楊潔 劉海平 劉光亮

摘 要：液壓系統(tǒng)的泄漏問題不可避免，造成環(huán)境污染，導(dǎo)致許多惡劣問題產(chǎn)生。因此清洗工作成為了液壓系統(tǒng)日常維護(hù)的重要環(huán)節(jié)。針對(duì)當(dāng)前市面上的液壓清洗設(shè)備，體積大并且只能進(jìn)行單一清洗的現(xiàn)象，設(shè)計(jì)一臺(tái)便攜式清洗機(jī)，能夠完成噴灑清洗液→刷洗→吸塵吸水→再吸水→烘干的過程，使用Inventor三維建模軟件對(duì)清潔機(jī)進(jìn)行機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，運(yùn)用51系列單片機(jī)對(duì)其進(jìn)行控制，實(shí)現(xiàn)各工作過程的協(xié)同配合，最大程度增加實(shí)用性。

關(guān)鍵詞：清洗機(jī)；液壓油；機(jī)械設(shè)計(jì)；單片機(jī)

引言

隨著科技發(fā)展，液壓技術(shù)廣泛應(yīng)用于大功率伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)中，但由于缺少維護(hù)設(shè)備，液壓系統(tǒng)的故障頻發(fā)，而泄漏問題還對(duì)設(shè)備本身與環(huán)境造成極大的污染，尤其是石油基液壓油，當(dāng)附近有火種或高溫?zé)嵩创嬖跁r(shí)，泄漏可能導(dǎo)致著火而引發(fā)災(zāi)難事故?！?-2】經(jīng)過市場(chǎng)調(diào)研發(fā)現(xiàn)，由于液壓設(shè)備清洗裝置缺乏，大部分工廠、實(shí)驗(yàn)室仍采用拖布進(jìn)行原始維護(hù)，維護(hù)效果差，耗費(fèi)人力、物力，而僅有的液壓設(shè)備清洗產(chǎn)品體積龐大，操作不便，功能單一，且成本很高不便于大范圍推廣使用。因此，設(shè)計(jì)一個(gè)便攜式、功能強(qiáng)大的液壓臺(tái)清洗機(jī)，改善液壓設(shè)備操作人員惡劣的工作環(huán)境勢(shì)在必行。

1.清洗機(jī)功能與設(shè)計(jì)方案

常用液壓油清洗方式有：溶劑浸漬清洗、噴洗、機(jī)動(dòng)擦洗、超聲波清洗、加熱揮發(fā)法、酸處理法，【3-4】而每一種方式各具特點(diǎn)，例如它們針對(duì)特定的機(jī)械結(jié)構(gòu)或是某一類污染物具有清洗優(yōu)勢(shì)。因此，為了最大程度提升清洗機(jī)的功能，綜合以上方式方法，使便攜式液壓清洗機(jī)具有五大功能組成，分別為：噴水裝置、清洗毛刷、吸塵吸水裝置、再吸水裝置和烘干器。當(dāng)清洗機(jī)自右向左運(yùn)動(dòng)時(shí)，清潔機(jī)的工作過程為：噴水裝置噴灑水基清洗液，對(duì)臺(tái)面進(jìn)行預(yù)處理，采用水霧噴灑方式，既可節(jié)省水，又不會(huì)形成水流污染周邊環(huán)境，；然后通過清洗毛刷對(duì)處理后的液壓臺(tái)進(jìn)行刷洗，清洗毛刷上面的鬃毛與壁面產(chǎn)生大的摩擦力可去除附著力較大的污垢；再通過吸塵吸水裝置對(duì)刷洗后的油液和污物進(jìn)行清理，在這之后液壓臺(tái)基本上已經(jīng)達(dá)到了比較好的清洗效果，只留下還有一些污水漬沒有被吸塵吸水裝置吸收掉，所以再通過再吸水裝置對(duì)殘留的污水漬進(jìn)行再吸收；最后通過烘干器對(duì)液壓臺(tái)進(jìn)行烘干來達(dá)到快速清洗的效果。

2.清潔機(jī)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

2.1噴水裝置

噴水裝置主要由噴嘴、溶液箱、溶液管三部分組成。

噴嘴采用標(biāo)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)，如圖2所示，由垂直軸線的入口平面部分A，圓弧形曲面B 和C 的收縮部分和圓筒形喉部E 以及為防止邊緣損傷所需要的保護(hù)槽F 組成。有單鉆孔角接取壓和環(huán)室角接取壓方式。公稱通徑范圍：DN=50 mm～500mm；孔徑比（β=d/D）范圍：β=0.3～0.8；公稱壓力（表壓）PN=0.25 ～40MPa。

溶液箱容積為1L，盛放可除銹和去除氧化物的金屬清洗劑，且安裝在噴嘴上端的位置。溶液管上設(shè)置微型二位二通電磁換向閥，用以實(shí)現(xiàn)噴水裝置的自動(dòng)開關(guān)。

