便攜式液壓臺清洗機的設計

楊潔 劉海平 劉光亮

摘 要：液壓系統的泄漏問題不可避免，造成環境污染，導致許多惡劣問題產生。因此清洗工作成為了液壓系統日常維護的重要環節。針對當前市面上的液壓清洗設備，體積大并且只能進行單一清洗的現象，設計一臺便攜式清洗機，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三維建模軟件對清潔機進行機械結構設計，運用51系列單片機對其進行控制，實現各工作過程的協同配合，最大程度增加實用性。

關鍵詞：清洗機；液壓油；機械設計；單片機

引言

隨著科技發展，液壓技術廣泛應用于大功率伺服驅動系統中，但由于缺少維護設備，液壓系統的故障頻發，而泄漏問題還對設備本身與環境造成極大的污染，尤其是石油基液壓油，當附近有火種或高溫熱源存在時，泄漏可能導致著火而引發災難事故?！?-2】經過市場調研發現，由于液壓設備清洗裝置缺乏，大部分工廠、實驗室仍采用拖布進行原始維護，維護效果差，耗費人力、物力，而僅有的液壓設備清洗產品體積龐大，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，設計一個便攜式、功能強大的液壓臺清洗機，改善液壓設備操作人員惡劣的工作環境勢在必行。

1.清洗機功能與設計方案

常用液壓油清洗方式有：溶劑浸漬清洗、噴洗、機動擦洗、超聲波清洗、加熱揮發法、酸處理法，【3-4】而每一種方式各具特點，例如它們針對特定的機械結構或是某一類污染物具有清洗優勢。因此，為了最大程度提升清洗機的功能，綜合以上方式方法，使便攜式液壓清洗機具有五大功能組成，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。當清洗機自右向左運動時，清潔機的工作過程為：噴水裝置噴灑水基清洗液，對臺面進行預處理，采用水霧噴灑方式，既可節省水，又不會形成水流污染周邊環境，；然后通過清洗毛刷對處理后的液壓臺進行刷洗，清洗毛刷上面的鬃毛與壁面產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刷洗后的油液和污物進行清理，在這之后液壓臺基本上已經達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殘留的污水漬進行再吸收；最后通過烘干器對液壓臺進行烘干來達到快速清洗的效果。

2.清潔機的結構設計

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。

噴嘴采用標準結構，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槽F 組成。有單鉆孔角接取壓和環室角接取壓方式。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。溶液管上設置微型二位二通電磁換向閥，用以實現噴水裝置的自動開關。

2.2清洗毛刷

液壓臺多為鑄鐵或各類鋼材結構，對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。由直流電機通過同步帶控制其旋轉，旋轉方向如圖所示?？蓪⒁簤河臀蹪n與清洗液從液壓臺面上刷洗，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，其中還包含一個電動抽風機，通電后高速運轉，使吸塵器內部形成瞬時真空，使內部氣壓大大低于外部氣壓，在這個氣壓差的作用下，污漬隨著氣流進入吸塵筒體內，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。真空度由電風機系統產生.且與濾塵裝置的阻塞度流道的流動損失和泄漏損失有關。當流量為零時，真空度達到最大值。若密封性足夠好，吸塵吸水裝置的最大真空度與電風機的最大真空度應該一致。

再吸水裝置則是利用膠棉對清洗后潮濕的臺面進行擦拭。

2.4烘干器

烘干器直接靠電動機驅動轉子帶動風葉旋轉。當風葉旋轉時，空氣從進風口吸入，由此形成的離心氣流再由風筒前嘴吹出。

3.清洗機控制系統設計

便攜式液壓臺清洗機五大功能模塊分別由電磁換向閥、電機、真空泵、烘干電動機驅動，為了保證各功能模塊協同工作，避免清洗毛刷干刷以及真空泵、烘干器做無用功，清洗機在啟動時，需依次啟動電磁換向閥、直流電機、真空泵、烘干電動機。同時當溶液箱清洗液即將用完時，清洗機自動報警提示，因此，在溶液箱中安裝液位傳感器。烘干器在工作過程中，也設置了過熱保護電路，避免清洗機長時間工作，溫度過高而損壞設備。

P89V51是一種性能優異的8051為核心的單片機，具有體積小、價格便宜、控制功能強等優點?！?】因此，以它作為清洗機的控制系統核心，擴展并行I/O接口芯片，通過方式控制字10000011對24個端口進行工作方式設置，從而實現接收清洗機輸入信號，并發出相應指令的功能。。

4.總結

液壓臺清洗問題一直以來都是液壓設備在使用維護過程中亟待解決的困擾，便攜式液壓臺清洗機體積小，成本低，集機電液技術一體化，最重要的是在液壓臺清洗方面能夠做到節能環保，并且高效率、高質量的完成清洗工作。但它也存在可以繼續改進的地方，就是通過結構、功能的變換和擴展，使它不僅能夠清洗大面積平整的臺面，對于液壓設備的孔道、溝槽同樣具備高效的清洗能力。

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