电解锰阴极板超声波清洗机的声场研究.pdf

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1、·5O·电解锰阴极板超声波清洗机的声场研究殷胜民，周里群，黄霞春。(1．湘潭大学机械工程学院，湖南湘潭411105；2．湖南理工职业技术学院，湖南湘潭411104)摘要：本文结合电解锰行业目前的状况，研发了一种针对电解锰阴极板的超声波清洗机。分析了超声波清洗的工作原理，并利用AIYs有限元分析软件对朱同频率下的超声波做了声场压力分布分析，有效的指导了超声波清洗机研发过程当中的频率选择问题。关键词：超声波清洗明极板空化j频率压力中图分类号TB559文献标识码．A文章编号：1O02—6886(2ol2)020050一o3Studyonthe

2、AcousticFieldofUtrasonicCleaningMachineforElectrolyticManganeseCathodePlateYINShengmin，ZHOULiqun，HUANGXiachunAbstract：Accordingtothecurrentstateofelectrolyticmanganeseindustry，Developedauhrasoniccleaningmachinef()relectro—1)『ticmanganesecathodeplate．Discussedtheworkingpr

3、incipleofultrasoniccleaning，andusingANSYSsoftwaretoanalyzetheultra-sonicsoundfieldpressuredistributionatdifferentfrequencies，efectivelyguidedthechoiceofcleaningfrequencyinuhrasonicdeaningmachinedesignprocess．-Keywords：ultrasoniccleaning；cathodeplate；cavitation；frequency；

4、pressure质处于负压周期时，真空气泡产生并迅速增长；进入正压1电解锰行业的清洗现状周期，气泡受挤压而迅速闭合，产生上千个大气压的压力，为了提高电解即产生“超声空化效应”。超声波清洗就是利用介质锰的产量，电解锰的内部空化产生的高压冲击波而达到清洗T件表面的日的。生产T艺中重要的超声波清洗速度快，效率高，清洗效果好，清洁度高，T件一道工序就是对阴清洁度一致，不存在盲点，不受清洗件表面复杂形状的限极板进行清洗。根制，凡是清洗液能浸到、空化能产生的地方都有清洗作据生产规模的不同，用。每个电解车间每天2．2清洗机设计需要清洗5000～根据阴

5、极板的10000块阴极板。图1阴极板尺寸图尺寸，设计出阴极阴极板的结构与尺寸如图1所示。板超声波清洗机，阴极板南2inin厚的不锈钢板与两块40rain宽的铜如图2所示。条组成，重量为6kg／块。目前，绝大部分清洗由人工手洗外观尺寸为完成，极少部分企业采用机械式的清洗机进行刷洗。以上1600inn3×l200两种清洗方式的缺陷在于工人的劳动强度很大，效率低，IntD×850nlm。根清洗不彻底，残留物比较多。据电解锰生产的特图2超声波清洗机模型点，用行车将一槽阴极板(59块)一次性吊装放入清洗槽2电解锰阴极板超声波清洗机的设计内，清洗2

6、min～3min后吊出，完成一个清洗周期，大大提2．1超声波清洗原理高了工作效率。针对目前阴极板清洗的缺陷，利用超声波产生的空3超声波清洗机的声场分析化效应对工件进行清洗。超声波在液体中传播时，会使介质以一个标准大气压为中心产生交替变化的压力。增大3．1空化理论超声波的声强，压力振幅也随之增加，并形成负压区。介空化过程当中，气泡闭合产生的最大压力可按以下·52·大；频率为25kHz时，最大负压值为一1．75MPa，最大正业的生产成本。压值1．93MPa，大部分区域压力值在一0．52MPa与0．702)利用ANSYS有限元软件对超声波清洗

7、做了耦合MPa之间。上述两个频率下流体内部压力分布不均匀，存声场分析，得出了不同频率下空化产生时的声场压力分布LV在较大范围的正压区或者负压区，气泡在．【[I：Jl青况下会发生图，根据分析结果，选择频率为30kHz的超声波发生器与la二振动但不一定产生空化，影响清洗效果。换能器进行实验，取得了很好的效果。频率为26kHz时，最大负压值为一1．70MPa，最大正压值1．74MPa，大部分区域压力值在一0．55MPa与0．59参考文献MPa之间。频率为27kHz时，最大负压值为一21．3MPa，最大正压值19．7MPa，大部分区域压力值在一

8、12．2MPa[1]EiichiAndo．FiniteElementSimulationfortheDesignofAnUltra-sonicCleaningSystem．北京：2003清洗技术国际论坛暨清