 Показатели качества стиральных машин
При оценке качества машин определяющими являются потребительные свойства. Наиболее важные потребительные свойства стиральных машин подразделяются на функциональные, эргономические, эстетические, надежность.
К функциональным свойствам машин для стирки и отжима белья Относятся: отстирываемость белья, износ белья в машине при стирке и отжиме, способность отжимать и выполаскивать белье, производительность.
Отстирываемость - способность испытуемой машины при взаимном механическом, химическом и тепловом воздействии удалять загрязнения с испытательных образцов,ткани при номи-налъной загрузке в установленных условиях. Отстирываемость белья за один цикл стирки определяется по формуле:
0=(Бе-Б3)/(Бя-Б3)100,
где Бс – отражательная способность искусственно загрязненного образца после стирки; Бз – отражательная способность образца ткани после искусственного загрязнения; Би – отражательная способность образца ткани в исходном состоянии.
Износ белья, или потеря прочности ткани, определяется после 20 циклов срирки по формуле, %,
где Р1 –среднее арифметическое значение разрывной нагрузки стираных образцов,Н; Р2 – среднее арифметическое значение разрывной нагрузки стираных образцов после 20 циклов стирки, Н
Потерю прочности ткани допускается определять методом механического износа.
Способность машины отжимать белье зависит прежде всего от типа отжимного устройства. Качество отжима характеризуется остаточной влажностью – количеством воды в образцах, оставшейся после отжима. Остаточная влажность ткани определяется по формуле, %,
где т2– масса белья после отжима, кг, т1– масса сухого белья, кг.
Эффективность отжима выражается как среднее арифметическое результатов пяти полученных значений, рассчитанных по формуле.
Степень выполаскивания белья определяется по щелочности воды М1 после последнего полоскания относительно щелочности водопроводной воды М2, мг*экв./л:
Значение щелочности воды после полоскания относительно щелочности водопроводной воды не должно превышать 0,3 мг-экв./л. При проведении испытания на выполаскивание применяют рН-метр.
Производительность стиральных машин может характеризоваться количеством белья, обрабатываемого за 1 ч, или временем, необходимым для стирки 1 кг белья.
Важнейшими из эргономических свойств стиральных машин являются удобство пользования, механическая и электрическая безопасность, экологические и гигиенические свойства.
Удобство пользования машиной заключается в удобстве загрузки белья, заполнения бака раствором, управления машиной, выемкой белья, удаления раствора и хранения самой машины.
Механическая и электрическая безопасность – наличие блокировочного и тормозного устройств. Центрифуги и барабаны должны иметь блокировочное устройство для отключения двигателя при открывании крышки; токопроводящие части должны быть надежно изолированы (класс I или II) Машины с электронагревателем должны иметь устройство, автоматически отключающее электронагреватель при достижении заданной температуры
 Экологические свойства – это низкий уровень звука и отсутствие радиопомех.
Гигиенические свойства – невозможность загрязнения белья о детали машин.
Эстетические свойства характеризуются рациональностью формы, целостностью композиции, совершенством производственного исполнения.
Отделка сборочных единиц машины должна служить повышению их надежности: требуется, чтобы детали машин были устойчивы к действию стирального раствора, резина отжимных валиков была твердой и не имела пузырей, раковин и т. п.; лакокрасочные покрытия должны быть прочно сцеплены с металлом, не шелушиться, не отслаиваться, покрытие стекловидной эмалью должно быть блестящим, ровным, без обнаружения металла, трещин, сколов.
 Проведение испытаний
В соответствии с инструкцией по эксплуатации выполняют пять циклов стирки по самой продолжительной программе, предназначенной для стирки белой хлопчатобумажной ткани, за исключением биопрограммы, предусматривающей применение биологически активных моющих средств.
После цикла стирки образцы белья, которые составляют номинальную загрузку, подвергают 4-кратному полосканию с последующим отжимом.
После цикла стирки каждую полоску испытательных образцов ткани высушивают в течение 4 ч и гладят способом, исключающим появление блеска (гладят через слой ткани). Последовательность и температура глажения должны быть такими, чтобы не возникли изменения колориметрических свойств образцов. Температура подошвы утюга не должна превышать 150°С.
