ПОВЫШЕНИЕ ЭКОЛОГИЧЕСКОЙ БЕЗОПАСНОСТИ ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ ПРИ ОКРАСКЕ ЭЛЕМЕНТОВ КУЗОВА АВТОМОБИЛЯ ПУТЕМ РАСЧЕТА НОРМ ВРЕДНЫХ ВЫБРОСОВ

ENHANCING ENVIRONMENTAL SAFETY OF THE ENVIRONMENT IN THE CAR BODY PAINTING ITEMS BY CALCULATION STANDARDS EMISSIONS

Ключевые слова: экологическая безопасность, выбросы, окраска, автомобиль, лакокрасочный материал

Keywords: environmental safety, emission, color, car, paint material

В статье рассмотрены вопросы повышения экологической безопасности при окраске элементов кузова автомобиля путем расчета норм вредных выбросов. Инновацией является разработанная авторами методика расчета площади отделываемой поверхности деталей кузова автомобиля, имеющих сложный профиль. Основным средством проведения исследований являются специальные программы для персональных компьютеров, моделирующие указанные операции.

The article deals with issues of improving environmental safety in the color elements of the car body by calculating the norms of harmful emissions. Innovation is the developed technique for calculating the area of a finished surface of the parts of a car body having a complex profile. The subject of study is the operation of applying coating compositions and dried coatings. The primary means of conducting research are special programs for personal computers that simulates these operations.

На сегодняшний момент для формирования покрытия на поверхности изделия чаще всего применяются лакокрасочные материалы (ЛКМ), в которых содержится много различного летучего остатка (ацетон, ксилол, толуол, этилбензол и т.д.).

В результате накопления различных загрязнений в атмосфере, в первую очередь фреонов, происходит разрушение озонного слоя, который предохраняет земную поверхность от солнечной радиации. Загрязнения, поступающие в атмосферу, с осадками возвращаются на Землю и попадают в водоемы и почву [4,с. 15].

В настоящее время уменьшение загрязнения атмосферного воздуха токсичными веществами, выделяемыми промышленными предприятиями является одной из важнейших проблем, стоящих перед человечеством. Загрязнение воздуха оказывает вредное воздействие на человека и окружающую среду.

Материальный ущерб, вызываемый загрязнением воздуха, трудно оценить, однако даже по неполным данным он достаточно велик. Без автомобиля в настоящее время немыслимо существование человечества. Однако, он также отрицательно влияет на экологию [11, с. 165].

Хорошее лакокрасочное покрытие изделий придаёт не только красивый внешний вид, но и предохраняет их от внешних воздействий окружающей среды. Формирование лакокрасочных покрытий осуществляется преимущественно последовательным нанесением различных видов ЛКМ [5, с. 110-112].

При этом происходит полный переход летучей части ЛКМ в парообразное состояние, причем, при окраске выделяется 20...30% паров растворителей, а при сушке - остальное их количество.

Пары растворителей представляют серьезную опасность для здоровья человека. Через легкие и кожу они попадают в кровь, накапливаются в организме человека, вызывая аллергии, ишемические болезни сердца, астму, затруднение дыхания и другие болезни. Кроме того, эти соединения попадают в окружающую среду, а затем поднимаются в атмосферу, разрушая озоновый слой.

Современная технология нанесения лакокрасочных покрытий на элементы кузова автомобиля - это высокоорганизованное механизированное производство, базирующееся на последних научно-исследовательских достижениях в области химии, физики и механики, использовании новых материалов, совершенствовании применяемых и внедрении прогрессивных технологических процессов и высокопроизводительного оборудования [6, с.92].

ЛКМ в составе содержат химические вещества, что приводит к обильным выбросам их в атмосферу. Объемы выбросов зависят от расхода ЛКМ.

Расчет нормы расхода ЛКМ определяется в соответствии с нормативнотехнической документацией по нормированию расхода материалов на окраску для разных видов изделий [1]. Удельная норма расхода материала зависит от площади окраски. При увеличении площади окрашивания происходит уменьшение удельного расхода окрасочного материала.

Расчет удельной нормы расхода материалов для проведения окрасочных работ различных изделий проводится следующим образом.

1. Удельный расход эмали, N3M, кг/м2, для двух- и трехслойной окраски рассчитывается по формуле

2. Удельный расход растворителя эмали, Nprp, кг/м2, для двух- и трехслойной окраски рассчитывается по формуле

Дополнительный удельный расход эмали-основы и растворителя эмали- основы составляет для трехслойной окраски в среднем 50% значения, полученного по формулам (1) и (2) соответственно.

3. Удельный расход лака, NnaK, кг/м2, для двух- и трехслойной окраски рассчитывается по формуле

4. Удельный расход грунта, Nrp, кг/м2, для окраски рассчитывается по формуле

5. Удельный расход растворителя грунта, Nprp, кг/м2, для окраски рассчитывается по формуле

В состав материалов, используемые для окраски, входят: краска (эмаль), прозрачный лак, шпатлевка, грунтовка, порозаполнители, камнезащитная мастика (антигравийное покрытие), отвердитель и растворитель, шлифовальная шкурка, чистящие и вспомогательные средства, материалы для укрывания не окрашиваемых поверхностей, респираторы, обтирочный материал [3].

Одним из основных недостатков данной методики является то, что она не учитывает зависимость удельной нормы расхода материала от площади окраски. При увеличении площади окрашивания происходит уменьшение удельного расхода окрасочного материала, обусловленное сокращением потерь материала из-за значительной ширины (10... 15 см) факела распылителя окрасочного пистолета, а также снижением частоты его переключения [7,с.70].

