МЕТОДИЧЕСКАЯ РАЗРАБОТКА «Устройство для очистки технологических машин»

Министерство образования и молодёжной политики Рязанской области

Областное государственное бюджетное Профессиональное образовательное учреждение

 «Скопинский электротехнический колледж»

Утверждаю Заместитель директора по учебно-методической  работе _______________ В.В. Подьячев «___» ______________ 2020 г.

МЕТОДИЧЕСКАЯ РАЗРАБОТКА

«Устройство для очистки технологических машин»

Разработчик:

Блинов Сергей Эдуардович – преподаватель

Скопин 2020 г.

 

АННОТАЦИЯ

Опираясь на анализ литературных источников, и опыт эксплуатации транспортно-технологических машин в работе обоснована необходимость совершенствования организации моечных работ.

Усовершенствован способ очистки транспортно-технологических машин с помощью жидкостной многокомпонентной струи обеспечивающий, повышение производительности процесса и снижение материальных затрат. Для реализации данного способа разработана конструкция универсальной установки, обеспечивающая очистку поверхности транспортно-технологических машин от загрязнений с использованием многокомпонентной струи.

Произведена оценка экономической эффективности предложенных мероприятий.

Данная методическая разработка может быть применена преподавателями профессионального модуля 1 "МДК 01.02 «Устройство, техническое обслуживание и ремонт автотранспорта» специальностей и профессий, связанных с наземным транспортом, для проведения лабораторно-практических и теоретических занятий.

ВВЕДЕНИЕ

В процессе эксплуатации транспортно-технологических машин на их поверхности скапливаются различные загрязнения, под действием климатических факторов образующие на поверхностях плотные отложения, оказывающие резко негативное влияние на эффективность использования машин. В связи с этим мойка техники является одним из ключевых процессов, оказывающих влияние на эффективность её использования и повышение качества выполняемых работ.

В настоящее время различные предприятия оказывающие сервисные услуги заинтересованы в использовании эффективной и недорогой техники для мойки от загрязнений. Среди таких моечных машин широкое применение нашли установки высокого давления.

Использование струй высокого давления позволяет качественно очищать поверхность, что достигается за счет применением различных конструкций насадок, позволяющих придать струе дополнительную энергию.

Не смотря на широкое применение и ряд достоинств данные установки имеют один существенный недостаток, это повышенный расход воды, что непосредственно влияет на повышение затрат моечного процесса, которые для товара производителя и без того велики. В связи с этим для экономии природных ресурсов и снижения затрат на мойку необходимо уделить внимание поиску новых устройств позволяющих повысить эффективность водных струй без повышения давления.

Технология очистки транспортно-технологических машин с помощью жидкостной многокомпонентной струи

Для удаления основных видов загрязнений транспортно-технологических машин нами предложено универсальное моечное устройство, образующее жидкостную многокомпонентную струю. Основным рабочим органом данного устройства является универсальное сопло (патент №25477), которое изображено на рисунке 2.1. Сопло работает в двух режимах:

«струйный» и «льдоструйный».

Универсальное сопло состоит из корпуса 1  со  сквозным  каналом  2.  Тело корпуса выполнено из  двух  частей:  верхней  и  нижней.  В  нижней  части тела корпуса, имеющего форму усечённого конуса  под  углом  к  его  оси, изготовлены два паза 3. В них расположены ползуны 4 с винтовой нарезкой на наружной стороне  каждого  из  них,  связанные  с  регулировочным  кольцом  5,  имеющим  на  внутренней  поверхности  резьбу,  а на наружной насечки для устранения проскальзывания пальцев руки при повороте кольца. Верхняя часть каждого ползуна выполнена радиальной 6. Регулировочное кольцо сверху фиксируется стопорным кольцом 7. К основанию корпуса при помощи болтов 8 крепится втулка 9, имеющая на  конце резьбу, при помощи которой сопло крепится к моечной установке. Верхняя  часть  тела  корпуса  крепится  к  нижней  болтами  10  и  имеет  форму цилиндрической головки выточенной с внутренней стороны в виде конуса, в верхней  части  которого  имеется  отверстие  11,  с  наружной стороны головка имеет резьбу. В полости головки выполнена камера 12 содержащая впускное  отверстие  13,  высверленное  в  боковой  стенке головки, восемь выпускных отверстий 14, расположенных в крышке 15,  которая закрывает камеру при помощи болтов 16 и имеет центральное отверстие 17, совпадающее с отверстием вершины конуса. На резьбу цилиндрической головки навинчивается смесительная камера 18, имеющая форму цилиндра с вершиной в виде конуса, и выполненным в нём  центральным отверстием 19.

Для удаления слабосвязанных и среднесвязанных загрязнений в конструкции универсального сопла предусмотрен «струйный» режим работы. Работа в струйном режиме происходит следующим образом, в исходном положении  ползуны  4  максимально  разведены,  то  есть  находятся   в нижнем положении, а смесительная камера 18 ввинчена на глубину соответствующую наибольшему её объёму.

