汽车轴承清洗机电气控制系统设计【毕业论文+CAD图纸全套】

买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 摘 要 随着经济的快速发展，人民生活水平的提高，对汽车的需求也随之增长。 2009年我国全年汽车产销量突破 1300 万辆，跃居全球第一位。虽然我国汽车产量很大，但距离真正的汽车强国还有很长的距离。发动机是汽车的关键总成，其生产制造工艺与国外相比亦有很大差距。然而，在影响轴承质量和寿命的诸多因素中，由于轴承安装过程中的不清洁而造成磨损或毁坏的情况占较大的比重。为此在发达国家，轴承在安装前有严格的清洗工序，对重要部位的轴承在各加工工序之间也进行清洗。进行各零部件的清洗，大大挺高了产品的质量。长期在零件清洗领域占据 主导地位的 清洗工艺由于由于破坏臭氧层而被禁用。随之，出现一些新型清洗工艺如氯代烃清洗剂、水基清洗剂和碳氢溶剂均有各自的缺点阻碍了国内清洗工业的发展。为此，针对零件清洗中的以上问题，本文对碳氢溶剂超声波及真空干燥工艺进行分析研究。本文的主要工作包括一下几方面： 1、对轴承零件国内外清洗行业现状进行了较为详尽的调查，对碳氢溶剂做了较为详尽的分析，并通过清洗对比试验分析温度、外加物理力和清洗时间等因素对碳氢清洗效果的影响。 2、对超声波清洗原理进行分析，根据轴承零件的特点研究降低清洗液内部含气量的方法。同 时，针对碳氢溶剂不易干燥且安全性较差的缺点研究分析真空干燥技术的可行性，并确定其真空干燥过程的真空工作压力在 下，加热温度为 110左右。 3、制定汽车轴承零件清洗工艺流程，依此设计开发了汽车轴承零件清洗机。在清洗机的研制过程中，根据碳氢溶剂的性质设计了真空系统对轴承零件进行蒸气清洗和真空干燥。同时，提高超声波作用的效果，设计了真空脱气装置。 4、根据清洗机的控制要求，设计了 制系统，编写 制程序。对清洗机进行调试，确定其运行参数，保证清洗质量。 研究工作证明，将碳氢溶剂与真空技术 相结合可以更加充分发挥清洗优势。本文的研究成果已经用于生产实际，轴承零件清洗机比过去采用热风干燥工艺清洗机的清洗时间提高 60%以上。同时，本研究成果还可以推广应用到其他零件的清洗中。 关健词 :清洗工艺 ;汽车轴承零件 ;碳氢 ;真空干燥 ;设计 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 s 009 s 3 in s a is a is to is a in of or by a of To in to of of of to DS of to be as of in 1, of of a of to do a by on of 2, of to of to is of of of to in 10 or 3, of so of in to of 文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 of At of 4, to of LC to to of be in 0% or At of be to of 文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 目录 摘要 1 绪论 车轴承清洗背景与课题意义 车轴承清洗技术国内外研究现状 洗介质使用现状 究内容 2 汽车轴承清洗工艺过程分析 氢溶剂的选择 氢溶剂特性分析 氢溶剂的优缺点 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 氢溶剂清洗能力分析 洗工艺流程设计 氢清洗工艺分析 声清洗及真空脱气工艺 洗工艺 汽清洗与真空干燥工艺 氢溶剂蒸馏工艺 3 汽车轴承清洗机的设计 洗机的基本要求 洗机总体设计方案 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 3 清洗机工艺流程设计 洗机装置设计 洗装置的总体设计 声波清洗装置的设计 空脱气装置的设计 燥装置的设计 燥装置的总体设计 空泵的选 择 燥室的设计 送机构的设计 氢溶剂蒸馏装置的设计 