2.2清洗毛刷

液壓臺(tái)多為鑄鐵或各類鋼材結(jié)構(gòu)，對(duì)清洗毛刷耐磨性要求較高，因此選用直接植毛的豬鬃毛刷輥。由直流電機(jī)通過同步帶控制其旋轉(zhuǎn)，旋轉(zhuǎn)方向如圖所示?？蓪⒁簤河臀蹪n與清洗液從液壓臺(tái)面上刷洗，并將污液送至吸塵吸水裝置。

2.3吸塵吸水裝置

吸塵吸水裝置的主要部件是真空泵、集塵裝置、軟管及管嘴，其中還包含一個(gè)電動(dòng)抽風(fēng)機(jī)，通電后高速運(yùn)轉(zhuǎn)，使吸塵器內(nèi)部形成瞬時(shí)真空，使內(nèi)部氣壓大大低于外部氣壓，在這個(gè)氣壓差的作用下，污漬隨著氣流進(jìn)入吸塵筒體內(nèi)，真空度是吸塵器吸力大小的度量是衡量真空吸塵器性能好壞的最重要的性能參數(shù)。真空度由電風(fēng)機(jī)系統(tǒng)產(chǎn)生.且與濾塵裝置的阻塞度流道的流動(dòng)損失和泄漏損失有關(guān)。當(dāng)流量為零時(shí)，真空度達(dá)到最大值。若密封性足夠好，吸塵吸水裝置的最大真空度與電風(fēng)機(jī)的最大真空度應(yīng)該一致。

再吸水裝置則是利用膠棉對(duì)清洗后潮濕的臺(tái)面進(jìn)行擦拭。

2.4烘干器

烘干器直接靠電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)子帶動(dòng)風(fēng)葉旋轉(zhuǎn)。當(dāng)風(fēng)葉旋轉(zhuǎn)時(shí)，空氣從進(jìn)風(fēng)口吸入，由此形成的離心氣流再由風(fēng)筒前嘴吹出。

3.清洗機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

便攜式液壓臺(tái)清洗機(jī)五大功能模塊分別由電磁換向閥、電機(jī)、真空泵、烘干電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)，為了保證各功能模塊協(xié)同工作，避免清洗毛刷干刷以及真空泵、烘干器做無用功，清洗機(jī)在啟動(dòng)時(shí)，需依次啟動(dòng)電磁換向閥、直流電機(jī)、真空泵、烘干電動(dòng)機(jī)。同時(shí)當(dāng)溶液箱清洗液即將用完時(shí)，清洗機(jī)自動(dòng)報(bào)警提示，因此，在溶液箱中安裝液位傳感器。烘干器在工作過程中，也設(shè)置了過熱保護(hù)電路，避免清洗機(jī)長(zhǎng)時(shí)間工作，溫度過高而損壞設(shè)備。

P89V51是一種性能優(yōu)異的8051為核心的單片機(jī)，具有體積小、價(jià)格便宜、控制功能強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)?！?】因此，以它作為清洗機(jī)的控制系統(tǒng)核心，擴(kuò)展并行I/O接口芯片，通過方式控制字10000011對(duì)24個(gè)端口進(jìn)行工作方式設(shè)置，從而實(shí)現(xiàn)接收清洗機(jī)輸入信號(hào)，并發(fā)出相應(yīng)指令的功能。。

4.總結(jié)

液壓臺(tái)清洗問題一直以來都是液壓設(shè)備在使用維護(hù)過程中亟待解決的困擾，便攜式液壓臺(tái)清洗機(jī)體積小，成本低，集機(jī)電液技術(shù)一體化，最重要的是在液壓臺(tái)清洗方面能夠做到節(jié)能環(huán)保，并且高效率、高質(zhì)量的完成清洗工作。但它也存在可以繼續(xù)改進(jìn)的地方，就是通過結(jié)構(gòu)、功能的變換和擴(kuò)展，使它不僅能夠清洗大面積平整的臺(tái)面，對(duì)于液壓設(shè)備的孔道、溝槽同樣具備高效的清洗能力。

參考文獻(xiàn)：

[1]龔烈航.液壓系統(tǒng)污染控制[M]. 北京：國防工業(yè)出版社，2010

[2]李偉剛等.導(dǎo)彈發(fā)射裝置液壓系統(tǒng)泄漏分析及控制[J].機(jī)床與液壓，2010（6）：104-106

[3]鄭云波等.液壓系統(tǒng)的清洗[J].液壓氣動(dòng)與密封，2002（10）：37-39

[4]王哲等.機(jī)床液壓系統(tǒng)清洗方法的研究[J].廣西輕工業(yè)，2011（6）：52-53

[5]林凌，李剛.輕松學(xué)會(huì)單片機(jī)[M]. 北京：電子工業(yè)出版社，2011

[6]高源等.雙液噴刷式清洗器設(shè)計(jì)與試驗(yàn)[J].清洗世界，2013（11）：11-15