Основные параметры стиральных машин

Принцип работы и классификация бытовых стиральных машин

Лекция 8

Тема: ИЗУЧЕНИЕ ПРИНЦИПА РАБОТЫ И КЛАССИФИКАЦИИ БЫТОВЫХ СТИРАЛЬНЫХ МАШИН

Стиральные машины предназначены для механизации и автоматизации одной из наиболее трудоемких операций ручного труда в домашнем хозяйстве – стирки белья.

Сущность процесса стирки белья заключается в физико-химическом и механическом воздействии моющего раствора на белье. Моющий раствор состоит из двух компонентов: воды и моющего средства (детергента). Основой моющих средств являются поверхностно-активные вещества (ПАВ), которые на границе раздела «загрязнение – моющий раствор» образуют абсорбционные слои. Различают две группы моющих средств: жировые мыла и синтетические средства. Последние наиболее распространены. Кроме ПАВ в них имеются отбеливающие вещества, добавки различных препаратов для умягчения воды и др.

Процесс стирки в упрощенном виде можно разделить на следующие основные стадии:

· смачивание белья;

· адсорбция (накопление) моющих средств на границе раздела «загрязнение - моющий раствор»;

· отделение загрязнений от белья;

· диспергирование загрязнений, т.е. тонкое измельчение или дробление твердых или жидких тел;

· создание защитных пленок вокруг отмытых загрязнений.

Адсорбция моющих средств на границе раздела способствует снижению поверхностного натяжения, смачиванию поверхности белья, проникновению моющего раствора между бельем и загрязнением и отделению загрязнения. При механическом воздействии на белье загрязнение дробится, и образовавшиеся частицы окружаются защитным слоем, что препятствует осаждению загрязнений на чистое белье. Процесс стирки белья завершается образованием равновесной системы, состоящей из загрязненного раствора и отстиранного белья.

Механическое воздействие на белье создается путем активации моющего раствора, которая заключается в сообщении раствору определенной энергии. Активация способствует смачиванию белья, проникновению моющего раствора между бельем и загрязнением, равномерному распределению моющих средств в воде и диспергированию загрязнений.

Отечественные бытовые стиральные машины выпускаются в соответствии с ГОСТ 8051-93. Настоящий стандарт предусматривает классификацию стиральных машин в зависимости от степени их механизации и автоматизации. Согласно этому основному признаку классификации бытовые стиральные машины делят на следующие типы:

· СМ – стиральная машина без отжима;

· СМР – стиральная машина с ручным отжимным устройством;

· СМП – стиральная машина полуавтоматическая, у которой управление отдельными процессами обработки ткани и ее перекладка выполняются оператором;

· СМА – стиральная машина автоматическая, у которой все операции по обработке тканей, переход от одной операции к другой и управление ими выполняются автоматически в соответствии с заданной программой.

Кроме этого, отечественные стиральные машины делятся также по следующим признакам:

· способ активации моющего раствора;

· число баков;

· возможность нагрева моющего раствора;

· номинальная загрузка белья и др.

По способу активации моющего раствора стиральные машины делят на следующие типы:

· машины с вращающимся рабочими органами;

· вибрационные;

· с направленным потоком жидкости или воздуха.

Перечисленные способы активации могут быть использованы самостоятельно или в сочетании друг с другом. К машинам с вращающимся рабочими органами относятся следующие: с дисковыми активаторами (боковыми, донными или наклонными), с лопастными мешалками и барабанные. Вибрационные стиральные машины в зависимости от источника вибрации могут быть механическими, электромагнитными, гидродинамическими, магнитострикционными и пьезоэлектрическими. Преимуществом вибрационных машин является меньший износ белья при стирке. Это же относится и к машинам с направленным потоком жидкости или воздуха.

В настоящее время для бытовых целей используют преимущественно стиральные машины активаторного и барабанного типа, так как их отличает простота и относительно невысокая стоимость.

В машинах с дисковыми активаторами активация моющего раствора создается вращающимся диском, на одной из плоскостей которого имеются специальные ребра, усиливающие степень активации. Бывает машины с боковым расположением активатора в баке, с донным и с наклонным.

В барабанных машинах стирка производится в перфорированном барабане с ребрами на внутренней поверхности для усиления перемешивания белья. Барабан, установленный горизонтально в баке машины, заполняют бельем, после чего в бак наливают воду. Уровень воды в баке должен быть таким, чтобы заполненный бельем барабан был частично погружен в нее.

