鐵路貨車中間體內(nèi)腔清洗機(jī)研制及應(yīng)用

劉瑞軍，杜彪，楊文喜，李春林

（神華鐵路貨車運(yùn)輸有限責(zé)任公司榆林分公司，陜西 榆林 719000）

鐵路貨車中間體內(nèi)腔清洗機(jī)研制及應(yīng)用

劉瑞軍，杜彪，楊文喜，李春林

（神華鐵路貨車運(yùn)輸有限責(zé)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(xiàn)場(chǎng)檢修過程中清洗存在的局限性及不良影響，對(duì)影響中間體檢修中清洗的關(guān)鍵點(diǎn)進(jìn)行整理和分析，采取相應(yīng)的方法和措施，然后進(jìn)行可行性分析，研制鐵路貨車中間體內(nèi)腔清洗機(jī)，進(jìn)而提高中間體的檢修效率，降低故障率，節(jié)省人力和檢修費(fèi)用，提高了鐵路貨車的運(yùn)行安全。

中間體；清洗；清洗機(jī)

《鐵路貨車制動(dòng)裝置檢修規(guī)則》中對(duì)空氣制動(dòng)裝置清洗有如下要求：“采用清洗機(jī)清洗，可對(duì)清洗介質(zhì)加溫，清洗介質(zhì)應(yīng)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(nèi)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?！敝虚g體作為鐵路空氣制動(dòng)裝置的連接部分，清洗過程按照以上要求進(jìn)行十分必要。鐵路貨車中間體在廠、段修過程中，內(nèi)腔存在油污積存的現(xiàn)象，還有大量煤塵等頑固雜質(zhì)，由于無專用定型設(shè)備，現(xiàn)場(chǎng)檢修過程中清洗工作比較困難，僅用高壓風(fēng)吹掃，死角處的異物很難清洗掉。清潔度批量穩(wěn)定難以控制。積存油污、煤塵的中間體長(zhǎng)期運(yùn)用過程中，以壓縮空氣為載體，通過風(fēng)管將雜質(zhì)帶到空氣制動(dòng)系統(tǒng)各個(gè)部位，很容易導(dǎo)致制動(dòng)閥通路阻塞及配件摩擦面劃傷，引發(fā)制動(dòng)系統(tǒng)故障，給檢修和運(yùn)用都帶來額外的工作量與維護(hù)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(shí)清洗無專用設(shè)備，傳統(tǒng)制動(dòng)閥清洗設(shè)備的清洗方式也很難達(dá)到要求。中間體清洗工作不得不在人工作業(yè)條件下進(jìn)行，勞動(dòng)強(qiáng)度大，清洗效果差強(qiáng)人意。檢修現(xiàn)場(chǎng)的油污、塵砂、水漬也有礙工作環(huán)境改善，進(jìn)而影響產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定。為解決這個(gè)實(shí)際問題，本項(xiàng)目將研發(fā)專用 中間體內(nèi)腔清洗機(jī)。通過有效工藝裝備確保檢修質(zhì)量，實(shí)現(xiàn)“以工裝保工藝”的目標(biāo)，提升中間體內(nèi)腔清潔度，徹底改善現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)環(huán)境，減輕作業(yè)工人勞動(dòng)強(qiáng)度。

1 中間體調(diào)研情況及簡(jiǎn)要分析

（1）中間體內(nèi)腔清潔狀況調(diào)查研究。中間體在運(yùn)用過程中，特別是段、廠修的中間體，腔內(nèi)油污嚴(yán)重；運(yùn)煤專用車的中間體內(nèi)還有大量煤塵，人工清洗費(fèi)時(shí)、費(fèi)力，內(nèi)部死角無法清理干凈。因此，本項(xiàng)目需要設(shè)計(jì)多油脂、多灰塵雜質(zhì)、閥體油污、煤塵的清洗方案。

（2）中間體的內(nèi)腔較多、結(jié)構(gòu)復(fù)雜，所以要研究清洗時(shí)進(jìn)水與出水方向，才能確保清洗效果。中間體內(nèi)腔共計(jì)有6個(gè)腔室：緊急室、列車管、制動(dòng)缸、副風(fēng)缸、加速緩解風(fēng)缸、局減室，要求對(duì)每個(gè)腔室清洗時(shí)都指定的進(jìn)水、出水以及循環(huán)方式。

（3）一次裝卡自動(dòng)完成中間體內(nèi)腔型腔內(nèi)的沖洗，自動(dòng)定位推入清洗工位。采用高壓泵作動(dòng)力，脈沖式氣爆水壓沖洗機(jī)等方式?jīng)_洗中間體內(nèi)腔，去除腔壁上的雜質(zhì)，從而清洗干凈內(nèi)腔。

