超声波清洗机设计.doc

专科毕业设计(论文)
题目超声波自动清洗机设计
高职院(系) 数控专业
学号
学生姓名
指导教师
起讫日期
设计地点教学楼
目录
引言 3
第一章超声波清洗机原理和特点 3


第二节超声波振荡器设计 6
第三节超声波放大器设计 7
第四节高频驱动和匹配电路 9
第三章超声波换能器选择设计 10
第四章清洗槽设计 11
参考献 11
超声波清洗机
摘要:超声波清洗始于20世纪50年代初,随着技术的进步应用日益扩大。目前已广泛地用于电子电器工业、清洗半导体器件、电子管零件、印刷电路、继电器、开关和滤波器等;***中用于清洗齿轮、轴承、油泵油嘴偶件、燃油过滤器、阀门及其他机械零件,大如发动机及导弹部件,小如手表零件;再如光学和医疗器械方面用于清洗各种透镜、眼镜及框、医用玻璃器皿、针管和手术器具等;此次设计的超声波清洗机主要应用于家庭中厨具和一些难洗的生活用具。该产品是一种机电产品,通过压电陶瓷材料做成的超声波换能器将超声频电振荡转变成机械振动,在液体中产生超声波振动进行清洗。利用超声波可以穿透固体物质而使整个清洗介质振动并产生空化气泡,该清洗方式对任何生活用具不存在清洗不到的死角,且清洗洁净度非常高。这种新一代时尚家电,能够使人们从繁琐的家务劳动中解脱出来。
关键词:超声波;清洗机;换能器
引言
超声波是一种超过人类听力频率范围的声波,具有频率高、方向性准、穿透能力强等特点,广泛应用于清洗、距离测量、医学等领域。超声清洗始于2O世纪5O年代初,开始主要用于电子、光学和医药等领域,作为一项实用性很强的技术,其应用场所广泛,涉及到大的机械零部件,小半导体器件的清洗等,常常称作“无刷清洗”。超声波清洗的主要特点是速度快、效果好、容易实现工业控制等针对复杂工件表面,如空穴、凹凸处,普通清洗方法很难实现,而采用超声波就可以获得很好的效果。随着声化学的出现与应用,再配合使用适当的溶液,调节清洗液酸碱度等,清洗效果更好
第一章超声波清洗机原理与结构
超声波清洗的原理和特点
图1是超声波清洗的原理图,换能器将超声频电能转换成机械振动并通过清洗槽壁向盛在槽中的清洗液辐射超声波。存在于液体中的微气泡(称为空化核)在声波的作用下振动,当声压或声强达到一定值时,气泡迅速增长,然后突然闭合。在气泡闭合时,产生冲击波,在气泡周围产生10 一10 Pa的压力及局部高温,这种物理现象称为超声空化。空化所产生的巨大压力能破坏不溶性污物而使它们分散于溶液中。蒸汽型空化对污垢层的直接反复冲击,一方面破坏污物与清洗件表面的吸附,另一方面也会引起污物层的疲劳破坏而脱离。气体型气泡的振动对固体表面进行擦洗,污层一旦有缝可钻,气泡还能“钻入”裂缝作振动,使污垢脱落。由于空化作用,两种液体在界面迅速分散而乳化,当固体粒子被油污裹着而附在清洗件表面时,油被乳化,固体粒子自行脱落。超声在清洗液中传播时会产生正负交变的声压,冲击清洗件,同时由于非线形效应会产生声流和微声流,而超声空化在固体和液体界面上会产生高速的微声流,所有这些作用能够破坏污物,除去或削弱边界污层,增加搅拌、扩散作用,加速可溶性污物的溶解,强化化学清洗剂的清洗作用。
图1 超声波清洗机原理图
由此可见,凡是液体能浸到声场存在的地方都有清洗作用,而且清洗速度快、质量高,特别适合于清洗件表面形状复杂,如空穴、狭缝等的细致清洗,易于实现清洗自动化。对一般的除油、防锈、磷化等工艺过程,在超声波作用下只需两三分钟即可完成,其速度比传统方法可提高几倍到几十倍,清洁度也达到高标准。在某些场合下可以用水剂代替有机溶剂进行清洗,或降低酸碱的浓度。对于一些有损人体健康的清洗,如清洗放射性污物可以实现遥控和自动化清洗。超声清洗也有其局限性,例如对声波反射强的材料如金属、陶瓷和玻璃等清洗效果好,而对声波吸收大的材料如布料、橡胶以及粘度大的污物清洗效果差。
第二章超声波发生器设计

超声波发生器也称作超声电源,它是一种用以产生超声频电能并向超声换能器提供的装置。按照所采用的工作原理,可以把超声波发生器分为模拟电路和数字电路两大类。模拟电路超声波发生器又分为振荡一放大型和逆变型两种。本设计采用振荡一放大型超声波发生器,其结构框图如图2所示。它是一个带有振荡电路的放大器,由振荡、放大、匹配电路和电源组成。振荡器产生一定频率的信号,放大器将其放大到一定的功率输出。达到最佳负载值,通过输出变压器进行阻抗匹配,并通过功放输出。
振荡器
放大器
匹配器
电源
超声换能器
图2 振荡-放大型超声波发生器结构框图
振荡条件:
从结构上看,正弦波振荡器就是一个没有输入信号的、带选频网络的正