陳明飛

【摘要】本文針對裝備維修過程中清洗零部件的方法存在的費(fèi)時、費(fèi)力、清洗效果差，嚴(yán)重制約維修質(zhì)量的問題，利用模糊控制理論和超聲波技術(shù)研制一種新型的零部件清洗裝置，以達(dá)到提高清洗效率，降低清洗費(fèi)用，節(jié)約清洗時間的目的。

【關(guān)鍵詞】零件清洗；維修質(zhì)量；超聲波技術(shù)；模糊智能控制

零件的清洗是裝備維修活動中重要的工序，也是保證裝備維修質(zhì)量的重要一環(huán)，因此零部件清洗效果的好壞對裝備維修質(zhì)量有很大的影響。目前因零部件的清洗質(zhì)量不佳而造成的裝備維修質(zhì)量下降的比例較高。

一、零件的清洗存在的問題

（一）傳統(tǒng)的清洗方法的缺點(diǎn)

目前在裝備維修活動中對零部件的清洗，主要還采用傳統(tǒng)的用柴油、汽油（或煤油）及清洗油手工清洗的方法，這種傳統(tǒng)的清洗方法是造成零部件清洗效果較差的主要原因，主要體現(xiàn)在以下幾點(diǎn)：

1、零部件的清洗質(zhì)量很大程度上受維修人員主觀意愿的影響。

體現(xiàn)在相同的零部件，不同的人員或相同的人員在不同的時間清洗效果差異很大。

2、沒有統(tǒng)一的清洗標(biāo)準(zhǔn)，難以確保清洗質(zhì)量。

這就造成某些情況下，認(rèn)為清洗“干凈”的零部件，由于感官判決的失誤實際上零部件還殘留很多贓物，事實上有些贓物也是人的感官難以判別的。

3、某些贓物或零部件的某些部位是人工難以清洗干凈的。

如附著在零部件表面的膠質(zhì)、積炭、銹蝕等污垢及零部件上的內(nèi)部油路、氣路、水道等孔類結(jié)構(gòu)，靠現(xiàn)有的清洗方法是無法清洗干凈的。

4、清洗成本高，同時對人員和環(huán)境也有一定的危害。

據(jù)統(tǒng)計，按照目前的清洗方法，一臺五九式坦克中修約需清洗柴油100升左右，汽油（或清洗油）20升左右，成本約在五、六百元人民幣左右；僅清洗一臺變速箱的零部件就需四小時左右的時間。由于人員直接接觸這些油質(zhì)，勢必會對人員造成一定的危害，清洗后的廢油也會對環(huán)境造成一定的污染。

（二）現(xiàn)配備的清洗機(jī)的缺點(diǎn)

有一些單位裝備了清洗機(jī)，但這些設(shè)備在使用過程中有如下缺點(diǎn)：

1、種類繁多、通用性差、使用復(fù)雜。

在對裝備零部件清洗中用到的清洗機(jī)有：零件清洗機(jī)、機(jī)油濾清器清洗機(jī)、空氣濾清器清洗機(jī)三種。

2、需要動力電源（380V）這會造成使用受限。

3、清洗介質(zhì)為柴油。造成清洗成本高，浪費(fèi)資源。

因此，為了確保裝備的維修質(zhì)量，提高裝備的完好率，有必要創(chuàng)新清洗技術(shù)、研究新型清洗裝置，以達(dá)到提高清洗效果、降低清洗費(fèi)用和時間、高清洗效率、有效減小清洗過程中對人員和環(huán)境造成的危害。

二、新型清洗裝置研究

（一）超聲清洗裝置的組成

由于超聲波對附著的污垢有很強(qiáng)的解離分散能力，因此在清洗領(lǐng)域得到了越來越多的應(yīng)用。超聲波清洗主要是利用超聲波在液體中的空化作用和活化效應(yīng)。由超聲波發(fā)生器發(fā)出的高頻振蕩信號，通過換能器轉(zhuǎn)換成高頻機(jī)械振蕩而傳播到清洗溶劑中，使液體流動而產(chǎn)生數(shù)以萬計的微小氣泡，存在于液體中的微小氣泡在聲場的作用下振動，當(dāng)聲壓達(dá)到一定值時，氣泡迅速增大，然后突然閉合，在氣泡閉合時產(chǎn)生沖擊波，在其周圍產(chǎn)生上千個大氣壓，被清洗件在沖擊力的作用下，黏附在清洗件表面的各種污垢被剝離而分散于清洗液中，從而達(dá)到清洗件凈化的目的，且通過其空化作用達(dá)到洗盲角的作用。同時空化氣泡的強(qiáng)烈振蕩，加強(qiáng)和加速了清洗液對油垢的乳化作用和增溶作用，提高了清洗能力。

