超聲波清洗法在直升機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)定檢中的應(yīng)用

張世偉，黃占亭，呂陽(yáng)陽(yáng)

(61769部隊(duì)，山西 文水 032100)

超聲波清洗法在直升機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)定檢中的應(yīng)用

張世偉，黃占亭，呂陽(yáng)陽(yáng)

(61769部隊(duì)，山西 文水 032100)

滑油濾、燃油濾以及空氣濾被喻為發(fā)動(dòng)機(jī)的“保護(hù)神”，在直升機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)定檢時(shí)進(jìn)行清洗檢查是必不可少的環(huán)節(jié)。分析了油濾、氣濾清洗的重要性。為解決傳統(tǒng)清洗方法清洗孔隙難、潔凈度差、效率低等問(wèn)題，將超聲波清洗技術(shù)用于油濾、氣濾等部附件的清洗中。通過(guò)實(shí)際保障單位在直升機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)定檢中的應(yīng)用，證明超聲波清洗技術(shù)提高了濾芯的清潔度，并且在經(jīng)濟(jì)效益和生態(tài)環(huán)境方面都優(yōu)于其他清洗方法，適用于直升機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)定檢中部附件的清洗工作。

濾芯； 超聲波清洗 ； 直升機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)定檢

0 引言

發(fā)動(dòng)機(jī)的定期維修一般應(yīng)完成計(jì)劃常規(guī)類檢修、計(jì)劃非常規(guī)類檢修和定檢中對(duì)缺陷或者故障附加工作的處理等三類工作。在計(jì)劃常規(guī)類檢修中，滑油濾、燃油濾、空氣濾以及發(fā)動(dòng)機(jī)空氣管接頭的清洗檢查是必不可少的工作，滑油濾、燃油濾以及空氣濾簡(jiǎn)稱為發(fā)動(dòng)機(jī)的“三濾”。 清洗三濾的作用,一方面是保證濾芯的潔凈，防止因堵塞而影響系統(tǒng)正常工作；另一方面是便于目視檢查有無(wú)破損、變形等，避免造成滲漏而影響過(guò)濾效果。所以三濾清洗要求無(wú)油污、無(wú)塵埃、無(wú)雜質(zhì)等。

隨著工程技術(shù)的不斷發(fā)展，各類濾芯的過(guò)濾能力向微米級(jí)提升，傳統(tǒng)的手工清洗方法清洗不干凈且費(fèi)時(shí)費(fèi)力，已不能滿足微米級(jí)濾芯的清洗需求。因此，本文針對(duì)直升機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)各類濾芯的超聲波清洗技術(shù)的應(yīng)用展開(kāi)研究。

1 超聲波清洗原理及特點(diǎn)

1.1超聲波清洗的原理

超聲波是一種波，波就有波峰與波谷。在波谷處形成微氣泡而在波峰處氣泡破裂，瞬間釋放能量。在理論上，其瞬間溫度與瞬間壓力分別高達(dá)上千攝氏度和幾百至幾千大氣壓[1]。這種超聲波空化所產(chǎn)生的巨大壓力能破壞不溶性污物，使他們分化于溶液中。蒸汽型空化對(duì)污垢的反復(fù)直接沖擊，一方面破壞污物與清洗件表面的吸附，另一方面能引起污物層的疲勞破壞而被駁離，氣體型氣泡的振動(dòng)對(duì)固體表面進(jìn)行擦洗，污層一旦有縫可鉆，氣泡立即“鉆入”振動(dòng)使污層脫落。由于空化作用，兩種液體在界面迅速分散而乳化，超聲波在清洗液中傳播時(shí)會(huì)產(chǎn)生正負(fù)交變的聲壓，形成射流，沖擊清洗件[2]。所有這些作用，能夠破壞污物，除去或削弱邊界污層，增加攪拌、擴(kuò)散作用，加速可溶性污物的溶解，強(qiáng)化化學(xué)清洗劑的清洗作用。超聲波的清洗作用主要包括超聲波本身具有的能量作用，空穴破環(huán)時(shí)釋放的能量作用以及超聲波對(duì)媒液的攪拌流動(dòng)作用等[3]。

1)超聲波的能量作用

超聲波具有很高的能量，它在傳媒液體中傳播時(shí)，把能量傳遞給傳媒質(zhì)點(diǎn)，傳媒質(zhì)點(diǎn)再將能量傳遞到清洗對(duì)象物表面并造成污垢解離分散，在聲波傳播過(guò)程中，傳媒質(zhì)點(diǎn)獲得一定的動(dòng)能和一定的加速度。質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)加速度αm大小符合下列公式：

