基于滚筒洗衣机运动轨迹研究

黄 浣 毕飞龙 吴晚肖

（长虹美菱股份有限公司 合肥 230601）

引言

滚筒洗衣机由微电脑控制，衣物无缠绕、洗涤均匀、磨损率要比波轮洗衣机小10 %[1]，可洗涤羊绒、羊毛、真丝等衣物，做到全面洗涤[2]。目前，我国的滚筒洗衣机行业正处在一个自主创新、蓬勃发展的时期，企业间的竞争进入了白热化阶段[3]。本文主要研究滚筒洗衣机脱水过程的运动轨迹。

脱水性能是指脱水装置或洗衣机装置运行到脱水程序[4]，使得脱水桶高速旋转的离心力将衣物上的水分脱离出一部分[5]。

图1 设备安装

1 实验设备安装

本次使用10 kg滚筒洗衣机来进行实验收集数据。如图1所示，在内筒与外筒之间放一根木棒，并将其固定在外筒上。在木棒中间及对准内筒中心点的位置上放置一个3D位移传感器。安装传感器时保证Y方向朝正上方。本次实验使用的采集设备是东华软件公司的DH5922D ，采集软件为DHDAS动态采集分析系统，采样频率设为1 K。

2 实验方案制定

本次试验选择转速为0 rpm到400 rpm以及稳定在900 rpm时的运动轨迹。模拟负载选择0 kg与10 kg的均布负载量，负载偏心选择500 g与1 000 g，并且偏心负载块应放在同一位置，以保证得到的实验数据没有其他因素的干扰。阻尼器分别为4个80 N和4个120 N，吊簧弹性系数分别为9 N/mm、10.5 N/mm和12 N/mm。通过使用不同的阻尼器与吊簧得到的运动轨迹，最终分析判断出最佳的组合。Sample Tree如图2所示。

3 脱水轨迹分析

3.1 从0 rpm到400 rpm的运动轨迹

图3是均值负载为0 kg，负载偏心为500 g的条件下。吊簧弹性系数为9 N/mm,阻尼器选择80 N的运动轨迹。图4是保证均值负载、偏心负载及吊簧的弹性系数在相同的条件下，阻尼器选择120 N所获得的运动轨迹。

图2 Sample Tree

从试验数据中获得左右方向运动轨迹即X的最大值与上下方向运动轨迹即Y的最大值，如表1所示。从中得到在其他参数相同的条件下，阻尼器系数为120 N的运动幅度优于阻尼器系数为80 N的运动幅度。

图5与图6则是保证均值负载、偏心负载和阻尼器在相同的条件下，吊簧的弹性系数选择10.5 N/mm和12 N/mm所获得的运动轨迹。

图3 阻尼器为80 N

表1 吊簧的弹性系数为9 N/mm

从试验数据中获得左右方向运动轨迹即X的最大值与上下方向运动轨迹即Y的最大值，如表2所示。从中得到在其他参数相同的条件下，吊簧弹性系数为12 N/mm的运动幅度要优于弹性系数9 N/mm和12 N/mm运动幅度。

3.2 稳定900 rpm的运动轨迹

图7是均值负载为0 kg，偏心负载为500 g不同的吊簧与阻尼器在稳定900 rpm洗衣机的运动轨迹。

图5 吊簧的弹性系数为10.5 N/mm

图6 吊簧的弹性系数为12 N/mm

表2 阻尼器为80 N

从图7中可以得到，在空桶条件下，改变吊簧或者阻尼器的系数，洗衣机转速稳定900 rpm时的运动轨迹近乎相同。

图8为均值负载10 kg，偏心负载500 g，阻尼器80 N时选择不同的吊簧在900 rpm时的运动轨迹。其中由内到外依次是弹簧系数为12 N/mm、9 N/mm和10.5 N/mm。从试验数据中获得左右方向运动轨迹即X的最大值与上下方向运动轨迹即Y的最大值，如表3所示。

从中可以得到弹簧系数为10.5 N/mm的运动轨迹振幅最大。而弹簧系数为9 N/mm与10.5 N/mm的运动轨迹近乎相同。

图7 均值负载0 kg，偏心负载500 g

图8 阻尼器为80 N

表3 阻尼器为80 N

图9为均值负载10 kg，偏心负载500 g，阻尼器120 N时选择不同的吊簧在900 rpm时的运动轨迹。其中由内到外依次是弹簧系数为9 N/mm、12 N/mm、10.5 N/mm。从试验数据中获得左右方向运动轨迹即X的最大值与上下方向运动轨迹即Y的最大值，如表4所示。

从中可以得到弹簧系数为9 N/mm的运动轨迹效果最佳。

这时只改变阻尼器,均值负载为10 kg，偏心负载为500 g，吊簧弹性系数选择9 N/mm。可以获得图10所示的运动轨迹。其中图中由内到外为阻尼器120 N和80 N。从试验数据中获得左右方向运动轨迹即X的最大值与上下方向运动轨迹即Y的最大值，如表5所示。

由表5相应数据可以得出，在吊簧弹性系数9 N/mm的情况下，阻尼器为120 N的运动数值均小于80 N的阻尼器，轨迹的效果最佳。

4 总结

通过上面的分析可以得到，在不改变其他参数的条件下，只更换吊簧，吊簧的弹性系数为10.5 N/mm的效果最差。吊簧弹性系数为9 N/mm的效果最佳。在不改变其他参数的条件下，只更换阻尼器，阻尼器为120 N的效果最佳。因此，阻尼器选择4个120 N、吊簧选择9 N/mm为最佳组合。不过我们选择的吊簧与阻尼器不仅仅只考虑运动轨迹，还要考虑噪音、成本等。本次试验关于洗衣机的运动轨迹可以给以后提供理论依据。

图9 阻尼器为120 N

表4 阻尼器为120 N

图10 吊簧弹性系数为9 N/mm

表5 吊簧的弹性系数为9 N/mm