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1、汽车轴承自动清洗控制系统设计汽车轴承自动清洗控制系统设计邢俊逸沈阳工业大学自动化学院导语：本文通过对超声波清洗原理进展分析，根据轴承零件的特点研究降低清洗液内部含气量的方法。同时，针对碳氢溶剂不易枯燥且平安性较差的缺点研究分析真空枯燥技术的可行性，并确定其真空枯燥经过的真空工作压力在13.3KPa以下，加热温度为110左右。摘要：本文通过对超声波清洗原理进展分析，根据轴承零件的特点研究降低清洗液内部含气量的方法。同时，针对碳氢溶剂不易枯燥且平安性较差的缺点研究分析真空枯燥技术的可行性，并确定其真空枯燥经过的真空工作压力在13.3KPa以下，加热温度为110左右。关键词：超声波清洗；汽车轴承；自
2、动清洗前言随着我国经济的快速开展，人民生活程度的进步，汽车正从一种少数人才能拥有的奢侈品逐渐进入普通百姓的生活。中国汽车市场特别宏大，吸引了国际汽车巨头及国有及民营资本的参加，汽车工业成为了我国的一项支柱产业，使科学技术开展程度得到了显著的进步。然而，在汽车消费和维修保养经过中需要清洗各类汽车零部件。轴承被称为“汽车的关节，一个国家轴承工业开展程度的上下，往往代表和制约着汽车工业及其他相关产业的开展程度。然而，汽车上的轴承都是工作在特别恶劣的条件下，轴承在机械加工和运输经过中，其外表都附有很多无机和有机物，假设不清洗干净，会严重的影响成品质量或者是汽车运行的平稳性，甚至会磨损腐蚀轴承内外圈或者
3、滚珠，产生故障，给人们的消费生活带来众多不便。过去，为了保证运输平安，大批轴承被更换报废，已求得刚质量轴承运转，但随着现代科学技术的不断进步和开展，为保证正常的运输业务不受影响，往往建立维修点，对轴承进展必要的定期的清洗和修复，以期延长轴承的使用寿命，减少轴承的资金损耗，进而获得最大的经济效益。因此，轴承的清洁度是是轴承质量的关键问题之一，轴承的清洗虽不能直接进步轴承的精度、寿命及其各项性能指标，但清洁度将直接影响这些指标，也是轴承精度、寿命、各项性能得以保持的必要条件，随着对轴承质量要求的进步，轴承清洗技术显得特别重要。模糊控制技术，已经成为智能控制技术的一个重要分支，它是一种高级算法策略和
4、新奇的技术。自从1974年英国的马丹尼(E.H.Mandani)工程师首先根据模糊集公道论组成的模糊控制器用于蒸汽发动机的控制以后，在其开展历程的30多年中，模糊控制技术得到了广泛而快速的开展。如今，模糊控制已广泛地应用于冶金与化工经过控制、工业自动化、家用电器智能化、仪器仪表自动化、计算机及电子技术应用等领域。尤其在交通路口控制、机器人、机械手控制、航天飞行控制、汽车控制、电梯控制、核反响堆及家用电器控制等方面，表现其很强的应用价值。并且目前已有了专用的模糊芯片和模糊计算机的产品，可供选用。我国对模糊控制器开场研究是在1979年，并且已经在模糊控制器的定义、性能、算法、鲁棒性、电路实现方法、
5、稳定性、规那么自调整等方面获得了大量的成果。著名科学家钱学森指出，模糊数学理论及其应用，关系到我国二十一世纪的国力和命运。从2003年开场，中国近20年的履约活动已经到了国家履约阶段2003-2020，由于中国清洗设备的制造起步较晚，上个世纪90年代全国仅有几家小型的清洗设备制造企业。这些企业不仅消费加工设备简陋，而且对替换ODS清洗新工艺的理解和把握也不够全面。因此，需要开场使用非ODS清洗剂的新型清洗设备。在轴承行业迅速开展，对轴承的质量要求越来越高，淘汰ODS清洗技术势在必行的条件下，本课题旨在研究以最新的超声波技术和非ODS碳氢溶剂为清洗介质的轴承清洗工艺，通过实验找出最正确的工艺参数
6、，并将之应用到新型的清洗设备开发中，以实现较高的清洗程度，较低的劳动强度，环保以及公道的设备价格。综上所述，本课题具有一定的实际意义，并具有广泛的市场需求。在我国对超声清洗技术的研究和应用始于上世纪五十年代，几乎与国外同步进展。当时超声清洗设备的核心部件是采用磁致伸缩换能器，超声频电源那么是电子管器件。到了七十年代，这种换能器逐渐由高率且制作方便的压电换能器取代，并出现晶体管和晶闸管超声频电源，设备的效率大大进步而体积却缩小很多。但是，所消费的设备大多是台式、单槽式的超声清洗机，使用的清洗介质大多是水基清洗液。随着技术的进步，超声波清洗技术的成熟以及新型环保清洗剂的开发，越来越多的企业开场采用