Фотоколориметр класса точности на менее 2 должен обеспечивать трехцветное измерение, причем фильтр, поглощающий ультрафиолетовые лучи, должен находиться между источником света и образцом. При испытании отстирываемости используется только синий фильтр трехцветного набора.
Массу испытательной загрузки определяют после 24 ч выдержки образцов белья при температуре окружающей среды (20±2)°С и относительной влажности (65±5)%.
Образцы белья, применяемые в качестве загрузки, предварительно подвергают не менее чем 20 циклам стирки и употребляют для проведения испытаний, пока общее количество циклов их стирки не превышает 60. Образцы белья подвергают перед испытанием трем циклам стирки по программе для сильно загрязненного белого белья с предварительной стиркой и кипячением без моющего средства.
Искусственно загрязненные образцы пришиваются наметочным швом с двух сторон к изделиям из ткани.
Качество отстирываемости испытуемой машины определяется после проведения не менее трех циклов стирки. За окончательный результат принимается среднее арифметическое значение показателей 24 образцов.
Как видно из описания методики измерения отстирываемости, прибегать к таким испытаниям стоит только при наличии достаточно веских причин (например, при необходимости выполнения экспертного исследования) и специального оборудования. В повседневной работе с претензиями потребителей возможно просто провести сравнительную стирку идентично загрязненных образцов на машине клиента и на аналогичной стиральной машине (той же торговой марки и модели), взятой в качестве "эталонной".
Качество отжима определяется проще: остаточная влажность ткани после отжима вычисляется по формуле
m – mo
В= ------------ * 100%
mo
,где m — масса белья после отжима,
mо — масса сухого белья.
Для определения качества отжима достаточно иметь оборудование для взвешивания (весы класса точности 1). Остаточная влажность определяется как среднее значение результатов трех циклов измерений.
Допустимые отклонения скорости вращения центрифуги составляют :
во время стирки: ±1 об/мин;
во время отжима: ±10% от номинала, но не более 100 об/мин.
 Качество полоскания проверяется реакцией фенолфталеина по ГОСТ 5850-72 на 0,8 л воды, отжатой из выстиранного белья после последнего полоскания. При добавлении 3...5 капель 1%-ного раствора фенолфталеина раствор не должен окрашиваться. Значение щелочности воды после полоскания относительно щелочности водопроводной воды не должно превышать 0,3 мг экв/л.
Потеря прочности ткани определяется после 20 циклов стирки по программе для сильнозагрязненных хлопчатобумажных тканей. Расчет потери прочности производится по формуле:
По – П1
П = ----------- *100%
По
где Пo — значение разрывной нагрузки нестиранного образца, Н;
П1 — значение разрывной нагрузки ткани после 20 циклов стирки, Н.
Определение разрывной нагрузки производится в соответствии с ГОСТ 3813-82. Размер образца ткани для испытаний на потерю прочности при стирке составляет 37,5 х 37,5 см.
 Описание прототипа СМП-2Д Аурика-70
В качестве прототипа выбираем стиральную машину полуавтоматическую бытового типа двухбаковую с отдельными баками для стирки и отжима СМП – 2 «Аурика”.
Машина стиральная полуавтоматическая бытовая двухбаковая состоит из корпуса 1, стирального бака 2 с лопастным диском 3, бака центрифуги 6 с корзиной 7, центробежного насоса 13, автоматического клавишного устройства 14, электроприводов лопастного диска и корзины центрифуги, приборов управления.
На корпусе стиральной машины закреплены 4 ходовых катка 1.
Стиральный бак и бак центрифуги вместе с крышкой представляют собой цельносварной каркас. Корпус с каркасом соединяются тягами 17.
Стиральный бак и бак центрифуги закрывается автономными крышками 4 и 5.
Стирка осуществляется в стиральном баке интенсивным потоком стирального раствора, создаваемым вращением лопастного диска. В верхней части стирального бака находится отметка, показывающая уровень, до которого необходимо заливать стиральный раствор (без загрузки белья) для обоих режимов стирки.
Вращение лопастного диска осуществляется от электродвигателя 15 посредством клиноременной передачи, натяжение ремня которой регулируется автоматически.
Отжим белья происходит в корзине центрифуги 7 при ее вращении. Корзина приводится в движение электродвигателем 10, на валу которого корзина закреплена гайкой 8.