При подаче по каналу 2, вода поступает в полость между ползунами,  здесь при повороте регулировочного кольца 5 через винтовое зацепление, ползуны перемещаются, и происходит регулировка давления воды от наибольшего, соответствующего диаметру сквозного отверстия корпуса, до наименьшего, соответствующего диаметру цилиндрического отверстия образованного сведёнными ползунами. Далее через  отверстие  вершины  конуса 11 и центральное отверстие 17 крышки  вода  поступает  в смесительную камеру 18, где образует пылеобразную струю.

Для удаления сильносвязанных загрязнений используется

«льдоструйный» режим работы, принцип которого заключается в том, что одновременно с водой через впускное отверстие 13, камеру 12 и выпускные отверстия 14 в крышке 15 в смесительную камеру 18 подаётся углекислота.

В смесительной камере углекислота расширяется, охлаждается и смешивается с водой, при этом  в  смеси  происходит  зарождение  кристалликов углекислоты. Процесс зарождения, его интенсивность  и величина кристаллов регулируется изменением объёма камеры, для этого камеру перемещают по резьбе головки 11. После этого углекислота в кристаллизованном состоянии потоком воды подаётся через отверстие 20 на поверхность образца.

Для стабилизации процесса образования ледяных гранул на основании гомогенной теории кристаллизации переохлаждённых жидкостей А.С.Кабанова вода, подающаяся по каналу 2 предварительно насыщается активатором льдообразования. Активатор способствует активному образованию зародышей твёрдой фазы (ледяных гранул).

Рисунок 2.1 – Универсальное сопло для создания жидкостной многокомпонентной струи.

1 – тело корпуса; 2 – сквозной канал; 3 – пазы; 4 – ползуны; 5 – регулировочное кольцо; 6 – радиальное отверстие ползуна; 7 – стопорное кольцо; 8 – болты крепления втулки; 9 – втулка; 10 – болты крепления нижней и верхней частей сопла; 11 – отверстие; 12 – газовая камера; 13 – впускное отверстие газовой камеры; 14 – выпускные отверстия газовой камеры; 15 – крышка; 16 – болты крепления крышки; 17 – центральное отверстие крышки; 18 – смесительная камера; 19 – центральное отверстие смесительной камеры.

Процесс удаления загрязнения с поверхности с большой степенью вероятности может быть представлен как разрушение загрязнения под действием динамической нагрузки, создаваемой воздействием водяной струи. Повышение механического эффекта водяной струи возможно за счет комплексного воздействия давления струи с дополнительно подводимой энергией. В качестве дополнительной энергии, перспективным является использование энергии вводимой под давлением углекислоты.

Процесс удаления загрязнений жидкостной многокомпонентной струёй по физическому действию отличается от абразивных способов очистки. Сухой лёд обладает плотностью 1500 - 1600 кг/м³ , которая выше плотности загрязнений и ниже плотности защитного лакокрасочного покрытия транспортно- технологических машин, а гранулы льда переходят в жидкую фазу не оставляя следов и не создавая запылённости в рабочей зоне оператора моечной установки.

В процессе очистки, происходит резкое охлаждение загрязнения, переводя его в хрупкое состояние. При этом возникают термические напряжения, которые снижают прочность адгезионных связей, что вызывает отрыв и разрушение загрязнений. Комплексное воздействие охлаждения с ударным действием жидкостной многокомпонентной струи позволяет производить качественную очистку сельскохозяйственной техники.

Рассмотрим механизм воздействия жидкостной многокомпонентной струи с загрязнениями расположенными на поверхности сельскохозяйственной машины.

При столкновении элементарной частицы загрязнения с ледяной гранулой под действием силы F, частица загрязнения получает первоначальную деформацию dl, после чего она возвращается в первоначальное положение.

При последующем ударе через малый промежуток времени dt, частица получает новую деформацию, т.е она начинает совершать колебательное движение с амплитудой dl, при которой разрыв адгезионных связей происходит при меньших усилиях чем при статическом воздействии моечной струи.

Анализируя условие разрушения частицы загрязнения, можно заметить, что  процесс  разрушения  будет  зависеть  от  следующих  величин: диаметра   сопла ; давление жидкостной многокомпонентной струи; коэффициента насыщения.

Воздействие жидкостной многокомпонентной струи на загрязнение так же будет зависеть и от массы ледяных гранул и их распределения.

Движение ледяных гранул в толще струи, представляет собой сложное неравномерное движение, которое находится под влиянием множества случайных факторов: геометрии ледяных гранул, их взаимодействия между собой, взаимодействия между ледяными гранулами и водяной струей и стенками. Поэтому в момент выхода ледяной гранулы из сопла она случайным образом может занимать произвольное положение в толще жидкостной струи. Расстояние между центрами масс ледяных гранул случайно и может принимать любое значение. Учитывая случайный характер данной величины, считаем, что расстояние между центрами масс ледяных гранул равновероятно

Распределено.