（4）清洗完成后，設(shè)備自動(dòng)完成干燥。采用高壓風(fēng)吹掃，中間體上下翻轉(zhuǎn)，水平旋轉(zhuǎn)配合風(fēng)嘴的吹掃，內(nèi)腔各個(gè)部位都能被風(fēng)吹到，將水分帶走，使中間體中的水充分干燥，達(dá)到烘干目的。

（5）清洗設(shè)備不破壞中間體內(nèi)腔的蠟質(zhì)涂層。

2 中間體結(jié)構(gòu)及進(jìn)水方向分析

2.1 中間體結(jié)構(gòu)分析

中間體內(nèi)部結(jié)構(gòu)詳見圖1。

圖1 中間體內(nèi)腔剖視圖

上圖為待清洗中間體與經(jīng)過切割后中間體對(duì)比，通過右側(cè)切割后的中間體可以發(fā)現(xiàn)中間體內(nèi)腔結(jié)構(gòu)非常復(fù)雜，清洗時(shí)必須考慮進(jìn)水與出水方向。

2.2 中間體進(jìn)出水方向分析

中間體結(jié)構(gòu)復(fù)雜，內(nèi)部共計(jì)有6個(gè)腔室，分別為緊急室、副風(fēng)缸、制動(dòng)缸、列車管、加速緩解風(fēng)缸、局減室。

3 中間體定位面及內(nèi)腔清洗方式的確定

3.1 中間體定位面的確定

經(jīng)過以上分析，中間體內(nèi)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(nèi)腔清洗干凈，同時(shí)其他三個(gè)面作為清洗中間體內(nèi)腔的進(jìn)水孔定位夾緊面，清洗液由各個(gè)面進(jìn)水口分別注入中間內(nèi)腔，循環(huán)沖刷中間體內(nèi)腔，即可將中間體內(nèi)腔清洗干凈。

3.2 中間體內(nèi)腔清洗方式的確定

根據(jù)長(zhǎng)期以來積累的清洗經(jīng)驗(yàn)，清洗中間體內(nèi)腔需要采用高壓泵作動(dòng)力，用一定溫度下的清洗液高壓沖洗中間體內(nèi)腔，經(jīng)清洗液清洗后的中間內(nèi)腔，除粘連在內(nèi)腔壁上較頑固的雜質(zhì)外，其他基本都已經(jīng)清除干凈。清除該種雜質(zhì)則需要采用脈沖式氣爆水壓沖洗機(jī)再次沖洗中間體內(nèi)腔。該種方式是利用壓縮空氣瞬間膨脹來推動(dòng)清洗管路中的水柱沖擊中間體內(nèi)腔壁上的雜質(zhì)，達(dá)到將雜質(zhì)瞬間沖落，從而清洗干凈內(nèi)腔，經(jīng)過兩次沖洗中間體內(nèi)腔，內(nèi)壁上的雜質(zhì)基本上都能清除干凈，再經(jīng)高壓風(fēng)吹干，完成整個(gè)清洗工作。

4 中間體清洗機(jī)結(jié)構(gòu)

4.1 機(jī)械結(jié)構(gòu)

設(shè)備整機(jī)為一體式結(jié)構(gòu)，下半部分內(nèi)部裝有清洗水箱和漂洗水箱，上面分三個(gè)部分，左側(cè)為操作控制部分，中間是清洗和漂洗工位，右側(cè)為烘干工位。

4.2 清洗、漂洗、吹干工位

（1）設(shè)備整體采用鋼結(jié)構(gòu)框架，結(jié)構(gòu)穩(wěn)定。清洗室主體部分放置在兩水箱上方便于清洗水流循環(huán)使用，水箱內(nèi)設(shè)置過濾網(wǎng)可將清洗后的積塵油污濾掉，經(jīng)過濾后的水可經(jīng)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(tǒng)自動(dòng)將中間體推入清洗工位，其他三個(gè)定位夾緊工作面將待清洗中間體夾緊，系統(tǒng)啟動(dòng)清洗泵，將清洗液經(jīng)定位夾緊面的連接孔打入中間體內(nèi)部，沖刷中間體內(nèi)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(shè)定溫度，高壓泵將清洗液泵出，在管路中與高壓風(fēng)混合，對(duì)中間體各內(nèi)腔進(jìn)行反復(fù)沖洗，此工作過程大約持續(xù)3分鐘（可設(shè)定清洗時(shí)間）。清洗液經(jīng)回收管路回到清洗水箱。

