郭 浩，王 军，王云华，邸志民，崔立新

（北京铁路局 丰台车辆段，北京100038）

关于提升闸调器清洗质量、生产效率措施的探讨

郭 浩，王 军，王云华，邸志民，崔立新

（北京铁路局 丰台车辆段，北京100038）

介绍了铁路货车闸调器清洗现状，通过对闸调器在清洗质量、生产效率、成本支出方面存在的不足进行分析，找出症结所在，制定切实可行的解决措施以及实施以后取得的实际效果。

车辆；配件；清洗

2005年丰台车辆段张家口车间开始承担北京铁路局铁路货车闸瓦间隙自动调节器（以下简称闸调器）ST1-600型、ST2-250型闸调器的大修业务。

对于闸调器大修而言，部件清洗是检测、检修、组装、性能试验的基础，对大修质量起着至关重要的作用。

目前，国内从事闸调器大修企业，在清洗环节无外乎采用高压喷沙、机械冲洗、超声波清洗、人工清洗4种方式。这4种清洗方式各有优缺点，在大修清洗环节中，相互结合使用。

经过生产实践摸索，制定了一套行之有效的措施以此确保清洗质量、大幅度地提高了清洗效率、降低了生产成本。

1 剖析现状制定措施

（1）闸调器外体除锈除垢

闸调器外体除锈、除垢属于清理清洗的第1环节，主要目的是清除整个外体的锈垢，给分解工作者提供一个干净的闸调器，为后续分解工作奠定基础。

在这个环节采用液体喷沙机进行除锈除垢，通过高速、高压喷射束将磨料（石英沙、金刚沙、钢沙等）高速喷射到需要处理的闸调器外体表面，从而剥离锈垢，达到清除锈垢的目的。但是，这种高速喷射工作模式对于装用沥青，黏油罐车的闸调器而言，毫无用武之地，随着高速打击不断深入，外体附着的沥青、黏油污垢变得更加柔软、更加贴紧外体。

鉴于这种情况，我们改变了既有的工作模式，在外体除垢、除锈的工序之前增加了一道清理沥青、黏油污垢层的预处理工序，并专门研制了专用工装——气动式闸调器外体除垢机。气动式闸调器外体除垢机以检修现场充足的压缩空气（6 MPa）为动力介质，通过气缸活塞带动专用仿形刀具对粘满沥青、黏油的闸调器外体直接进行刮除。

自从采取气动式闸调器外体除垢机去除闸调器外体沥青、黏油污垢层工作方式以来，一方面取消手工刮除剩余污垢，减轻了劳动强度；另一方面将整体清除的时间从原来的20 min缩短至目前的8 min，大幅度地提升了生产效率。

（2）闸调器筒体内部清洗

在分解部件清洗环节中经常出现外表面比较干净、内部污垢较多，为确保整体部件的清洗质量，迫不得已延长清洗时间，从而造成了清洗效率低的现状。

为避免上述弊端，改变现状，必须先从超声波清洗原理上进行分析。超声波清洗主要机理是依靠空化效应所产生的持续、强大的爆炸气泡冲击波不断地冲击物件表面，使物件的表面及缝隙中的污垢迅速剥离下来、分散、乳化、脱落，从而达到物件表面净化的目的。超声波清洗非常适合对部件外表面的清洗，不适合闸调器筒体（图1）这类内部贯穿、端部存在凸台、螺纹腔体结构的清洗。

找到问题后，制定了腔筒体部件与实体部件分开清洗的行之有效的优化方案，其中实体配件依然采用超声波清洗模式，腔体部件采用高温喷淋冲刷模式。为确保腔体配件清洗质量、工作效率，我们专门研制腔体清洗机。腔体清洗机采用清洗介质加热与高压冲洗的联合工作模式，并辅助滤油、沉淀装置。腔体清洗机在确保筒体清洗质量、提升生产效率的同时；充分利用滤油、沉淀装置，将杂质沉淀、油污集中回收以此改善工作环境。

（3）分解部件内部清洗

分解部件内部清洗采用了自行研制的超声波清洗流水线，如何协调好超声波频率、功率密度、清洗温度、工序秩序之间的关系，将直接关系到清洗质量、清洗效率、清洗成本。

①频率范围

超声波频率越低，在液体中产生的空化越容易，产生的力度大，作用也越强。当需要高功率去除污垢而不用考虑工件表面损伤（例如大型、重型零件或高密度材料的粗、脏、初洗）时，通常在20～30 k Hz范围内选择较低的频率。

超声波频率越高，超声波方向性越强，适合于较小、较精密零件的精洗或清除微小颗粒。随着频率的增加，空化泡的数量呈线形增加，从而产生更多更密集的冲击波使其能进入到更小的缝隙中。在功率保持不变的情况，空化泡变小，其释放的能量相应减少，这样有效地减小了对工件表面的损伤；同时高频能够减小了黏滞边界层（泊努里效应），使得超声波能够发现极细小的微粒。

