鐵路貨車中間體內腔清洗機研制及應用

劉瑞軍，杜彪，楊文喜，李春林

（神華鐵路貨車運輸有限責任公司榆林分公司，陜西 榆林 719000）

鐵路貨車中間體內腔清洗機研制及應用

劉瑞軍，杜彪，楊文喜，李春林

（神華鐵路貨車運輸有限責任公司榆林分公司，陜西 榆林 719000）

本文通過介紹鐵路貨車中間體在廠、段修現場檢修過程中清洗存在的局限性及不良影響，對影響中間體檢修中清洗的關鍵點進行整理和分析，采取相應的方法和措施，然后進行可行性分析，研制鐵路貨車中間體內腔清洗機，進而提高中間體的檢修效率，降低故障率，節省人力和檢修費用，提高了鐵路貨車的運行安全。

中間體；清洗；清洗機

《鐵路貨車制動裝置檢修規則》中對空氣制動裝置清洗有如下要求：“采用清洗機清洗，可對清洗介質加溫，清洗介質應具有防銹性能。清洗后須用清水沖凈并干燥。清洗或烘干的最高溫度不高于50℃。閥體型腔須采用壓縮空氣吹凈，型腔內不得有水或污物。零件表面不得有目視可見的污垢、灰砂、水分、纖維物和其他污物。”中間體作為鐵路空氣制動裝置的連接部分，清洗過程按照以上要求進行十分必要。鐵路貨車中間體在廠、段修過程中，內腔存在油污積存的現象，還有大量煤塵等頑固雜質，由于無專用定型設備，現場檢修過程中清洗工作比較困難，僅用高壓風吹掃，死角處的異物很難清洗掉。清潔度批量穩定難以控制。積存油污、煤塵的中間體長期運用過程中，以壓縮空氣為載體，通過風管將雜質帶到空氣制動系統各個部位，很容易導致制動閥通路阻塞及配件摩擦面劃傷，引發制動系統故障，給檢修和運用都帶來額外的工作量與維護成本。

鑒于中間體在鐵路貨車上的重要性，中間體的檢修清洗就顯得尤為重要。目前，中間體廠、段修時清洗無專用設備，傳統制動閥清洗設備的清洗方式也很難達到要求。中間體清洗工作不得不在人工作業條件下進行，勞動強度大，清洗效果差強人意。檢修現場的油污、塵砂、水漬也有礙工作環境改善，進而影響產品質量穩定。為解決這個實際問題，本項目將研發專用 中間體內腔清洗機。通過有效工藝裝備確保檢修質量，實現“以工裝保工藝”的目標，提升中間體內腔清潔度，徹底改善現場作業環境，減輕作業工人勞動強度。

1 中間體調研情況及簡要分析

（1）中間體內腔清潔狀況調查研究。中間體在運用過程中，特別是段、廠修的中間體，腔內油污嚴重；運煤專用車的中間體內還有大量煤塵，人工清洗費時、費力，內部死角無法清理干凈。因此，本項目需要設計多油脂、多灰塵雜質、閥體油污、煤塵的清洗方案。

（2）中間體的內腔較多、結構復雜，所以要研究清洗時進水與出水方向，才能確保清洗效果。中間體內腔共計有6個腔室：緊急室、列車管、制動缸、副風缸、加速緩解風缸、局減室，要求對每個腔室清洗時都指定的進水、出水以及循環方式。

（3）一次裝卡自動完成中間體內腔型腔內的沖洗，自動定位推入清洗工位。采用高壓泵作動力，脈沖式氣爆水壓沖洗機等方式沖洗中間體內腔，去除腔壁上的雜質，從而清洗干凈內腔。

（4）清洗完成后，設備自動完成干燥。采用高壓風吹掃，中間體上下翻轉，水平旋轉配合風嘴的吹掃，內腔各個部位都能被風吹到，將水分帶走，使中間體中的水充分干燥，達到烘干目的。

