陳立創(chuàng)（柳州職業(yè)技術(shù)學(xué)院，廣西 柳州 545006）

軸承清洗流水線清洗液循環(huán)系統(tǒng)改造設(shè)計(jì)

陳立創(chuàng)
（柳州職業(yè)技術(shù)學(xué)院，廣西 柳州 545006）

為了解決軸承清洗流水線的清洗液采用蒸汽加熱存在的溫控差、易蒸發(fā)及能耗大等弊端，對清洗液循環(huán)系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化改造，加裝電加熱系統(tǒng)，改進(jìn)清洗液循環(huán)形式。應(yīng)用效果表明，采用電熱系統(tǒng)后，清洗液在保溫、控溫及過濾等能力明顯增強(qiáng)，清洗液的使用周期也大大延長。

軸承清洗；清洗液；電熱系統(tǒng)；鐵路貨車

在鐵路貨車再制造過程中，利用軸承清洗流水線對軸承進(jìn)行拆解和重新裝配。在流水線的脫脂和精洗兩個(gè)工位，需要分別接入加熱的清洗液對零部件進(jìn)行高壓沖洗，溶解并帶走油脂。清洗液是一種加注了清潔劑的混合液體，在清洗軸承過程中是循環(huán)利用的。某工廠使用的貨車軸承清洗流水線原來配套的清洗液為蒸汽加熱方式。蒸汽加熱的優(yōu)點(diǎn)是熱源接入迅速、液體溫升快；缺點(diǎn)是需要配備熱水鍋爐，液體溫度可控性差、能源利用率低，大量蒸汽氣泡隨液流進(jìn)入水泵造成沖擊與氣蝕降低了水泵使用壽命，水汽翻騰帶走大量液體也會(huì)加速清洗液的損耗。為了解決蒸汽加熱的弊端，決定改為電加熱，并對清洗液循環(huán)系統(tǒng)做優(yōu)化改造。

1　設(shè)計(jì)思路

在脫脂工序，用加熱的清洗液對加熱的軸承進(jìn)行灌洗，沖流出軸承內(nèi)部的潤滑脂及雜質(zhì)，雜質(zhì)經(jīng)沉淀流入集污器，固態(tài)油脂經(jīng)浮游進(jìn)入集油器。而在精洗工序，用加熱的清洗液對分解的零件進(jìn)行浸洗和高壓沖洗，進(jìn)一步溶解潤滑脂、清洗零件表面。兩處工作的清洗液最終流回到液水箱循環(huán)再使用。

采用電加熱方式首先要解決清洗液中的溶脂及污垢、污泥等雜質(zhì)沉積粘附在加熱管表面造成局部過熱導(dǎo)致電熱絲燒損或管子破裂。所以，需要對清洗液循環(huán)方式進(jìn)行改造?；舅悸肥牵横槍γ撝途捶謩e設(shè)置了兩套獨(dú)立的清洗液循環(huán)、加熱系統(tǒng)，增強(qiáng)清洗液循環(huán)系統(tǒng)的過濾能力。清洗液在液箱內(nèi)加熱后經(jīng)水泵加壓進(jìn)入管道，輸送給沖洗裝置，沖洗后依次回流到一級沉淀池和二級過濾池，分離雜質(zhì)、清除浮油，再回到液箱中。

2　主要結(jié)構(gòu)

2.1水泵

采用自吸式污水泵。為了保證使用性能，根據(jù)供水壓力和流量要求，脫脂和精洗工位分別選用不同功率有水泵。

2.2加熱箱

箱體分為箱體和蓋板，采用不銹鋼制造，箱壁為夾層結(jié)構(gòu)，內(nèi)、外層之間填充聚氨酯硬泡，以達(dá)到保溫目的。箱體設(shè)置有回流口、輸液口、溢流口、排液口及注液口。排液口設(shè)置在底部，便于排放污液、污泥及雜質(zhì)。溢流口和注液口布置在正常液面以上?；亓骺诓贾迷谝好嬷喜⒔咏好妫没亓髑逑匆涸谝后w表面散射形成紊流，產(chǎn)生泡沫，使油脂與水分離后飄浮在液面。 輸液口布置在距離箱體底部約400mm高度位置，與回流口斜對角分布。液體內(nèi)部使用三個(gè)隔板圍成“之”字形結(jié)構(gòu)，這樣可以使得自流回來的清洗液到達(dá)輸液口有較長的流動(dòng)距離和足夠時(shí)間分離氣泡，沉淀雜質(zhì)，吸收熱能，也使得液體的交替使用合理有序。

2.3電熱管

電熱管由不銹鋼管外殼、電阻絲和絕緣填充體、堵頭等組成，均勻分布安裝在箱體內(nèi)兩側(cè)壁上，發(fā)熱部分完全沒入液體。它采用L形結(jié)構(gòu)，使靠近側(cè)壁及底部的液體都能受熱。功率由加熱的液體額定時(shí)間內(nèi)交換能量來確定。根據(jù)能量守衡關(guān)系，電熱管功率