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 8 自动安全装置的设计 水系统的设计 风系统的设计 防系统的设计 章小结 4 汽车轴承 清洗机控制系统的设计 动系统的设计 动控制系统的设计 缸的选用 制系统的设计 制需求 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 制器的选择 感器的选择 I/O 分析 序设计 车轴承清洗机运行调试结果 洗参数的确定 备运行效果 章小结 结论 参考文献 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 1 绪论 车轴承清洗背景与课题意义 随着我国经济的快速发展，人民生活水平的提高，汽车正从一种少数人才能拥有的奢侈品逐渐进入普通百姓的生活。中国汽车市场十分巨大，吸引了国际汽车巨头及国有及民营资本的加入，汽车工业成为了我国的一项支柱产业，使科学技术发展水平得到了显著的提高。然而，在汽车生产和维修保养过程中需要清洗各类汽车零部件。轴 承被称为“汽车的关节”，一个国家轴承工业发展水平的高低，往往代表和制约着汽车工业及其他相关产业的发展水平。然而，汽车上的轴承都是工作在十分恶劣的条件下，轴承在机械加工和运输过程中，其表面都附有许多无机和有机物，若不清洗干净，会严重的影响成品质量或是汽车运行的平稳性，甚至会磨损腐蚀轴承内外圈或滚珠，产生故障，给人们的生产生活带来诸多不便。过去，为了保证运输安全，大批轴承被更换报废，已求得刚质量轴承运转，但随着当代科学技术的不断进步和发展，为保证正常的运输业务不受影响，往往建立维修点，对轴承进行必要的定期的清洗 和修复，以期延长轴承的使用寿命，减少轴承的资金损耗，从而获得最大的经济效益。因此，轴承的清洁度是是轴承质量的关键问题之一，轴承的清洗虽不能直接提高轴承的精度、寿命及其各项性能指标，但清洁度将直接影响这些指标，也是轴承精度、寿命、各项性能得以保持的必要条件，随着对轴承质量要求的提高，轴承清洗技术显得十分重要。 我国加入 外越来越多的厂家已经落户中国，产品质量竞争和轴承的开发、应用也势在必行，提高轴承清洁度也可促进和改善现有轴承的清洗技术和工艺管理水平，同时也是提高我国轴承行业国际竞争力的有效手段之一 。 此外，为了保护臭氧层，我国政府于 1989年 9月加入了保护臭氧层的维也纳公约，1991年 6月正式加入了关于消耗臭氧层物质的蒙特利尔议定书（伦敦修正案），至 2010年完成主要 氧层消耗物质）生产领域和消费领域的淘汰。而多年以来一直以 为 5个最大的 费行业之一，也面临着淘汰臭氧层消耗物质的任务和挑战。 从 2003年开始，中国近 20年的履约活动已经到了国家履约阶段（ 2003由于中国清洗设备的制造 起步较晚，上个世纪 90年代全国仅有几家小型的清洗设备制造企业。这些企业不仅生产加工设备简陋，而且对替代 洗新工艺的了解和掌握也不够全面。买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 因此，需要开始使用非 洗剂的新型清洗设备。 在轴承行业迅速发展，对轴承的质量要求越来越高，淘汰 课题旨在研究以最新的超声波技术和非 过实验找出最佳的工艺参数，并将之应用到新型的清洗设备开发中，以实现较高的清洗水平，较低的劳动强度，环保以及合理的设备价格。综上所述，本课题具有一定的实际意义，并 具有广泛的市场需求。 车轴承清洗技术国内外研究现状 由于传统的轴承清洗操作简单，只是作为依附于生产过程中的一道工序，因此没有引起广泛的关注。 20 世纪 80 年代以来，随着经济的快速发展，清洗这一古老而年轻的工艺得到快速发展。 20世纪 90年代，中国明确产生了清洗行业这一新概念。进入 21世纪，制造业的高速发展促进了清洗设备和清洗剂等企业的快速发展。 在我国对超声清洗技术的研究和应用始于上世纪五十年代，几乎与国外同步进行。当时超声清洗设备的核心部件是采用磁致伸缩换能器，超声频电源则是电子管器件。到了七十年代 ，这种换能器逐渐由高率且制作方便的压电换能器取代，并出现晶体管和晶闸管超声频电源，设备的效率大大提高而体积却缩小很多。