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1、浙江大学 硕士学位论文内燃机车清洗机研究与设计 姓名：李铁骑 申请学位级别：硕士专业：机械制造及其自动化指导教师：丁启全杨将新 20040101 摘要 随着我国铁路运输的高速发展，内燃机车的清洗自动化成了急需解决的问题。本论文是结合杭州机务段内燃机车清洗机项目展开的，旨在开发一套适合国内机车情况要求的具有较高自动化水平、安全可靠、性价比高的内燃机车清洗机。论文对内燃机车的清洗流程、清洗工位、工位清洗方式以及清洗机的三大组成部分即机械设计、喷淋系统、控制系统进行研究并且完成设计。样机在杭州机务段投入了运行，取得了一致的好评。具体的研究内容如下： 第一章阐述了研制内燃机车清洗机的重要意义，论述了清
2、洗原理以及国内外机车清洗的研究现状和设备的性能优缺点。结合课题背景，提出了本论文的主要研究内容。 第二章在需求分析的基础上，提出了内燃机车清洗机的设计要求。结合国内内燃机车清洗污渍多、表面复杂的特点提出了多种清洗方式相结合的清洗机总体设计方案。对清洗流程、清洗工位、工位清洗方式进行了详细设计。 第三章结合机电系统设计理论对内燃机车清洗机的机械系统进行研究并完成了机体结构、动力源、机械执行机构三个方面的设计。 第四章对喷淋系统进行了研究。将射流清洗技术运用到内燃机车清洗中，完成管路设计、水泵的选择、喷嘴的选择布置等设计内容。 第虫章对内燃机车的控制系统进行设计。针对多车型多操作模式的复杂控制需求
3、，采用现场控制和上位机监控相结合的控制设计。本章着重研究现场控制部分的设计，对在清洗机控制系统中的应用做了详细描述。 第六章介绍控制系统的上位机监控部分。着重研究与上位机通信和上位机监控程序设计。本章还对清洗车辆信息的数据库进行了初步研究。 第七章给出了全文的结沦和展望关键词：清洗机、机械设计、喷淋系统、数据库塑兰查兰堡主兰垡堡兰！堕塑！兰塑垫垫型塞皇堡生一 ， ， ， ， ， ， ， ， 、 ， ， ， ， ， ， ， ， ： ， ， ， 堑坚奎兰堡：！堂些堡三！；：查塑型！兰塑鲨！婴窒量塑生 一一一 第一章绪论【摘要】 本章介绍了研制内燃机车清洗机的重要意义。论述了清洗原理以及国内外机车清
4、洗的的研究现状币设备的性能优缺点。结合课题背景，提出了本论文的主要研究任务。开发意义 随着我国铁路运输的高速发展，机车的机械化清洗问题急需解决。目前国内的机车清洗以人工清洗为主，使用了大量人力，且清洗时间长，质量不稳定。一辆机车采用人工清洗，一般需要人分钟的清洗时间，在机务段繁忙的铁路线上有时造成待清洗机车长时间等待、占道。这对铁路机车的高效运营产生了一些不利的影响。另外，机车清洗质量的好坏还直接影响到机车车体外表美观和车体的油漆寿命。定期高质量的外皮清洗对延长车体表面油漆寿命有着重要的作用。据前苏联研究研究证明，由于机车外皮清洗维护不良，经年后漆面的质量就显著下降。往往不到正常维修期，就不得
5、不重新涂刷新油漆【孙。这种情况在国内机务段更为常见。目前发达国家机车清洗基本上实现了机械化。机械化清洗具有清洗速度快，清洗质量稳定，自动化化程度高等特点。国内少数机务段自行制造了清洗装置，如哈尔滨、湘潭等地，并取得一定的效果，但具有造价较高、设备复杂、运行成本高、扩展能力不强等缺点。无法满足机务段对机车清洗机的高要求。 综上所述，开发一种高效先进的低成本内燃机车清洗机对提高机车的维护水平、提高机务段的工作效率以及机车的服务质量都具有重要意义。本课题结合杭州机务段对内燃机车清洗的具体要求，立足于国际先进清洗设备水平，吸收欧洲、同本铁路机车清洗装备的优点，采用先进控制技术，设计开发一种内燃机车专用
