从第2章分析污染的途径可知,产品中的杂质按其来源有如下三种:
1)残留杂质。指存在于零件上,虽经加工、清洗仍未去除的杂质,如铸件的型砂、锻件非加工表面的氧化皮、毛刺、切屑以及工作液、润滑液中的机械杂质等。这些杂质在产品的运转、振动过程中,进入工作液或润滑油,经浸泡进入摩擦副、传力副,危及产品的可靠性。
2)混入杂质。指装配、使用、维修过程中由操作者和环境混入系统内部的杂质。如尘埃、有机物残渣及其他有形杂质等。这些杂质通过工作介质、工作油、润滑油的飞溅、冲刷、浸泡,危及产品的可靠性。
3)生成杂质。包括磨损产生的磨粒、磨屑、润滑油中添加剂的烧损或析出物等。当它们侵入摩擦副后,同样会加速产品的磨损过程。
由上可知,结构、操作、环境等是造成杂质混入的主要因素。
现以空气压缩机的污染途径为例,具体分析杂质的种类及造成的危害:
1)系统内部残留的杂质。主要来自在制造、安装、维修中产生的杂质,包括零件制造过程中的金属切屑,机加工、研磨等辅助材料的残留物;螺纹部分的毛刺;铸件型砂;焊渣;密封材料或其碎片等。
2)系统内部产生的杂质。主要来自压缩机润滑油中添加剂的烧损或因温度变化从油中析出,锈蚀及其剥离物,摩擦副产生的金属磨料,密封材料的碎片,滤芯的屑等。
3)系统外部混入的杂质。主要来自尘埃,包括粉尘、煤烟、砂子、灰尘、金属粉末、棉纱等的残留物、纤维等;含盐物质,湿气,其他污染物。
4)造成的危害。滤芯的堵塞、破损、失效,过滤器排泄阀排水机能恶化,过滤器、注油口等合成树脂壳的破损,回路流量的减小,摩擦副工作不良,由于锈蚀造成工作不良、弹簧等的破损,密封材料、隔膜的异常摩擦与破损,积存大量漏水造成工作不可靠,摩擦副的损伤或腐蚀,电磁转换工作不可靠或烧损等。
因此,从污染途径的分析可知,造成危害的主要原因是产品的结构因素、操作因素和环境因素。下面从产品的设计、制造、使用、维修等诸方面分析污染的原因,并提出保证清洁度的措施。
1.设计
保证产品清洁度必须从产品设计开始,因为设计水平影响着产品清洁度的优劣。
(1)材料 产品材料应是不易锈蚀或经表面处理的。材料经磨损不易产生磨粒或碎片,表面不带杂质或易于清洗。
(2)结构 应便于清砂、排屑,能防止外界杂质侵入、沉积,杂质易于排除。为了便于清砂,零部件的结构应尽量简单,尤其是壳体内表面,注意尽量减少不利于清砂的凹陷,内表面的加强肋可移至外表面。为了便于排屑,尽量采用通孔。为防止杂质随工作介质侵入,应在进气口、注油口等处设置可靠的过滤器。
结构设计还要考虑应使修理和保养易于进行。
(3)产品标准 应将清洁度测定方法及限值明确列入产品标准,使清洁度与几何公差、尺寸配合和其他技术要求处于同等重要位置。这样就从技术立法上保证了产品在设计和制造过程中的清洁度。不仅如此,还应对产品的工作条件及维修中的环境因素、操作因素提出要求,以确保产品寿命和可靠性。
2.制造
(1)强化清洗工艺 首先应将清洗要求、清洗工序纳入工艺文件,使零件从加工到整机装配同必要的清洗工序衔接起来。按需要可在装配前进行一次清洗,或在加工过程中穿插清洗多次。
(2)采用高效清洗设备 过去采用低压、高温、淋浴式的清洗设备,很难清洗附着在内壁、凹陷、通道内的杂质,保证不了清洁度要求。近年来采用压力为9.8MPa、温度为40~60℃的多工位清洗线。在这条清洗线上,每一工位只清洗部分表面,喷头可以伸到内表面进行高压冲洗,装在随行夹具上的工件可按清洗要求转位或翻转,使全部表面都能清洗到。对于形状复杂,清洁度要求高的小型零件,可采用超声波清洗机清洗。还要特别注意采用洗涤力强、无污染、无锈蚀、节能的清洗剂或清洗液。
(3)厂房及环境的净化 为保持洁净,自零件清洗直至装配完毕,欲使杂质少或不混入,应保证厂房和环境的净化,厂房是否密封和净化是影响清洁度的重要因素。有的工厂装配车间不封闭,每天降尘量高达1500mg/m2,比生产同类产品的先进国家的封闭车间高出几倍,甚至几十倍。
