1 概述

本方案是為****公司維修車間專門設計的電機類零件超聲波清洗機方案，該方案包括兩個部分，一個是超聲波清洗部分，一個是噴射漂洗部分，這兩部分是一個有機的整體。

（1） 該清洗機主要用來清洗機車類零件，也可以清洗其他零件。在設計此清洗機設計之前，我們已為多家類似廠家設計生產了多臺類似設備。

廠方給定的相關工藝參數(shù)如下：

1. 工件尺寸，高度：1400mm

2. 工件直徑：2000mm

3、工件重量：6噸

根據(jù)以上確定的清洗槽有效尺寸：2200mm×2200mm×1800mm，實際可洗工件尺寸為：2000mm×2000mm×1400mm。

2 超聲清洗簡介

超聲波清洗是通過超聲波發(fā)生器，將頻率高于20KHz的有震蕩信號進行電功率放大后經超聲波換能器的逆壓電效應轉換成高頻機械振動能量，通過清洗介質中的聲輻射，使清洗液分子振動并產生無數(shù)微小氣泡。氣泡沿超聲傳播方向在負壓區(qū)形成、生長，并在正壓區(qū)迅速閉合而產生上千個大氣壓的瞬間高壓而爆破，形成無數(shù)微觀高壓沖擊波作用于被清洗工作表面，在極短的時間和極小的位置上破裂產生的力將污質的分子擊碎，達到清洗的目的。與一般的清洗方法相比，它有如下的特點：

★ 清洗精度高。超聲清洗對具有內外結構復雜、微觀不平表面、狹縫、小孔、拐角、死角、元件密集等特點的工件均具有的洗凈能力。

★ 針對性強。根據(jù)清洗對象的不同而調整不同的頻率，可使清洗達到良好的效果。

★ 洗滌時間短、效率高，可節(jié)省大量的勞動力。

3 設備總體考慮和工作流程

根據(jù)用戶工件的情況和工藝要求，結合我們現(xiàn)有的經驗，我們總體考慮兩個清洗室：即超聲波清洗室、噴射漂洗室。

在本清洗機中，對于小的零件，采用工件籃裝工件的方式，對于大的工件，可直接吊裝工件到清洗室中清洗。

該清洗機的工作流程如下所示：

運工件到超聲波清洗槽→超聲波清洗→工件進入漂洗槽→一次掃描清洗→二次掃描清洗→人工補充清洗（根據(jù)需要）→人工吹水（根據(jù)需要）→開門→吊出工件

工件的轉移采用吊裝的方式進行。

下面對清洗機中清洗的工藝流程做簡介：

⑴準備工作：主要是提前給清洗液預熱，將較小零件裝到清洗箱等。

⑵將工件吊到超聲波清洗室：打開超聲波清洗槽上蓋門，用行車將工件放到工件架上，在放置的過程中，要注意保護超聲波清洗槽的側面，放置好工件后關閉上蓋門，為超聲波清洗作準備。

⑶超聲波清洗：開動超聲波發(fā)生器（可根據(jù)液位分片開啟部分超聲波），對工件進行清洗，清洗時間大約10分鐘（可根據(jù)工件的實際情況自己設定超聲波清洗時間）。