但是，所生产的设备大多是台式、单槽式的超声清洗机，使用的清洗介质大多是水基清洗液。随着技术的进步，超声波清洗技术的成熟以及新型环保清洗剂的开发，越来越多的企业开始采用新的多缸超声波清洗技术来取代旧的清洗方式和清洗设备。 截至到上世纪 80 年代前期，我国的使用超声清洗轴承的单位还为数不多。上世纪 80年代以后，特别是 90 年代开始，随着国民经济的发展，以及科技的不断进步，尤其是先进制造技术的要求，超 声清洗技术的研究与超声清洗设备的研制得到了迅速发展研制队伍不断壮大，研制单位不断增多。 90年代后期，国内轴承清洗已得到轴承行业的普遍重视，但各轴承厂清洗设备多是品种繁杂的自制专机，从装筐分槽浸洗到箱式链传动沐浴式清洗机，由于喷淋压力较低，大部分只喷淋轴承一侧，且清洗机的过滤尚未很好解决，故清洗的清洁度无法控制。 近几年，新开发的清洁设备一般都配设传动系统的过载保护、温控显示和超温调节、喷淋系统的液位自控、净化系统的污塞报警及自净化等能力，并推广应用 制，以提高清洗机工作的可靠性。 对清洗机剂的选择，由 于国内替代 年来由于买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 政府的强烈干预，各地一些企业开始充分重视替代 内部分企业摒弃传统的 用水剂清洗技术，但是水剂清洗需要解决水剂清洗机和脱水防锈机组成连线的问题，同时，要适应脱水防锈剂的机理和特点，保证轴承在倾斜脱水过程中，内、外圈相对移动数圈，保持架和内外滚道无水剂存留。因此采用水剂清洗技术的清洗设备需要采用脱水机构，使得机器结构复杂。此外，使用水剂清洗还存在废液处理的问题。 国外轴承生产中，对清洗十分重视，每道工序间及 成品都有清洗设备。 21世纪初，清洗技术大致分为四种： 喷淋式清洗：这种清洗方法是压力清洗液通过不同的喷嘴喷淋到工件上，以达到清洗效果。根据压力不同，分为一般清洗和高压清洗，高压清洗可对工件进行脱漆、去毛刺处理。根据水温的不同，还可分为常温清洗和高温清洗。 沉浸式清洗：这种清洗方法是将工件放在清洗液中，通过清洗液的循环流动或清洗液的大流量喷射，对工件进行清洗。 超声波清洗：该方法是将工件放在清洗液中，用超声波发生器对清洗液产生激发作用，达到对工件的清洗。由于卤化烃清洗液易污染环境，现在采用水基清洗剂。 蒸发脱 脂清洗：此方法采用卤化烃清洗液，使其蒸发，用其蒸汽达到对工件脱脂的目的。 (5)组合式清洗 :把各种清洗方式组合起来清洗，例如，超声波清洗与蒸汽清洗 组合，超声波清洗与浸洗组合，喷淋清洗与浸洗组合等等。 目前，国际社会对环保的重视，国外对超声波清洗技术的研究多数集中在寻找可以替代传统的 根据新的清洗介质的特性，开发合适的清洗装置。 种是以欧美所倡导的使用低破坏臭氧层系数的清洗剂为主的替代技术，但是其产品价格比较昂贵。二是以日本一些公司推崇的碳氢清洗技 术。主要技术路线是，碳氢溶剂捆绑碳氢清洗设备共同使用，这种模式已经被日资企业所普遍接受国内一些企业也正在逐步推广这种技术。 洗介质使用现状 清洗介质基本上可以分为两大类，即有机溶剂类和水基类。在轴承清洗行业，常用到的有机溶剂类清洗介质有汽油、煤油，其价格便宜，清洗技术比较成熟，并且对轴承制造中常用的油、脂等污染物有良好的溶解、清除能力，所以应用范围很广 ;常用到的水基类买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 清洗介质主要是水基清洗剂，根据其添加剂的不同，分为酸性、碱性、表面活性剂类、乳化类、酶类、水类等六类清洗剂，它同样具有价格便宜、清洗技 术成熟的优点，并且对水溶性类污染物有比较好的溶解能力。 目前，国际社会对环保的重视，国外对超声波清洗技术的研究多数集中在寻找可以替代传统的 根据新的清洗介质的特性，开发合适的清洗装置。 种是以欧美所倡导的使用低破坏臭氧层系数的清洗剂为主的替代技术，但是其产品价格比较昂贵。二是以日本一些公司推崇的碳氢清洗技术。主要技术路线是，碳氢溶剂捆绑碳氢清洗设备共同使用，这种模式已经被日资企业所普遍接受国内一些企业也正在逐步推广这种技术。 