В Брянском государственном инженерно-технологическом университете разработано информационное и программное обеспечение для моделирования нанесения ЛКМ, расчета расхода лакокрасочных материалов при отделке деталей кузова автомобиля с последующим расчетом выбросов летучих веществ из лакокрасочного материала [2]. В настоящее время указанная программа расширена и добавлены формы для расчета выбросов при окраске деталей кузова автомобиля [9, с.380-385].

Программа написана на языке Object Pascal. В состав базы данных добавлены новые таблицы с информацией о параметрах автомобилей: модель автомобиля, площади деталей кузова, количество деталей кузова. Кроме этого, в базе данных содержится информация о видах лакокрасочного материала, способах нанесение лакокрасочных материалов, а также таблица компонентов химических веществ с долями летучей части.

На рисунке 1 показан вид экранной формы программы с заполненными таблицами базы данных при расчете площади отделываемых деталей автомобиля.

На рисунке 2 показан вид экранной формы программы с заполненными таблицами базы данных при расчете выбросов летучих веществ.

При работе с программой пользователю предоставлен выбор деталей для определенной модели автомобиля. После сформированного списка деталей можно выполнить промежуточные расчеты площади обрабатываемой поверхности. После расчета площади отделываемой детали пользователю предоставлена возможность выбора любого вида лакокрасочного материала из общего списка и способа нанесения. Зная площадь детали и норму расхода, в дальнейшем можно рассчитать количество выбросов летучих веществ.

Рисунок 1 - Вид формы программы с таблицами базы данных при расчете площади отделываемых деталей автомобиля

Вид формы с таблицами базы данных при расчете выбросов летучих веществ

Рисунок 2- Вид формы с таблицами базы данных при расчете выбросов летучих веществ

Все компоненты программы представляют собой открытую информационную систему, что позволяет вводить в неё информацию о новых ЛКМ материалах, их свойствах и параметров автомобилей.

Разработанная программа может применяться предприятиями и территориальными управлениями по охране окружающей среды, специализированными организациями, проводящими работы по нормированию выбросов и контролю за соблюдением установленных нормативов предельно допустимых выбросов.

Библиографический список

  • 1. Методика МИНЮСТа РФЦСЭ 2013 [Электронный ресурс]. -Режим доступа: http://normaplus.ru.- Дата обращения 2.11.2015.
  • 2. Методика расчета выделений (выбросов) загрязняющих веществ в атмосферу при нанесении лакокрасочных материалов (на основе удельных показателей) [Текст]. Введ. 14.04.1997.- СПб.: НИИ Атмосфера, 2005. -32 с.
  • 3. Типы, конструктивные элементы автомобильного кузова и названия деталей [Электронный ресурс]. - Режим доступа: http://autokuz.ru.- Дата обращения 2.11.2015.
  • 4. Лиханов, В.А. Экологическая безопасность [Текст]: уч.пособие/В.А.Лиханов, О.П. Лопатин; Вятская ГСХА-Киров, 2008.-126 с.
  • 5. Лебедев, В.П. Справочник по противокоррозионным лакокрасочным покрытиям [Текст]: Справочное пособие. / В.П, Лебедев, Р.Э, Калдма, В.Л [и др.]. - Харьков, 1988.-231 с.
  • 6. Бронштейн, И. Н.Справочник по математике для инженеров и учащихся вузов [Текст]: Справочное пособие./ И. Н. Бронштейн, К. А. Семендяев.—М.: Наука, 1981.-700 с.
  • 7. Толмачев, И.А., Пиасто. Ремонтная окраска автомобилей [Текст]: уч.пособие/ ИЛ.Толмачев, Пиасто.- Спб.: Химия, 1992.-124 с.
  • 8. Синельников, А.Ф., Кузова легковых автомобилей [Текст]: уч.пособие/ А.Ф. Синельников.- М.: Транспорт, 1995.-256 с.
  • 9. Милюкова, А.В., Спиридонов В.Д., Учуватова Ю.Е., Романов В.А. Моделирование процесса окраски изделий для расчета норм выбросов [Текст]: Актуальные направления научных исследований XXI века: теория и практика. - Воронеж: ВГЛТУ, 2015.№5 (16-4). С.380-385.
  • 10. Horak, V., Do Due L., Vitek R., Beer S., Mai Q. H. Prediction of the Air Gun Performance// Advances in Military Technology.- 2014.- T.9.- № 1.- P. 31-34.
  • 11. Волков В.П., Кривошапов С.И. Расчет выбросов вредных веществ на транспорте [Текст] // Альтернативные источники энергии в транспортно-технологическом комплексе: проблемы и перспективы рационального использования. 2015. Т.2. № 1. С.165-169.

© Спиридонов В.Д., Милюкова А.В., Романов В.А., 2016

УДК 625.042

Чайковский В.А.

аспирант 1 курса

Воронежского государственного лесотехнического университета имени Г.Ф. Морозова, РФ Дорохин С.В.

доктор технических наук, доцент, декан автомобильного факультета Воронежского государственного лесотехнического университета имени Г.Ф. Морозова, РФ

DOI 10.12737/18884

Chaykovsky V.A.

Graduate student Voronezh State University of Forestry and Technologies named after G. F. Morozov, Russian Federation Dorokhin S.V. Doctor Tech. Sci., associate professor, dean of motor-car faculty Voronezh State University of Forestry and Technologies named after G. F. Morozov, Russian Federation

 
Посмотреть оригинал
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ   ОРИГИНАЛ     След >