⑷將工件移動到漂洗槽：超聲波清洗完畢后，將打開上蓋門，將工件通過行車移放到漂洗槽，然后蓋住漂洗槽上蓋門。

⑸自動掃描噴射漂洗：通過高壓泵，從漂洗液儲液箱中泵出漂洗液對工件進行噴射漂洗，使污質與工件分離，噴射的同時，漂洗液將自動回到漂洗液儲液箱。

⑹人工補充漂洗：掃描噴射漂洗結束后，掃描機構將回到清洗室的旁邊，開啟上蓋門，然后由人工視清洗的情況對工件進行補充漂洗。

⑺人工吹水：根據(jù)需要，對有些孔或存有液體的死角進行人工吹水。

⑻卸工件：清洗后的工件將由行車從漂洗清洗槽中取出，完成工件的清洗過程。

4 主要技術指標

根據(jù)廠方的要求，結合工件的實際情況，確定其主要技術指標如下：

▲ 超聲清洗功率：約54KW

▲ 主機外形尺寸：長×寬×高：約6800×5600×4300（開門后高度約5700）

▲ 設備占地面積：約7.2米×6.3米

▲ 清洗槽有效尺寸：長×寬×深≈2200×2200×1800

▲ 清洗槽外形尺寸：長×寬×深≈2700×2700×2000

▲ 漂洗槽有效尺寸：長×寬×深≈2200×2200×1800

▲ 漂洗槽外形尺寸：長×寬×深≈2700×2700×2000

▲ 漂洗液儲液箱尺寸：長×寬×深≈1500×1500×1000（以具體設計為準）

▲ 可洗工件尺寸：長×寬×高≈2000×2000×1400

▲ 清洗節(jié)拍：30～60分鐘（可調）

▲ 超聲波清洗時間：0～60min（可調）

▲ 定點旋轉掃描清洗機構：12套

▲ 往復式掃描清洗機構：1套

▲ 設備裝機總功率：約240 Kw（2小時預熱）。其中

● 超聲波功率：約54Kw

● 超聲波清洗液體加熱功率：約90Kw

● 漂洗液體加熱功率：約30Kw

● 漂洗泵功率：37 Kw

● 供液泵功率： 5.5Kw

● 手動泵功率：約2.2 Kw

● 其他：約5Kw

▲ 噴射泵流量：60噸/小時，揚程：108米

▲ 手動泵：壓力11Mpa，流量為0.5噸/小時：功率：2.2kw。

▲ 超聲波發(fā)生器：16臺

▲ 設備一次用水量：約12噸

▲ 壓縮空氣壓力：0.5～0.7Mpa,氣量：0.5m³

▲ 清洗和漂洗溶液的過濾精度：≤50μm

▲ 管道、箱體密封性良好、不會有跑、冒、滴、漏，回流效果良好；

▲ 儲液箱采用雙層保溫結構，具有過濾循環(huán)系統(tǒng)；

▲ 超聲波清洗后的排屑方式采用接渣籃與過濾網逐層過濾的方式

▲ 加熱溫度可自動控制、溫度可調；

▲ 凡與液體接觸的部分均采用不銹鋼材質、工程塑料或普通材料經化學防腐處理，保證使用壽命長；

▲ 水箱內設置油水分離裝置，油水分離能力超過50L/ h，除油后的清洗液內含油量不大于5ml/L；

▲ 采用 PLC可編程序控制技術，可對溫度、液位、速度、壓力等參數(shù)進行控制，并進行高低位的限制與報警，設備的自動化程度較高，整臺設備操作簡單，方便；

▲ 采用觸摸屏的顯示與操作模式；

▲ 設備噪音：≤85分貝；

▲ 清洗介質：水基清洗液

5 設備構成簡介

該設備主要由三部分組成：機械部分、超聲波部分、電控部分。

5.1 機械部分

該部分主要由機架與殼體、超聲清洗槽、噴射漂洗槽、供液系統(tǒng)、工件架、上蓋門開閉系統(tǒng)、噴射漂洗系統(tǒng)、掃描機構、手動噴射機構、手動噴吹機構、過濾系統(tǒng)、清洗液與漂洗液循環(huán)過濾系統(tǒng)、加熱系統(tǒng)、儲液箱、油水分離器等組成。

5.1.1整體機架與殼體

由于該設備體積與承重都較大，故采用較大型的型材焊接成機架，另外采用2mm冷板作為外殼的包裝，外殼采用門式結構，便于維修。

5.1.2超聲清洗槽

該槽主要用來超聲清洗，用不銹鋼板制造，底部有一定的傾斜，便于排污與清洗；

★ 內層用材質SUS304不銹鋼板焊接成型，中間加支撐，確保槽體的強度與剛度；

★ 由于在噴射清洗時，清洗液會產生腐蝕作用，故上蓋門采用不銹鋼制作；

★ 清洗槽的底部有一定的傾斜，便于排液與清渣；

★ 清洗槽的底部和四周布置有多組超聲波振盒，超聲波采用內置式。

★ 為保護超聲波系統(tǒng)，在槽的四周設有防撞保護裝置；

★ 在槽的底部有工件隔架，工件可放在上面清洗，工件隔架有較高的強度和剛度。

★ 在槽的四方都布置有下槽梯，便于人工到槽內的工作，槽梯本身可防止工件損壞超聲波陣子。

5.1.3噴射漂洗槽

噴射漂洗槽是主要用來對工件進行噴射漂洗與吹水的地方，它與清洗槽的結構是基本相同的，所不同的是它沒有布置超聲波，而是布置了掃描噴射裝置，對工件進行噴淋漂洗和吹干,內槽采用304不銹鋼制造。由于結構與清洗槽基本相同，這里就不做詳細介紹。

5.1.4供液系統(tǒng)