7、新的多缸超声波清洗技术来取代旧的清洗方式和清洗设备。1汽车轴承清洗工艺经过分析如今超声波清洗技术己经广泛应用于轴承清洗行业，超声波在清洗液中传播时会产生正负交变的声压，冲击清洗件，同时由于非线性效应会产生声流和微声流;而超声空化在固体和液体界面上会产生高速微射流。所有这些作用可以破环污物，除去或者削弱边界层，增加搅拌、扩散作用，加速可溶性污物的溶解。如表2.2所示为各种工业清洗方式效果残留物剩余比例。但是当碳氢溶剂中残存气体较多时，由于超声波在空气中传播衰减很快，气泡的存在会增加超声传播损失。另一方面，固然液体中残存气体越多，空化闭值就越小，越轻易发生空穴，但随着空化泡生长经过中扩散到泡中的气
8、体增加，在空化泡崩溃时会降低冲击波的强度，进而削弱超声波清洗作用。但是通过对封闭的超声波清洗工位储液槽抽真空，使储液槽内的气压降低，残存在清洗液内部的气体便会大量析出，进而强化超声波清洗的作用，所以碳氢清洗设备一般装备有真空脱气装置，真空脱气的真空度比拟低，大约为-0.06-0.04MPa。真空脱气的根据为亨特定律，根据亨利定律:在恒温顺平衡状态下，一种气体在液体里的溶解度和该液体的平衡分压力成正比，即：其中，PA为物系内气一液相平衡时A气体在气相中的平衡分压力，XA为A气体在液相中的溶解度(液相的平均摩尔分数)，HA为该气体的亨利常数，它取决于溶质和溶剂的性质和系统的温度。当温度不变压力降低
9、时，相当于不抽空时将液体中的气泡都提升到距液面较近位置。由热力学可知P1V1=P2V2，可见压力减小，气体体积就增大，随之浮力增加。当浮力到达足以克制初始阻力时，气泡就可以在液体内靠浮力上升并在上升经过中，压力不断减小，体积进一步膨胀，浮力不断增大，上升速度也越来越快直至液面上。真空脱气时可以对整个清洗槽真空脱气，进展真空清洗。也可以对清洗液单独进展脱气，为了进步消费节拍，轴承零件清洗工艺研究及设备研制节省设备的制造费用，本文制定了对碳氢溶剂单独真空脱气再进展超声波清洗的工艺方法。清洗液在进入清洗槽前，先被集中采集在脱气罐内进展抽真空操纵，脱气之后再进展超声波清洗。漂洗本质上是对残留在轴承外表
10、的污染清洗介质进展稀释。轴承从清洗槽里取出来之前，本质上是处在已经污染的清洗剂当中，取出之后，外表必然会带出或者残留有污染的清洗介质，需通过漂洗去除。由此可见，漂洗一般不会单独使用，而是作为超声清洗后的工序进展选择使用。碳氢溶剂的蒸汽清洗是对清洗槽不断通碳氢蒸汽，碳氢蒸汽温度较高，碰到温度低的轴承时产生相变，碳氢蒸汽因相变产生的热量使轴承温度升高。由于不断的提供碳氢蒸汽，轴承和碳氢液的温度不断升高，碳氢液对污垢的溶解力也随温度的升高而不断增强，而且总是干净的碳氢溶剂在进展蒸汽清洗，所以一般经过蒸汽清洗后的轴承干净度会到达很高的程度;并且蒸汽清洗在真空槽内进展，隔绝了氧气，平安系数高。蒸汽清洗同
11、真空枯燥在同一槽内进展，对轴承进展蒸汽清洗的经过，同时也是对轴承加热的经过，蒸汽清洗在低真空状态下进展，根据清洗轴承类型的不同，清洗到达一定时间后，停顿对枯燥槽通碳氢蒸汽，排出槽内液体，然后对枯燥槽抽高真空，枯燥槽内的真空度急剧下降，而温度却仍然较高，残留的碳氢溶剂便会在瞬间进入崩沸状态，成为碳氢蒸汽被真空泵吸走，进而实现轴承的完全枯燥。2清洗机自动控制流程设计汽车轴承上的污染物主要包括铁屑、油污和灰尘等。附着在轴承外外表和内部，形成对轴承伤害很大的污垢块，其中局部污物仅轻轻附着在轴承的外表，而有些污物那么是胶着在内外环及滚珠上的顽固污渍会对轴承造成不良影响。碳氢溶剂属非极性有机溶剂，对油污清
