關(guān)于提升閘調(diào)器清洗質(zhì)量、生產(chǎn)效率措施的探討

郭 浩，王 軍，王云華，邸志民，崔立新

（北京鐵路局 豐臺(tái)車輛段，北京100038）

關(guān)于提升閘調(diào)器清洗質(zhì)量、生產(chǎn)效率措施的探討

郭 浩，王 軍，王云華，邸志民，崔立新

（北京鐵路局 豐臺(tái)車輛段，北京100038）

介紹了鐵路貨車閘調(diào)器清洗現(xiàn)狀，通過(guò)對(duì)閘調(diào)器在清洗質(zhì)量、生產(chǎn)效率、成本支出方面存在的不足進(jìn)行分析，找出癥結(jié)所在，制定切實(shí)可行的解決措施以及實(shí)施以后取得的實(shí)際效果。

車輛；配件；清洗

2005年豐臺(tái)車輛段張家口車間開(kāi)始承擔(dān)北京鐵路局鐵路貨車閘瓦間隙自動(dòng)調(diào)節(jié)器（以下簡(jiǎn)稱閘調(diào)器）ST1-600型、ST2-250型閘調(diào)器的大修業(yè)務(wù)。

對(duì)于閘調(diào)器大修而言，部件清洗是檢測(cè)、檢修、組裝、性能試驗(yàn)的基礎(chǔ)，對(duì)大修質(zhì)量起著至關(guān)重要的作用。

目前，國(guó)內(nèi)從事閘調(diào)器大修企業(yè)，在清洗環(huán)節(jié)無(wú)外乎采用高壓噴沙、機(jī)械沖洗、超聲波清洗、人工清洗4種方式。這4種清洗方式各有優(yōu)缺點(diǎn)，在大修清洗環(huán)節(jié)中，相互結(jié)合使用。

經(jīng)過(guò)生產(chǎn)實(shí)踐摸索，制定了一套行之有效的措施以此確保清洗質(zhì)量、大幅度地提高了清洗效率、降低了生產(chǎn)成本。

1 剖析現(xiàn)狀制定措施

（1）閘調(diào)器外體除銹除垢

閘調(diào)器外體除銹、除垢屬于清理清洗的第1環(huán)節(jié)，主要目的是清除整個(gè)外體的銹垢，給分解工作者提供一個(gè)干凈的閘調(diào)器，為后續(xù)分解工作奠定基礎(chǔ)。

在這個(gè)環(huán)節(jié)采用液體噴沙機(jī)進(jìn)行除銹除垢，通過(guò)高速、高壓噴射束將磨料（石英沙、金剛沙、鋼沙等）高速噴射到需要處理的閘調(diào)器外體表面，從而剝離銹垢，達(dá)到清除銹垢的目的。但是，這種高速噴射工作模式對(duì)于裝用瀝青，黏油罐車的閘調(diào)器而言，毫無(wú)用武之地，隨著高速打擊不斷深入，外體附著的瀝青、黏油污垢變得更加柔軟、更加貼緊外體。

鑒于這種情況，我們改變了既有的工作模式，在外體除垢、除銹的工序之前增加了一道清理瀝青、黏油污垢層的預(yù)處理工序，并專門(mén)研制了專用工裝——?dú)鈩?dòng)式閘調(diào)器外體除垢機(jī)。氣動(dòng)式閘調(diào)器外體除垢機(jī)以檢修現(xiàn)場(chǎng)充足的壓縮空氣（6 MPa）為動(dòng)力介質(zhì)，通過(guò)氣缸活塞帶動(dòng)專用仿形刀具對(duì)粘滿瀝青、黏油的閘調(diào)器外體直接進(jìn)行刮除。

自從采取氣動(dòng)式閘調(diào)器外體除垢機(jī)去除閘調(diào)器外體瀝青、黏油污垢層工作方式以來(lái)，一方面取消手工刮除剩余污垢，減輕了勞動(dòng)強(qiáng)度；另一方面將整體清除的時(shí)間從原來(lái)的20 min縮短至目前的8 min，大幅度地提升了生產(chǎn)效率。

（2）閘調(diào)器筒體內(nèi)部清洗

在分解部件清洗環(huán)節(jié)中經(jīng)常出現(xiàn)外表面比較干凈、內(nèi)部污垢較多，為確保整體部件的清洗質(zhì)量，迫不得已延長(zhǎng)清洗時(shí)間，從而造成了清洗效率低的現(xiàn)狀。