究内容 本文 依照当前国内清洗业状况和汽车轴承制造商的需求，查阅了大量的国内外文献，并据此将研究重点放在寻求更经济、更高效、更安全的清洗方式上。本文着重分析了汽车轴承碳氢超声清洗及真空干燥工艺，对碳氢溶剂在不同温度下的清洗力进行了试验对比研究，并根据研究结果设计制造了清洗机，就汽车轴承零件清洗工艺和清洗机的重要内容作了阐述，主要工作如下 : (l)对汽车轴承清洗业国内外现状进行详细调查，并针对轴承零件的污染物对碳氢溶剂清洗能力做出重点分析。 (2)对碳氢清洗工艺作出分析，制定了清洗工艺流程，并对超声波清洗工艺采用真空脱气技 术。着重分析了超声波清洗与真空脱气工艺、漂洗工艺、蒸汽清洗和真空干燥工艺；并针对碳氢溶剂的特性，分析了碳氢蒸馏工艺。 (3)利用上述结果，为汽车轴承设计制造包括超声波清洗、真空干燥等工艺流程的清洗机。 (4)通过分析清洗装置的现场控制需求，设计了基于 控制系统。调试清洗机的各项运行参数，以达到汽车轴承最佳清洗效果，并对设备运行进行监控。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 2 汽车轴承清洗工艺过程分析 氢溶剂的选择 碳氢溶剂主要成份为高纯度烷烃碳氢化合物。以前曾简单地将原油蒸馏得到的煤油馏分直接作为清洗剂，由于它有臭 味，易燃以及难于干燥等缺点目前己逐渐不再使用。现在使用的大多数碳氢溶剂是化学合成品或经过高级精炼处理后得到的产品。液态的碳氢化合物作为传统 洗剂的一种替代品在日本及其他发达国家己经应用较多 (大约始于上世纪八十年代 )，而在我国的应用还处于起步阶段。碳氢溶剂的组分从其化学结构上可以分为正构烃系、异构烃系、环烷烃和芳香烃四类烃类化合物。 (l)正构烷烃 :是结构式为 的饱和链烃。直链烷烃的稳定性好、臭味小。一般是将煤油馏分经过分子筛萃取及蒸馏调整沸点得到的产品。 (2)异构烷烃 :也是结构式为 的饱和链烃。与直链的正构烷烃相比，异构烷烃具有支链结构，大多通过合成制得的产品。 (3)环烷烃 :是结构式为 的具有环状结构的饱和烃，是单纯环状或含有侧链结构的烷烃。从性能上看它比饱和链烃的溶解性能好，但在安定性、臭味方面较差。 (4)芳香烃 :是含有苯环结构的碳氢化合物，对油污溶解力强，由于其对人体毒性较大所以现在已较少使用。 经过研究和实践证明在选择使用碳氢溶剂时一般采用馏程范围在 170195 ，闪点范围在 5075的正构烷烃 ()较为科学，其安全性和干燥得到了优化 。正构烷烃的粘度最低，有微弱气味，对人体安全，因此最适合做清洗剂。同时由于其化学结构稳定，连续加热蒸馏回收后不会破坏化学结构，对铁、铜、铝、锌等金属产生的腐蚀远远低于环烷烃、芳香烃、卤代烃，而且碳氢溶剂多次蒸馏仍然可以使用，为碳氢溶剂重复利用奠定了物质条件。图 真空干燥工艺的研究提供了前提保障。由图可知碳氢溶剂在大气压下（ 沸点为 170左右，在减压状态下 (沸点为 110左右。而三氯乙烯等卤代烃溶剂经过几次蒸馏后就不能够再使用，其原因就在 于卤代烃中的卤素原子的活性很大，容易被其他原子或原子团所取代，例如氯离子被氧离子替代，而发生了酸败反应，反复蒸馏使用后洗净力下降，还会对金属产生腐蚀作用。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 氢溶剂特性分析 氢溶剂的优缺点 为了便于研究，现将碳氢溶剂作为清洗剂的优点归纳如下 : (l)清洗性能好。碳氢清洗剂与大多数的润滑油、防锈油、机加工油等油脂同为非极性的石油馏分，碳氢清洗剂清洗这些矿物油的的效果要好于水基清洗剂。 (2)蒸发损失小。碳氢清洗剂 沸点一般在 150以上，在使用保管过程中挥发损失要比沸点在 4080的卤代烃小得多，对包装物和设备的密封要求很低。 (3)无毒。经毒理试验，碳氢清洗剂的吸入毒性、经口毒性和皮肤接触毒性均为低毒，且不属于致癌物质，与卤代烃相比对清洗操作人员更安全。 (4)材料相容性好。碳氢清洗剂中不含水分和氯、硫等腐蚀物，对各种金属材料不会产生腐蚀和氧化，对大部分塑料和橡胶没有溶解、溶胀和脆化作用，适于清洗带有保护层或绝缘表面的零件。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 (5)可彻底挥发，挥发后没有残迹。