“活塞式”洗衣機的創新設計

任成高　寧朝陽　楊　紅

洗衣機作為一種常用電器，在家庭中被廣泛使用。目前洗衣機主要有三種，即波輪式洗衣機、攪拌式洗衣機和滾筒式洗衣機。我國最常見的是波輪式洗衣機，但它耗電、耗水、衣物易纏繞、清潔性不佳，而且對衣物的磨損較大。為解決此類問題，我們開發出一種新型“活塞式”洗衣機，它無論從洗衣原理還是工作方式都有別于上述三種洗衣機，而且具有結構簡單，節水節電，造價低廉和洗衣效果優異的特點。

1工作原理

“活塞式”洗衣機的運動是模擬用棒槌捶打衣服、用腳踩洗衣服和用手揉擠衣服等人工洗衣過程。“活塞式”洗衣機的工作原理是通過曲柄滑塊機構將電動機的旋轉運動變成滑塊帶動“活塞”的上下往復直線運動。通過“活塞”帶動衣服在桶內快速地上下運動，此過程中衣服被水強烈地沖刷；當“活塞”運動到彈性活動桶底時，與桶底面板柔性地擠壓衣服，衣服內的水在擠壓作用下穿過織孔，迅速沖擠出來并帶走污漬；再將衣服提起蓬松再次擠壓，在提起過程中，衣服表面在水流沖刷作用下，再一次洗滌并帶走污漬；在重力、活塞拉力或者壓力以及水的浮力作用下，此沖刷方式相當均勻，衣服不易纏繞并能洗凈衣服每個角落。如此循環往復。

2結構設計

根據上述工作原理，本創新作品結構組成主要包含：支架、活動箱、洗衣桶、活塞、活塞傳動系統、脫水傳動系統和掛衣裝置，其中洗衣桶通過軸、端蓋、軸承、軸承座連接在活動箱上，活塞傳動系統和脫水傳動系統設置在支架上，活塞傳動系統與活塞相連，活塞上設有掛衣裝置。

本創新作品的總裝圖如圖1所示。其中洗衣桶3、通過軸21、端蓋30、軸承22、軸承座23連接在活動箱上；活塞電機5、曲柄6、連桿7、導桿8、滑塊9和活塞桿10構成活塞傳動系統，導桿8固定在支架1上，曲柄6與連桿7活動連接，滑塊9套在導桿8上，滑塊9分別與連桿7和活塞桿10固定連接；脫水電機11、齒輪12、空心齒輪軸13、軸承座14、空心撥桿15和撥盤16構成脫水傳動系統，空心齒輪軸13與支架1通過軸承座14相連，空心齒輪軸13上開有一段槽17，空心撥桿15位于空心齒輪軸13內，空心撥桿15上有一凸塊18，凸塊18嵌入槽17內，空心撥桿15的一端固定撥盤16，撥盤16可對應嵌入洗衣桶3的缺口19，活塞桿10穿過空心撥桿15；掛衣裝置為設置在活塞4上的夾子20。

洗衣時，活塞電機5工作，帶動焊接在電機軸上的曲柄6運動，因為曲柄6和連桿7鉸接，連桿7與滑塊9也是鉸接，使得滑塊9沿著導桿8上下運動。活塞桿10的一端固定在滑塊9上，另一端固定在活塞4上。因此活塞4可實現往復運動。活塞4最低點可以擠壓洗衣桶3底部，最高點可以從桶中完全出來，便于洗衣和掛衣。活塞4上設有夾子20，可以掛衣。在桶底部有裝有彈簧的緩沖板24，可以與運動的活塞4實現擠壓，并模擬柔性搓揉。

洗衣機脫水時，脫水、電機11工作，通過齒輪12傳動，帶動與它過盈配合的空心齒輪軸13運動。該空心齒輪軸13上面開了一段槽17，空心齒輪軸13內有一空心撥桿15，撥桿15上設有一小凸塊18。

空心齒輪軸13由此帶動撥桿15一起旋轉運動。同時撥桿15也可上下運動。撥桿15下面焊接一撥盤16，由于撥盤16可對應嵌入洗衣桶3的缺口19，所以通過撥盤16可帶動洗衣桶3旋轉運動，實現脫水甩干。

3性能分析

(1)洗衣方式水流運動劇烈程度遠遠大于普通洗衣機水流劇烈程度，并且其水流方式有兩種：第一是水流沖擊穿過布料織孔；第二是水流在衣服表面沖刷。而普通洗衣機只有第二種水流方式，第一種水流方式洗滌效果要更好。因此，此洗衣方式洗滌，漂洗更干凈。

(2)相比于傳統洗衣機，其機構部件簡化，因而生產成本降低，價格方面利于推廣，尤其在學校及農村。

(3)省水，省洗衣粉，其用水量只要淹沒衣服即可，由于用水量減少，因而洗衣粉用量相應減少。

4創新點

在設計“活塞式”洗衣機的過程中，我們打破常規思維的慣例，追求新的功能原理、新方案、新結構、新造型等，在求異和突破中體現創新，其創新點主要有：(1)采用“活塞”提起、擠壓原理，衣服不成團、沖洗更干凈；(2)采用夾子自動夾緊放開衣服，使用更方便；(3)活動抽屜式提取衣服，外觀可做成像冰箱一樣，漂亮美觀；(4)用電量只相當于普通洗衣機的60％左右。