При расчёте плотности распределения вероятности следует учитывать, что масса ледяных гранул при их образовании в струе тоже является случайной величиной.

Таким образом, большая однородность ледяных гранул по массе в жидкостной струе приводит к увеличению их равномерности распределения в пределах сечения струи.

В свою очередь согласно теории кристаллизации переохлаждённых жидкостей А.С.Кабанова однородность ледяных гранул по массе, а следовательно и равномерность распределения их в пределах сечения струи может быть достигнуто путём насыщения моющей жидкости активатором льдообразования, мелкодисперсными твёрдыми частицами являющимися центрами кристаллизации ледяных гранул.

Выводы

1.                 Очистка и мойка транспортно-технологических машин является трудоёмким процессом, связанным с применением специальных технологий и устройств для удаления определённых видов загрязнений, поэтому применение универсальных многорежимных устройств жидкостной многокомпонентной очистки является перспективным направлением. Важной составной частью данных устройств является сопло. Конструкция универсального сопла  содержит корпус со сквозным каналом.  Корпус  сопла  состоит  из  двух частей. Нижняя часть корпуса, выполненная в виде усечённого конуса содержит устройство для регулировки подачи жидкости. Верхняя часть  корпуса имеет форму цилиндра с внешней резьбой, для накручивания смесительной камеры. В нижней части сопла благодаря червячному механизму устанавливается необходимый расход жидкости с активатором льдообразования, в верхнюю часть корпуса подаётся жидкая углекислота, благодаря кольцевому каналу углекислота равномерно распределяется по периферии. В смесительной камере в жидкость содержащую активатор льдообразования вводят углекислоту, благодаря фазовому  переходу происходит охлаждение. Активатор льдообразования способствует

образованию ледяных гранул, которые подхватываются потоком воды и подаются струёй к очищаемой поверхности. В процессе очистки, происходит резкое охлаждение загрязнения, переводя его в хрупкое состояние. При этом возникают термические напряжения, которые снижают прочность адгезионных связей, что вызывает отрыв и разрушение загрязнений.

2.                 Эффективность разрушения загрязнений зависит от интенсивности воздействия жидкостной многокомпонентной струи. Установлено, что процесс разрушения загрязнений будет зависеть от следующих величин: диаметра сопла; давление жидкостной многокомпонентной струи; коэффициента насыщения воды углекислотой.

3.                 Эффективность очистки зависит от равномерности распределения размера и массы ледяных гранул в пределах сечения струи. Равномерность ледяных гранул может быть достигнута путём равномерным распределением углекислоты в смесительной камере и насыщением жидкостной струи активатором льдообразования, представляющего собой твёрдые частицы мелкодисперсного материала.

Экспериментальные исследования универсальной установки для очистки с помощью жидкостной многокомпонентной струи

Экспериментальные исследования проводились для подтверждения теоретических исследований и определения оптимальных параметров и режимов работы универсальной установки, работающей на основе жидкостной многокомпонентной струи.

Задачи экспериментальных исследований:

1.        Определение оптимальных параметров универсальной установки для очистки с помощью жидкостной многокомпонентной струи.

2.          Определение влияния равномерности распределения ледяных гранул в жидкостной струе на равномерность

3.          Исследование повреждаемости защитного лакокрасочного покрытия образцов при воздействии жидкостной многокомпонентной струи.

Экспериментальные исследования проводились на специально разработанном стенде для испытаний установок для очистки, общий вид которого представлен на рисунке 2.3. Принципиальная схема работы специализированного стенда для испытаний установок для очистки представлена на рисунке 2.4.

Основной частью испытательного стенда установок для очистки является камера очистки 15, в которой устанавливается экспериментальное сопло 6. Крепление образца для очистки 13 осуществляется с помощью специальной рамки, на которой установлена линейка 12, динамометр 14, с помощью которого регистрируется усилие струи. Образование жидкостной струи обеспечивается с помощью насосной установки имеющей насос 2, электродвигатель 3, устройство защитного отключения 4 и манометр 1. Для введения в жидкостную струю углекислоты имеется углекислотный баллон 11, с электромагнитным клапаном 10 и манометром 9. Универсальное сопло 6 обеспечивает смешение компонентов и подачу жидкостной струи на специально подготовленный образец загрязненной поверхности.

Общий вид камеры очистки показан на рисунке 2.5.

4.           Степени очистки в пятне контакта.

2                              4

5

1

3

1 –камера очистки с закреплённым соплом; 2 – моечная установка; 3 – емкость для воды; 4 – болон углекислоты с электромагнитным клапаном; 5 – электрический щит для подключения установки.

Рисунок 2.3 – Общий вид стенда для испытаний установок для очистки.

