连杆高压喷淋清洗工艺的设计

邓建胜

（佛山职业技术学院机电工程系，广东佛山 528137）

连杆高压喷淋清洗工艺的设计

邓建胜

（佛山职业技术学院机电工程系，广东佛山 528137）

在当前连杆清洗技术一般工艺流程的基础上，结合某企业连杆清洗的工艺过程，研究了高压喷射清洗技术及干燥技术，做出分析比较及确定喷嘴形状和最终的清洗机理。

连杆清洗；喷淋技术；清洗液

0 引言

连杆属于发动机内部典型的“杂件”的高精度零部件，不但精度要求高，形状复杂，制造难度大，而且生产批量大，对清洁度要求也非常高，它直接影响发动机的使用质量。因此，清洁度的审核是连杆质量的重要指标之一。

1 连杆清洗技术的选择

随着清洗技术的发展和工业的需求，国内外各种清洗技术种类繁多。目前国内外工业清洗存在的技术有：喷淋式清洗、沉浸式清洗、喷射清洗、高压水射流清洗、超声波清洗、蒸发脱脂清洗、紫外／臭氧清洗、干冰清洗、真空清洗、超声波真空清洗、电解清洗、激光清洗、紫外线清洗、等离子清洗、PIG清洗、空气爆破清洗、高压电磁脉冲清洗、气脉冲清洗等。各种清洗技术的不断涌现和发展，提高设备的清洗效果，促进经济的快速发展。

在以上众多清洗技术中，高压喷淋清洗具有清洗成本较低、清洗速度较快、清洗质量高、无环境污染、应用范围广等优点，所以在此亦采用高压喷淋清洗。

2 连杆传统清洗工艺

国内连杆清洗工艺较滞后于国外先进的清洗技术水平，清洗劳动强度高，清洗效率低。传统清洗工艺条件：清洗槽、喷枪、气源、煤油、刷子、清洗台、若干操作工等。国内某连杆有限公司，致力于从事连杆研发、生产及销售等服务，目前的清洗工艺流程多为连杆成品拆分、浸洗、刷洗、冲洗、吹干、总装。虽然清洗效果达到要求，但是存在的不合格率在百分之五以上，同时在整个清洗环节上，工作劳动强度大，清洗剂没有很好的过滤循环利用，废弃的清洗液得不到良好处理，清洗液更换周期短。清洗系统不完善导致清洗环境恶劣，空气煤油分子弥漫，间接的影响操作工的身心健康；在清洗工序方面，传统清洗工序繁琐，清洗后处理存在二次污染等问题。传统清洗工艺流程如图1所示。

图1 传统清洗工艺流程

3 高压喷淋清洗清洗工艺

3.1 喷射用喷嘴

不同形状的喷嘴应用于不同的场合，图2所示为几种常见的喷嘴。

图2中圆锥状是应用最广泛的一种喷嘴，洗液从喷嘴中喷出后圆锥面形成式展开，也有的作用清洗液产生中空圆锥状并展开。

图2中的扇状，是喷嘴尖端形成一个窄缝作用洗液展开成扇形，这种喷嘴在清洗平面状的工件表面时较好。此外，采用这种方式的喷嘴用于喷射气体也较好，由于它能吹尽清洗对象表面的残留液体，这种喷嘴通常被叫作气刀式喷射。

图2中的棒状，是使流体呈棒状的喷嘴喷出。在去除细孔和狭缝间隙中的污垢应用这个喷嘴较合适。

图2中的放射状，流体通过中空球形的喷嘴喷出，球面上有许多细孔，因此作用洗液呈放射状喷射，又称为喷雾淋洗。大型反应罐的内表面用这种方法清洗较好。

图2 各种形状喷嘴

喷嘴根据实际需要可安装成固定式和可移动式两种结构。固定式喷嘴使喷射液体的运动方向固定，但是立体表面的清洗对象希望所有的表面都能覆盖到喷射液，因此采用可移动式更好。使喷嘴喷射方向改变可采用以下几种措施：①让清洗对象物旋转；②使用多个喷嘴多方向不同角度同时喷射；③根据对象表面不同而设计成各种运动方向的喷射，带动固定喷嘴向不同空间方向运动的清洗装置。如使喷嘴在固定水平方向作旋转喷射（水平旋转型）；可使喷嘴在一个可以在垂直方向上移动的轴支持下做旋转运动；或在三维空间作圆周运动等。