該系統(tǒng)主要由供液泵、過濾系統(tǒng)、轉換閥等組成。其工作原理是：當處理超聲波清洗液時，將液體直接放入到下部的儲液箱，在儲液箱的上部設置了接渣盒，同時又設置了幾道過濾網，在過濾后，贓物將被擋在最前面的儲液箱格里。在把過濾后的液體回送到超聲波清洗槽后，將剩下的污水通過排污管排除即可。在回送清洗液之前，可通過噴射槍將超聲波清洗槽清洗干凈。其液體可直接排除。

5.1.5工件架

在兩個清洗槽的中間都有工件架，主要是支撐清洗的工件或工件籃，該工件架由80×10的鋼板焊接成網格形狀，便于超聲的滲透清洗，也便于排污與排渣,該工件架采用普材經化學防腐處理。

5.1.6上蓋門開閉系統(tǒng)

上蓋門共有兩套，一套在清洗槽上，一套在漂洗槽上。

★ 上蓋門系統(tǒng)由上蓋門、氣動機構、密封與回流裝置等組成;

★ 上蓋門為雙層保溫形式，門為折疊式結構；

★ 氣動機構對門進行開閉；

★ 到位采用磁感應開關檢測方式；

★ 門蓋與槽體之間采用了特殊結構的密封形式，在噴射時溢出的液體可以自行回流到槽體；

★ 門采用不銹鋼板材制作，分為兩片，為折疊門的形式。

5.1.7噴射漂洗系統(tǒng)

該系統(tǒng)主要由高壓噴射泵、過濾系統(tǒng)、掃描機構、不銹鋼管道及噴嘴等組成；

★ 噴射系統(tǒng)：該系統(tǒng)主要由噴射泵、噴嘴、管道、截止閥、精密過濾器等組成；

★ 噴嘴采用不銹鋼噴嘴組合布置,噴嘴數(shù)量按實際所需布置。

★ 漂洗泵采用不銹鋼耐酸堿立式泵；

★ 在泵的入口設置了籠式過濾器。

★ 在泵的出口有精密過濾器，過濾的精度為50μ。

★ 漂洗液的儲液箱在漂洗槽的下部，液體直接回流到儲液箱，不需要回液泵。

5.1.8掃描機構

在該方案中，采用了兩種掃描清洗的方式，一種是往復式掃描清洗裝置，一種是定點旋轉掃描清洗裝置。

往復式掃描清洗方式，即在一到兩根橫管上，錯開布置許多噴嘴，然后讓橫管進行移動，對工件的表面進行噴射清洗。

定點旋轉掃描清洗裝置，采用旋轉接頭和噴桿結合，將一個橫桿上布置多個噴嘴，在水流的作用下，噴射桿能自動旋轉，達到掃描清洗的目的。

往復式掃描機構主要由電機減速機構、傳動機構、噴嘴、管道等組成。

5.1.9手動噴射機構

為了便于操作人員對未清洗干凈的工件進行補充清洗，在該方案中，配置了一臺手動噴射清洗泵，為漂洗室用。該產品直接采用成型產品。

5.1.10人工噴吹裝置

為了使清洗后干燥前在工件上的余水盡可能少，特設置了采用壓縮空氣的人工吹水槍。

5.1.11清洗液排渣及過濾系統(tǒng)

該系統(tǒng)主要由循環(huán)泵、管道、自動出渣機構、過濾系統(tǒng)等組成。

在本方案中，對清洗系統(tǒng)，設置了3道過濾。首先，清洗槽中的液體在回流時將首先回送到接渣盒，對液體進行初過濾，液體經過出渣機構后將經過2道網格，在進入噴射泵或供液泵前，還有一道過濾籠的過濾，以保證過濾的精度。

5.1.12漂液體循環(huán)過濾系統(tǒng)

在該設備中，漂洗系統(tǒng)的液體需要儲液箱。為保證漂洗液的質量，特設置了漂洗液循環(huán)過濾系統(tǒng)。該系統(tǒng)主要由噴射泵、接渣盒、精密過濾器、管道、儲液箱等組成。從工件上流下的液體將首先通過一個接渣盒流入儲液箱，儲液箱被分成3格，每兩格之間用過濾網隔離，過濾網是逐步加密的。在漂洗泵的前面有一個過濾籠，以保證泵的正常工作，在噴射泵的后面，還有一精密過濾器，過濾精度為50μ，確保過濾的質量和過濾精度，提高清洗的質量。

5.1.13加熱系統(tǒng)

