關于提升閘調器清洗質量、生產效率措施的探討

郭 浩，王 軍，王云華，邸志民，崔立新

（北京鐵路局 豐臺車輛段，北京100038）

關于提升閘調器清洗質量、生產效率措施的探討

郭 浩，王 軍，王云華，邸志民，崔立新

（北京鐵路局 豐臺車輛段，北京100038）

介紹了鐵路貨車閘調器清洗現狀，通過對閘調器在清洗質量、生產效率、成本支出方面存在的不足進行分析，找出癥結所在，制定切實可行的解決措施以及實施以后取得的實際效果。

車輛；配件；清洗

2005年豐臺車輛段張家口車間開始承擔北京鐵路局鐵路貨車閘瓦間隙自動調節器（以下簡稱閘調器）ST1-600型、ST2-250型閘調器的大修業務。

對于閘調器大修而言，部件清洗是檢測、檢修、組裝、性能試驗的基礎，對大修質量起著至關重要的作用。

目前，國內從事閘調器大修企業，在清洗環節無外乎采用高壓噴沙、機械沖洗、超聲波清洗、人工清洗4種方式。這4種清洗方式各有優缺點，在大修清洗環節中，相互結合使用。

經過生產實踐摸索，制定了一套行之有效的措施以此確保清洗質量、大幅度地提高了清洗效率、降低了生產成本。

1 剖析現狀制定措施

（1）閘調器外體除銹除垢

閘調器外體除銹、除垢屬于清理清洗的第1環節，主要目的是清除整個外體的銹垢，給分解工作者提供一個干凈的閘調器，為后續分解工作奠定基礎。

在這個環節采用液體噴沙機進行除銹除垢，通過高速、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器外體表面，從而剝離銹垢，達到清除銹垢的目的。但是，這種高速噴射工作模式對于裝用瀝青，黏油罐車的閘調器而言，毫無用武之地，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、黏油污垢層的預處理工序，并專門研制了專用工裝——氣動式閘調器外體除垢機。氣動式閘調器外體除垢機以檢修現場充足的壓縮空氣（6 MPa）為動力介質，通過氣缸活塞帶動專用仿形刀具對粘滿瀝青、黏油的閘調器外體直接進行刮除。

自從采取氣動式閘調器外體除垢機去除閘調器外體瀝青、黏油污垢層工作方式以來，一方面取消手工刮除剩余污垢，減輕了勞動強度；另一方面將整體清除的時間從原來的20 min縮短至目前的8 min，大幅度地提升了生產效率。

（2）閘調器筒體內部清洗

在分解部件清洗環節中經常出現外表面比較干凈、內部污垢較多，為確保整體部件的清洗質量，迫不得已延長清洗時間，從而造成了清洗效率低的現狀。

為避免上述弊端，改變現狀，必須先從超聲波清洗原理上進行分析。超聲波清洗主要機理是依靠空化效應所產生的持續、強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、分散、乳化、脫落，從而達到物件表面凈化的目的。超聲波清洗非常適合對部件外表面的清洗，不適合閘調器筒體（圖1）這類內部貫穿、端部存在凸臺、螺紋腔體結構的清洗。

找到問題后，制定了腔筒體部件與實體部件分開清洗的行之有效的優化方案，其中實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量、工作效率，我們專門研制腔體清洗機。腔體清洗機采用清洗介質加熱與高壓沖洗的聯合工作模式，并輔助濾油、沉淀裝置。腔體清洗機在確保筒體清洗質量、提升生產效率的同時；充分利用濾油、沉淀裝置，將雜質沉淀、油污集中回收以此改善工作環境。

（3）分解部件內部清洗

分解部件內部清洗采用了自行研制的超聲波清洗流水線，如何協調好超聲波頻率、功率密度、清洗溫度、工序秩序之間的關系，將直接關系到清洗質量、清洗效率、清洗成本。

①頻率范圍

超聲波頻率越低，在液體中產生的空化越容易，產生的力度大，作用也越強。當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，通常在20～30 k Hz范圍內選擇較低的頻率。

超聲波頻率越高，超聲波方向性越強，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，空化泡的數量呈線形增加，從而產生更多更密集的沖擊波使其能進入到更小的縫隙中。在功率保持不變的情況，空化泡變小，其釋放的能量相應減少，這樣有效地減小了對工件表面的損傷；同時高頻能夠減小了黏滯邊界層（泊努里效應），使得超聲波能夠發現極細小的微粒。

流水線的超聲波頻率選定在20 k Hz

②功率密度

當功率密度達到0.5 W/cm2時，肉眼能看到垂直于振動面（聲傳播方向）產生流速約為10 cm/s的直進流（此現象為直進流效應）。通過直進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生對流，溶解污物的溶解液與新液混合，使溶解速度加快，對污物的搬運起著很大的作用。

隨著超聲波功率密度（發射功率/發射面積，W/cm2）增高，空化效果增強，速度增快，清洗效果越好。當功率密度達到2～3 W/cm2時，一方面會加快不銹鋼板表面（與清洗液接觸的表面）的空化腐蝕；對于精密的、表面光潔度甚高的物件，采用長時間的高功率密度清洗會對物件表面產生＂空化＂腐蝕；另一方面由于聲強過高會在鋼板表面附近產生大量較大的氣泡，增加聲傳播損失，在遠離換能器的地方削弱清洗作用。

鑒于上述客觀原因，實際應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溶劑和水基清洗劑。清洗介質的化學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作用相結合，對工件進行充分、徹底的清洗。

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

我們確定的流水線清洗溫度調節范圍為55～60℃。（4）工序次序

根據待清洗部件污垢的不同，不同清洗工序的工作方式應區別對待：在粗洗（第1次清洗）工序，采取清水＋清洗劑為清洗介質，通過以高溫（95℃）煮洗為主、高壓（6 MPa）噴淋為輔的方式來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，通過以超聲波振蕩（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、通過以超聲波振蕩為主（頻率20 k Hz，功率密度0.83 W/cm2）、加熱（55℃～60℃）為輔的方式來洗滌部件表面的清洗劑。

鑒于高壓噴淋產生的空氣氣泡對空化作用產生抑制作用，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，待超聲振蕩結束后進行高壓噴淋。

2 實施效果

自2013年5月開始，在閘調器清洗工作中，采取科學的清洗工藝、配備專業化、自動化程度的流水線（設備工裝），其中流水線采取加熱、超聲波分級清洗（粗洗、精洗、漂洗）、高壓噴淋聯合方式提高清洗質量，縮短清洗時間；通過液位監測實現自動補液、雜質過濾；通過專用管道、泵站實現清洗液重復再利用；通過紅外烘干取代自然烘干方式，縮短干燥所需時間。

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

［1］ 鐵運2008－15.鐵路貨車制動裝置檢修規則［S］.

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

［3］ 魏竹波，周繼維.超聲波清洗技術［M］.北京：化學工業出版社，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，高級工程師（

2014－04－29）