Для обеспечения безопасности эксплуатации машины в ее конструкцию введено блокирующее устройство.
ТЕХНИЧЕСКИЕ ДАННЫЕ
Частота тока, Гц 50
Номинальное напряжение, В 220
Номинальная потребляемая мощность, Вт 550
Удельный расход электроэнергии, кВт ч/кг, не более 0,06
Вместимость стирального бака, л 36
Номинальная загрузка сухим бельем, кг 2
Максимальная загрузка корзины центрифуги бельем, кг 2
Эффективность отстирывания, процент, не менее 65,5
Снижение прочности образцов, процент, не более 43
Эффективность отжима, процент, не более 45
Габаритные размеры в нерабочем положении, мм, не более
-длина 690
-глубина 420
-высота 720
Исполнение брызгозащитное, класс 11 по ГОСТ 27570,0 87
Продолжительность непрерывной работы центрифуги,
мин 3
Продолжительность паузы после остановки центрифуги, мин,
не менее 4
Режим работы повторно-кратковременный
Продолжительность непрерывной работы лопастного диска, мин 6
Продолжительность паузы после остановки лопастного диска, мин, не менее 4
Количество режимов стирки 2
Масса машины без упаковки, кг, не более 44,5
Содержание серебра, г 2,27
 
Рисунок 1.2 Схема стиральной машины (Вид 1) «Аурика-71П»:
1 – корпус; 2 – бак; 3 – лопастной диск; 4 – крышка; 5 – крышка; 6 – бак; 7 – крышка центрифуги; 8 – гайка; 9 – фильтр; 10 – электродвигатель; 11 – муфта; 12 – карман; 13 – насос; 14 – клапан; 15 – электродвигатель; 16 – каток; 17 – тяга.
 
Рис. 1.3. Схема стиральной машины (вид 2) «Аурика-71П»:
 1, 14—стяжки; 2— ; 4—резиновая прокладка; 5—сигнальная лампа; 6—ручка включения электронагревателя; 7—ручка реле времени; 8~ крышка: 9— ротор центрифуги: 10—гайка крепления ротора; II—бак центрифуги; 12— штифт; 13 — подшипник; 15 — электродвигатель привода центрифуги; 16— винт; 17— гайка; /8—ходовой ролик; 19— насос; 20 — клапанное устройство; 21 — приводной ремень: 22 — электродвигатель привода активатора: 23 — реле; 24 — пружина подвески электродвигателя; 25 — провода выводов электродвигателя; 26 — провод заземления электродвигателя; 27 — электронагреватель; 28 — хомут крепления электронагревателя; 29 — стиральный бак; 30 – фильтры.
 Расчет геометрических размеров бака
стиральной машины
Расчет геометрических размеров бака стиральной машины определяется с помощью водного модуля, который определяется из расчета материального баланса загрязнений, экстрагируемых из стираемых текстильных изделий, и загрузочной массы сухого белья. Величина водного модуля для стиральных машин составляет 25 дм3/кг, т.к. с увеличением водного модуля свыше 25 дм3/кг количество удаляемых загрязнений практически не изменяется.
Анализируя конструкции стиральных машин, можно сделать заключение, что прямоугольный вид стирального бака является предпочтительным по сравнению с другими.
Геометрические размеры стирального бака определяется также из расчета типового объема пространства, находящегося под умывальником в ванной комнате типового жилого дома. Анализируя подобные стиральные машины, мною выбраны следующие геометрические размеры: ширина – 2,6 дм; длина – 3,1 дм. Высота стирального бака определяется с учетом водного модуля и загрузочной массы сухого белья.
Определяем полезный объем бака
 , (2.1)
где Vп – полезный объем бака, дм3;
mз – загрузочная масса сухого белья, кг;
Vв – водный модуль, дм3/кг.
Определяем высоту стирального бака
 , (2.2)
где H – высота стирального бака, дм;
Vп – полезный объем бака, дм;
А и В – соответственно ширина, и длина стирального бака,  .
Таким образом, геометрические размеры стирального бака составляют:
ширина – 260 мм;
длина – 310 мм;
высота – 450 мм.
 Расчет клиноременной передачи
Крутящий момент на валу электродвигателя:
 (2.3)
где Рдв – мощность электродвигателя;
п1 – число оборотов электродвигателя.