При вращении барабана белье под действием центробежных сил прижимается к внутренней поверхности барабана и, увлекаемое им, поднимается вверх. Подъем происходит до тех пор, пока момент трения белья о внутреннюю поверхность барабана относительно его оси вращения превосходит момент массы белья относительно этой оси. Когда момент, создаваемый массой белья, становится больше момента трения, белье падает вниз в моющий раствор, а затем вновь увлекается барабаном вверх. Процесс этот периодически повторяется. Частоту вращения барабана выбирают так, чтобы белье при стирке поднималось до самой верхней точки барабана и только затем падало в моющий раствор. При этих условиях достигается наибольшая эффективность стирки. В зависимости от вида обрабатываемого материала оптимальная частота вращения барабана при стирке находится в пределах 45…60 мин^–1.

Для предотвращения скручивания белья барабану придается прерывисто-реверсивное вращательное движение по следующей схеме: вращение по часовой стрелке – пауза – вращение против часовой стрелки. Продолжительность этих периодов задают, исходя из вида обрабатываемого материала, степени его загрязнения и других факторов. Наиболее часто применяют следующие схемы вращения (в секундах): 11-4-11; 4-11-4; I2-3-I2; 3-12-3. Чем больше время вращения барабана, тем интенсивнее процесс стирки, поэтому схемы 11-4-11 и I2-3-I2 применяют для стирки сильно загрязнённых хлопчатобумажных тканей, а схемы 4-11-4 и 3-12-3 – для стирки тканей из синтетических материалов.

По возможности нагрева моющего раствора (по наличию нагревательных элементов):

· без нагрева;

· с полным нагревом;

· с дополнительным нагревом.

Стиральные машины без нагрева предназначены для работы от магистрали с горячей и холодной водой. Необходимую температуру моющего раствора получают, смешивая в соответствующих пропорциях горячую и холодную воду. Максимально возможная температура моющего раствора определяется температурой горячей воды, поступавшей из водопроводной магистрали.

Стиральные машины с полным нагревом имеют встроенные нагревательные элементы, мощности которых достаточно для нагревания холодной воды до необходимой температуры. Такие машины могут работать как от магистрали с горячей и холодной водой, так и от магистрали только с холодной водой.

Стиральные машины с дополнительным нагревом предназначены для работы от магистрали с горячей и холодной водой. Такие машины имеют небольшой по мощности нагревательный элемент, который служит для подогрева моющего раствора, если температура горячей воды, поступающей из магистрали, ниже требуемой, а также для поддержания температуры моющего раствора в процессе стирки на заданном уровне.

По числу баков:

· однобаковые;

· двухбаковые.

Первые из них имеет два отдельных бака, расположенных в общем корпусе. Один из баков предназначен для стирки белья, другой – для отжима. Белье из одного бака в другой перекладывают вручную. В однобаковых машинах старка и отжим белья происходят в одном баке.

По номинальной загрузке бельем, кг: 1,0; 1,5; 2,0; 3,0; 4,0; 5.

По способу загрузки:

· с верхней загрузкой,

· Ф – с фронтальной загрузкой.

По способу управления:

· электромеханическое управление;

· Э – с электронным управлением.

К основным техническим и технологическим параметрам относятся:

· номинальная загрузка сухого белья;

· потребляемая машиной мощность;

· удельный расход электроэнергии;

· габаритные размеры;

· масса;

· отстирываемость;

· потеря прочности;

· остаточная влажность;

· удельная емкость бака;

· водный модуль машины.

Номинальная загрузка сухого белья в кг на одну стирку является основным параметром, определяющим основные параметры стирального бака (барабана) и другие конструктивные параметры машины. Машины с номинальной загрузкой в 1 – 2 кг проектируются типа СМ и СМР, с номинальной загрузкой в 2 – 3 кг – типа СМП и с загрузкой 4 кг и более – типа СМА. Необходимость увеличения номинальной загрузки в машинах с более высокой степенью механизации выполняемых процессов стирки обуславливается экономическими соображениями.

Потребляемая машиной мощность и удельный расход электроэнергии на один полный цикл стирки, отнесённый к 1 кг сухого белья, относится к энергетическим показателям стиральной машины и характеризует её экономичность.

Габариты машины определяют пространство, необходимое для хранения ее и эксплуатации. Габариты машины в общем случае зависят от того, в каком положении она находится: нерабочем или рабочем. Под нерабочим понимают положение машины во время транспортирования и хранения; под рабочим – положение машины с укрепленным отжимным устройством, с открытыми крышками загрузочных отверстий и с укрепленным активатором (для малин типа СМ). Ниже приведены предельно допустимые размеры стиральных машин в нерабочем положении, мм:

машины с дисковыми активаторами:

СМП-2; СМП-1,5 750´480´850

CМР-2; СМР-1.5 450´500´850

СМ-1; СМ-0,75 480´530´500

барабанные машины:

СМП-4, СМП-3, СМП-2, СМА-4 600´600´850

Таблица 3.1

Основные параметры бытовых стиральных машин (ГОСТ 8051-93)

Типоразмер машины	Номинальная загрузка, кг	Потребляемая мощность, Вт	Масса, кг, не более
электропривода	электронагревательного устройства	суммарно единовременно потребляемая
СМА-3 СМА-3Б СМА-4Б СМА-4ФБ СМП-3Б СМП-3 СМП-2Д СМР-1,5 СМР-2 СМ-1 СМ-1,5	1,5 1,5		— — — —

Отстирываемость, потеря прочности и остаточная влажность являются основными характеристиками, определяющими качество обработки белья.