12、洗才能强，浸透性好，不会造成金属生锈腐蚀，是替换ODS物质清洗壳体和转子的理想清洗剂。根据清洗工艺流程，对其进展超声波清洗和真空枯燥。将零件定量装入清洗筐中进展批次式清洗，为保证零件清洁度要求，确定本设备的清洗工艺流程为:真空脱气后的超声波粗洗真空脱气后的超声波精洗粗漂洗精漂洗蒸气清洗+真空枯燥。超声波清洗装置主要由清洗液槽和超声波发生器构成。清洗槽分为两个超声波清洗槽和两个漂洗槽。清洗槽需要采用强度高、能抗一般化学腐蚀的不锈钢材料制成，本设备采用材料OCr19Ni9(SUS304)，具有良好的耐蚀性、耐热性、低温强度和机械性能，冲压弯曲等热加工性好，无热处理硬化现象，无磁性。同时由于超声空化
13、腐蚀的问题，所以超声槽的槽壁总是或者多或者少有一定的损耗，固然这种损耗比拟小，但长期以来是会影响超声波清洗的一些参数变化，因此在设计中选用壁厚为3mm。对于超声波清洗槽涉及到超声波换能器的安装问题。超声波换能器在清洗槽中的安装有两种方式，一种是将单个换能器固定的粘贴在清洗槽的底部或者侧面，这种方式要求与清洗液接触的槽面要抛光，以减少空化腐蚀;另一种是把多个换能器共同粘结在一块辐射板上，并密封成为一个外形象盒子的换能器组合体，称为振子，可以浸入装有清洗液的清洗槽的任意位置，以获得最正确的清洗效果，这种方式称沉醉式安装，此时换能器是独立的一个部件，沉醉式换能器维修比拟方便，能快速更换。因此，在设计
14、中采用沉醉式的安装方式，根据对超声波原理的分析结果，清洗机选择功率1500W，频率为40KHz的必能信8500超声波发生器，每台超声波发生器各带有一个装有18个换能器的盒装振子。超声波换能器振子安装在清洗槽的底部。由于碳氢溶剂微带气味，为了保持良好的工作环境，在清洗槽上边沿设计了透风槽，并通过末端透风口与清洗机风道相连，以便将空气中的碳氢溶剂即时排走。漂洗槽构造与超声波清洗槽相似，只是由于底部无超声波换能器振子而高度减少。3汽车轴承清洗机控制系统的设计3.1气动控制系统设计在轴承零件清洗机的设计中采用气动驱动方式的工况如下:传送机构中清洗区移料臂架的传送和挂钩，枯燥区入料和出料臂架的传送、升降
15、和挂钩，枯燥室密封盖的运动和密封等，此外在液体管路中需要使用各型号的气动阀。由于真空脱气装置I与II气动控制方式一样，真空枯燥室I和真空枯燥室II气动控制方式一样。气源处理器，由分水滤气器、减压阀和油雾器构成，在气动系统中起着过滤、调压和油雾化的作用;AC为气缸，分析清洗机的动作经过可知需要双作用气缸来完成控制要求，双作用气缸指两腔可以分别输入压缩空气，实现双向运动的气缸，使用较为广泛。其中AC3为双行程气缸，AC7为驱动枯燥室密封盖的前后运动的无杆气缸:SC为调速阀;SR为减压阀;SOL1，3，4，6，11为三位五通电磁换向阀，SOL2，5，12，23为两位五通双控电磁换向阀，其余为两位三通
16、电磁换向阀;V为气动阀，其中V17为气动旋钮阀。3.2气缸的选用气缸是根据主机需要进展选用的，设计时应尽量选用标准气缸。(l)安装形式的选择:安装形式由安装位置、使用目的等因素决定。本课题采用的气缸用固定式安装方式:前法兰(MF1式)、后法兰(MF2式)。(2)气缸的输出力:根据工作机构所需力的大小，考虑气缸载荷率确定活塞杆上的推力和拉力，进而确定气缸内径。对于普通双作用气缸无杆腔为工作腔时理论拉力F0为:式中，D缸径(m);P气缸的工作压力(Pa)。普通双作用气缸有杆腔为工作腔时理论拉力F0为:式中，d逐一活塞杆缸径(m)。在考虑到活塞杆和活塞本身的摩擦力影响的情况下，实际输出力要以气缸效率
17、来修正，假设气缸动态参数要求较高，且工作频率高，其载荷率一般取=0.30.5，速度高时取小值，速度低时取大值。假设气缸动态参数要求一般，且工作频率低，根本是匀速运动，其载荷可取=0.70.85。(3)气缸行程:气缸(活塞)行程与其使用场合及工作机构的行程比有关。多数情况下应使用满行程，以免活塞与缸盖相碰撞，尤其用于加紧等机构，为保证加紧效果，必须按计算行程多加1020mm的行程余量。(4)气缸的运动速度:主要有所驱动的工作机构的需要来确定。要求速度缓慢、平稳时，宜采用气液阻尼缸或者采用节流调速。4结论对超声波清洗原理进展分析，根据所清洗的轴承零件的特点确定降低清洗液内部含气量的方法，进步了超声波清洗效率。针对碳氢溶剂不易枯燥且平安性较差的缺点研究分析了使用蒸气清洗和真空枯燥的可行性，并确定其真空枯燥经过的真空工作压力在13.3KPa以下。0