為避免上述弊端，改變現(xiàn)狀，必須先從超聲波清洗原理上進(jìn)行分析。超聲波清洗主要機(jī)理是依靠空化效應(yīng)所產(chǎn)生的持續(xù)、強(qiáng)大的爆炸氣泡沖擊波不斷地沖擊物件表面，使物件的表面及縫隙中的污垢迅速剝離下來(lái)、分散、乳化、脫落，從而達(dá)到物件表面凈化的目的。超聲波清洗非常適合對(duì)部件外表面的清洗，不適合閘調(diào)器筒體（圖1）這類內(nèi)部貫穿、端部存在凸臺(tái)、螺紋腔體結(jié)構(gòu)的清洗。

找到問(wèn)題后，制定了腔筒體部件與實(shí)體部件分開(kāi)清洗的行之有效的優(yōu)化方案，其中實(shí)體配件依然采用超聲波清洗模式，腔體部件采用高溫噴淋沖刷模式。為確保腔體配件清洗質(zhì)量、工作效率，我們專門(mén)研制腔體清洗機(jī)。腔體清洗機(jī)采用清洗介質(zhì)加熱與高壓沖洗的聯(lián)合工作模式，并輔助濾油、沉淀裝置。腔體清洗機(jī)在確保筒體清洗質(zhì)量、提升生產(chǎn)效率的同時(shí)；充分利用濾油、沉淀裝置，將雜質(zhì)沉淀、油污集中回收以此改善工作環(huán)境。

（3）分解部件內(nèi)部清洗

分解部件內(nèi)部清洗采用了自行研制的超聲波清洗流水線，如何協(xié)調(diào)好超聲波頻率、功率密度、清洗溫度、工序秩序之間的關(guān)系，將直接關(guān)系到清洗質(zhì)量、清洗效率、清洗成本。

①頻率范圍

超聲波頻率越低，在液體中產(chǎn)生的空化越容易，產(chǎn)生的力度大，作用也越強(qiáng)。當(dāng)需要高功率去除污垢而不用考慮工件表面損傷（例如大型、重型零件或高密度材料的粗、臟、初洗）時(shí)，通常在20～30 k Hz范圍內(nèi)選擇較低的頻率。

超聲波頻率越高，超聲波方向性越強(qiáng)，適合于較小、較精密零件的精洗或清除微小顆粒。隨著頻率的增加，空化泡的數(shù)量呈線形增加，從而產(chǎn)生更多更密集的沖擊波使其能進(jìn)入到更小的縫隙中。在功率保持不變的情況，空化泡變小，其釋放的能量相應(yīng)減少，這樣有效地減小了對(duì)工件表面的損傷；同時(shí)高頻能夠減小了黏滯邊界層（泊努里效應(yīng)），使得超聲波能夠發(fā)現(xiàn)極細(xì)小的微粒。

流水線的超聲波頻率選定在20 k Hz

②功率密度

當(dāng)功率密度達(dá)到0.5 W/cm2時(shí)，肉眼能看到垂直于振動(dòng)面（聲傳播方向）產(chǎn)生流速約為10 cm/s的直進(jìn)流（此現(xiàn)象為直進(jìn)流效應(yīng)）。通過(guò)直進(jìn)流使被清洗物表面的微油污垢被攪拌，污垢表面的清洗液也產(chǎn)生對(duì)流，溶解污物的溶解液與新液混合，使溶解速度加快，對(duì)污物的搬運(yùn)起著很大的作用。

隨著超聲波功率密度（發(fā)射功率/發(fā)射面積，W/cm2）增高，空化效果增強(qiáng)，速度增快，清洗效果越好。當(dāng)功率密度達(dá)到2～3 W/cm2時(shí)，一方面會(huì)加快不銹鋼板表面（與清洗液接觸的表面）的空化腐蝕；對(duì)于精密的、表面光潔度甚高的物件，采用長(zhǎng)時(shí)間的高功率密度清洗會(huì)對(duì)物件表面產(chǎn)生＂空化＂腐蝕；另一方面由于聲強(qiáng)過(guò)高會(huì)在鋼板表面附近產(chǎn)生大量較大的氣泡，增加聲傳播損失，在遠(yuǎn)離換能器的地方削弱清洗作用。