流水线的超声波频率选定在20 k Hz

②功率密度

当功率密度达到0.5 W/cm2时，肉眼能看到垂直于振动面（声传播方向）产生流速约为10 cm/s的直进流（此现象为直进流效应）。通过直进流使被清洗物表面的微油污垢被搅拌，污垢表面的清洗液也产生对流，溶解污物的溶解液与新液混合，使溶解速度加快，对污物的搬运起着很大的作用。

随着超声波功率密度（发射功率/发射面积，W/cm2）增高，空化效果增强，速度增快，清洗效果越好。当功率密度达到2～3 W/cm2时，一方面会加快不锈钢板表面（与清洗液接触的表面）的空化腐蚀；对于精密的、表面光洁度甚高的物件，采用长时间的高功率密度清洗会对物件表面产生＂空化＂腐蚀；另一方面由于声强过高会在钢板表面附近产生大量较大的气泡，增加声传播损失，在远离换能器的地方削弱清洗作用。

鉴于上述客观原因，实际应用中一般选用超声波功率密度0.5～1.5 W/cm2为宜，流水线选择的超声波功率密度为0.83 W/cm2。

（3）清洗温度

超声波清洗一般有两类清洗剂即化学溶剂和水基清洗剂。清洗介质的化学作用可以加速超声波清洗效果，超声波清洗是物理作用和化学作用相结合，对工件进行充分、彻底的清洗。

超声波在50～60℃时的空化效果最好，清洗剂也不是温度越高，作用越显著，有可能会高温失效，通常超声波在超过85℃时，清洗效果已变差。

我们确定的流水线清洗温度调节范围为55～60℃。（4）工序次序

根据待清洗部件污垢的不同，不同清洗工序的工作方式应区别对待：在粗洗（第1次清洗）工序，采取清水＋清洗剂为清洗介质，通过以高温（95℃）煮洗为主、高压（6 MPa）喷淋为辅的方式来去除部件表面的重油；在精洗（第2次清洗）工序，采取清水＋清洗剂为清洗介质，通过以超声波振荡（频率20 k Hz，功率密度0.83 W/cm2）为主、加热（55℃～60℃）与高压（6 MPa）喷淋为辅方式来去除部件表面的浮油；在漂洗（第3次清洗）工序，采取清水为清洗介质、通过以超声波振荡为主（频率20 k Hz，功率密度0.83 W/cm2）、加热（55℃～60℃）为辅的方式来洗涤部件表面的清洗剂。

鉴于高压喷淋产生的空气气泡对空化作用产生抑制作用，降低清洗效率。只有液体中的空气气泡被完全拖走，空化作用的真空核群泡才能达到最佳效果，所以在超声波与高压喷淋共存的精洗（第2次清洗）工序中，必须先超声振荡，待超声振荡结束后进行高压喷淋。

2 实施效果

自2013年5月开始，在闸调器清洗工作中，采取科学的清洗工艺、配备专业化、自动化程度的流水线（设备工装），其中流水线采取加热、超声波分级清洗（粗洗、精洗、漂洗）、高压喷淋联合方式提高清洗质量，缩短清洗时间；通过液位监测实现自动补液、杂质过滤；通过专用管道、泵站实现清洗液重复再利用；通过红外烘干取代自然烘干方式，缩短干燥所需时间。

截止2014年3月31日，闸调器清洗生产效率提升了270%，工作强度降低了30%，成本支出降低了28%，部件清洗质量的提高，确保了闸调器的大修质量。

［1］ 铁运2008－15.铁路货车制动装置检修规则［S］.

［2］ 郭 浩，王 军，王云华，等.闸调器整体喷沙机的机制［J］.铁道车辆，2014，52（8）：37-38.

［3］ 魏竹波，周继维.超声波清洗技术［M］.北京：化学工业出版社，2007.

Discussion on Improving Cleaning Quality and Production Efficiency of Brake Shoes Stack Adjuster

GUO Hao，WANG Jun，WANG Yunhua，DI Zhimin，CUI Lixin
（Fengtai Car Depot，Beijing Railway Bureau，Beijing 100038，China）

This paper briefly introduces the present situation of cleaning brake shoes stack adjuster for railway freight car，analyzes the shortcomings of the brake shoes stack adjuster in the cleaning quality，production efficiency and cost，finds out the crux of the problem，and formulates the feasible solutions which have achieved good effect.

vehicle；component；cleaning

U270.351

B

10.3969/j.issn.1008－7842.2014.06.29

1008－7842（2014）06－0113－02

�）男，高级工程师（

2014－04－29）