Введение к работе
Актуальность темы. Представленная работа направлена на повышение технического уровня стирально-отжимных мащин, используемых в коммунальном хозяйстве и бытовом обслуживании. Конкурентоспособность современных барабанных стирально-отжимных машин в значительной мере зависит от эффективности осуществления ими обработки материала, обусловленной их конструктивным и технологическим совершенством, возможностями этих машин обеспечивать качественную, наиболее экономичную и интенсивную обработку.
Барабанные стирально - отжимные машины обеспечивают автоматизацию всего технологического процесса обработки материала. Эти машины отличаются наименьшим механическим воздействием на обрабатываемый материал, что обеспечивает незначительный его износ, однако для них характерна и низкая интенсивность объемного перемешивания материала, следствием чего является значительная продолжительность их рабочего цикла.
Механическое воздействие на материал, обрабатываемый в барабанных стирально - отжимных машинах определяется режимами вращения барабана и конструктивным исполнением его элементов. Используемые в настоящее время конструкции барабана и его гребней имеют ограниченную возможность интенсификации объемного перемешивания обрабатываемого материала в режиме стирки, а кроме того, в них также ограничена возможность повышения эффективности выполнения центробежного отжима, так как затруднено получение необходимого равномерного распределения материала при ускоренном вращении барабана. Также для этих машин важнейшей задачей является обеспечение рационального расходования воды, для решения которой необходимо соответственно как дальнейшее совершенствование рабочего цикла таких машин, іак и совершенствование их системы автоматического наполнения водой стирального бака, работа которой основана на использовании контролирующего пневматического устройства с фиксированной настройкой величины срабатывания измеряемого параметра, что ограничивает ее возможности. Поэтому целесообразно создание более совершенных конструкций рабочих органов барабанных стирально -отжимных машин и их основных элементов, которые обеспечивали бы интенсификацию и повышение экономичности обработки, а также, улучшение эксплуатационних показателей машин.
Разработка новых конструктивных решений рабочих органов барабанных стирально - отжимных машин и их основных элементов и модернизация существующих конструкций сдерживается недостаточностью либо отсутствием необходимых аналитических и экспериментальных исследований в этом направлении.
Диссертационная работа направлена на создание высокоэффективных барабанных
стирально - огжимных машин на основе аналитических и экспериментальных
исследований влияния их основных конструктивных факторов на интенсификацию
процесса обработки материала. Решение этой научно - технической задачи позволит
повысить конкурентоспособность отечественных машин, поэтому диссертационная
работа является актуальной.
-ІУС. НАЦИОНАЛЬНАЯ I
БИБЛИОТЕКА і
СПегербург/.J
ОЭ ?«# «№7,7/4
Связь работы с научными программами, планами. Диссертационная работа соответствует направлению научных исследований Московского государственного университета сервиса - МГУС ("Оборудование, системы управления технологическими процессами и контроля качества изделий").
Цель и задачи исследования. Целью диссертационного исследования является разработка научно обоснованных конструктивных решений рабочих органов барабанных стирально - отжимных машин, обеспечивающих интенсификацию рабочего цикла, на основе аналитических и экспериментальных исследований:
взаимодействия рабочих органов и их основных элементов с обрабатываемым материалом;
возможности улучшения эксплуатационных показателей барабанных стирально -отжимных машин путем изменения конструкции их рабочих органов и совершенствованием рабочего цикла, совершенствованием работы системы автоматического наполнения водой стирального бака.
Для достижения поставленной цели необходимо было определить и решить следующие основные задачи:
изучить взаимодействие барабана стирально - отжимной машины при различном расположении и геометрической форме гребней с обрабатываемым материалом;
создать математическую модель, описывающую взаимодействие поверхности гребня барабана с обрабатываемым материалом для любого участка всей поверхности гребня и учитывающую изменение условий взаимодействия как при различном выполнении геометрической формы данных поверхностей гребней, так и в результате изменения их положения на обечайке барабана;
определить и обосновать для барабанных стирально - отжимных машин определенных конструктивных типоразмеров рациональную последовательность выполнения основных операций рабочего цикла и их режимы, разработать технические решения, обеспечивающие повышение эффективности системы автоматического наполнения водой стирального бака;
разработать методы и средства для экспериментальных исследований влияния конструктивных факторов рабочих органов барабанных стирально - отжимных машин на интенсификацию обработки материала;
провести экспериментальные исследования и на их основе разработать рекомендации по совершенствованию рабочих органов барабанных стирально -отжимных машин, направленные на интенсификацию обработки;
практически реализовать результаты теоретических и экспериментальных исследований в барабанных стирально - отжимных машинах, выпускаемых серийно и разрабатываемых на перспективу.
Научная новизна полученных результатов состоит в том, что: для обработки материала во вращающемся барабане с гребнями в режиме стирки:
- разработана математическая модель взаимодействия любых участков всей
поверхности гребня с обрабатываемым материалом, учитывающая изменение
условий взаимодействия как при всевозможном различном выполнении
геометрической формы этих поверхностей гребней, так и в результате различного
их положения на поверхности обечайки барабана;
предложены и теоретически обоснованы параметры для характеристики объемного перемешивания обрабатываемого материала, рассматриваемого как совокупность точечных объектов;
на основе разработанной математической модели предложен метод получения необходимых величин параметров геометрической формы гребней барабана и режима его вращения по задаваемым числовым значениям параметров, определяющих механическое воздействие на обрабатываемый материал.