碳氢清洗剂是非常纯净的精制溶剂，在常温和加温状态下均可 完全挥发，没有任何残留。 (6)环保。碳氢清洗剂可以自然降解，清洗废液可以放入燃煤或燃油锅炉中焚烧，焚烧的生成物主要为 空气没有污染。碳氢清洗剂中不含氯和氟元素，对臭氧的破坏系数为零。 尽管碳氢清洗剂有诸多优点，但与 沸点高而闪点低，使得清洗液温度提升受到较大的限制。更为严重的是，使清洗后零件的干燥速度大大降低，清洗剂的蒸馏再生变得困难。较低的闪点也提高了清洗、干燥和蒸馏再生中的防火要求，常用清洗溶剂沸点和闪点的比较见表 此科学的轴承零件清洗工艺的制定需要解决上述问题，而真空干燥技术的使用很好的弥补了碳氢溶剂的上述缺点。 氢溶剂清洗能力分析 非水系清洗剂的清洗力依赖于溶解作用，碳氢溶剂对油脂或油性污染的溶解性的脱脂机理是相似相溶原则。例如汽油、煤油等碳氢化合物容易溶解重油污垢，其它低分子的烃类溶剂则易与其结构相近的卤代烃 (四氯化碳、三氯乙烷等 )互溶。水能与具有与水相似结构的物质相溶，如水与含有轻基 (基 (化合物如 级脂肪酸 )、 级醇 )等互溶也是基于此。但实际情况是很复杂的，不同种液体间的溶解性还与表面张力、界面张 力有密切关系。碳氢溶剂的清洗性能通常用以下指标来衡量 : (l)苯胺点。苯胺是一种极性有机物，溶剂越易与苯胺相溶，说明溶剂溶解极性有机物的能力越强，衡量石油类碳氢溶剂对极性有机物的溶解能力，苯胺点越低表示溶剂对极买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 性有机物溶解能力越强。 (2)对树脂类物质溶解力的性能指标， 为清洗用溶剂溶解力的判别曾以犬刀值作为指标，但犬召值是指对树脂类物质的溶解性，与对油性污垢的清洗力并无直接关系因而难于作为基准使用。 (3)溶解度参数 式中， 而易于互相溶解，此现象即相似相溶的经验规则的理论基础。一般碳氢清洗剂的 为 78，此值因与机械加工油、润滑油等油类的 (78)一致，因此易于将加工后残留的油污溶解，并且具有很高的清洗力，但它又与树脂的 相距甚远，不易侵蚀被清洗部件上的塑料、涂料等材料，因而碳氢溶剂对清洗轴承零件是极为有利的。 氢清洗工艺分析 声清洗及真空脱气工艺 现在超声波清洗技术 己经广泛应用于轴承清洗行业，超声波在清洗液中传播时会产生正负交变的声压，冲击清洗件，同时由于非线性效应会产生声流和微声流 ;而超声空化在固体和液体界面上会产生高速微射流。所有这些作用能够破环污物，除去或削弱边界层，增加搅拌、扩散作用，加速可溶性污物的溶解。如表 但是当碳氢溶剂中残存气体较多时，由于超声波在空气中传播衰减很快，气泡的存在会增加超声传播损失。另一方面，虽然液体中残存气体越多，空化闭值就越小，越容易发生空穴，但随着空化泡生长过程中扩散到泡中的气体增 加，在空化泡崩溃时会降低冲击波的强度，从而削弱超声波清洗作用。但是通过对封闭的超声波清洗工位储液槽抽真空，使储液槽内的气压降低，残存在清洗液内部的气体便会大量析出，从而强化超声波清洗的作买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 用，所以碳氢清洗设备一般配备有真空脱气装置，真空脱气的真空度比较 低，大约为 空脱气的依据为亨特定律，根据亨利定律 :在恒温和平衡状态下，一种气体在液体里的溶解度和该液体的平衡分压力成正比，即： 其中， 物系内气一液相平 衡时 A 气体在气相中的平衡分压力， A 气体在液相中的溶解度 (液相的平均摩尔分数 )， 取决于溶质和溶剂的性质和系统的温度。 当温度不变压力降低时，相当于不抽空时将液体中的气泡都提升到距液面较近位置。由热力学可知 2 见压力减小，气体体积就增大，随之浮力增加。当浮力达到足以克服初始阻力时，气泡就可以在液体内靠浮力上升并在上升过程中，压力不断减小，体积进一步膨胀，浮力不断增大，上升速度也越来越快直至液面上。真空脱气时可以对整个清洗槽真空脱气，进行真空清洗。也可以对清洗 液单独进行脱气，为了提高生产节拍，轴承零件清洗工艺研究及设备研制节省设备的制造费用，本文制定了对碳氢溶剂单独真空脱气再进行超声波清洗的工艺方法。清洗液在进入清洗槽