为达到规定的降尘量要求,可从封闭、净化等方面着手,采用双层窗,空气经多级过滤器,安装空调,水磨石地面,墙壁易清洗不纳垢、工人穿洁净服、穿工作鞋、戴工作帽,人、物进出车间前应洁净,并尽量减少人流量等。
(4)检测和调试 产品出厂前应按产品标准中规定的清洁度要求,对产品零件、总成、整机进行清洁度检测。检查周期、抽样方法、抽样方案和规定不合格质量水平依供需双方签订的合同确定。
为减少产品的早期故障,防止不合格的产品出厂,一般常在产品检验合格后进行整机调试。这样就带来一个问题,即洁净的产品可能被试车用油、用液、用气、用水所污染。为解决再污染的问题,一般采用以下两种方法:
1)用洁净的大循环机油。使产品不仅不受污染,而且还可以冲走总成、整机内腔残存的杂质。具体方法是在试车开始时,向产品加注规定数量的洁净机油,然后切断油路,待试车完毕,把污油排入回油槽进行净化处理后重复使用。污油可通过过滤、分离、沉淀、吸附、凝集、离心、磁力、静电、真空脱氧等方式进行净化。同时,要加强用油的管理,如采用新油,必须经过滤或离心以保证洁净。定期化验油样,定期进行污油的净化。定期更换也是用油管理中的关键。
2)采用工艺滤清器及油底壳或其他容器。以发动机为例,70%的杂质存在于机油滤清器和油底壳中,如在试车前安装工艺滤清器和工艺油底壳,试车后换上新的,就可避免污染。但应该注意工艺滤清器和油底壳需经彻底清洗才能循环使用。
(5)检测和信息反馈 为及时发现零件、总成、外购件乃至整机的问题,应根据生产规模、产品清洁度要求,设计简便易行的清洁度检测方法,建立一套清洁度信息反馈制度,以控制产品在制造过程中的清洁度和外购件的清洁度。为此,要建立起一个完善的、有必要的检测仪器和设备的清洁度检测室,按清洁度要求对检测人员进行培训,确定产品抽样方案,建立正常的检测制度和信息反馈网络。
3.包装、运输、贮存
(1)包装与运输 为防止产品受温度、湿度、日晒、雨淋等不良环境的影响,避免尘埃等侵入产品内部,防止由于运输、装卸过程受到冲击而使产品破损,应在产品关键部位加装防护罩并进行包装。
虽然没有必要去考虑极其例外的恶劣条件,但要调查经常可能遇到的情况,以此来决定保证清洁度的包装方法。为杜绝产品在运输中受到污染、损坏,可将注意事项印在包装醒目的地方。
(2)运输方式 如产品需要海运,则要注意潮湿的、含有盐分的空气对产品的腐蚀作用。缩短运输时间和减少周转环节也是保证清洁度的措施之一。
(3)贮存 贮存与包装有密切关系,这是显而易见的。尤其是温度、湿度、空气成分、光的照射情况、通风情况、尘埃、贮存方法等,都要同保证清洁度联系起来考虑。
4.使用
(1)拆箱检验 将产品移至工作场地附近拆掉包装。检查产品有无锈蚀现象,有碍清洁度的关键部位有无磕碰损伤,密封部位有无渗漏。检查各种过滤器的滤芯是否完好,管路内壁是否洁净,畅通。按照产品质量标准和说明书进行初步的性能试验。(www.daowen.com)
(2)使用环境 使用环境的温度、湿度、降尘量、地基应符合产品使用要求,对需要空气作为工作介质的产品如内燃机、空压机等,其空气不应含有有害气体、灰尘。
(3)技术培训 使用前应对操作者进行技术培训和清洁度教育,熟悉产品结构、操作规程和润滑要求。使操作者了解到按要求进行班前润滑、事故记录、班后清理等的重要性,养成保持清洁干净的工作习惯。
(4)磨合 按说明书的要求加注洁净的工作液、润滑油或者燃油、冷却液。应特别注意产品使用前是否被污染。设备起动后先进行空载试运转,然后逐渐加载到规定载荷、规定时间。磨合后应检查摩擦副有无异常发热现象,发现异常发热时要检查该部位工作液、润滑油或冷却液是否适量。磨合后应更换全部工作液、润滑油,并对油箱等全部容器进行清洗、保养和技术维护。