該清洗裝置主要由帶有換能器的清洗槽、超聲波發(fā)生器及控制裝置三部分組成（如圖1所示）。

1、清洗槽主要采用不銹鋼板材制作，具有足夠的強(qiáng)度。

清洗槽采用雙層結(jié)構(gòu)，兩層之間安裝超聲波發(fā)生器，共兩個，分別安裝在清洗槽的兩側(cè)。槽內(nèi)有安放零部件的支架，支架有大、中、小三種，以適應(yīng)不同大小零部件安放要求。清洗槽底部裝有滑輪以方便其移動。

2、采用鋯鈦酸鉛壓電陶瓷材料制作的夾心式超聲波換能器。

利用壓電陶瓷材料在電場作用下發(fā)生尺寸變化的特性，在交變電場的作用下產(chǎn)生高頻的機(jī)械振動。

3、采用電聲型的超聲波發(fā)生器，利用電磁能量轉(zhuǎn)換成機(jī)械波能量。

4、采用漩渦氣泵提高媒液產(chǎn)生空穴的能力。

超聲波清洗的效果很大程度上取決于媒液中空穴的數(shù)目的多少，在清洗槽底部安裝一旋流氣泵可有效提高媒液中的空穴數(shù)量。

5、采用加溫裝置和恒溫控制器以保證清洗時的溫度要求。

清洗液的溫度對清洗效果有很大影響，清洗液溫度升高時空穴數(shù)量增加，但溫度過高，氣泡中蒸汽壓增大，空化強(qiáng)度會降低。各種媒液都有一空化活躍的溫度，對于我們采用的媒液空化活躍溫度為60℃，因此采用加溫裝置和恒溫控制器以保證清洗時的溫度要求。

6、采用各種傳感器動態(tài)采集清洗時的數(shù)據(jù)以進(jìn)行決策。

主要采用的傳感器有：紅外光渾濁度傳感器、溫度傳感器、空氣流量計、壓力傳感器等。

（二）模糊智能控制系統(tǒng)的設(shè)計

從超聲波清洗儀的運(yùn)行過程可以看出，洗滌時間、洗滌劑投放量、超聲波強(qiáng)度和超聲波指向是被控對象的主要參量，待清洗物的物理形狀、材質(zhì)以及臟污程度和臟污性質(zhì)是被控對象的主要輸入變量。比如對于清洗物的臟污程度，人們通常用很臟、一般臟、不太臟等這類模糊語言來描述。事實上，臟污程度和臟污性質(zhì)的區(qū)分并不存在一個明確的界限。因而，對于洗滌過程，輸入和輸出之間很難找到一個精確的數(shù)學(xué)模型來描述，用常規(guī)的方法難以達(dá)到理想的效果，而采用模糊控制技術(shù)則能很好地解決這個問題。模糊控制是在總結(jié)人們生產(chǎn)實踐經(jīng)驗的基礎(chǔ)上，通過對輸入量模糊化后，根據(jù)一定的模糊控制規(guī)則，決定對被控對象采用相應(yīng)的控制策略。模糊控制的優(yōu)勢在于它不需要知道被控對象或過程的數(shù)學(xué)模型、對于不確定系統(tǒng)，如非線形系統(tǒng)能有效地控制并且具有較強(qiáng)的魯棒性。模糊控制器設(shè)計由模糊化、模糊推理和反模糊化三部分組成，它們都建立在知識庫的基礎(chǔ)之上。圖2是智能超聲波清洗儀的模糊控制原理框圖。

三、結(jié)束語

裝備的維修是保障裝備完好率，提高裝備使用性能的重要環(huán)節(jié)，維修活動中看似不起眼的零件清洗工序，其實對裝備的維修質(zhì)量影響很大，為了提高裝備的維修質(zhì)量、降低維修費(fèi)用、縮短維修時間、提高維修效率、減少維修過程中對人員和環(huán)境的損害，通過對目前清洗實踐中所用的先進(jìn)技術(shù)進(jìn)行了詳細(xì)地研究，結(jié)合模糊控制理論和超聲清洗技術(shù)具有系統(tǒng)性強(qiáng)、針對性高、適用性強(qiáng)。清洗技術(shù)的創(chuàng)新對現(xiàn)行的維修手段改革起到一個推動的作用，同時會明顯提高維修質(zhì)量，降低維修費(fèi)用，該成果通用性強(qiáng)，不僅適用于機(jī)械零部件的清洗，而且適用于對光學(xué)、電子元器件等精密機(jī)件的清洗，具有廣泛推廣應(yīng)用范圍，會產(chǎn)生具有很大經(jīng)濟(jì)效益。