经验借鉴PRACTICAL EXPERIENCE铁路货车轴承超声波清洗技术沈孝君(常州轻工职业技术学院机械工程系，江苏常州213164)摘要：介绍了超声波清洗的原理和特点，分析了铁路货车轴承一般检修中洁净度超标的原因，从超声波清洗机理入手，结合铁路货车轴承清洗实际情况，开发了铁路货车轴承超声波清洗新工艺，提高了轴承的洁净度：确保了铁路行车安全。关键词：铁路货车轴承（以下简称货车轴承）：超声波清洗：洁净度中图分类号：TK263.64文献标识码：A文章编号：1002-2333(2007)03-0133-021引言产生几百摄氏度的高温和高达上百万千帕的压力。这轴承洁净度是指：经油封、包装后的成品轴承中（包种现象即为“空化效应”。随着空化气泡的反复生成和括包装物粘于开式轴承上的)污物的含量。轴承的洁净闭合运动，冲击力不断作用，最终使粘附在工件上的各度对其振动、噪声和使用寿命有很大影响，尤其对于货类污垢剥落，使工件表面达到高洁净度。清洗液中除有车轴承而言更是如此，它是影响铁路行车安全的重要因空化效应外，由于超声振动的引人，加速了清洗液的乳素之一。因此，部铁辆(1998)2号文《铁路货车轮对和滚化作用和增溶作用，使污垢微细地扩散于清洗液中，加动轴承组装及检修规则》规定：经一般检修后，货车轴承速清洗过程。所以，超声清洗过程实际上是多方面综合的污物含量≤40mg/套。洁净度是轴承质量的一项考核作用的结果。指标，必须由生产过程的清洗质量来保证。铁路轴承清由上述超声清洗机理可知，凡是液体浸到空化产生洗在生产过程中一般分为两步，即合套前的外圈、内圈的地方都有清洗作用，不受清洗件表面复杂形状的限制，组件、附件清洗和注油脂前的成套清洗。轴承的常规清如部件表面的空穴，凹槽、狭缝和深孔、微孔都能得到清洗方法有刷洗、浸洗、喷淋清洗或高压喷洗等。但对洁净洗而这些部位用一般清洗方法是不能清洗干净的。它具度要求较高、重量大(30kg).结构复杂（双列圆锥滚子轴有以下优点：①清洗效果好，洁净度高，尤其是外形复杂承)而言，这些清洗方法的效果都不够理想，而超声波清工件的缝隙、小孔及隐蔽处，如轴承的外图牙口、保持架洗作为一种优良的新工艺，已在轴承行业得到越来越多都能洗净；②清洗速度快，生产率高：③节省清洗液、工作的应用场地和人工，④能耗小，成本低。2超声波清洗机理3货车轴承洁净度超标的原因超声波是指频率高于20Hz的声波，与普通声波31原因一：货车轴内圈滚子塑钢保持架外圈外圈牙口相比，它波长很短，频率很高。超声波清洗装置主要由承自身结构复杂超声波发生器（包括超声电源和超声换能器和清洗液货车轴承外圈牙槽组成，如图1所口、内圈组件中保持示。超声电源将架与滚子的夹缝处为50Hz的交流电转清洗的死角，一般的换成超声频（比如冲洗、喷洗工艺方法2040kHz)电振荡信号不能清洗到这些部后，通过输出电缆位。冲、喷洗后这些部图1超声波清洗装置示意图将其输送给液槽底位留有残留物，残留部的超声换能器，由换能器将超声频电振荡信号转换物主要为油脂、磁粉为超声颜机械振动并传至清洗液中。超声波的传递依等污物。150照声源强弱，一层强一层弱依次向前传播，当弱的声波3.2原因二：外圈外信号作用于液体时，会对液体产生一定的负压，使液体表面除锈不净图2铁路货车双列圆锥液子轴承内形成许多微小的气泡，当强的声波信号作用于液体货车轴承轴承工作状况恶劣，轴承外圈裸露在空气时，则会对液体产生一定的正压，从而将液体中形成的中，外圈外表面锈蚀严重。在进行一般检修时，外圈外表微小气泡压碎。气泡的破裂会产生极大的冲击力，瞬间面除锈不彻底，锈尘粘附在外圈上。机械工程师2007年第3期1133PRACTICAL EXPERIENCE3.3原因三：货车轴承的二次污染声强或声功率也越大，超声波频率越低，在液体中产生造成货车轴承的二次污染主要有三个因素：①轴承空化越容易，产生的力度大，作用也越强，适用于较难清修理工用油石及金相打磨轴承缺陷时所产生的磨料粉洗的污垢。