1 – манометр водяной, 2 – насос, 3 – электродвигатель, 4 – устройство защитного отключения, 5 – электрощит, 6 – экспериментальное сопло, 7 – зажимы, 8 – переходная трубка, 9 – манометр газовый, 10 – электромагнитный клапан, 11 – углекислотный баллон, 12 – линейка, 13 – образец, 14 – динамометр, 15 –камера очистки, 16 – ёмкость для воды, 17 – расходомер, 18 – перепускная магистраль, 19 – предохранительный клапан, 20 – напорная магистраль, 21 – патрубок подачи воды к насосу, 22 – ёмкость с активатором льдообразования (порошок талька ГОСТ 21235-75).

Рисунок 2.4 – Принципиальная схема испытательного стенда установок для очистки.

4

3

6

2

1

7                    5

1 – корпус камеры очистки; 2 – универсальное сопло; 3 – крышка камеры очистки; 4 – рамка для крепления образца; 5 – измерительная линейка; 6 – циферблатный динамометр; 7 – образец.

Рисунок 2.5 – Общий вид камеры очистки.

На рисунке 2.6 представлена установка для подачи моечной жидкости.

7

4

3

1

1 – рама; 2 – патрубок подачи воды к насосу; 3 – регулятор давления;

4 – напорная магистраль; 5 – жидкостной манометр; 6 – насос высокого давления; 7 – расходомер

Рисунок 2.6 – Установка для подачи моечной жидкости.

Общий вид универсального сопла представлен на рисунке 2.7

1 – набор дисков для дозирования компонентов струи; 2 – уплотнительная шайба; 3 – газовый штуцер; 4 – корпус сопла; 5 – корпус смесительной камеры Рисунок 2.7 – Общий вид универсального сопла.

На испытательном стенде исследовались следующие факторы, универсальной установки для очистки с помощью жидкостной многокомпонентной струи:

1.  Диаметр выходного отверстия сопла (d _Н):

d н _{- 1} = 5 мм; d н₀ =7 мм; d н _{+ 1} = 9 мм.

2.   Степень насыщения жидкости углекислотой К н, определяемое отношением расхода углекислоты к расходу водыэ

3.  Давление жидкости в напорной магистралиэ

4.                      Пределы изменения диаметра канала для подачи активатора льдообразования.

Образцы, для проведения экспериментальных исследований, изготавливались из стали 08 кп в виде пластин размером 200 x 200 мм, толщиной 0,6 мм. В эксперименте использовали пластины с лакокрасочным покрытием.

На образцы наносилось искусственное загрязнение. Для исследования применялись сильносвязанные загрязнения, которые представляют собой продукты коррозии, химического воздействия и старые лакокрасочные покрытия. Данные загрязнения встречаются на большинстве наружных поверхностей транспортно-технологических машин и представляют наибольшую сложность для удаления. Нанесение загрязнений осуществлялось путём химического воздействия и последующем выдерживании при

повышенной влажности в установке искусственного климата «Tabai» (рисунок 2.8), при температуре 60⁰ С в течении 48 часов.

1 – установка искусственного климата; 2 – щит управления; 3 – регулятор температуры; 4 – регулятор влажности воздуха; 5 – регулятор солнечного излучения; 6 – тумблер включения.

Рисунок 2.8 – Общий вид установки искусственного климата «Tabai»

Нанесение осуществлялось равномерно по площади образца. Толщина слоя загрязнения варьировалась в пределах от 0,2 до 0,4 мм, контроль толщины производился магнитным толщиномером (рисунок 2.9).

1

2

3

4

1 – жидкокристаллический экран, 2 – пульт управления, 3 – соединительный провод, 4 – индукционный преобразователь.

Рисунок 2.9 – Общий вид магнитного толщиномера МТ-201.

При экспериментальных исследованиях время очистки образцов составляло 15 секунд и фиксировалось с помощью секундомера, степень очистки определялась взвешиванием образцов до очистки и после нее..

После очистки образцы высушивались при температуре 40^оС. Взвешивание осуществлялось на весах ВЛКТ-500г-М.

Равномерность распределения гранул в пятне контакта моечной жидкости происходило на образцах с сильносвязанным загрязнением. Образец закреплялись в держателе. Универсальное сопло моечное сопло размещалось строго под углом 90⁰ к поверхности образца. В течении 30 секунд производилась очистка.

Для определения равномерности распределения ледяных частиц в пятне контакта моечной струи, была изготовлена прозрачная сетка круглой формы разделённая на сектора равной площади. Сетка накладывалась на очищенный образец. Равномерность распределения гранул оценивалась по разнице величин остаточного загрязнения в каждом секторе. Опыт проводился с трёхкратной последовательностью для различных диаметров всасывающей трубки.

Для исследования разрушающих свойств жидкостной многокомпонентной струи использовались образцы с искусственно состаренным лакокрасочным покрытием в соответствии с ГОСТ 9.040-74. Для нанесения сильносвязанных загрязнений образцы помещали в установку искусственного климата «Tabai» по выше указанной технологии.