（5）清洗設備不破壞中間體內腔的蠟質涂層。

2 中間體結構及進水方向分析

2.1 中間體結構分析

中間體內部結構詳見圖1。

圖1 中間體內腔剖視圖

上圖為待清洗中間體與經過切割后中間體對比，通過右側切割后的中間體可以發現中間體內腔結構非常復雜，清洗時必須考慮進水與出水方向。

2.2 中間體進出水方向分析

中間體結構復雜，內部共計有6個腔室，分別為緊急室、副風缸、制動缸、列車管、加速緩解風缸、局減室。

3 中間體定位面及內腔清洗方式的確定

3.1 中間體定位面的確定

經過以上分析，中間體內腔清洗所有出水口均在中間體與主閥連接面上，待清洗的中間體采用與主閥連接面作為定位面最好，這樣清洗液可以很方便沿定位面向下流出，方便將中間體內腔清洗干凈，同時其他三個面作為清洗中間體內腔的進水孔定位夾緊面，清洗液由各個面進水口分別注入中間內腔，循環沖刷中間體內腔，即可將中間體內腔清洗干凈。

3.2 中間體內腔清洗方式的確定

根據長期以來積累的清洗經驗，清洗中間體內腔需要采用高壓泵作動力，用一定溫度下的清洗液高壓沖洗中間體內腔，經清洗液清洗后的中間內腔，除粘連在內腔壁上較頑固的雜質外，其他基本都已經清除干凈。清除該種雜質則需要采用脈沖式氣爆水壓沖洗機再次沖洗中間體內腔。該種方式是利用壓縮空氣瞬間膨脹來推動清洗管路中的水柱沖擊中間體內腔壁上的雜質，達到將雜質瞬間沖落，從而清洗干凈內腔，經過兩次沖洗中間體內腔，內壁上的雜質基本上都能清除干凈，再經高壓風吹干，完成整個清洗工作。

4 中間體清洗機結構

4.1 機械結構

設備整機為一體式結構，下半部分內部裝有清洗水箱和漂洗水箱，上面分三個部分，左側為操作控制部分，中間是清洗和漂洗工位，右側為烘干工位。

4.2 清洗、漂洗、吹干工位

（1）設備整體采用鋼結構框架，結構穩定。清洗室主體部分放置在兩水箱上方便于清洗水流循環使用，水箱內設置過濾網可將清洗后的積塵油污濾掉，經過濾后的水可經高壓水泵再次打入清洗管路。

（2）待清洗中間體由操作者放置在清洗定位盤上，系統自動將中間體推入清洗工位，其他三個定位夾緊工作面將待清洗中間體夾緊，系統啟動清洗泵，將清洗液經定位夾緊面的連接孔打入中間體內部，沖刷中間體內腔。

（3）清洗水箱中是含有清洗劑的清洗液，水箱底部裝有加熱管，將清洗液加熱到設定溫度，高壓泵將清洗液泵出，在管路中與高壓風混合，對中間體各內腔進行反復沖洗，此工作過程大約持續3分鐘（可設定清洗時間）。清洗液經回收管路回到清洗水箱。

（4）清洗過后需要漂洗，將中間體內腔中的清洗液沖洗干凈。漂洗水箱中是清水，不含清洗劑，由高壓泵泵出，直接對中間體各內腔進行反復沖洗，此工作過程大約持續3分鐘（可設定漂洗時間）。漂洗清水經回收管路回到漂洗水箱。

（5）漂洗之后要進行吹干工作，將中間體內的水基本吹出來，為后面的烘干工作節約時間，此工作過程大約需要2分鐘。

此工位有4個定位面，分別與中間體的底面、兩側面和上面相對應。

（1）清洗定位盤是一塊矩形的厚底板，上平面有密封墊，底部開孔，與中間體上的孔相對應，下面接管，參與清洗、漂洗、吹干等工作。

（2）清洗定位盤安裝在主機上的直線導軌上，能夠沿直線導軌進出清洗工作區，起到接料、進料、清洗、出料等功能。

（3）其它三個定位面都是由定位板、氣缸、導向桿等組成。定位板上開孔，與中間體上的孔相對應，孔周圍裝有密封圈，確保清洗時不泄漏。定位板的背面皆有管路，清洗液和高壓風由此進入。