根据货车轴承污垢情况及实际清洗效果，将末附着在货车轴承上：②货车轴承在工序间流通时产生该超声波清洗机的振动频率设置为30kHz时，清洗效果的污染：③轴承清洗液过滤不彻底对货车轴承形成二次最佳。污染。(2)超声波功率密度（声强度）上述三个原因中，原因一是造成货车轴承洁净度超为了提高清洗效率，往往采用较高的超声波功率标的主要原因，可通过超声波清洗新工艺来提高货车轴密度。特别是对于污垢较严重、形状复杂、有深孔，夹缝承洁净度。原因二和原因三的解决措施是改进除锈设备的工件要求用较高的功率密度在较深的清洗槽内清及相应工装及加强技术管理。洗。但过高的功率密度会由于空化作用太强而引起金4货车轴承超声波清洗工艺流程属表面的浸蚀（即空化腐蚀），这对于表面光洁度甚高超声波清洗作为一种高效的清洗方法，宜用作精清的货车轴承来说危害较大。另一方面，超声功率太大，洗。因此把超声波清洗安排在退磁和煤油粗清洗之后、注使液体中声强过高，会产生大量气泡，在声波表面形成油脂之前。清洗工艺流程为：货车轴承旋转喷洗→超声波一道屏障，声波不易辐射到整个清洗槽中，造成远离声粗洗→超声波精洗→热风干燥一→下料。源的地方清洗效果减弱。一般用辐射板（即清洗槽底5超声波清洗机结构板)单位面积上的功率来进行设计。在这里，按500W/mm2如图3所示，该清洗机分成两大部分：前一部分为设计。轴承旋转喷淋机，用于清洗外圈除锈及轴承钳工修理后(3)清洗液温度附着在轴承上的锈尘及磨料粉末，轴承输送采用气缸步清洗过程要破坏污染物对工件表面的粘附，增加热进式推送。轴承被送至清洗工位后，旋转喷头下降，夹持能有利于克服粘附力。提高温度可以增加清洗介质的活轴承外圈，弹簧立柱压住内圈同时进行旋转，使轴承内外性，降低清洗介质的表面张力，降低污染物的粘度，提高圈产生相对运动，同时上、下喷嘴启动，以2~3MPa的喷清洗的效率和效果。但是，并不是说温度越高越好，对不洗压力，喷洗轴承。后一部分为超声波清洗机，实现的工同性质的清洗介质来说，其最佳效果和最佳空化效应也序主要包括超声波粗洗、超声波精洗、热风烘干和下料。有一定的温度范围，水基清洗剂的最佳温度范围是35~这一部分轴承输送采用链板通过式结构。轴承进人超声65℃。这里，我们设置清洗温度为50℃。清洗区，在超声清洗区内的网带上下都设有超声振板，上7结语边2×4块，下边2×2块，链板的传送速度可调，亦即实现经超声波清洗后，货车轴承外圈牙口及内圈组件保了超声清洗时间的可调。这个区设有多级过滤系统，过滤持架夹缝处的油垢显著减少，货车轴承的洁净度达到了精度为0.5μm,保证了清洗液的清洁度。超声清洗区后为技术要求。热风干燥区，风干轴承上的水溶性清洗剂，为轴承注油脂由于控制系统中采用了PLC控制技术，调整工艺做好准备。清洗机采用PLC可编程自动控制，系统可以流程和工作节奏可通过修改程序或直接在操作面板上在线监控整个清洗过程，能方便设定清洗工艺参数，工件更改参数来实现，大大提高了货车轴承清洗效果和设定位精确，操作简单可靠。备的使用效率。该超声波清洗机可方便地和注油脂机连线组成生产线，降低了工人劳动强度，提高了劳动生货车轴承旋转喷嘴产率。出料[参考文献][1】宋到虹，禹德伟超声波技术在轴承零件清洗中的应用[山]机械制造，2003(1）：49-51.[2]王秀军，王连吉轴承成品超声清洗机的研制J机械工程师，1200300020061):112-113.[3]林仲茂超声波清洗机质量和清洗效果若干向题的探讨[」]，洗图3超声波清洗机结构示意图净技术.2003(3)：16-18.[4]宋占文，周东良超声波清洗技术在制透业中的应用清洗世界6超声波清洗主要工艺参数的确定(1)超声波的振动频率[J].2006,22(8):14-17.[5]梁治文.实用清洗技术手册[M]北京：化学工业出版社.2000一般超声波清洗振动频率范围在20-80kHz。空化阈值（清洗液产生空化的最低声强和声压幅值称为空化阈)和超声波的频率有密切关系，频率越高，空化阈越作者简介：沈孝君(1965-)，男，主要研究方向为数控加工技术。高，换句话说，频率越高，在液体中要产生空化所需要的1341机械工程师2007年第3期