成，它們都建立在知識庫的基礎之上。圖2是智能超聲波清洗儀的模糊控制原理框圖。

三、結束語

裝備的維修是保障裝備完好率，提高裝備使用性能的重要環節，維修活動中看似不起眼的零件清洗工序，其實對裝備的維修質量影響很大，為了提高裝備的維修質量、降低維修費用、縮短維修時間、提高維修效率、減少維修過程中對人員和環境的損害，通過對目前清洗實踐中所用的先進技術進行了詳細地研究，結合模糊控制理論和超聲清洗技術具有系統性強、針對性高、適用性強。清洗技術的創新對現行的維修手段改革起到一個推動的作用，同時會明顯提高維修質量，降低維修費用，該成果通用性強，不僅適用于機械零部件的清洗，而且適用于對光學、電子元器件等精密機件的清洗，具有廣泛推廣應用范圍，會產生具有很大經濟效益。