飞机零件振荡清洗设计研究
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【摘 要】飞机零件清洗是航空机械工程领域不可或缺的部分，振荡清洗是其中的关键步骤。但振荡清洗工况复杂，对结构设计要求较高，特别是清洗舱布局、清洗篮是设计研究的重点。本文提出一种振荡清洗中清洗舱布局与清洗篮设计方案，旨在提高振荡清洗效果和效率，满足各类工程应用条件。
【关键字】飞机零件;振荡清洗;清洗舱;清洗篮
中图分类号： V262.3 文献标识码： A 文章编号： 2095-2457（2019）36-0021-001
DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2019.36.009
0 引言
随着工业生产对飞机零件的质量要求日益严格以及对环境保护的日益重视，使飞机零件清洗任务甚至整个航空航天事业都面临着很大的挑战。[1]超声波振荡器是利用超声波的高频声波产生振荡，加入震板装置，可制成超声清洗机。[2]振荡清洗是飞机零件清洗中的一个重要步骤，但由于其工作于长时间振动状态，对其结构有严格的要求。其主要构成部分有清洗舱和清洗篮，清洗舱的布局决定了振荡清洗的方法，也决定了外部驱动装置的要求，清洗篮传动和密封是关键点，因此需要对这些关键部位进行研究设计。
1 清洗舱布局设计
清洗舱的主要部件包括喷淋装置、气流喷射装置、超声波发生器组件、内胆、清洗篮。同时也有液体分隔的阀类机构和调整清洗篮位置的传动机构。
其中喷淋装置和压缩空气枪是之前预清洗的时候用到的部件，所以可根据被清洗零件外形和他们各自的工作原理确定其分布位置，已经确定压缩空气枪的运动轨迹后，以轨迹的中点处为准，分布在与零件端面等高，枪口正对圆弧面的前后两个内壁上。而喷淋装置有两排，高度以压缩空气枪口为准，布置在压缩空气枪的上下相距400mm的地方。在这之间的800mm中，压缩空气枪的运行轨迹需要占用600mm，所以在清洗壁上安装前后两个端面隔水阀，以保证空气喷口在振荡清洗的过程中不被打湿。
超声波发生器组件为频率为18kHz至21kHz的超声波发生器和超声波发生器收纳盒组成，安装在内壁之外，不占用内部空间且不与任何液体接触，盒内超声波发生器分为三排四列，其产生的超声波可以均匀分布到零件表面各处，便于拆装和更换零件。但是由于超声波发生器同预清洗所用到的部件一样都必须仅靠清洗内壁，且超声波发生器不可与前两者穿插安置，否则结构将变得异常复杂不便于拆装换新。所以不得不分出另一个空间专门进行振荡清洗，超声波发生器收纳盒安装如图1所示。
图1 超声波发生器收纳盒安装
可以采用的一种方法是利用液压升降的方式调整清洗篮的高度，采用上下分布的方式令振荡清洗的空间至于预清洗空间的正下方，但是如果这样实施起来，箱体的总高度将超过两米，更难做的是一体式清洗内壁尺寸同样庞大，非常不便于运输和组装。所以采用横向分布，以被清洗零件端面所朝向的方向为传动方向，箱体之间采用可分离机构进行隔离，隔离对象主要为清洗用液体。另外振荡清洗池外部除了超声波发生器外还带有加热仪器以及温度传感器，以保证溶剂工作的最佳温度。
2 清洗篮的传动设计
因为预清洗池与振荡清洗池左右相邻，且均在有液体的环境下工作，為了便于密封，采用链传动的方式运输清洗篮。链条两端固定于清洗篮密封端盖的外侧，与整个清洗篮组件形成环状结构。电机可以连接在任意一个或多个链轮上。当预清洗过程结束后，启动电机是链轮逆时针旋转，等清洗篮达到振荡清洗池中的正确位置后停止转动，振荡清洗过程结束后反向运行电机，令被清洗零件随清洗篮移动到预清洗池中正确位置后终止旋转，进行烘干。清洗篮的局部自由度和传动原理如图2所示。
图2 清洗篮的局部自由度和传动原理
清洗篮端盖作用有两点，第一是为了隔离液体与外部机械结构，第二是为了方便清洗篮传动，充当支架。所以首先，内壁在隔离液体的同时，应该尽可能选用隔热性较好的材料，因为本次采用的溶剂对温度的要求较高，也就是说受温度影响很大，不一定采用与内壁相同的材料但一定要具有良好的隔热性能。其次为了便于清洗篮的传动，端盖尺寸应该尽可能去较小值，同时为了便于密封圈的安放，端盖选取圆形外形，就因为这样，清洗篮也选用了圆弧状，直接与零件紧附，内部尺寸直接选用零件的外部尺寸，节省内部空间。
但是由于轴类零件横向放置，且体积较大，导致零件在放置和取出的时候有一定的困难，为了改善这一点，我们将清洗篮的一端固定在两端盖之间的一条横梁上，另一边可以向上旋转与水平面产生一定的角度，使零件取出的方向不再是竖直向上，所需要施加竖直向上的力也得以分解，对器械起到一定的保护作用。
3 结语
振荡清洗严苛的工作条件制约了结构设计，采用合理的清洗舱布局可以在各种工况下提高工作效率，超声波发生器和超声波发生器收纳盒安装在内壁之外，不仅不占用内部空间，而且便于拆装和更换零件。采用链传动的方式运输清洗篮，便于密封且效率较高，清洗篮端盖的设计可以满足密封要求并且支撑传动。
【参考文献】
[1]田少阳.飞机零件清洗工艺研究及设备研制[D].大连理工大学，2013.
[2]张莉敏.超声震荡提取技术的应用[J].环境与发展，2011， 23（z1）：52-53.
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