鑒于上述客觀原因，實(shí)際應(yīng)用中一般選用超聲波功率密度0.5～1.5 W/cm2為宜，流水線選擇的超聲波功率密度為0.83 W/cm2。

（3）清洗溫度

超聲波清洗一般有兩類清洗劑即化學(xué)溶劑和水基清洗劑。清洗介質(zhì)的化學(xué)作用可以加速超聲波清洗效果，超聲波清洗是物理作用和化學(xué)作用相結(jié)合，對(duì)工件進(jìn)行充分、徹底的清洗。

超聲波在50～60℃時(shí)的空化效果最好，清洗劑也不是溫度越高，作用越顯著，有可能會(huì)高溫失效，通常超聲波在超過(guò)85℃時(shí)，清洗效果已變差。

我們確定的流水線清洗溫度調(diào)節(jié)范圍為55～60℃。（4）工序次序

根據(jù)待清洗部件污垢的不同，不同清洗工序的工作方式應(yīng)區(qū)別對(duì)待：在粗洗（第1次清洗）工序，采取清水＋清洗劑為清洗介質(zhì)，通過(guò)以高溫（95℃）煮洗為主、高壓（6 MPa）噴淋為輔的方式來(lái)去除部件表面的重油；在精洗（第2次清洗）工序，采取清水＋清洗劑為清洗介質(zhì)，通過(guò)以超聲波振蕩（頻率20 k Hz，功率密度0.83 W/cm2）為主、加熱（55℃～60℃）與高壓（6 MPa）噴淋為輔方式來(lái)去除部件表面的浮油；在漂洗（第3次清洗）工序，采取清水為清洗介質(zhì)、通過(guò)以超聲波振蕩為主（頻率20 k Hz，功率密度0.83 W/cm2）、加熱（55℃～60℃）為輔的方式來(lái)洗滌部件表面的清洗劑。

鑒于高壓噴淋產(chǎn)生的空氣氣泡對(duì)空化作用產(chǎn)生抑制作用，降低清洗效率。只有液體中的空氣氣泡被完全拖走，空化作用的真空核群泡才能達(dá)到最佳效果，所以在超聲波與高壓噴淋共存的精洗（第2次清洗）工序中，必須先超聲振蕩，待超聲振蕩結(jié)束后進(jìn)行高壓噴淋。

2 實(shí)施效果

自2013年5月開(kāi)始，在閘調(diào)器清洗工作中，采取科學(xué)的清洗工藝、配備專業(yè)化、自動(dòng)化程度的流水線（設(shè)備工裝），其中流水線采取加熱、超聲波分級(jí)清洗（粗洗、精洗、漂洗）、高壓噴淋聯(lián)合方式提高清洗質(zhì)量，縮短清洗時(shí)間；通過(guò)液位監(jiān)測(cè)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)補(bǔ)液、雜質(zhì)過(guò)濾；通過(guò)專用管道、泵站實(shí)現(xiàn)清洗液重復(fù)再利用；通過(guò)紅外烘干取代自然烘干方式，縮短干燥所需時(shí)間。

截止2014年3月31日，閘調(diào)器清洗生產(chǎn)效率提升了270%，工作強(qiáng)度降低了30%，成本支出降低了28%，部件清洗質(zhì)量的提高，確保了閘調(diào)器的大修質(zhì)量。

［1］ 鐵運(yùn)2008－15.鐵路貨車制動(dòng)裝置檢修規(guī)則［S］.

［2］ 郭 浩，王 軍，王云華，等.閘調(diào)器整體噴沙機(jī)的機(jī)制［J］.鐵道車輛，2014，52（8）：37-38.

［3］ 魏竹波，周繼維.超聲波清洗技術(shù)［M］.北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2007.

Discussion on Improving Cleaning Quality and Production Efficiency of Brake Shoes Stack Adjuster

GUO Hao，WANG Jun，WANG Yunhua，DI Zhimin，CUI Lixin
（Fengtai Car Depot，Beijing Railway Bureau，Beijing 100038，China）

This paper briefly introduces the present situation of cleaning brake shoes stack adjuster for railway freight car，analyzes the shortcomings of the brake shoes stack adjuster in the cleaning quality，production efficiency and cost，finds out the crux of the problem，and formulates the feasible solutions which have achieved good effect.

vehicle；component；cleaning

U270.351

B

10.3969/j.issn.1008－7842.2014.06.29

1008－7842（2014）06－0113－02

?）男，高級(jí)工程師（

2014－04－29）