Число повреждений лакокрасочного покрытия образца, до и после очистки жидкостной многокомпонентной струёй, устанавливалось с помощью дефектоскопа фирмы Elcometre (рисунок 2.10). Для этого к зачищенной площадке образца подсоединялась минусовая клемма прибора, а через щуп подавался положительный заряд. При перемещении щупа по очищенной поверхности образца, в случае обнаружения дефектов и микротрещин происходили пробои в цепи, что отображалось на индикаторе дефектоскопа и дублировалось звуковым сигналом.

2                                                         1

1 – дефектоскоп; 2 – щуп.

Рисунок 2.10 – Общий вид дефектоскопа «Elkometre».

Результаты испытаний регистрировались в специальном журнале опытов. Опыт проводился с трехкратной повторностью. Обработка результатов производилась с помощью программы STATISTICA v8.0.

Экспериментальные исследования проводились на основании плана Бокса-Бенкина второго порядка для четырехфакторного эксперимента. В качестве параметра оптимизации была выбрана степень очистки образцов.

Матрица планирования эксперимента и уровни варьирования факторов представлены в приложении Ж.

По результатам эксперимента при помощи программы STATISTICA v8.0. были рассчитаны коэффициенты регрессии, построены графики и проведена оценка значимости факторов эксперимента на параметр оптимизации.

Адекватность данной модели составляет 0,498, коэффициент корреляции 0,706. Исходя из уровня p-IeveI,  наиболее  значимыми  факторами  являются: степень насыщения жидкости углекислотой; давление жидкости в напорной магистрали. Оптимальными значениями варьируемых факторов будут следующие значения: степень насыщения жидкости углекислотой 6,5%; диаметра выходного отверстия сопла 5,4 мм.

Оптимальными значениями варьируемых факторов будут следующие значения: давления жидкости в напорной магистрали 5,6 МПа; диаметр канала для подачи активатора льдообразования 1,6 мм.

В связи с этим использование разработанной конструкции сопла с оптимальными параметрами позволит получить качественные и количественные характеристики жидкостной многокомпонентной струи, обеспечивающие высокую степень очистки поверхности.

Равномерность распределения ледяных гранул в пятне контакта струи достигается при оптимальных параметрах сопла и насыщении воды активатором льдообразования с помощью канала диаметром d=1,6 мм.

Зависимость качества очистки от расположения сопла до очищаемого образца исследовалась в ходе однофакторного эксперимента.

Так же проводился сравнительный анализ режимов очистки универсального сопла:

1.     Струйный режим очистки

2.     Льдоструйный режим очистки.

Оба режима очистки исследовались при оптимальных параметрах использовании экспериментального сопла: давления жидкости в напорной магистрали 5,6 МПа; диаметра выходного отверстия сопла 5,4 мм.

Применение струйного режима не обеспечивает необходимого качества очистки от сильносвязанных загрязнений. В тоже время в режиме струйной очистки установка позволяет эффективно удалять слабосвязанные загрязнения. Очищающее действие жидкостной многокомпонентной струи значительно снижается с увеличением расстояния до очищаемого образца.

Применение ледяных гранул для наружной очистки транспортно- технологических машин позволяет существенно повысить качество очистки. При использовании разработанной конструкции сопла пленка загрязнений разрушается за счет энергии ледяных гранул, которые при воздействии на загрязнение обладают дополнительной энергией. Основная масса гранул образуется на небольшом удалении от универсального сопла. Поэтому наибольшая эффективность очистки достигается при расположении сопла на расстоянии 400-600 мм от очищаемой поверхности. На этом расстоянии равномерность распределения ледяных гранул в поперечном сечении струи максимальна.

Повреждение лакокрасочного покрытия зависит от времени очистки. Так же установлено, что допустимая степень повреждения лакокрасочного покрытия испытуемых образцов 3% соответствует времени очистки около 150 с. Поэтому в процессе очистки транспортно-технологических машин с помощью установки с применением жидкостной многокомпонентной струи следует ограничивать время очистки одного участка в пределах 150 секунд для обеспечения сохранности лакокрасочного покрытия.

Выводы

1.                 Экспериментальные исследования универсальной установки с применением жидкостной многокомпонентной струи показали, что наиболее значимыми параметрами являются степень насыщения жидкости углекислотой и давления жидкости в напорной магистрали. Оптимальными значениями параметров установки являются: степень насыщения жидкости углекислотой 6,5%; давления жидкости в напорной магистрали 5,6 МПа;  диаметра выходного отверстия сопла 5,4 мм; диаметр канала для подачи активатора лёдообразования 1,6 мм

2.        Экспериментальными исследованиями установлено, что максимальная степень очистки, а следовательно и равномерность распределения ледяных гранул в пятне контакта струи достигается при оптимальных параметрах сопла и насыщении воды активатором льдообразования с помощью канала диаметром d=1,6 мм.