該設備有兩套加熱系統(tǒng)，即清洗液的加熱，漂洗液的加熱。主要由加熱元件、加熱管、溫度傳感器等組成。將清洗液和漂洗液加熱到合適的溫度，可以提高清洗的質量。

5.1.14儲液箱

該設備有兩個儲液箱，即清洗液儲液箱、漂洗液儲液箱。幾個箱體的結構基本相同，下面以漂洗液儲液箱為例進行介紹。該儲液箱主要由箱體、過濾器、排污閥、保溫層等組成。

★ 儲液箱的內壁用2mmSUS304不銹鋼板制造；

★ 過濾網作成可的門式結構，便于過濾網的清洗與更換；

★ 在儲液箱內部，都裝有溫度傳感器和高低液位傳感器；

★ 在儲液箱每格的的底部，裝有排污閥，當需要更換清洗液時，可以排出廢棄的清洗液和污物；所有的排污閥是連成一體的，便于工廠的集中排放。

★ 為保證清洗的質量，應定期對清洗液進行更換，并對儲液箱的進行的清潔處理；

5.1.15油水分離器

由于工件表面有油污，故需要對清洗液和漂洗液進行油水分離處理。在該設備中，油水分離器設置在儲液箱的上部液面較為靜止的地方。將油污及時收集，保證清洗的質量；在該設備中，設有一臺油水分離器，設在漂洗液儲液箱上。

5.1.16排污系統(tǒng)

該系統(tǒng)主要由管道連通器、手動閥等組成。一般情況下不使用，只有在更換清洗液時開啟此系統(tǒng)。

在更換清洗液時，可以將該清洗液上部比較干凈的部分采用潛水泵泵入到漂洗槽中（事先要關閉漂洗槽下部的回流閥），然后將污水從清洗槽內的底部的排出。最后將漂洗槽內的清洗劑回泵到清洗槽，再添加新的水和清洗劑，這樣可以節(jié)約成本，如果清洗液太臟，可直接排出。

漂洗液一般由清水加防銹劑組成，成本較低，一般直接排放即可，不需要回收。

5.2超聲波部分：該部分主要由與超聲波發(fā)生器等組成；

⑴換能器：即超聲振子，是一種能量轉換元件，主要用來把電能轉換成聲能。

⑵超聲波發(fā)生器：它與換能器一起，構成超聲清洗的核心。其主要的作用是產生超生波，通過換能器發(fā)射至清洗液中。

5.3電控部分：

5.3.1概述

本清洗機采用PLC對清洗過程進行控制，人機操作界面采用觸摸屏，PLC與觸摸屏通訊，觸摸屏顯示各機構的運行狀態(tài)。PLC對各傳感器的輸入信號進行掃描、邏輯運算、再發(fā)出控制指令去控制各運動機構執(zhí)行相應的動作，實現(xiàn)各清洗工序；同時系統(tǒng)設置了自動和手動選擇，可以對各工序進行單獨的控制操作，以適應實際生產中的需要。

5.3.2電氣控制的設計準則

⑴符合工藝要求；

⑵性、合理性、實用性、經濟性；

⑶安全可靠性，具有連鎖互鎖功能，防止誤操作；

⑷系統(tǒng)具有良好的開發(fā)性、可擴展性；

5.3.3主要執(zhí)行機構

主要執(zhí)行機構有電機、超聲波發(fā)生器、泵、加熱器、風機、氣缸及球閥。

5.3.4部分控制功能簡介

5.3.4.1主控制系統(tǒng)

該系統(tǒng)采用PLC做主控制器，人機操作界面采用觸摸屏，各檢測信號和操作指令輸入到PLC，再由PLC發(fā)出輸出信號，控制各執(zhí)行機構動作，使設備進行有序的運行。

5.3.4.2檢測控制系統(tǒng)

⑴溫度控制：采用溫度采集模塊對液溫進行檢測控制，實際溫度數(shù)值和預設數(shù)值都在觸摸屏上顯示出來，并在觸摸屏上對各參數(shù)進行設置。溶液升溫采用電加熱方式，當溫度低于設定值時接通電加熱，到達設定溫度時停止加熱。

⑵液位檢測及液位控制：采用浮球式液位傳感器，將液位信號輸入到PLC，經過PLC邏輯判斷，系統(tǒng)對檢測到的液位作出相應的處理，當液位偏低時系統(tǒng)發(fā)出報警指示，并停止相應的加熱器或水泵等，此時提示操作人員補充清洗溶液。