6、清洗机。 塑坚叁兰！主堂堡笙奎！塑塑！鲨！型堕兰翌堑上一国内外机车清洗机的研究现状清洗原理 清洗是指用某些力（物理力或化学力）把污垢从被洗物上除掉。可以根据使用的清洗力（清洗要素）的种类来分类，清洗要素主要有溶剂的溶解力、界面活性力、化学反应力、吸附力、物理力等。通常进行清洗时，很少单独使用一种力，而是将几种力组合使用。 ）清洗力： 溶剂的溶解力、离散力 常用溶剂主要是水和有机溶剂两类。水足一种廉价的溶剂，可溶解电解质（有机、无机）、碳水化合物、蛋质、脂肪酸、酒精类等，具有不燃、无毒、无味、无臭，且不需要复杂的附属设备的优点。水的缺点是对油脂类的溶解力不足。除掉该类污垢时，需要与其它清洗要素组
7、合使用。有机溶剂的种类极多，通常根据清洗的目来选择和组合法用。在使用州，还应当充分考虑经济性（溶剂的回收利用等）和使用性（易燃性、阻燃性、爆炸性、毒性、公害、废液处理等）。 界面活性力 界面活性剂是含有疏水基（亲油基）和亲水基的有机化合物，吸附在固液界面、液一液界面、气一液界面上，是一种可显著改变界面性质的材料。根据其分子结构的不同，分为阴离子界面活性剂（最常见的是肥皂、合成洗涤剂等）、阳离子界面活性剂（作为杀菌剂、消毒剂使用）及非离子界面活性剂（能够与酸性溶液及碱性溶液混合使用）三类。应用广泛。 化学反应力 如果选择对污垢和被洗物都最为恰当的化学药品并进行完善的处理，这是最为简单、有效、且经
8、济性好的清洗要素，但其缺点是易损伤被洗物，且对操作者有危害等。酸类洗涤剂主要用于除去金属类的污垢（金属表面的锈迹、氧化皮、变质层等），碱类洗涤剂主要用于除去油脂性（动植物性、矿物性）污垢以及蛋白质、淀粉等的高分子有机物（加水可分解为低分子）形成的污垢。 物理力 物理力（热、压力、摩擦力等）是与溶解力同等重要的清洗要素不利用物理力 浙江犬学；【：学位论文：内燃机车清洗机研宄与设计的清洗系统可以说是不可能的。加热不仅可使化学反应速度加快（温度每升高度反应速度约增加一倍），而且可使高粘度油脂类的粘度降低，从而提高洗涤效果；搅拌和刷洗等引起的摩擦以及用高压水喷射等均可使污垢与被洗物分离，使污垢易溶于溶
9、剂。推动清洗。 ）污垢的粘附状态。在决定清洗方法时，需弄清被洗物的特性和污垢的性质。要掌握被洗物所用材料的物理性质是属于易受损伤表面还是坚硬表面，与洗涤剂是否超化学反应等；列于污垢，在选用合适的清洗方式时候，还要看其粘附状态、所属种类等，】。 污垢的粘附状态如图所示，从机械性的覆盖至渗透、扩散到被洗物内部，有各种各样的状态。状态可较容易地除去，但状态要完全除去是困难的，对被洗物的损伤不可避免。各种状态都需要通过考虑综合使用合适清洗力，完成清洗。 童龇均 馘鹞 似盏 嵌箍盏 ，分十”牧 乜了：致 譬敬随期，。辅被托掳 。”“ 分，甄栩溶透 图污渍与被洗物粘附状态机车清洗方式研究 对机车外蒙皮的清洗，按照自动化程度分，有两种清洗方式，是人工清洗，就是以人为主，使用刷子、喷枪等工具完成清洗，二是机器自动清洗，既以自动机械为主完成清洗。在机器自动清洗中又包含两大类：射流式和滚刷式】（如图）。劓流式清洗以美国的公司为代表。主
