УДК 656.1 Злобина Ирина Владимировна ФГБОУ ВПО «Саратовский государственный технический

УДК 656.1
Злобина Ирина Владимировна
ФГБОУ ВПО «Саратовский государственный технический
университет имени Гагарина Ю.А.»
Россия, Саратов
Доцент кафедры «Теория механизмов и деталей машин»
E-mail: irinka_7_@mail.ru
Ступников Дмитрий Ильич
ФГБОУ ВПО «Саратовский государственный технический
университет имени Гагарина Ю.А.»
Россия, Саратов
Студент
E-mail: stupnikov_94@mail.ru
Разработка устройства для промывки глубоких отверстий в
процессе ремонта элементов пневмогидравлической и топливной
аппаратуры перспективных транспортных систем
Разработка конструкции легкого ручного устройства, обеспечивающего
введение в канал высокоинтенсивных ориентированных ультразвуковых
колебаний с одновременной прокачкой моющей жидкости, что направлено на
повышение качества очистки отверстий и каналов малого диаметра при
производстве новых и техническом обслуживании бывших в эксплуатации
изделий типа золотников, аксиально-плунжерных насосов, инжекторов,
карбюраторов, распылителей топлива и другой гидроаппаратуры.
Ключевые слова: ультразвуковая очистка, колебательная изгибная
система, кавитация.
Zlobina Irina Vladimirovna
Federal State Educational Institution of Higher Professional Education Yuri
Gagarin Saratov State Technical University
Russia, Saratov
Docent department of « Theory of mechanisms and machine parts»
E-mail: irinka_7_@mail.ru
Stupnikov Dmitry Ilich
Federal State Educational Institution of Higher Professional Education Yuri
Gagarin Saratov State Technical University
Russia, Saratov
Student
E-mail: stupnikov_94@mail.ru
Development and production of prototype ultrasound syringe to flush
deep holes in the process of repair of elements of fluid and fuel equipment of
future transportation systems.
Development of a design light-weight apparatus capable of introduction into
the channel for high-intensity focused ultrasonic waves with simultaneous
pumping of cleaning liquid that is directed at improving the quality of cleaning
holes and channels of small diameter in the production of new and maintenance of
used products such as spool, axial piston pumps, injectors , carburetors, fuel
dispensers and other hydraulic equipment.
Key words: ultrasonic cleaning, vibrational bending system, cavitation.
В настоящее время одной из актуальных проблем в различных отраслях
промышленности является неизбежное загрязнение глубоких отверстий в
деталях топливной, гидро- и пневмоаппаратуры автомобильного транспорта,
авиационной и ракетной техники. Для ее решения может быть использовано
введение ультразвуковой энергии непосредственно в очищаемый канал по
схеме «кавитация + контактное взаимодействие» в сочетании с интенсивной
прокачкой моющей жидкости, позволяющее повысить производительность
промывки и очистки изделий до 2-х раз. Под ультразвуком понимают
звуковые волны, имеющие частоту выше воспринимаемых человеческим
ухом, обычно частоты выше 20 000 Гц.
Рис.1 Уз промывка и очистка глубоких отверстий малого диаметра
1 – Стенки конструкции; 2 – направление моющей жидкости; 3 – затвор для
лучшего вымывания загрязнений
Продольно изгибные колебания иглы-трубки вызывают интенсивную
кавитацию моющей жидкости в зазоре с одновременным контактным
воздействием, что разрушает и вымывает загрязнения.
Однако использование ультразвука часто стараются ограничить в связи
с существующими опасениями его негативного влияния на здоровье
человека. В связи с этим следует отметить, что мощности ультразвука,
которыми обладают бытовые приборы, настолько малы, что не способны
нанести вред. Интенсивность излучения можно сравнить с работающими
автомобильными колонками и музыкой средней громкости.
В системах питания двигателей автотракторной и авиационноракетной
техники используются изделия, содержащие отверстия и каналы малого – до
1 мм и менее диаметра (распылители топлива, карбюраторы, инжекторы,
плунжерные насосы). Также отверстия и каналы малого диаметра характерны
для топливораспределительной аппаратуры (золотники) и систем агрегатов
управления летательными аппаратами. Удаление технологических
загрязнений из отверстий и каналов (стружка, остатки масел и СОЖ)
представляет достаточно сложную проблему, т.к. применяющиеся в
настоящее время схемы общей ультразвуковой очистки в ванне или
озвучивание корпуса изделия малоэффективны из-за затухания кавитации в
каналах. Это вызывает необходимость ручной промывки и очистки отверстий
ёршиками, тампонами с последующей продувкой сжатым воздухом, что,
несмотря на трудоемкость, не гарантирует 100% удаления загрязнений и
является длительным процессом. Оставшиеся загрязнения способствуют
снижению ресурса изделий и могут привести к аварийным ситуациям. С
целью их предупреждения нами предлагается использовать ультразвуковой
шприц.
Принцип его действия основан на введении воды в сочетании с
ультразвуком, что позволит эффективно удалять от 98 до 100% механических
и химических загрязнений из глубоких отверстий. Применение легкого
ручного инструмента в сочетании с аккумуляторным питанием
ультразвукового генератора обеспечит возможность очистки в полевых
условиях, а также удаление загрязнений в отверстиях и полостях
крупногабаритных стационарных объектов. В состав инструмента входит
игла–трубка,
волновод
изгибных
колебаний,
пьезокерамический
преобразователь, пассивная накладка, защитный кожух, емкость с моющей
жидкостью, рукоять, ультразвуковой генератор, аккумуляторы, кабель,
микропереключатель, кнопка, шпилька.
Конструкция состоит из технологического блока и блока управления.
Технологический блок будет представлять собой малогабаритную
пьезокерамическую
колебательную
систему,
размещенную
в
токоизолированном корпусе. Колебательная система имеет центральный
канал для подачи моющей жидкости. Блок управления представляет собой
смонтированные на единой платформе ультразвуковой генератор, насос, блок
питания насоса и емкость с моющей жидкостью. Габаритные размеры блока
не более 500х300х300 мм, что при необходимости обеспечит его
мобильность.
Рис.2 Портативное устройство
1 – Игла (трубка); 2 – Волновод изгибных колебаний; 3 – Пьезокерамический
преобразователь; 4 – Пассивная накладка; 5 – Защитный кожух; 6 – Емкость с моющей
жидкостью; 7 – Рукоять; 8 – УЗ генератор; 9 – Аккумуляторы (например от шуруповерта);
10 – Кабель; 11 – Микропереключатель; 12 – Кнопка; 13 – шпилька
Описанное устройство поможет не только повысить эффективность
отчистки глубоких и труднодоступных отверстий различного диаметра, но
также осуществлять предварительную зачистку поверхности изделия, а среди
его преимуществ можно отметить использование в качестве рабочей среды
воды в сочетании с ультразвуковыми волнами, простоту конструкции,
простоту в эксплуатации, простоту в ремонте и пуске/наладке,
экономичность.
ЛИТЕРАТУРА
1.
Марков, А.И. Ультразвуковая обработка материалов /А.И. Марков. –
М.: Машиностроение, 1980. – 237 с.
2.
Балдаев, Р. Применение ультразвука / Р. Балдев, В. Раджендран, П.
Паланичами. – М.: Техносфера, 2006. – 576 с.
3.
Хмелев, В.Н. Управление работой электронного генератора при
ультразвуковом воздействии на кавитирующие технологические среды / В.Н.
Хмелев, Р.В. Барсуков, А.В. Шалунов // Известия Тульского
государственного университета. Серия «Технологическая системотехника». –
2004. – Вып. 2. – С. 32–40.