⑶電機運行狀態(tài)檢測功能：本清洗機所有泵、風機的驅動電機采用熱繼電器保護，若電機運行出現(xiàn)異常，熱繼電器動作，切斷電機控制回路，電機停止運轉，同時接通相應的報警及指示，系統(tǒng)停止相應執(zhí)行機構動作。

5.3.5電氣控制特點

該線采用可編程控制器對全線設備進行時序邏輯與時間控制，操作十分方便。主要有以下特點：

★ 操作自動化程度高，所有的操作都通過觸摸屏操作完成；

★ 設置自動/手動轉換鈕，根據(jù)實際需要，可以進行各工序的人工控制。

★ 操作柜上設有急停按鈕，在緊急情況下停機，保障設備與人員的安全。

★ 設置電氣連鎖功能，使系統(tǒng)工作安全可靠；

★ 工作狀態(tài)指示及故障報警功能

6 說明

⑴該清洗機方案是在我公司現(xiàn)有同類設備的基礎上改進后的方案，同時結合了用戶現(xiàn)有的實際情況，因此，本清洗機將在現(xiàn)有同類清洗機的基礎上有較大的提高；

⑵本類清洗機我公司在相類似的用戶處制作了多臺，并經過了不斷改進提高，許多潛在的問題都得到暴露和解決；

⑶本公司的超聲波發(fā)生器為本公司自行研發(fā)，具有自主知識產權，從目前的使用效果看，具有穩(wěn)定可靠且壽命長等特點。

⑷本方案中的參數(shù)在具體設計中可能會有少量的調整，以具體設計為準。

7 設備使用與維護

對設備的使用有設備使用說明書。

7.1該設備主要的易損件

① 電熱管

② 過濾網、過濾袋

③ 排污閥

④ 噴嘴（堵塞）

7.2設備需經常檢修的部位

① 要勤換清洗液體

② 定期對超聲波清洗槽和儲液箱進行清潔

③ 定期檢查噴嘴是否暢通

④ 定期檢查和清潔過濾網及過濾器內的過濾袋

⑤ 當加熱緩慢時要檢查加熱器是否損壞并進行更換

7.3使用中有關說明

① 要提前對清洗液進行加熱，并定期更換清洗液和漂洗液。

② 每天處理接渣盒與接渣小車中的污物。

③ 建議由專人負責設備的操作，以保證該設備的正常運行。

④ 盡量將相同的工件集中在一段時間連續(xù)清洗，以提高清洗的效率。

⑤ 每班結束前，建議將機內的工件清洗完畢，不要讓工件留在清洗機內。

⑥ 每班結束時，要將接渣盒中的廢渣和油水分離器中的油污進行處理。

8.供貨范圍

8.1超聲波清洗機  1臺，含以下內容：

① 清洗機機架與殼體                  1套

② 超聲波清洗槽                      1套

③ 清洗液儲液箱系統(tǒng)                  1套

④ 清洗液供液系統(tǒng)                    1套

⑤ 噴射漂洗槽                        1套

⑥ 漂洗液儲液箱系統(tǒng)                  1套

⑦ 上蓋門系統(tǒng)                        2套

⑧ 工件架                            2個

⑨ 噴射漂洗系統(tǒng)                      1套

⑩ 往復掃描機構                      1套

? 定點旋轉掃描機構                  12套

? 手動噴射泵                        1個

? 超聲波發(fā)生器                     16套

? 噴吹系統(tǒng)                          1套

? 排污系統(tǒng)                          1套

? 電控柜（電氣控制及自動檢測系統(tǒng)）  1套

8.2文字資料

① 設備使用和維修說明書                 中文3套

② 設備總裝圖                           中文3套

③ 電氣原理圖、電氣布置圖、管路布置圖   中文3套

④ 備件、附件明細表                     中文3套

⑤ 設備合格證                           中文3套

⑥ 隨機裝箱清單                         中文3套

9.質量保證

9.1嚴格按本公司的質量管理體系對設備從設計、生產到安裝調試等全過程實施監(jiān)控和管理；

9.2按相關行業(yè)與企業(yè)標準約束本設備的設計、生產與安裝調試；

9.3選擇質量可靠的外購件廠家；

9.4按雙方約定的技術協(xié)議和相關技術文件進行驗收。

10.設備運輸

由本公司負責設備的運輸并辦理運輸保險，并在需方廠家交貨。

11.設備的預驗收、安裝調試和終驗收

11.1  出廠驗收標準為相關國家標準和我公司企業(yè)標準。

11.2  設備相關清單