（4）在定位面與中間體之間是專用的橡膠墊，起到密封的作用。定位面通過氣缸固定在設備上，同時將清洗劑通過高壓泵打入中間體內腔，定位卡具通過密封墊和O型密封圈與待清洗中間體各個孔連接，卡具內順序聯通各腔室，高壓清洗劑隨氣爆的作用在中間體內腔循環清洗，中間體各腔均被沖洗到位不留死角。

（5）設備卡具及滑軌均采用工業鍍鉻處理執行氣缸選用工業防腐蝕氣缸，防止清洗劑的腐蝕，使設備故障率大大降低，延長設備使用壽命。

（6）高壓水泵安置在兩水箱左側，通過電磁閥切換管路實現對清洗和漂洗水箱的分別使用，在保證清洗過程合理效果突出的情況下高效的利用了水泵，減少設備水泵數量，在減少了設備成本的同時還高效的完成了預期效果，使得管路簡化，減少了清洗時水源的供水量和供水周期，減少清洗時間。

4.3 烘干工位

（1）烘干工位由吹干室、上下料機構、卡具、吹掃機構等組成。

（2）烘干室是中間體吹干的工作空間，有升降門同外界隔開。

（3）上下料機構由直線導軌、氣缸、卡具座等組成，負責中間體進出烘干室。

（4）卡具是固定中間體的工裝，由擺動電機和旋轉電機驅動，實現中間體各方向的翻轉。

（5）噴嘴行走機構由直線導軌、橫向電機、縱向電機、傳動皮帶、升降電機等組成，能夠帶著噴嘴上下、左右、前后三維立體空間移動。

（6）工作過程：上下料機構在烘干室外面，將中間體放在卡具上卡緊，上下料機構在氣缸的驅動下進入烘干室，烘干室升降門落下，擺動電機和旋轉電機帶動中間體翻轉，噴嘴自上而下向中間體噴出高壓風，同時噴嘴在上下、左右、前后三維立體空間中不斷掃描，將中間體個型腔內部水分都吹干凈。烘干后中間體復位，打開烘干室升降門，上下料機構將中間體送出烘干室。

5 中間體清洗機清洗液的選擇

中間體內腔涂有蠟層，有防銹作用，因此清洗時不能破壞蠟層，清洗液溫度嚴格控制在50度以下，選擇了三組清洗機樣品進行試驗，試驗結果如表1。

表1 清洗劑試驗結果

試驗表明：在同樣的清洗條件下，三組清洗劑樣品都能將工件清洗干凈。但銹蝕狀況不同，樣品1不但破壞了蠟層，而且清洗劑本身能夠加快金屬生銹；樣品2雖然不與金屬反應，但蠟層也遭到破壞，因此工件也容易生銹；只有樣品3既不與金屬反應，也不破壞蠟層，是較為理想的清洗劑。

6 結語

研究表明，采用高壓泵作動力、脈沖式氣爆水壓沖洗機等方式沖洗中間體內腔去除腔壁上的雜質的方法是可行的；選用合適的清洗劑，不破壞蠟層，有利于工件防銹。合理的結構設計，使上料、清洗、漂洗、吹干、烘干、出料一次性完成，提高了生產效率，降低了工人勞動強度，清洗劑的循環利用更加環保。

[1]鐵路貨車制動裝置檢修規則.（鐵運【2008】15號）.

[2]鐵路貨車段修規程.鐵運【2012】202號）.

[3]余少陽，楊云川，喬相信.高壓脈沖氣體沖擊除垢技術及數值模擬.沈陽理工大學學報,2013.

[4]張玉杰.給水管道填料氣水脈沖清洗試驗[J].供水技術,2013,3:29-31,3.

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