Андрюшкин О.И., Вараксин С.В.
КЛАССИФИКАЦИЯ ТЕХНОЛОГИЙ МОЙКИ ПОВЕРХНОСТЕЙ АВТОМОБИЛЕЙ *
Аннотация:
в статье рассматриваются классификации технологий мойки поверхностей автомобилей, уделяя особое внимание механическим и физико-химическим методам. Авторы анализируют преимущества и недостатки каждого способа, включая технологии струйной очистки (пескоструйную, гидроабразивную, водоструйную), а также методы с использованием химических средств. Особое внимание уделено водоструйной очистке, которая признана наиболее перспективной благодаря возможности повышения эффективности за счет дополнительной энергии струи. Подчеркиваются экологические и экономические аспекты применения различных технологий, а также их влияние на здоровье операторов.
Ключевые слова:
мойка автомобилей, механические технологии, физико-химические технологии, струйная очистка, водоструйная очистка
В процессе эксплуатации автомобилей на поверхностях кузова и агрегатах скапливаются различные загрязнения. Особенно подвержены загрязнению автомобили, передвигающиеся по грунтовым дорогам при перевозке грузов сельскохозяйственного назначения. На поверхностях кузовных элементов и агрегатов скапливаются растительные загрязнения, масляно-грязевые загрязнения, остатки ядохимикатов и элементы коррозии кузовных деталей. В настоящее время предприятия всех форм собственности заинтересованы в приобретении и использовании недорогой и эффективной техники для очистки поверхностей автомобилей от загрязнений, а также в организации участков мойки на предприятии. Это позволит поддерживать технику в надлежащем состоянии и сократить время ожидания мойки автомобилей.Среди существующих конструкций машин и агрегатов для мойки автомобилей и техники, широкое применение нашли установки высокого давления, которые позволяют качественно очищать поверхности, что достигается за счёт применения различных конструкций насадок, придающих струйным потокам моющей жидкости различную конфигурацию.Согласно определениям [1, 13], мойка — это технологический процесс, обеспечивающий удаление загрязнений с поверхностей путем их разрушения (преодоление прочностных и когезионных сил) с их последующим удалением (преодоление удерживающих адгезионных сил).Все существующие моечно-очистные технологии по способу удаления загрязнений условно можно классифицировать на механические и физико-химические. Классификация технологий и способов очистки поверхностей представлена на рисунке 1.Рисунок 1. Классификация технологий и способов очистки поверхностей.К физико-химическим технологиям мойки будут относиться технологии, которые позволяют удалять загрязнения путем их растворения и смывания в процессе протекания химических реакций. К механическим способам будут относиться способы, принцип действия которых основан на удалении загрязнений струей воды под высоким давлением или ручным способом (пластиковыми или металлическими щетками, скребками и т.д.) [2, 4, 9, 13].При очистке загрязненной поверхности автомобилей физико-химической технологией, технологический процесс очистки включает следующие основные процессы: эмульгирование, растворение, молекулярные превращения, диспергирование, химическое травление обрабатываемой поверхности и ряд других процессов. Воздействие на очищаемую поверхность создается за счет использования моющих средств, которые можно подразделить на органические растворители, кислотные растворы и синтетические моющие средства. Наиболее высокой степени очистки удается достичь при использовании синтетических моющих средств, содержащих поверхностно-активные вещества, которые активно разрушают очаги загрязнений на обрабатываемой поверхности. Существенным недостатком данной технологии мойки, является отрицательное воздействие на окружающую среду и вред, причиняемый здоровью оператора парами химических компонентов, входящих в состав моющего средства.Наиболее часто при мойке автомобилей и их агрегатов используют механическую технологию, при которой энергия водяной струи требуется для разрушения загрязнений и удаления их с очищаемой поверхности путем создания нормальных и касательных напряжений. Механическое удаление загрязнений может производиться соскабливанием или с использованием водяных струй высокого давления, которые создаются с помощью специальных устройств, называемых соплами.Удаление загрязнений соскабливанием - одна из самых широко применяемых технологий очистки. К недостаткам данной технологии относятся низкая производительность и высокая трудоемкость, в совокупности с необходимостью применения специального инструмента. Выполнение данной операции ручным инструментом характеризуется самой низкой производительностью в сравнении с вышеприведенными способами. Ручное удаление загрязнений возможно с применением механического и электрического инструмента и применяется в тех случаях, когда использовать высокопроизводительное оборудование и технологии нецелесообразно или не представляется возможным [3, 5, 7, 8].Более производительными способами очистки являются галтовка и виброабразивная очистка, которые выполняются с применением специализированного оборудования, но применяются, в основном, для очистки узлов и агрегатов автомобилей.Более широкое применение для очистки наружных поверхностей автомобилей от загрязнений нашли технологии с применением сухих и водяных струй, классификация которых представлена на рисунке 2 [14, 15].Рисунок 2. Технологии струйной очистки.