Отстирываемость – способность испытуемой машины при взаимном механическом, химическом и тепловом воздействии удалять загрязнения с испытательных образцов ткани при номинальной загрузке в установленных условиях. Отстирываемость белья за один цикл стирки определяется по формуле, %:

, (3.1)

где Б_с – белизна или отражательная способность искусственно загрязненного образца после стирки;

Б_з – белизна или отражательная способность образца ткани после искусственного загрязнения;

Б_и – белизна или отражательная способность образца ткани в исходном состоянии.

Значения белизны определяют посредством блескомера ФБ-2. За результат принимают среднее арифметическое значений, полученных после трех полных циклов стирки. Отстирываемость искусственно загрязненных образцов должна быть не менее 60%.

Износ белья, или потеря прочности ткани, определяется после двадцати циклов стирки по формуле, %:

, (3.2)

где Р₁ – среднее арифметическое значение разрывной нагрузки стиральных образцов, Н;

Р₂ – среднее арифметическое значение разрывной нагрузки стиральных образцов после двадцати циклов стирки, Н.

Потеря прочности белья после 20 циклов стирки белья не должна превышать 25% для стиральных машин активаторного типа и 20% для стиральных машин барабанного типа.

Степень отстирываемости и потеря прочности белья зависят от многих факторов: формы бака, расположения диска активатора, степени активации моющего раствора, моющих средств, характеристики электродвигателя и др. Активация моющего раствора оказывает двоякое влияние на показатели отстирываемости и потери прочности. Чем больше степень активации, тем сильнее механическое воздействие на обрабатываемое белье. Степень отстирываемости при этом увеличивается, но увеличивается и потеря прочности белья. И, напротив, при уменьшении степени активации потеря прочности уменьшается, но одновременно снижается и степень отстирываемости. Это необходимо учитывать при выборе формы и размеров активатора, а также частоты его вращения. При прочих равных условиях наименьшую потерю прочности дают стиральные машины, активатор которых приводится в действие электродвигателем с мягкой механической характеристикой. В таких машинах при кратковременных перегрузках частота вращения активатора значительно снижается, чем предотвращается износ белья. После устранения перегрузки частота вращения активатора практически не снижает степень отстирываемости белья.

Способность машины отжимать бельё 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, %:

, (3.3)

где m₂ – масса белья после отжима, кг;

m₁ – масса сухого белья, кг.

Продолжительность отжима в центрифуге равна 3 мин, в барабанных машинах – в соответствии с инструкцией завода-изготовителя. Остаточная влажность белья после отжима должна быть не менее 100% для машин с ручными отжимными валками; 60% – для машин с отжимом в центрифуге; 120% – для машин с отжимом в барабане; 40% – для машин, имеющих устройство для подсушки белья.

Водным модулем машины является отношение количества моющего раствора, необходимого для стирки, к массе загруженного сухого белья:

М=V_Б/G_б, (3.4)

где V_Б – количество моющего раствора в л или дм³, необходимого для стирки белья;

G_б – номинальная загрузка сухим бельем, кг.

Водный модуль и удельная емкость бака (барабана) при заданным значениях номинальной загрузки и параметров качества обработки белья характеризуют качество конструкции машины. Чем меньше при указанных условиях величины водного модуля и удельной емкости, тем более совершенна конструкция машины, так как при этом уменьшается расход воды и конструкционных материалов, идущих на изготовление бака и барабана. Для машин с нагревательными элементами уменьшение расхода воды сокращает также и затраты электроэнергии.

Для стиральных машин барабанного типа водный модуль составляет 5…7 л/кг, для машин с дисковым активатором – от 16 до 22 л/кг.

Коэффициент заполнения стирального (удельная емкость) бака (барабана) бельём определяется отношением ёмкости бака (барабана) в дм³ к номинальной загрузке его сухим бельём в кг. От значения этого коэффициента в том или ином типе стиральной машины зависят конечные результаты стирки: отстирываемость, износ белья и т.п. Для стиральных машин барабанного типа удельная емкость барабана находится в пределах 12…16 дм³/кг.

Производительность стиральных машин может характеризоваться количеством белья, обрабатываемого за один час, или временем необходимым для стирки 1 кг белья.

Дата добавления: 2014-01-13