для режима ускоренного (ускоряющеюся) вращения барабана в начальном периоде центробежного отжима:
получена взаимосвязь параметров, характеризующих геометрическую форму гребней барабана и режим ею вращения, позволяющая находить рациональное соотношение их величин для обеспечения равномерности распределения отжимаемого материала;
показана возможность обеспечивать получение различных задаваемых уровней автоматического наполнения жидкостью бака, без изменения настройки или перемены контролирующего пневматического устройства
Практическая значимость полученных результатов состоит в том, что:
получена возможность решения как прямой задачи - по известным условиям обработки материала в режиме стирки в барабане с гребнями различной геометрической формы и расположения определять действующие числовые значения основных параметров, характеризующих механическое воздействие на материал, так и обратной задачи - по задаваемым значениям параметров механического воздействия на материал находить величины параметров, определяющих необходимое выполнение гребней в барабане и режим его вращения;
показана целесообразность разработки специальных режимов вращения барабана для обеспечения наиболее эффективного применения в барабанных стиральных машинах "пассивного" орошения обрабатываемого материала моющим раствором или водой в режиме стирки;
полученна взаимосвязь основных параметров, характеризующих взаимодействие гребней барабана и обрабатываемого материала в режиме ускоренного (ускоряющегося) вращения, позволяет находить рациональные конструкции гребней барабана для обеспечения равномерного распределения материала при центробежном отжиме;
разработаны рациональные рабочие циклы и режимы выполнения их основных операций для барабанных стирально-отжимных машин типоразмеров СМА-4.5Б , СМА-4,5ФБ, СМП - ЗБ;
разработаны новые конструкции рабочих органов барабанных стирально -отжимных машин, новизна которых подтверждена ав юрскими свидетельствами на изобретения СССР и патентами на изобретения Российской Федерации и Украины;
разработаны новые различные конструкции системы автоматического наполнения водой стирального бака (а.с. СССР № 1747575, патенты Российской Федерации № 2026908 и № 2054070), обеспечивающие получение задаваемых
разных уровней наполнения без изменения используемого контролирующего пневматического устройства;
- проведено внедрение результатов работы в барабанных спірально - отжимных
машинах: СМА - 4,5Б "ОКА - 200" (Государственное предприятие "завод
имЛ.М.Свердлова" Российская Федерация, г.Дзержинск, Нижегородской
области); СМА - 4,5 ФБ "ІВІТА - 01" (Украина, OAT "ІВІТА" г. Ивано-
Франковск); СМП - ЗБ"ЭВРИКА - 92" (МПО "ПРОЖЕКТОР", Российская
Федерация, г. Москва ; AT "ЭЛЕКТРОМАШ", Российская Федерация,
г.Ульяновск).
Личный вклад соискателя состоит в постановке и решении основных теоретических и экспериментальных задач диссертации, проведении анализа и обобщении результатов. Соискателю принадлежат основные идеи в разработке методик исследований, экспериментальных средств и оборудования, с его непосредственным участием проведены аналитические и экспериментальные исследования по теме диссертации. В нескольких проведенных по теме диссертации НИР соискатель был руководителем и ответственным исполни! елем. Автору диссертации принадлежат основные идеи опубликованных работ и изобретений. В работах, опубликованных вместе с соавторами, личный вклад соискателя состоит в обсуждении поставленных задач, в нахождении решений теоретических исследований и выполнении экспериментальных исследований, обработке результатов экспериментов, научном обосновании полученных результатов и формулировании выводов.
Апробация результатов диссертации. Основные положения и результаты диссертационной работы докладывались и получили положительную оценку на:
научно - технических семинарах Министерства бытового обслуживания населения РСФСР и Московского течнологического института (г.Москва 1985 г.; 1986 г.; 1989 г.);
научных конференциях профессорско - преподавательского состава Киевского национального университета технологий и дизайна - КНУТД (КДУТД, ДАЛПУХ Украина, г. Киев, 1995 - 2001 гг.);
XV межвузовском научно - методическом семинаре в Хмельницком технологическом институте (г. Хмельницкий, 1990 г.);
международной научно - технической конференции в Национальном техническом университете Украины - НТУУ "КГО" "Прогресивна техніка і технологія машинобудування, приладобудування і зварювального виробництва" (Украйна, г. Киев, 1998 г.);
VIII-й международной научно-практической конференции «Наука - сервису» (Москва, МГУ сервиса, 2003 г.).
Диссертационная работа докладывалась полностью и получила положительную оценку на межкафедральном научном семинаре в КНУТД (Украина, г. Киев, 2002 г.).
Публикации. По теме диссертации опубликовано 39 работ, среди которых 22 -научные статьи в сборниках научных трудов, научно - технических сборниках и журналах, в сборниках материалов научно - технических конференций и семинаров (из них 4 стаїьи в изданиях, включенных в перечень ВАК Украины), 17 авторских свидетельств СССР и патентов на изобретения Российской Федерации и Украины.
Список опубликованных основных работ соискателя по теме диссертации приведен в автореферате ниже.
Структура и обьем работы. Диссертация состоит из введения, пяти разделов, выводов списка использованных источников и приложений А, Б, В и Д, содержащих в себе дополнительный материал, необходимый для полноты восприятия диссертации. Полный обьем диссертации 194 страниц, из них 21 страницу занимают иллюстрации из 30 рисунков, 3 страницы - таблицы, 12 страниц - библиографические источники из 97 наименований, 40 страниц - приложения. Обьем основной части диссертации составляет 118 страниц.