Процесс удаления загрязнений с помощью косточковой крошки состоит в воздействии на обрабатываемую поверхность скорлупы или косточек, предварительно раздробленных до размера фракции 2…3 мм, которые подаются сжатым воздухом к объекту очистки под давлением от 3 до 5 МПа. Величина создаваемого давления в струе будет зависеть от уровня загрязнения очищаемой поверхности. Данный способ очистки не оказывает разрушающего действия на поверхность и характеризуется высокой степенью очистки при минимальных затратах. Зачастую его применяют для очистки деталей из алюминиевых сплавов [12, 17]. Значительными недостатками этого способа является сложность используемого оборудования и достаточно высокая концентрация пыли в воздухе рабочей зоны. Это требует применения дополнительных средств индивидуальной защиты операторов очистных установок или установки мощной вытяжной вентиляции.Пескоструйная технология применяется для удаления средне и сильно связных загрязнений (остатки лакокрасочного покрытия, продукты коррозии). Пескоструйная очистка заключается в обдувке очищаемых поверхностей металлическим или кварцевым песком [16, 17]. Положительным моментом данного способа очистки является то, что обрабатываемая поверхность приобретает равномерную шероховатость и хорошую противокоррозионную обработку, что значительно улучшает процесс нанесения краски. Предпочтительным материалом для очистки является металлический песок (дробь, изготовленная из металла), т.к. при очистке с помощью кварцевого песка отмечается повышенное содержание пыли в воздухе, что негативно влияет на здоровье оператора. Недостатком дробеструйных технологий является возникновение электрохимического коррозионного процесса при очистке деталей, изготовленных из цветных металлов [8, 9] и, высокая стоимость металлического песка.Сущность гидроабразивной технологии очистки заключается в резком выбросе гидроабразивной смеси (используются окиси алюминия, карбиды кремния, кварцевый песок) на обрабатываемую поверхность. Эффективность очистки зависит от процентного содержания абразива в смеси: при увеличении содержания абразива возникают трудности в доставке водно-абразивной эмульсии к объекту, а низкое содержание абразива приводит к ухудшению качества удаления загрязнений. Наиболее часто при гидроабразивной технологии очистки применяют кварцевый песок [9].Водоструйная технология очистки основана на использовании силы гидравлического удара и позволяет удалять слабосвязные и среднесвязные загрязнения. Данный способ обеспечивает высокую степень очистки.Действие технологии водоструйной очистки основано на использовании силы гидравлического удара, которая определяется по формуле 1 [15]:где:Р - сила удара струи, Н,m0 - секундная масса жидкости, кг/с,ρ - плотность жидкости, кг/м3,ν0 - скорость истечения жидкости из сопла, м/с,ω0 - сечение набегающей струи, м2,α - угол отражения струи от точки встречи с преградой, рад.Принцип действия гидравлической струи на загрязненную поверхность показан на рисунке 3.Рисунок 3. Схема воздействия струи на омываемую поверхность.1 - поток рассекающей жидкости, 2 - гидравлический прыжок потока, 3 - загрязнение, 4 - очищаемая поверхность, V0 - скорость струи, α -угол наклона (атаки) струи, Р - сила воздействия струи на загрязненную поверхность, N и T - нормальная и тангенциальная составляющие силы воздействия струи на загрязненную поверхность, dН - диаметр струи.Эффективность использования водоструйной очистки зависит от скорости истечения жидкости из сопла, которая определяется выражением:где:H - напор воды, м,g - ускорение силы тяжести, м/с2,φ - коэффициент скорости, зависящий от формы отверстия и типа насадки.Скорость v0 определяет расход воды Q через насадки:где d – диаметр сопла.Для повышения напора необходимо уменьшить диаметр сопла d, что позволит получить большую скорость истечения жидкости и повысить механическую силу воздействия (удара) при неизменном расходе воды. Резкое увеличения давления подачи моечного раствора влечет за собой рост потребления электроэнергии, что ограничивает применение водоструйных технологий. В целях исключения этого недостатка предложен способ гидродинамической кавитационной очистки [12, 13].Сущность способа кавитационной очистки состоит в эрозионном воздействии кавитационных пузырьков, сгенерированных в специальном сопле и усиливающих степень разрушающего воздействие струи воды на объект очистки. Данная технология является наиболее перспективной, так как позволяет повысить механическое воздействие за счет дополнительной энергии и получить качественную очистку при минимальных затратах [13]. Но при данном способе очистки возникает потребность четкого поддержания расчетных параметров, обеспечивающих разрушение кавитационных пузырьков непосредственно у загрязненной поверхности. Минусом данного способа является низкая производительность и повышенная сложность в управлении процессами кавитации. Этим существенно ограничивается диапазон применения данного способа.Рассмотрение существующих технологий очистки показало, что наиболее перспективной является водоструйная очистка, имеющая резервы в виде применения дополнительной энергии рабочей струи.
Номер журнала Вестник науки №5 (86) том 4
Ссылка для цитирования:
Андрюшкин О.И., Вараксин С.В. КЛАССИФИКАЦИЯ ТЕХНОЛОГИЙ МОЙКИ ПОВЕРХНОСТЕЙ АВТОМОБИЛЕЙ // Вестник науки №5 (86) том 4. С. 1543 - 1552. 2025 г. ISSN 2712-8849 // Электронный ресурс: https://www.вестник-науки.рф/article/23464 (дата обращения: 17.07.2025 г.)
Вестник науки © 2025. 16+