3.   Экспериментальными исследованиями установлено, что допустимая степень повреждения лакокрасочного покрытия испытуемых образцов 3% соответствует времени очистки около 150 с. Поэтому в процессе очистки транспортно-технологических машин с помощью установки с применением жидкостной многокомпонентной струи следует ограничивать время очистки одного участка в пределах 150 секунд для обеспечения сохранности лакокрасочного покрытия.

Исследование технологии очистки с помощью жидкостной многокомпонентной струи в производственных условиях.

В    процессе       производственных         испытаний       нами     были      поставлены следующие задачи.

1.     Определить эксплуатационные характеристики универсальной установки для очистки с применением жидкостной многокомпонентной струи.

2.           Провести сравнительные испытания различных способов очистки транспортно-технологических машин от сильносвязанных загрязнений и определить технико-экономические показатели работы установок реализующих сравниваемые способы очистки.

3.     Разработать технологию наружной очистки транспортно-технологических машин с помощью предлагаемой установки.

Исследование проводилось на транспортно-технологических машинах, которые используются в сельском хозяйстве.

Для получения достоверной информации с вероятностью 0,95 при коэффициенте вариации 0,15 испытания проводилось на трех машинах каждой марки.

При проведении испытаний использовалось современное измерительное оборудование, прошедшее в установленном порядке государственную поверку и имели все необходимые сертификаты. В качестве исследуемых видов загрязнений выступали средне- и сильносвязанные загрязнения,  характеристики которых приведены в таблице 2.1.

Эффективность очистки транспортно-технологических машин и определение технико-экономических показателей установок для очистки производилась по следующим показателям:

-       трудоёмкость, чел/ч;

-          расхода электроэнергии, кВт*ч;

-          расход воды, м³

-       затраты дополнительных средств для очистки, руб/м²;

-       время очистки, мин;

-       остаточное загрязнение, г/м².

Степень очистки оценивалась на эталонных участках транспортно- технологических машин.

Таблица 2.1 – Характеристика видов загрязнений транспортно-технологических машин.

Классификация загрязнений	Вид загрязнения	Связь частиц загрязнений с поверхностью	Предел прочности, МПа	Условный коэффициент прочности
1.Маслянисто- грязевые	Дорожная пыль, маслянистые остатки	Средне- связные	10 – 15	0,3
2. Старые лакокрасочные покрытия	Отслоенная краска, грязь	Сильно- связные	25 – 30	3
3.Технологические загрязнения	Остатки смазочных и консервационных материалов, продукты износа, металлическая стружка, пыль	Средне- связные	3 – 20	0,5
4. Продукты коррозии	Пленка красновато- бурого цвета (гидрат окиси железа)	Сильно- связные	35 – 40	4
5. Растительные остатки	Грязь, солома, полова	Слабо- связные	5 – 10	0,2

Качество очистки так же оценивалось взвешиванием остаточных загрязнений. Чистый сухой тампон влажностью 15% взвешивали на весах ВЛКТ-500г-М с точностью до 0,01 г, затем этим тампоном протирался эталонный участок ограниченный трафаретной рамкой размером 200х200 мм. Далее тампон высушивали до влажности 15%. Для этого применялась сушильная камера с термометром Ч-1966. Сушку тампона осуществляли при температуре 105⁰С в течении часа. После сушки тампон с остаточными загрязнениями повторно взвешивали. По полученным данным проводилась оценка качества очистки эталонного участка согласно ГОСТ 18206-78.

В сравнительных испытаниях различных способов очистки транспортно- технологических машин применялись установки технические данные, которых приведены в таблице 2.2.

Таблица 2.2 – Технические данные установок для очистки от средне и сильносвязанных загрязнений транспортно-технологических машин.

№ п/п	Наименование способа очистки	Марка установки	Технические показатели
			Мощность привода, кВт	Рабочее давление, МПа	Расход рабочей жидкости, л/мин
1.	Очистка струями высокого давления	Керхер HD650	3,1	15	9.2
2.	Очистка струями высокого давления	OERTZEN 316 С	3,2	13	10
3.	Водо-пескоструйная очистка	OERTZEN 200Е	6,5	18	23
4.	Очистка жидкостной многокомпонентной струёй	Экспериме нтальная установка	3,1	5,6	4,3

При проведении наружной очистки транспортно-технологических машин, оператор перемещал универсальное сопло параллельно очищаемой поверхности со средней скоростью 0,4 м/с на протяжении эталонного участка под углом 45⁰ к поверхности.

Время на основные операции очистки затрачивается непосредственно на очистку поверхностей сельскохозяйственной машины до достижения необходимого качества с учётом количества обслуживающего персонала. Время на вспомогательные операции затрачивается на операции для создания условий качественного выполнения основных операций. Дополнительное время включало перерывы в работе в соответствии с режимом труда и отдыха оператора. Время на подготовительно-заключительные операции учитывало выполнение работ связанных с организационно-техническое обслуживанием рабочего места.