(5)操作 操作前应严格按照使用说明书的要求,对所需工作液、润滑油、燃油及其他工作介质进行有效的过滤,按规定量添加到产品各部分的工作介质容器中。
按操作规程起动设备,不许超负荷运转,如有异常声响或发热,应马上停机检查。
操作后应进行例行保养,如擦拭机器,检查有无漏油、漏水、漏气现象。
应定期进行清洗,及时更换各种工作液和润滑油。
5.定期检测
定期检测的目的在于预测机械各总成和零件的寿命及事故性损坏的可能部位,以便在机械损坏之前进行预防性维修。
(1)感官检测 定期由检查人员靠目测、感觉、听觉进行。检查的项目包括过滤器是否处于完好状态,润滑系统是否畅通,润滑油及工作液是否混浊,传动部位是否有异响或发热,工作管路和容器是否有跑、冒、滴、漏等现象。其目的是概略地判断机械性能是否正常,定期维护保养是否按时进行。
(2)预防性维修检测 检测机械的主要总成及系统的技术性能,以工程机械为例,包括测定发动机——液力变矩器、变速箱、转向系统、液压系统、最终传动的技术性能。可使用仪器和专用器具、设备进行检测。
实际上这是一个诊断故障的逻辑程序,每进行一次都要进行一次是非判断。
检测的数据可用来与基准值进行比较,这种比较有两方面的内容,其一是对同样工作条件,同一机种的记录进行相对比较,以对机器的磨损是否正常进行判断。其二是定期对同一台机器进行测试,并将测试结果标示在图上,用来预测其寿命。
(3)定期油样分析 用规定的方法定期连续地从机器各装置中取出油样,分析油中金属磨粒的种类及数量,从而监视机器内部是否有异常情况发生,以便及早采取相应对策。可利用原子吸收分光光度仪来测定油样中各种元素,如铁、铝、铜、铬、硅等磨粒在工作液和润滑油中的浓度。
图7-1列出了发动机机油多次采样的分析值,图中表示每次采样的时间间隔相同,油中金属杂质微粒的含量分析值大致相同,均在图中所示的倾向线之内。一旦机械出现异常磨损,分析值将比通常倾向线范围所限定的值大得多。通常,对于一般机械,则用传动系统和行走系统部分元件,如齿轮、轴瓦、车轮、链轨等的磨损量来代替油样分析。仿照图7-l,画出磨损量曲线,以判断是否发生异常磨损。
图7-1 发动机机油的分析
6.维修
(1)清洁度保养 定期进行保养是机器使用一定时间后进行的保养。以汽车为例,清洁度保养可分为三级。
一级保养,不占用出车时间,以润滑为主。其作业项目如下:
1)清洗车身和底盘,擦拭发动机各部,清除油污和泥污。
2)清洗燃油系空气滤清器。
3)清洗曲轴箱加机油口、空压机空气滤清器的内外表面。
4)放出机油粗滤器壳内的沉淀物,放出汽油滤清器和储气筒内的水和沉淀物。
5)检查发动机、变速箱、后桥和转向机内油平面,按规定加注洁净润滑油。
6)各注油嘴应完好、有效,并按规定加注洁净的润滑油。
7)检查制动管路,不得漏气、漏液。
二级清洁度保养,以检查调整为主。其主要内容除一级保养作业项目外,还包括清洗机油盘、滤清器和制动系统,并调整制动机构。
三级清洁度保养,除重复进行一、二级保养项目外,以总成解体、清洗、检查、调整和消灭隐患为主。其作业内容为拆检发动机,清除积炭、结胶及冷却系统的水垢,对变速箱、传动轴、前桥、转向、悬架和制动等总成进行解体清洗、检查、调整,排除故障。
季节变化时,要按温度要求更换润滑油、制动液。
二、三级清洁度保养,由保养工进行。保养前,驾驶员应将本车运行中的不良技术状况提供给保养工人。
(2)维修 按维修规程进行,应特别注意维修过程中解体后的清洗,除垢以及保持重装的环境洁净。清洗和除垢可参考保养中的要求,复装环境应同制造时装配车间的要求一样。复装后加油,加液应严格按使用说明书进行。
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