Введение к работе
Актуальность темы.
Современные устройства барабанного типа являются наиболее распространенным видом технологических машин для выполнения операций по жидкостной обработке текстильных материалов и изделий, а также изделий из кожи и меха. Устройства барабанного типа при жидкостной обработке текстильных изделий получили широкое применение в стирально-отжимных машинах.
Устройства барабанного типа обеспечивают автоматизацию всего технологического процесса жидкостной обработки текстильного материала и изделий, таких как стирка, полоскание и отжим. Метод жидкостной обработки в устройствах барабанного типа отличается недостаточной интенсивностью объемного перемешивания обрабатываемого материала, вызванной скручиванием и комкованием в центральной части барабана, что приводит к значительной продолжительности их рабочего цикла и требует реверсивного вращения. Реверсивное вращение затрачивает значительные энергоресурсы.
Направление совершенствования процесса перемещения текстильных материалов и изделий при жидкостной обработке в устройстве барабанного типа с исключением зон жгутования и комкования при выполнении основных операций рабочего цикла является актуальным.
Анализ литерных источников указывает, что вопросам совершенствования процессов перемещения текстильных материалов в барабане стиральной машины уделяется недостаточно внимания, что обусловлено:
во-первых, не достаточно проработана математическая модель движения текстильных изделий во вращающемся барабане при технологических процессах моющего процесса текстильного материала и изделий, исключающего комкование;
во-вторых, не установлены обобщенные зависимости конструктивных факторов, обеспечивающих наилучшие показатели эффективности стирки и полоскания при минимизации энергетических затратах;
в-третьих, отсутствием современной общепринятой методики сравнения функциональных характеристик профессионального оборудования.
В соответствие со всем вышесказанным возникает проблема поиска нового способа формирования динамики перемещения текстильных изделий, во вращающемся барабане при жидкостной обработке. Реализация этого способа позволила бы устранить зону комкования, следовательно уменьшить затраты (энергоснабжения, водоснабжения и синтетических моющих средств, времени на технологический процесс стирки и полоскания), улучшить отстирываемость изделий при условии уменьшения износа ткани.
Цели и задачи исследования
Цель диссертации заключается в исследовании динамики перемещения текстильных изделий в процессе жидкостной обработке во вращающемся барабане, позволяющие совершенствовать конструктивные решения функциональных узлов барабанных стирально-отжимных машин, обеспечивающих оптимальное сочетание гидромеханического воздействия на текстильные изделия с показателями назначения жидкостной обработки.
Для достижения поставленной цели необходимо было определить и решить следующие задачи:
исследовать динамику перемещения смоченных текстильных изделий в процессе жидкостной обработки устройств барабанного типа и определить факторы, формирующие зону жгутованя и комкования;
разработать математическую модель перемещения потока обрабатываемого материала, исключающего зону жгутования и комкования;
изучить взаимодействие факторов воздействия на обрабатываемый материал и выделить зависимости показателей назначения устройства барабанного типа от энергоэффективности;
разработать систему рационального конструктивного исполнения узла барабана стиральной машины и режимных параметров процесса стирки, позволяющих: снизить нагрузки на подшипниковый узел машины; уменьшить жгутование; упорядочить перемещение белья в барабане при стирке; оптимизировать процессы раскладки и выхода на отжим удовлетворяющих требованиям технологических процессов стиральной машины;
разработать методы и комплекс средств для экспериментальных исследований влияния конструктивных факторов рабочих органов стиральной машины на эффективность отстирываемости текстильных изделий;
на основе комплекса исследований разработать рекомендации по совершенствованию конструктивного исполнения технологических устройств барабанного типа, направленных на повышение материалоемкости, эффективности обработки и энергоэффектиности.
Объектом исследования являются устройства для стирки и отжима текстильного материала и изделий, используемые в лёгкой промышленности и бытовом обслуживании.
Предметом исследования являются динамика перемещения смоченных текстильных изделий в процессе жидкостной обработки текстильных изделий в устройствах барабанного типа.
Теоретической и методической основой исследования явились основные положения механики твердого тела, гидродинамических, теплотехнических, технологических процессов стирки текстильных изделий.
В диссертации использовались приемы математического анализа в исследованиях влияния различных факторов влияющих на качество технологических операций барабанных устройств.
Научная новизна работы заключается в следующем:
определена взаимозависимость факторов, влияющих на качество жидкостной обработки текстильных изделий при стирке (влияние синтетических моющих средств, зависимость концентрации СМС в моющем растворе, влияние теплового фактора и длительности процесса) от воздействия упорядоченного перемещения текстильных изделий во вращающемся барабане;
разработана новая методика, путем введения в моющий раствор искусственного загрязнителя, регламентированного по составу и структуре;
разработана математическая модель динамики перемещения во вращающемся барабане потока смоченных текстильных изделий, исключающая зоны комкования и жгутования, установлена зависимость показателей назначения при стирке от G-фактора.
Практическое значение полученных научно-методических результатов состоит в следующем:
разработанная методика экспериментальных исследований, позволяет получить новые количественные данные (параметры) эффективности процесса стирки, отличающийся достаточным уровнем достоверности и воспризводимости;
полученное и научно обоснованное значение G-фактора позволило разработать систему проектирования принципиально новых конструктивных решений, позволяющих снизить нагрузки на подшипниковый узел и улучшить массогабаритные характеристики стирально-отжимных машин.
Результаты исследования рекомендуются для использования в проектно-конструкторских организациях, на предприятиях по изготовлению, эксплуатации по сервисному обслуживанию барабанных устройств, а также в учебном процессе при подготовке высококвалифицированных специалистов в области проектирования и сервиса технологического оборудования легкой промышленности и коммунально-бытового предназначения.
Достоверность полученных результатов базируется на анализе теоретических основ изучаемой проблемы, подтверждается достаточным объемом экспериментальных исследований, использованием стандартных и современных методов исследования, модельными производственными испытаниями и высокопрофессиональными лабораториями, такими как в РОСТЕСТ. Полученные экспериментальные данные подвергали статистической обработке с использованием метода дисперсионного анализа с применением современных вычислительных систем.
Апробация работы. Основные положения диссертации были доложены: на научно технических конференциях «Современные средства управления бытовой техники», «Наука – сервису» в ФГБОУВПО «Российский государственный университет туризма и сервиса» в 2005-2012 гг; Всероссийский конкурс проектов «Инновационное внедрение — школа успеха молодежи»; I Международной научной конференции "Прикладные и фундаментальные исследования", 2012, Сент-Луис, Миссури, США.
Результаты диссертации использованы предприятием ОАО «Вяземский машиностроительный завод» в виде стандартов предприятия [6,7], конструктивного исполнения нового параметрического ряда прачечного оборудования, в частности стирально-отжимная машина ЛО-20АН.
Публикации. Основное содержание диссертационной работы опубликовано автором в 8-и печатных работах, из них три статьи в журнале, входящим в перечень п.8. ВАК РФ, два стандарта предприятия, три статьи, вышедшие в сборнике научных трудов международных конференций. Перечисленные работы, написаны лично и в соавторстве, общим объемом 4 п.л.
Структура и объем диссертации. Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав, выводов, библиографического списка, приложений и содержит 185 страниц машинописного текста, 92 рисунка, 15 таблиц и список использованных источников литературы из 116 наименований.