Затраты электроэнергии учитывались с помощью прибора ДП-100. Расход воды и вспомогательных средств учитывался аналогичным образом, как в проведённых экспериментальных исследованиях.

На основании проведённых экспериментальных исследований и определении оптимальных значений процесса очистки была создан промышленный образец установки для очистки с использованием жидкостной многокомпонентной струи.

В ходе производственных испытаний определялись эксплуатационные показатели установки, проводились сравнительные испытания с существующими технологиями очистки, проводилась производственная проверка технологии очистки транспортно-технологических машин и определялась технико-экономическая эффективность.

Общий вид промышленного образца установки для очистки с использованием жидкостной многокомпонентной струи представлен на рисунке 3.18.

В ходе производственных испытаний было проведено сравнение наиболее часто встречающихся способов очистки транспортно- технологических машин и установлены технико-эксплуатационные показатели работы установок, представленные в таблице 2.3.

1 – корпус; 2 – моечный монитор с соплом и расходомером, 3 – шланг для подачи воды; 4 – шланг для подвода углекислоты; 5 - регулятор давления подачи углекислоты с расходомером; 6 – углекислотный баллон, 7 – кронштейн для крепления баллона.

Рисунок 2.18 – Общий вид промышленного образца установки для очистки с использованием жидкостной многокомпонентной струи

Таблица 2.3 – Эксплуатационные показатели очистки транспортно - технологических машин от средне и сильносвязанных загрязнений.

№ п/п	Наименование способа очистки	Марка установки для очистки	Марка с/х машины	Оценочные показатели
				Трудоемкость, чел*час	Расход электроэнергии, кВтч	Расход рабочей жидкости, м3	Затраты средств на 1 м 2 площади, руб./м 2	Время очистки, мин.	Остаточное загрязнение, г/м2
1	2	3	4	5	6	7	8	9	10
1.	Очистка струями высокого давления	Oertzen 316С	КАМАЗ МАЗ Хендай	0,6 1,14 0,8	1,7 5,3 4,1	0,58 1,59 1,22	8,7 8,7 8,7	25,6 84,2 65,3	0,81
2.	Гидрообра- зивная очистка	Oertzen 200Е	КАМАЗ МАЗ Хендай	0,21 0,68 0,29	1,8 6,4 4,5	0,35 1,23 0,82	12,7 12,7 12,7	12,2 39,4 25,8	0,054
3.	Очистка жидкостной многокомпонен тной струёй, режим «струйный»	Экспериме нтальная установка на базе «Керхер HD-650»	КАМАЗ МАЗ Хендай	0,52 1,12 0,75	1,6 5,2 3,9	0,49 1,53 1,17	8,6 8,6 8,6	23,8 82,6 63,1	0,83
4.	Очистка жидкостной многокомпонен тной струёй, режим «льдоструйный »	Экспериме нтальная установка на базе «Керхер HD-650»	КАМАЗ МАЗ Хендай	0,25 0,74 0,32	0,88 2,7 1,97	0,13 0,39 0,28	10,9 10,9 10,9	14,7 44,7 32,5	0,11

Максимальная очистка поверхности от загрязнения может быть достигнута при использовании гидроабразивного и льдоструйного способа очистки. Применение гидроабразивного способа очистки позволяет достичь максимальной степени очистки в 2 раза быстрее льдоструйной технологии. Однако запылённость воздуха рабочей зоны оператора при использовании гидроабразивного способа очистки 60 г/м³ ,что превышает предельно допустимую концентрацию в 3 раза, что оказывает негативное влияние на условия труда и здоровье оператора.

Сравнительный анализ технико-эксплуатационных показателей способов очистки показал, что очистка жидкостной многокомпонентной струёй в режиме

«льдоструйный» является наиболее экономичным способом очистки и обеспечивает высокую производительность и безопасные условия работы обслуживающего персонала. Остаточные загрязнения после использования льдоструйного режима очистки составляет 3-5%, что соответствует ГОСТ 9.103-78.

Анализ качества очистки эталонных образцов с применением струйных установок показал, что качество зависит от времени воздействия. При этом на начальном этапе наблюдается максимальная интенсивность очистки, а затем она снижается, поэтому для получения высоких эксплуатационных показателей установок, время очистки должно быть ограничено. Наиболее эффективной является установка для гидроабразивной очистки «ОЕRTZEN200E», обеспечивающая максимальную очистку при минимальных затратах времени. Необходимое качество очистки эталонного образца достигается за 17 с. Наихудшие качественные показатели имеет установка для очистки струёй высокого давления «OERTZEN316C», которая за продолжительный промежуток времени более 30 с, обеспечивает качество очистки не более 73%.

Экспериментальная установка в режиме «льдоструйный» обеспечивает высокую эффективность очистки (около 100%) за 26 с, при этом увеличение времени обработки не оказывает негативного воздействия на лакокрасочное покрытие эталонного образца. Таким образом, экспериментальная установка в режиме «льдоструйный» показывает высокие эксплуатационные показатели при высоком качестве очистки и допустимой степени повреждения покрытия эталонного образца.