Диаметр меньшего шкива:
 . (2.4)
Принимаем диаметр меньшего шкива d1 = 63 мм.
Диаметр большого шкива:
 , (2.5)
где Uрем – передаточное отношение;
= 0,01…0,02 – коэффициент скольжения.
 (2.6)
где n1 – число оборотов вала электродвигателя;
n2 – число оборотов активатора.
Принимаем диаметр большего шкива  по ГОСТ 1284.3–80.
Уточняем передаточное отношение:
 (2.7)
Межосевое расстояние в интервале:
  (2.8)
где To – высота сечения ремня, указанная в таблице 7.7 [3].
Принимаем межосевое расстояние по стандарту а = 260 мм.
Длина ремня:
  (2.9)
Принимаем длину ремня по стандарту Lр=900мм.
Уточняем межосевое расстояние
 (2.10)
Угол обхвата
 . (2.11)
Число ремней определяем по формуле
 (2.12)
где Pо – допускаемая приведенная мощность, [0,61];
СL – коэффициент, учитывающий влияние длин ремня, [0,95];
Cα – коэффициент, учитывающий влияние угла обхвата, [0,97];
CZ – коэффициент, учитывающий число ремней, [0,95];
Cp – коэффициент, учитывающий влияние режима работы,
[1,1] выбираем по таблице 7.4 [3].
Выбираем число ремней Z = 1.
Скорость
 (2.13)
Коэффициент, учитывающий центробежную силу:
 .
Сила предварительного натяжения ремня:
  ; (2.14)
Сила, действующая на вал:
 (2.15)
 Расчет электродвигателя стиральной машины
В процессе стирки вращающийся активатор создает поток моющего раствора, обеспечивающий перемещение и стирку белья. В стиральных машинах с донным расположением активатора мощность перемешивания расходуется не только на создание потока (гидродинамическое воздействие на белье при стирке), но и на трение белья о вращающийся активатор (механическое воздействие на белье при стирке). Эти два процесса при обработке белья являются наиболее энергоемкими и в наибольшей степени определяют качество стирки - отстирываемость и потерю прочности ткани.
Максимальная мощность перемешивания может быть представлена как сумма затрат на перемешивание моющего раствора активатором, и затрат, возникающих в тот момент, когда вся масса белья, связанная в процессе стирки в жгут (ком) под действием собственного веса и увлекаемая потоком моющего раствора, в вертикальной плоскости, "садится" на активатор. Это явление происходит как в момент пуска активатора, при реверсивном вращении его в процессе стирки, так и в течение процесса. Однако следует отметить, что продолжительность максимального нагружения активатора носит характер пиковой нагрузки и, по отношению к основному времени стирки, составляет малую величину.
Расчет проводится в несколько этапов:
- определяются параметры, необходимые для расчета мощности перемешивания воды в стиральном баке и мощности для преодоления пиковой нагрузки;
- определяется мощность перемешивания воды;
- определяется мощность преодоления пиковой нагрузки;
- рассчитывается мощность, возникающая на валу электродвигателя при максимальном нагружении активатора;
- рассчитывается номинальная (теоретическая) мощность на валу электродвигателя.
Расчет выполняется для воды, т.е. для случая полоскания, так как отсутствие ПАВ при полоскании увеличивает жесткость связи: активатор – раствор – белье, что приводит к повышению расхода энергии на полоскание, по сравнению со стиркой, одинаковой продолжительности.
В активаторных стиральных машинах могут наблюдаться 2 основных режима течения жидкости – это ламинарный и турбулентный.
При ламинарном течении элементарные частицы жидкости движутся параллельно направлению потока жидкости, при турбулентном – возникают нерегулярные пульсации скорости. Разброс порядка 20%. Кроме того, наблюдаются пульсации по температуре и давлению, следовательно будет наблюдаться деформация слоев жидкости относительно друг друга.
Течение жидкости будет турбулентным в том случае, если число Рейнольдса Re10000. Опытные данные показали, что при Re 105…2·105 отстирываемость сравнительно невысокая, при Re106 отстирываемость достигает 70…74%.
В модернизированной конструкции типа СМП-2Д с активатором, расположенным на боковой стенке стирального бака, применяем лопастной тип активатора.
