基于滾筒洗衣機運動軌跡研究

黃 浣 畢飛龍 吳晚肖

（長虹美菱股份有限公司 合肥 230601）

引言

滾筒洗衣機由微電腦控制，衣物無纏繞、洗滌均勻、磨損率要比波輪洗衣機小10 %[1]，可洗滌羊絨、羊毛、真絲等衣物，做到全面洗滌[2]。目前，我國的滾筒洗衣機行業(yè)正處在一個自主創(chuàng)新、蓬勃發(fā)展的時期，企業(yè)間的競爭進入了白熱化階段[3]。本文主要研究滾筒洗衣機脫水過程的運動軌跡。

脫水性能是指脫水裝置或洗衣機裝置運行到脫水程序[4]，使得脫水桶高速旋轉(zhuǎn)的離心力將衣物上的水分脫離出一部分[5]。

圖1 設(shè)備安裝

1 實驗設(shè)備安裝

本次使用10 kg滾筒洗衣機來進行實驗收集數(shù)據(jù)。如圖1所示，在內(nèi)筒與外筒之間放一根木棒，并將其固定在外筒上。在木棒中間及對準內(nèi)筒中心點的位置上放置一個3D位移傳感器。安裝傳感器時保證Y方向朝正上方。本次實驗使用的采集設(shè)備是東華軟件公司的DH5922D ，采集軟件為DHDAS動態(tài)采集分析系統(tǒng)，采樣頻率設(shè)為1 K。

2 實驗方案制定

本次試驗選擇轉(zhuǎn)速為0 rpm到400 rpm以及穩(wěn)定在900 rpm時的運動軌跡。模擬負載選擇0 kg與10 kg的均布負載量，負載偏心選擇500 g與1 000 g，并且偏心負載塊應(yīng)放在同一位置，以保證得到的實驗數(shù)據(jù)沒有其他因素的干擾。阻尼器分別為4個80 N和4個120 N，吊簧彈性系數(shù)分別為9 N/mm、10.5 N/mm和12 N/mm。通過使用不同的阻尼器與吊簧得到的運動軌跡，最終分析判斷出最佳的組合。Sample Tree如圖2所示。

3 脫水軌跡分析

3.1 從0 rpm到400 rpm的運動軌跡

圖3是均值負載為0 kg，負載偏心為500 g的條件下。吊簧彈性系數(shù)為9 N/mm,阻尼器選擇80 N的運動軌跡。圖4是保證均值負載、偏心負載及吊簧的彈性系數(shù)在相同的條件下，阻尼器選擇120 N所獲得的運動軌跡。

圖2 Sample Tree

從試驗數(shù)據(jù)中獲得左右方向運動軌跡即X的最大值與上下方向運動軌跡即Y的最大值，如表1所示。從中得到在其他參數(shù)相同的條件下，阻尼器系數(shù)為120 N的運動幅度優(yōu)于阻尼器系數(shù)為80 N的運動幅度。

圖5與圖6則是保證均值負載、偏心負載和阻尼器在相同的條件下，吊簧的彈性系數(shù)選擇10.5 N/mm和12 N/mm所獲得的運動軌跡。

圖3 阻尼器為80 N

表1 吊簧的彈性系數(shù)為9 N/mm

從試驗數(shù)據(jù)中獲得左右方向運動軌跡即X的最大值與上下方向運動軌跡即Y的最大值，如表2所示。從中得到在其他參數(shù)相同的條件下，吊簧彈性系數(shù)為12 N/mm的運動幅度要優(yōu)于彈性系數(shù)9 N/mm和12 N/mm運動幅度。

3.2 穩(wěn)定900 rpm的運動軌跡

圖7是均值負載為0 kg，偏心負載為500 g不同的吊簧與阻尼器在穩(wěn)定900 rpm洗衣機的運動軌跡。

圖5 吊簧的彈性系數(shù)為10.5 N/mm

圖6 吊簧的彈性系數(shù)為12 N/mm

表2 阻尼器為80 N

從圖7中可以得到，在空桶條件下，改變吊簧或者阻尼器的系數(shù)，洗衣機轉(zhuǎn)速穩(wěn)定900 rpm時的運動軌跡近乎相同。

圖8為均值負載10 kg，偏心負載500 g，阻尼器80 N時選擇不同的吊簧在900 rpm時的運動軌跡。其中由內(nèi)到外依次是彈簧系數(shù)為12 N/mm、9 N/mm和10.5 N/mm。從試驗數(shù)據(jù)中獲得左右方向運動軌跡即X的最大值與上下方向運動軌跡即Y的最大值，如表3所示。

從中可以得到彈簧系數(shù)為10.5 N/mm的運動軌跡振幅最大。而彈簧系數(shù)為9 N/mm與10.5 N/mm的運動軌跡近乎相同。

圖7 均值負載0 kg，偏心負載500 g

圖8 阻尼器為80 N

表3 阻尼器為80 N

圖9為均值負載10 kg，偏心負載500 g，阻尼器120 N時選擇不同的吊簧在900 rpm時的運動軌跡。其中由內(nèi)到外依次是彈簧系數(shù)為9 N/mm、12 N/mm、10.5 N/mm。從試驗數(shù)據(jù)中獲得左右方向運動軌跡即X的最大值與上下方向運動軌跡即Y的最大值，如表4所示。

從中可以得到彈簧系數(shù)為9 N/mm的運動軌跡效果最佳。

這時只改變阻尼器,均值負載為10 kg，偏心負載為500 g，吊簧彈性系數(shù)選擇9 N/mm。可以獲得圖10所示的運動軌跡。其中圖中由內(nèi)到外為阻尼器120 N和80 N。從試驗數(shù)據(jù)中獲得左右方向運動軌跡即X的最大值與上下方向運動軌跡即Y的最大值，如表5所示。

由表5相應(yīng)數(shù)據(jù)可以得出，在吊簧彈性系數(shù)9 N/mm的情況下，阻尼器為120 N的運動數(shù)值均小于80 N的阻尼器，軌跡的效果最佳。

4 總結(jié)

通過上面的分析可以得到，在不改變其他參數(shù)的條件下，只更換吊簧，吊簧的彈性系數(shù)為10.5 N/mm的效果最差。吊簧彈性系數(shù)為9 N/mm的效果最佳。在不改變其他參數(shù)的條件下，只更換阻尼器，阻尼器為120 N的效果最佳。因此，阻尼器選擇4個120 N、吊簧選擇9 N/mm為最佳組合。不過我們選擇的吊簧與阻尼器不僅僅只考慮運動軌跡，還要考慮噪音、成本等。本次試驗關(guān)于洗衣機的運動軌跡可以給以后提供理論依據(jù)。

圖9 阻尼器為120 N

表4 阻尼器為120 N

圖10 吊簧彈性系數(shù)為9 N/mm

表5 吊簧的彈性系數(shù)為9 N/mm