式中 P—電熱管功率，kW

k—功率利用系數(shù)，考慮到流體能量損失，一般取1.1～1.3

t—熱交換額定時(shí)間，s

Q=cm（T2-T1），為液體交換熱量，kJ

式中 c—液體比熱容，kJ/（kg·℃），見表1

m—液體質(zhì)量，kg

T1—熱交換前液體溫度，℃

T2—熱交換后液體溫度，℃

表1　液體介質(zhì)比熱容 kJ/（kg·℃）

由于清洗液中溶解了油脂，按照水包油乳化液的比熱容計(jì)算。

2.4過濾沉淀池

設(shè)置兩級過濾沉淀池，目的是為了進(jìn)一步沉降和過濾清洗液在回程中帶入的雜質(zhì)和油脂，避免造成油脂狀膠合物粘附在電熱管外表面造成散熱不均，影響使用壽命。沉淀池中設(shè)置有隔板和濾網(wǎng)，能使浮油和油脂從水中分離出來飄溢出過濾池，同時(shí)沉降油泥和雜質(zhì)。

2.5輸液管道

清洗液在管道內(nèi)流動(dòng)可以分為兩部分。一是從水泵出口輸送到?jīng)_洗裝置，管道內(nèi)液體壓力大約為0.5MPa～0.7MPa；清洗液自沖洗裝置流經(jīng)收集器后再回到液水箱，水管內(nèi)液體為自重回流常態(tài)，管道內(nèi)液體的流速小于從水泵出來時(shí)的流速。因此，回水管的管徑必須比輸水管的管徑大，一般取D回水=（2～2.5）D輸水?；亓鞴艿辣M可能少設(shè)彎路，并且距離盡可能短，以利于液流順暢，回流及時(shí)。為了增強(qiáng)保溫效果，輸液管道外表面包裹聚氨酯硬泡。

3　電氣控制系統(tǒng)

電氣系統(tǒng)主要是對液體加熱、保溫和水泵的控制。電能轉(zhuǎn)換為液體熱能是一個(gè)緩慢過程，在溫度升高過程中需要吸收大量熱量。而液體溫度保持過程所需吸收熱量較少。合理配置和控制電熱管工作功率既可以保證熱水能量正常交換，也能降低能耗。

3.1清洗液溫度控制

電熱管總功率為60kW，清洗液工作溫度控制在（70±10）℃范圍。加熱升溫過程中，全部電熱管工作，液體從常溫狀態(tài)升高至70℃大約需要2h～2.5h。一般情況下，管道中的清洗液經(jīng)沖洗循環(huán)回到電熱箱后，溫度下降4℃左右。溫度上、下限控制分別設(shè)定為60℃和80℃，

利用溫度感應(yīng)器自動(dòng)控制。功率控制設(shè)有自動(dòng)控制和手動(dòng)Ⅰ檔、Ⅱ檔控制。工作前加熱手動(dòng)控制接入60kW電熱管，保溫過程自動(dòng)控制接入30kW功率的電熱管。

3.2液位控制

分別設(shè)置最低、最高液位控制。當(dāng)液面到達(dá)最低液位，低位傳感器發(fā)出信號(hào)自動(dòng)控制水泵電機(jī)停機(jī)，切斷電熱管工作電源，紅色信號(hào)燈亮，提示加注清洗液；而液面達(dá)到最高位置時(shí)，黃色信號(hào)燈亮，提示停止加注清洗液。

3.3水泵控制

水泵設(shè)有過熱、過流保護(hù)。正常情況下，水泵控制由人工操作。脫脂沖洗和精洗的供水水泵分別獨(dú)立控制。為了減少清洗液在循環(huán)流動(dòng)過程中熱能損失，軸承分解停工作時(shí)間超過10min時(shí)，黃燈亮起，提醒是否關(guān)停水泵。

4　應(yīng)用效果

清洗液循環(huán)系統(tǒng)應(yīng)用表明，過濾浮油和沉淀雜質(zhì)的能力大大增強(qiáng)，清洗液使用周期比過去可延長一半以上時(shí)間。液水箱保溫效果好，常溫狀態(tài)下，熱水箱內(nèi)清洗液經(jīng)過一個(gè)晚上只下降了15℃左右。溫度得到控制，清洗液溫度保持在60℃～80℃范圍內(nèi)。

5　結(jié)束語

流水線清洗液循環(huán)系統(tǒng)采用電加熱，利用了清潔能源，提高了能源利用率，液體溫度穩(wěn)定可靠，保溫性能好，過濾能力強(qiáng)，清洗液循環(huán)使用周期長，具有良好的推廣應(yīng)用價(jià)值。

［1］朱曉松，王連吉，李興林等.一種成品軸承高效清洗方式［J］.軸承，2016（01）：18-20.

［2］董改花，蔣輝.基于PLC與MCGS的軸承清洗控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)［J］.工業(yè)控制計(jì)算機(jī)，2014（09）：132-133，135.

［3］蔣萍萍.電熱管制造工藝自動(dòng)化控制與檢測技術(shù)［J］.制造業(yè)自動(dòng)化，2012（18）：41-43.

［4］王浤懿.軸承清洗機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)［J］.科技信息，2011（14）：217-218.

10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.14.007

陳立創(chuàng)（1972-），男，廣西靈山人，本科，高級工程師，主要從事機(jī)械工程方向的教學(xué)工作。