（4）清洗過后需要漂洗，將中間體內(nèi)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(duì)中間體各內(nèi)腔進(jìn)行反復(fù)沖洗，此工作過程大約持續(xù)3分鐘（可設(shè)定漂洗時(shí)間）。漂洗清水經(jīng)回收管路回到漂洗水箱。

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

此工位有4個(gè)定位面，分別與中間體的底面、兩側(cè)面和上面相對(duì)應(yīng)。

（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(duì)應(yīng)，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(jī)上的直線導(dǎo)軌上，能夠沿直線導(dǎo)軌進(jìn)出清洗工作區(qū)，起到接料、進(jìn)料、清洗、出料等功能。

（3）其它三個(gè)定位面都是由定位板、氣缸、導(dǎo)向桿等組成。定位板上開孔，與中間體上的孔相對(duì)應(yīng)，孔周圍裝有密封圈，確保清洗時(shí)不泄漏。定位板的背面皆有管路，清洗液和高壓風(fēng)由此進(jìn)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(shè)備上，同時(shí)將清洗劑通過高壓泵打入中間體內(nèi)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(gè)孔連接，卡具內(nèi)順序聯(lián)通各腔室，高壓清洗劑隨氣爆的作用在中間體內(nèi)腔循環(huán)清洗，中間體各腔均被沖洗到位不留死角。

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

（6）高壓水泵安置在兩水箱左側(cè)，通過電磁閥切換管路實(shí)現(xiàn)對(duì)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(shè)備水泵數(shù)量，在減少了設(shè)備成本的同時(shí)還高效的完成了預(yù)期效果，使得管路簡(jiǎn)化，減少了清洗時(shí)水源的供水量和供水周期，減少清洗時(shí)間。

4.3 烘干工位

（1）烘干工位由吹干室、上下料機(jī)構(gòu)、卡具、吹掃機(jī)構(gòu)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(jī)構(gòu)由直線導(dǎo)軌、氣缸、卡具座等組成，負(fù)責(zé)中間體進(jìn)出烘干室。

（4）卡具是固定中間體的工裝，由擺動(dòng)電機(jī)和旋轉(zhuǎn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)中間體各方向的翻轉(zhuǎn)。

（5）噴嘴行走機(jī)構(gòu)由直線導(dǎo)軌、橫向電機(jī)、縱向電機(jī)、傳動(dòng)皮帶、升降電機(jī)等組成，能夠帶著噴嘴上下、左右、前后三維立體空間移動(dòng)。

（6）工作過程：上下料機(jī)構(gòu)在烘干室外面，將中間體放在卡具上卡緊，上下料機(jī)構(gòu)在氣缸的驅(qū)動(dòng)下進(jìn)入烘干室，烘干室升降門落下，擺動(dòng)電機(jī)和旋轉(zhuǎn)電機(jī)帶動(dòng)中間體翻轉(zhuǎn)，噴嘴自上而下向中間體噴出高壓風(fēng)，同時(shí)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(gè)型腔內(nèi)部水分都吹干凈。烘干后中間體復(fù)位，打開烘干室升降門，上下料機(jī)構(gòu)將中間體送出烘干室。

5 中間體清洗機(jī)清洗液的選擇

中間體內(nèi)腔涂有蠟層，有防銹作用，因此清洗時(shí)不能破壞蠟層，清洗液溫度嚴(yán)格控制在50度以下，選擇了三組清洗機(jī)樣品進(jìn)行試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果如表1。

表1 清洗劑試驗(yàn)結(jié)果

試驗(yàn)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(yīng)，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(yīng)，也不破壞蠟層，是較為理想的清洗劑。

6 結(jié)語

研究表明，采用高壓泵作動(dòng)力、脈沖式氣爆水壓沖洗機(jī)等方式?jīng)_洗中間體內(nèi)腔去除腔壁上的雜質(zhì)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(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，使上料、清洗、漂洗、吹干、烘干、出料一次性完成，提高了生產(chǎn)效率，降低了工人勞動(dòng)強(qiáng)度，清洗劑的循環(huán)利用更加環(huán)保。

[1]鐵路貨車制動(dòng)裝置檢修規(guī)則.（鐵運(yùn)【2008】15號(hào)）.

[2]鐵路貨車段修規(guī)程.鐵運(yùn)【2012】202號(hào)）.

[3]余少陽，楊云川，喬相信.高壓脈沖氣體沖擊除垢技術(shù)及數(shù)值模擬.沈陽理工大學(xué)學(xué)報(bào),2013.

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

U292.9

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：1671-0711（2017）09（下）-0125-03