便携式液压台清洗机的设计

杨洁 刘海平 刘光亮

摘 要：液压系统的泄漏问题不可避免，造成环境污染，导致许多恶劣问题产生。因此清洗工作成为了液压系统日常维护的重要环节。针对当前市面上的液压清洗设备，体积大并且只能进行单一清洗的现象，设计一台便携式清洗机，能够完成喷洒清洗液→刷洗→吸尘吸水→再吸水→烘干的过程，使用Inventor三维建模软件对清洁机进行机械结构设计，运用51系列单片机对其进行控制，实现各工作过程的协同配合，最大程度增加实用性。

关键词：清洗机；液压油；机械设计；单片机

引言

随着科技发展，液压技术广泛应用于大功率伺服驱动系统中，但由于缺少维护设备，液压系统的故障频发，而泄漏问题还对设备本身与环境造成极大的污染，尤其是石油基液压油，当附近有火种或高温热源存在时，泄漏可能导致着火而引发灾难事故。【1-2】经过市场调研发现，由于液压设备清洗装置缺乏，大部分工厂、实验室仍采用拖布进行原始维护，维护效果差，耗费人力、物力，而仅有的液压设备清洗产品体积庞大，操作不便，功能单一，且成本很高不便于大范围推广使用。因此，设计一个便携式、功能强大的液压台清洗机，改善液压设备操作人员恶劣的工作环境势在必行。

1.清洗机功能与设计方案

常用液压油清洗方式有：溶剂浸渍清洗、喷洗、机动擦洗、超声波清洗、加热挥发法、酸处理法，【3-4】而每一种方式各具特点，例如它们针对特定的机械结构或是某一类污染物具有清洗优势。因此，为了最大程度提升清洗机的功能，综合以上方式方法，使便携式液压清洗机具有五大功能组成，分别为：喷水装置、清洗毛刷、吸尘吸水装置、再吸水装置和烘干器。当清洗机自右向左运动时，清洁机的工作过程为：喷水装置喷洒水基清洗液，对台面进行预处理，采用水雾喷洒方式，既可节省水，又不会形成水流污染周边环境，；然后通过清洗毛刷对处理后的液压台进行刷洗，清洗毛刷上面的鬃毛与壁面产生大的摩擦力可去除附着力较大的污垢；再通过吸尘吸水装置对刷洗后的油液和污物进行清理，在这之后液压台基本上已经达到了比较好的清洗效果，只留下还有一些污水渍没有被吸尘吸水装置吸收掉，所以再通过再吸水装置对残留的污水渍进行再吸收；最后通过烘干器对液压台进行烘干来达到快速清洗的效果。

2.清洁机的结构设计

2.1喷水装置

喷水装置主要由喷嘴、溶液箱、溶液管三部分组成。

喷嘴采用标准结构，如图2所示，由垂直轴线的入口平面部分A，圆弧形曲面B 和C 的收缩部分和圆筒形喉部E 以及为防止边缘损伤所需要的保护槽F 组成。有单钻孔角接取压和环室角接取压方式。公称通径范围：DN=50 mm～500mm；孔径比（β=d/D）范围：β=0.3～0.8；公称压力（表压）PN=0.25 ～40MPa。

溶液箱容积为1L，盛放可除锈和去除氧化物的金属清洗剂，且安装在喷嘴上端的位置。溶液管上设置微型二位二通电磁换向阀，用以实现喷水装置的自动开关。

2.2清洗毛刷

液压台多为铸铁或各类钢材结构，对清洗毛刷耐磨性要求较高，因此选用直接植毛的猪鬃毛刷辊。由直流电机通过同步带控制其旋转，旋转方向如图所示。可将液压油污渍与清洗液从液压台面上刷洗，并将污液送至吸尘吸水装置。

2.3吸尘吸水装置

吸尘吸水装置的主要部件是真空泵、集尘装置、软管及管嘴，其中还包含一个电动抽风机，通电后高速运转，使吸尘器内部形成瞬时真空，使内部气压大大低于外部气压，在这个气压差的作用下，污渍随着气流进入吸尘筒体内，真空度是吸尘器吸力大小的度量是衡量真空吸尘器性能好坏的最重要的性能参数。真空度由电风机系统产生.且与滤尘装置的阻塞度流道的流动损失和泄漏损失有关。当流量为零时，真空度达到最大值。若密封性足够好，吸尘吸水装置的最大真空度与电风机的最大真空度应该一致。

再吸水装置则是利用胶棉对清洗后潮湿的台面进行擦拭。

2.4烘干器

烘干器直接靠电动机驱动转子带动风叶旋转。当风叶旋转时，空气从进风口吸入，由此形成的离心气流再由风筒前嘴吹出。

3.清洗机控制系统设计

便携式液压台清洗机五大功能模块分别由电磁换向阀、电机、真空泵、烘干电动机驱动，为了保证各功能模块协同工作，避免清洗毛刷干刷以及真空泵、烘干器做无用功，清洗机在启动时，需依次启动电磁换向阀、直流电机、真空泵、烘干电动机。同时当溶液箱清洗液即将用完时，清洗机自动报警提示，因此，在溶液箱中安装液位传感器。烘干器在工作过程中，也设置了过热保护电路，避免清洗机长时间工作，温度过高而损坏设备。

P89V51是一种性能优异的8051为核心的单片机，具有体积小、价格便宜、控制功能强等优点。【5】因此，以它作为清洗机的控制系统核心，扩展并行I/O接口芯片，通过方式控制字10000011对24个端口进行工作方式设置，从而实现接收清洗机输入信号，并发出相应指令的功能。。

4.总结

液压台清洗问题一直以来都是液压设备在使用维护过程中亟待解决的困扰，便携式液压台清洗机体积小，成本低，集机电液技术一体化，最重要的是在液压台清洗方面能够做到节能环保，并且高效率、高质量的完成清洗工作。但它也存在可以继续改进的地方，就是通过结构、功能的变换和扩展，使它不仅能够清洗大面积平整的台面，对于液压设备的孔道、沟槽同样具备高效的清洗能力。

参考文献：

[1]龚烈航.液压系统污染控制[M]. 北京：国防工业出版社，2010

[2]李伟刚等.导弹发射装置液压系统泄漏分析及控制[J].机床与液压，2010（6）：104-106

[3]郑云波等.液压系统的清洗[J].液压气动与密封，2002（10）：37-39

[4]王哲等.机床液压系统清洗方法的研究[J].广西轻工业，2011（6）：52-53

[5]林凌，李刚.轻松学会单片机[M]. 北京：电子工业出版社，2011

[6]高源等.双液喷刷式清洗器设计与试验[J].清洗世界，2013（11）：11-15