Эффективность очистки транспортно-технологических машин зависит не только технико-эксплуатационных показателей работы установок, но и от технологии организации работ. Нами были проведены исследования по влиянию технологии очистки на трудоёмкость и качество работ, которые представлены на рисунке 3.20. Анализ качества очистки от трудозатрат  показал, что наибольшие трудозатраты при очистке транспортно- технологических машин получены при очистке струями высокого давления с помощью установки «OERTZEN316C» и экспериментальной установки на  базе

«KеrhеrHD650»   в   режиме     «струйный».      Использование гидроабразивной  очистки  и  экспериментальной  установки  на  базе  «KеrhеrHD650»  в  режиме

«льдоструйный» позволяет существенно увеличить эффективность очистки транспортно-технологических машин от сильносвязанных загрязнений. Так для обеспечения допустимого качества очистки (остаточное загрязнение 1 г/м²), трудоёмкость очистки для гидроабразивного способа составляет 0,52 чел*ч и 0,63 чел*ч для экспериментальной установки на базе «KеrhеrHD650» в режиме «льдоструйный».

Установки для очистки многокомпонентной струёй прошла успешную производственную проверку. Внедрение данной технологии проводилось в хозяйствах Старожиловского и Михайловского районов Рязанской области. Реализация данной технологии представлена в виде технологических карт операции наружной очистки для различных типов транспортно - технологических машин, данные технологические карты представлены в приложении З. Применение разработанной технологии позволило повысить эффективность очистки транспортно-технологических машин, так общее время операции очистки составляет для КАМАЗ – 32,5 мин, МАЗ – 14,75 мин, Хендай – 44,7 мин.

Выводы

1.            Сравнительный анализ технико-эксплуатационных показателей способов очистки показал, что очистка жидкостной многокомпонентной струёй в режиме «льдоструйный» является наиболее экономичным способом очистки и обеспечивает высокую производительность и безопасные условия работы обслуживающего персонала.

2.       Экспериментальная установка в режиме «льдоструйный» обеспечивает высокую эффективность очистки (около 100%) за 26 с, при этом увеличение времени обработки не оказывает негативного воздействия на лакокрасочное покрытие эталонного образца. Таким образом, экспериментальная установка в режиме «льдоструйный» показывает высокие эксплуатационные показатели при высоком качестве очистки и допустимой степени повреждения покрытия эталонного образца

3.   Применение промышленного образца установки на базе «KеrhеrHD650» для очистки зерноуборочного комбайна Дон-1500Б позволяет существенно увеличить эффективность очистки, особенно от сильносвязанных загрязнений. При обеспечении допустимого качества очистки (остаточное загрязнение

1 г/м²), эксплуатационные показатели составляют: трудоёмкость 0,63 чел*ч; расход электроэнергии 2,7 кВт*ч; расход воды 0,39 м³.

Применение разработанной технологии позволило повысить эффективность очистки транспортно-технологических машин, так общее время операции очистки составляет для КАМАЗ – 32,5 мин, МАЗ – 14,75 мин, Хендай – 44,7 мин.

Список использованной литературы

1.              Абразивно-кавитационная очистка сельскохозяйственных машин / А.В. Шемякин, М.Б. Латышенок, Е.Ю. Шемякина, Н.М. Тараканова // Вестник РГАТУ. – 2010. - №4. – С.64-65.

2.              Теория турбулентных струй / Г. Н. Абрамович. - М. :Наука, 1984.

3.              Метеорология  / М. С. Аверкиев. - Дубна, 2007.

4.              Экономика сельского хозяйства./ Е. И. Артемова, В. И. Нечаев,       Л. А. Белова М.: Колоссю – 2010.

5.              Агранат, Б.А. Ультразвуковая технология. – М: Металлургия, 1974. – 504 с.

6.              Планирование эксперимента при поиске оптимальных условий  / Ю. П. Адлер, Е. В. Макарова, Ю. В. Грановский. – Киев :GoldenArt, 2006.

7.              Алгоритм обслуживания сельскохозяйственной техники в межсезонный период при подготовке к хранению машинно- техническими станциями МТС / А. В. Шемякин, М. Б. Латышенок, В. Н. Ретюнских, Е. Ю. Макеев // Сб. науч. тр. РГСХА. – Рязань, 2006. – С. 45-47.

8.              Теория движения жидкостей и газов в недеформируемой пористой среде / В. И. Аравин, С. Н. Нумеров. – М.: Гостехтеориздат, 1953.

9.              Эффективность взаимодействия товаропроизводителя и сервисного предприятия / Г. М. Арсеньев, И. Ф. Серзин // Сельский механизатор. – 2010. - № 12. – С. 12-13.

10.         Теоретические основы ремонта и надежности сельскохозяйственной техники / Ю. Н. Артемьев, А. И. Селиванов. – Харьков : Фолио, 2009.