式中，ρ為媒質(zhì)密度；c為聲波在媒質(zhì)中的傳播速度；f為超聲波頻率；I為超聲波強(qiáng)度或輸出的功率密度(W/cm2)。超聲波傳遞給傳媒質(zhì)點(diǎn)的能量是與超聲波頻率和輸出功率密度成正比的，在相距半波長(zhǎng)的兩點(diǎn)處，振動(dòng)周相相反，即一點(diǎn)的加速度達(dá)到極大值時(shí)，另一點(diǎn)就達(dá)到負(fù)的加速度極大值，對(duì)于半波長(zhǎng)為1mm的高頻超聲波，在這么小的距離中就要出現(xiàn)方向相反的相當(dāng)于重力加速度數(shù)百萬(wàn)倍的加速度變化以及成千大氣壓的聲壓壓強(qiáng)的變化，因此高頻超聲波的能量作用是異常巨大的。

2)空穴破壞時(shí)釋放的能量作用

超聲波以正壓和負(fù)壓重復(fù)交替變化的方式向前傳播，負(fù)壓時(shí)在媒體中造成微小的真空洞穴，這時(shí)溶解在媒液中的氣體會(huì)快速進(jìn)入空穴形成氣泡，而在正壓階段，空穴氣泡被絕熱壓縮，最后被壓破，破裂瞬間會(huì)對(duì)空穴周圍的液體或固體產(chǎn)生上千個(gè)大氣壓的高壓沖擊，這種巨大的能量能把物體表面的污垢薄膜擊破而達(dá)到去污的目的。空穴破裂時(shí)產(chǎn)生的高壓符合以下公式：

式中，p為空穴界面壓力；P0為標(biāo)準(zhǔn)大氣壓；r0為空穴最初半徑；r為破裂前最大半徑。

1.2超聲波清洗的特點(diǎn)

超聲波通過(guò)在液體中的空化乳化作用以及振動(dòng)摩擦作用對(duì)清洗件表面進(jìn)行清洗，原理獨(dú)特，效果明顯，主要有以下特點(diǎn)[4]：

1)精度高，適用性強(qiáng)

超聲波振動(dòng)在清洗液中所引起的振動(dòng)速度，能夠在很大程度上促使表面上的污染物受到持續(xù)的沖擊。所以，從整體上看，只要是液體能夠達(dá)到的部位都具有一定的清洗作用，例如，在濾芯表面的空穴、狹縫和深孔都能夠得到清洗。

2)速度快，效率高

超聲波清洗相對(duì)于常規(guī)清洗方法在除污、除垢方面要快得多。對(duì)于油濾這種小型部附件，一次可以清洗多件，裝配件無(wú)需拆卸也可清洗，既節(jié)省了裝配時(shí)間，又縮短了清洗時(shí)間，生產(chǎn)效率大大提高。

3)環(huán)保綠色，潔凈度高

超聲波的振動(dòng)和乳化作用能夠除去和加速溶解污染物，強(qiáng)化清潔劑的清潔作用，甚至能夠不依賴清潔劑的清潔作用，可直接使用蒸餾水達(dá)到一定的效果。因此可以減少清潔劑的使用，尤其是傳統(tǒng)清洗方法中各種洗滌油料的使用，既提高了經(jīng)濟(jì)效益，又保護(hù)了環(huán)境。

2 超聲波清洗濾芯

2.1超聲波清洗裝置

超聲波清洗裝置[5]主要由電源、電磁振蕩器、超聲換能器、清洗槽和清洗液五部分組成，如圖1所示。由圖可以看出，本超聲波清洗裝置選用的是喇叭狀換能器，它起直棒狀的換能器，它的換能效率更高，且對(duì)不銹鋼板表面空化腐蝕小，清洗槽的壽命更長(zhǎng)。

2.2超聲波清洗檢查流程：

濾芯等部附件→超聲波清洗→超聲波漂洗→無(wú)水乙醇脫水→潔凈高壓空氣吹干→檢查濾芯等部附件。具體清洗參數(shù)設(shè)置如表1所示。

表1 超聲波清洗基本參數(shù)

1)超聲波清洗：清洗槽底部裝喇叭形換能器，超聲波發(fā)生器，外部接電磁振蕩器，選擇頻率為28kHz，功率3kw，清洗液溫度設(shè)置為50～70℃,進(jìn)行超聲波清洗。

2)超聲波漂洗:使用50～70℃熱水對(duì)油濾進(jìn)行超聲波漂洗，去除剩余油污及清洗液。

3)無(wú)水乙醇脫水:使附著在油濾空隙及表面的水珠大部分去掉，為下一步吹干節(jié)約時(shí)間，提高金屬表面的光亮度，便于后面進(jìn)行目視檢查。