结合连杆实际结构特征，选用圆锥状喷射连杆外表面，对连杆螺纹孔及通油孔等采用呈棒状的喷嘴清洗，喷嘴通过固定式全方位喷射清洗及干燥连杆。

3.2 喷射用清洗液及循环利用

一般喷射用的清洗液包括常温的水、热水、酸和碱的水溶液、表面活性剂水溶液及碳氢化合物等。

起泡性太高的表面活性清洗液对喷射效果不利影响，因此在使用表面活性剂水溶液作喷射清洗液时要注意选用低起泡性的表面活性剂。

用含有水蒸气的高压热水作清洗液时叫蒸气喷射清洗，水蒸气的压力和蒸汽液化时放出来的大量热能对清洗效果有很大的影响。

用电解得到的含有臭氧的水作清洗液时，它的氧化分解能力与含在清洗液中的细微臭氧气泡有关。微小气泡对微粒状污垢的去除能力有很大的作用。

喷射清洗中存在的问题是，喷射的清洗液在清洗对象表面停留的时间短暂，所以清洗液的清洗能力不能百分百发生效用，同时存在废液处理问题。为了提高清洗液的利用效率，可以采用循环系统。图3是一种喷射清洗的循环系统的简易图[1]。冲洗下来的清洗液中含有的污渍及微粒可用适当的方法加以分离，使喷射喷嘴减少磨损和被堵塞的可能性。

4 连杆喷射清洗机理

喷射系统一般由清洗液箱、电机、泵、阀门、过滤器、喷嘴和循环管路等组成[2-3]。喷射系统的两个参数是压力和流量，不同的压力和不同的流量与不同的喷嘴相结合，可组成不同的喷射类型，如压力低流量大、压力高流量小、空心锥形、平面扇形、实心锥形、液柱流等。

图4 高压喷射清洗简易图

将连杆通过夹具定位固定，然后通过运动装置沉降在对应喷嘴的密闭清洗池中开始清洗，根据清洗面的复杂程度，选择不同高压喷射压力及控制清洗顺序，当连杆被清洗液淹没后形成的涡流增强了对连杆的清洗力度[4-5]，促使连杆得到高效全方位的清洗，其清洗简易图如图4所示[6]。

5 小结

研究了国内外清洗技术，并选择了适合本连杆的清洗技术。同时分析了各种形状喷嘴的特点，选择了圆锥状喷嘴进行喷射。在分析喷射清洗液的基础上设计了循环利用系统，最后说明了清洗机工作时的清洗原理。

［1］张剑波，孙良欣，胡建信，等.清洗技术基础教程［M］.北京：中国环境科学出版社，2004.

［2］韩熙麟，张岱华.机械制造清洗技术［M］.北京：机械工业出版社，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］张佳福，高善兵，畅通，等.基于高压水射流清洗技术的研究［J］.机电产品开发与创新，2011，24（05）：24-26.

［5］辛承梁.高压水射流的清洗功能［J］.化学清洗，1999，15（01）：42-45.

［6］梁杰.机器人高压水射流去毛刺系统的开发［J］.机电工程技术，2012（7）：28-30.

［7］卿前茂，姜莉莉，周鑫，等.发动机连杆高压喷淋清洗机的研制［J］.机械工程与自动化，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

邓建胜，男，1987年生，湖南衡阳人，硕士，助教。研究领域：低碳制造技术与装备，机电一体化。已发表论文1篇。

(编辑：阮 毅)

2014－03－20