Геометрические параметры активатора
Исходные данные:
- радиус активатора R=77,5·10-3м;
- частота вращения активатора n=615мин-1;
- число лунок Z=6;
- высота гребней h=14·10-3м;
- объем лунки Vс=15,2·10-6м3;
- радиус центра тяжести Rс=0,063м.
 Определим мощность перемешивания воды в стиральном баке.
1. Центробежная сила Fц приложена в точке С - центре тяжести объема V, заключенного в лунке активатора. Центробежная сила, создаваемая активатором в растворе, H.
 (2.16)
где - плотность моющего раствора, [кг/м3];
V – объем жидкости, заключенный в лунке,[м3];
RC - расстояние от оси вращения активатора до центра тяжести объема, заключенного в лунке активатора (радиус вращения центра тяжести), м;
n – частота вращения активатора, мин-1.
2. Мощность перемешивания.
 (2.17)
где Z – количество лунок на рабочей поверхности активатора.
3. Мощность, затрачиваемую на преодоление пиковых перегрузок, рассчитываем исходя из следующих соображений:
 (2.18)
где МК – крутящий момент, Hм;
 – угловая скорость, с-1;
n – частота вращения, мин-1.
Условие работоспособности записывается в виде:
 ,
где Мк – допустимый крутящий момент, Hм;
Мс – момент сопротивления, Hм.
В случае пиковых перегрузок:
 , (2.19)
где Fc - сила сопротивления вращению активатора, H;
R - радиус вращения точки приложения силы сопротивления, м;
Fc - принимается максимально равной двукратному весу номинальной нагрузки стиральной машины сухим бельем, т.е. Fc = 40H, R = Rc
Определяем мощность преодоления пиковой нагрузки.
 (2.20)
где Rc - радиус вращения центра тяжести объема V, м;
n - частота вращения активатора, мин-1.
4. Рассчитываем максимальную потребляемую мощность на валу активатора.
 (2.21)
где Nв – мощность перемешивания;
Nп – мощность преодоления пиковой нагрузки.
 5. Определяем номинальную расчетную мощность на валу активатора.
К реальным условиям работы следует отнести: кратковременность пиковых нагрузок; вязкость связи (активатор – раствор – белье); распределение массы белья в растворе дискретными порциями, а не сосредоточенным комом (жгутом) и т.п.
Коэффициент К определяется как произведение коэффициента К1, учитывающего понижение максимальной расчетной мощности в реальных условиях нагружения активатора, на коэффициент К2, учитывающий связь (взаимодействие): активатор – раствор – белье.
 (2.22)
где tmax – суммарная продолжительность пиковых нагрузок в течении полного цикла стирки (определяется экспериментально), с;
tцик – длительность полного цикла стирки (определяется исходя из требований ГОСТ 8051-83), с.
Отношение tmax/tцик обратно пропорционально отношению мощности пиковых перегрузок к мощности перемешивания раствора, т.е.:
 , (2.23)
где Nb - мощность перемешивания раствора, Вт;
Nn - мощность преодоления пиковых перегрузок, Вт.
 . (2.24)
Коэффициент К2 зависит от шероховатости рабочей поверхности активатора, плотности жидкости в стиральном баке, формы стирального бака, объема жидкости в стиральном баке и, в основном, от степени разряжения в лунках, в момент непосредственного контакта белья с рабочей поверхностью активатора.
Расчет производится для двух активаторов одинаковой формы с разной глубиной лунок. Активатор с большей глубиной лунок условно назовем "жестким", а с меньшей глубиной лунок – "мягким".
Для данной стиральной машины применяется "жесткий" активатор. Тогда применяется коэффициент равный  .
Коэффициент понижения максимальной мощности нагружения, учитывающий реальные условия работы активатора:
 (2.25)
В виду того, что случай максимального нагружения активатора носит пиковый характер по отношению к полному циклу стирки, можно записать максимальное нагружение активатора:
 (2.26)
где  – коэффициент понижения максимальной мощности нагружения,
учитывающий реальные условия работы активатора;
  – максимальная мощность нагружения активатора.
С учетом пиковых нагрузок принимаем электродвигатель с мощностью 180 Вт и =1370 с-1 КД 180-4АР.
|