4)高壓冷空氣吹干：通過(guò)冷氣瓶供氣，對(duì)油濾進(jìn)行全角度吹干，防止有殘留水珠進(jìn)入系統(tǒng)影響發(fā)動(dòng)機(jī)工作穩(wěn)定性。

2.3超聲波清洗效果檢查

超聲波清洗后，濾芯表面潔凈無(wú)污物，金屬網(wǎng)孔無(wú)殘留金屬屑，目視檢查效果好。而手工清洗后的濾芯濾網(wǎng)表面有殘留油污，網(wǎng)孔有金屬屑，需要反復(fù)清洗，甚至需要用鑷子之類的工具才能將金屬屑取出來(lái)，費(fèi)時(shí)費(fèi)力，且容易人為破壞網(wǎng)孔。在清洗現(xiàn)場(chǎng)，通過(guò)目視觀察以及用干凈不起毛的布對(duì)清洗對(duì)象表面擦拭，根據(jù)布臟的情況進(jìn)行簡(jiǎn)易定性判斷。圖2、圖3是兩種方法的清洗效果對(duì)比圖。

通過(guò)以上兩種方法的清洗試驗(yàn)直接對(duì)比，可以發(fā)現(xiàn)超聲波清洗的效果更好。另外，經(jīng)手工清洗和超聲波清洗后的油濾重新安裝在發(fā)動(dòng)機(jī)上進(jìn)行定期追蹤檢測(cè)，具體檢測(cè)數(shù)據(jù)見(jiàn)表2。

表2 發(fā)動(dòng)機(jī)燃油濾入口壓力檢測(cè)

通過(guò)以上監(jiān)測(cè)可以發(fā)現(xiàn)，隨著時(shí)間的增長(zhǎng)，手工清洗后的油濾入口壓力相對(duì)超聲波清洗的油濾要增長(zhǎng)得快，即油濾堵塞得快。通過(guò)以上比較可見(jiàn)，超聲波清洗技術(shù)的優(yōu)勢(shì)更加明顯。

3 結(jié)語(yǔ)

超聲波清洗技術(shù)適用于現(xiàn)代高精密、高清潔度產(chǎn)品發(fā)展的要求，必將得到普遍應(yīng)用。此項(xiàng)技術(shù)在航空維修領(lǐng)域的使用較晚，但可以肯定，超聲波清洗技術(shù)在直升機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)部附件清洗中將發(fā)揮越來(lái)越重要的作用。通過(guò)這項(xiàng)研究，也發(fā)現(xiàn)了一些不足，如：與傳統(tǒng)清洗方式相比，使用便捷性還有待提高，尤其是在快速機(jī)動(dòng)維修方面亟待研究開(kāi)發(fā)。

[1] 周雅文，徐寶財(cái)， 韓 富．中國(guó)工業(yè)清洗技術(shù)應(yīng)用現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢(shì)[J]．中國(guó)洗滌用品工業(yè)，2010( 01) : 33-36．

[2] 陳思忠．超聲波清洗技術(shù)與發(fā)展[J]．清洗技術(shù)，2004(02) : 7-12．

[3] 梁治齊．實(shí)用清洗技術(shù)手冊(cè)[M]．北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2005．

[4] 李丙才，傅建青，蔣銘潮．超聲波清洗機(jī)的自動(dòng)化控制[J]．設(shè)計(jì)與研究，2008(6):52-53 ．

[5] 王江山，宮傳偉，王憲鋒．超聲波清洗機(jī)在清洗裝滾子的塑料盒中應(yīng)用[J]．清洗技術(shù)，2004(10) : 26-28．

ApplicationofUltrasonicCleaninginHelicopterEnginePeriodicalInspection

ZHANG Shiwei，HUANG Zhanting，LV Yangyang

(61769 PLA Army ，Wenshui 032100，China)

Lubricating oil filters, fuel filters and air filters are referred to as the “protection gods” of the engine. Cleaning and checking the helicopter engine during its scheduled inspection is an essential part. The importance of oil filtration and gas filtration cleaning was analyzed. In order to solve the problems of difficult cleaning, poor cleanness and low efficiency of traditional cleaning methods, ultrasonic cleaning technology was used in the cleaning of oil, gas and filter parts. Through the actual security units in the helicopter engine application test, proved that ultrasonic cleaning technology to improve the cleanliness of the filter, and was superior in both economic and environmental aspects of other cleaning methods applied to helicopter engine set cleaning central accessories inspection.

filter; ultrasonic cleaning; helicopter engine periodical inspection

2017-09-18

張世偉(1985-)，男，漢族，山西忻州人，機(jī)械助理工程師，在讀碩士研究生，研究方向：計(jì)算機(jī)數(shù)控技術(shù)及工業(yè)設(shè)備自動(dòng)化

1673-1220(2017)04-046-03

V267+.23; TB559

A