1、滾筒洗衣機設(shè)計滾筒洗衣機設(shè)計 摘摘 要要：滾筒洗衣機發(fā)源于歐洲，洗衣方法是模仿綁捶擊打衣物原理設(shè)計，由不銹鋼內(nèi) 筒，機械程序控制器，經(jīng)過磷化，電泳，噴涂三重保護的外殼，和兩塊笨重的水泥塊用 于平衡滾筒旋轉(zhuǎn)時產(chǎn)生的巨大離心力做重復(fù)運動，加上洗衣粉和水把衣物洗滌凈。 關(guān)鍵詞關(guān)鍵詞：滾筒洗衣機 排水系統(tǒng) 滾筒洗衣機結(jié)構(gòu) 洗衣機節(jié)水 目目 錄錄 滾筒洗衣機排水系統(tǒng)設(shè)計 .- 1 - 續(xù) 論 .- 1 - 1 前 言 .- 5 - 1.2 滾筒洗衣機的現(xiàn)狀與趨勢分析 .- 5 - 1.2.1 我國洗衣機現(xiàn)狀 .- 5 - 1.2.2 滾筒洗衣機的發(fā)展趨勢 .- 5 - 1.3 現(xiàn)有研究的不足及本文研究的

2、內(nèi)容 .- 5 - 2 滾筒洗衣機的總體設(shè)計 .- 7 - 2.1 滾筒洗衣機的總體方案結(jié)構(gòu)設(shè)計 .- 7 - 2.1.1 滾筒式洗衣機洗滌部分結(jié)構(gòu) .- 9 - 2.1.2 滾筒洗衣機操作部分結(jié)構(gòu) .- 11 - 2.1.3 滾筒洗衣機支撐部分結(jié)構(gòu) .- 12 - 2.1.4 滾筒洗衣機傳動部分結(jié)構(gòu) .- 12 - 2.1.5 滾筒洗衣機給排水部分結(jié)構(gòu) .- 12 - 2.2 滾筒洗衣機的工作原理 .- 13 - 3 XQG50-166 滾筒洗衣機給排水系統(tǒng)的設(shè)計 .- 14 - 3.1 給排水系統(tǒng)的總體設(shè)計 .- 14 - 3.2 進水管 .- 16 - 3.3 進水電磁閥 .- 18 -

3、 3.4 洗滌劑盒 .- 19 - 3.5 過濾器 .- 21 - 3.6 排水泵 .- 23 - 4 洗衣機節(jié)水設(shè)計分析 .- 25 - 4.1 問題的提出與分析 .- 25 - 4.2 問題的假設(shè) .- 25 - 4. 3 模型的建立與求解 .- 25 - 4.4 模型結(jié)果的數(shù)據(jù)比較與應(yīng)用 .- 32 - 4.5 模型的優(yōu)缺點與改進方向 .- 33 - 5 總 結(jié) .- 35 - 謝 辭 .- 36 - 參考文獻 .- 37 - 1 1 緒論緒論 1.11.1 課題的背景及研究意義課題的背景及研究意義 洗衣機是利用電能產(chǎn)生機械作用來洗滌衣物的清潔電器。按其額定洗滌容量分為家 用和集體用兩類

4、滾筒洗衣機 1932 年，美國本德克斯航空公司宣布，他們研制成功第一 臺前裝式滾筒洗衣機，洗滌、漂洗、脫水在同一個滾筒內(nèi)完成。這意味著電動洗衣機的 型式躍上一個新臺階，朝自動化又前進了一大步！這種發(fā)源于歐洲的洗衣機是模仿棒錘 擊打衣物原理設(shè)計，利用電動機的機械 做功使?jié)L筒旋轉(zhuǎn)，衣物在滾筒中不斷地被提升 摔下，再提升再摔下，做重復(fù)運動，加上洗衣粉和水的共同作用使衣物洗滌干凈。全面 的洗滌能力鶴立雞群。因為衣物在洗滌過程中不纏繞、洗滌均勻、磨損小，所以就連羊 絨、羊毛、真絲衣物也能在機內(nèi)洗滌，做到真正的全面洗滌性能?？梢岳眉訜峒せ钕?衣粉中的活性酶，充分發(fā)揮出洗衣粉的去污效能。由于用水量較小，可

5、以在桶內(nèi)形成高 濃度洗衣液，在節(jié)水的情況下帶來理想的洗衣效果 前滾筒洗衣機也有不盡人意的地方：耗時耗電，而且一旦關(guān)上門，洗衣過程中無法 打開；水泵抽水不可能抽得一點都不剩所以就會殘留余水在機內(nèi) 久了會發(fā)臭滋生細菌； 水泵把水向上抽的時候只可以抽水出去而不可以把泡沫一同抽出，而且排水速度慢 1.1.2 2 滾筒洗衣機的現(xiàn)狀與趨勢分析滾筒洗衣機的現(xiàn)狀與趨勢分析 1.2.11.2.1 我國洗衣機現(xiàn)狀我國洗衣機現(xiàn)狀 1.2.21.2.2 滾筒洗衣機的發(fā)展趨勢滾筒洗衣機的發(fā)展趨勢 滾筒洗衣機正在逐步的向高端市場發(fā)展，由原來的單純追求節(jié)水節(jié)電逐步向健康環(huán)保等 方向發(fā)展。除菌概念日漸流行越來越向著功能多元化

6、集成化發(fā)展，多功能成為未來的發(fā) 展趨勢，而操作方面更加趨向去智能化和人性化 1.31.3 現(xiàn)有研究的不足及本文研究的內(nèi)容現(xiàn)有研究的不足及本文研究的內(nèi)容 近年北方地區(qū)連續(xù)干旱，許多城市供水告急。作為日常生活中的用水大戶，洗衣機 用水日益引起人們的關(guān)注，用水量成為家庭選購洗衣機的重要標(biāo)準(zhǔn)。洗衣機如何實現(xiàn) “節(jié)水”？洗衣機節(jié)約用水與洗衣機洗滌方式、洗滌劑、脫水速度、程序選擇、結(jié)構(gòu)設(shè) 計等有關(guān)。 節(jié)水并非只是限制、壓縮用水，節(jié)約用水的關(guān)鍵是提高用水效率，減少水的不合理 使用和浪費。國家提倡節(jié)約用水，也應(yīng)出臺相應(yīng)的節(jié)水措施和制定節(jié)水器具相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)， 并對之宣傳，鼓勵制造廠家開發(fā)、生產(chǎn)、銷售節(jié)水型產(chǎn)品，促使

7、消費者使用節(jié)水型產(chǎn)品。 因此，以此為契機我們把節(jié)水設(shè)計作為此后洗衣機的重要參數(shù)?，F(xiàn)在很多廠家都把 節(jié)水作為洗衣機重要賣點，我們也加入這一行列。 本文主要完成 XQG50-166 滾筒洗衣機設(shè)計-總體方案設(shè)計及給排水系統(tǒng)設(shè)計。設(shè)計 原始參數(shù)為： 1、洗滌容量：5kg； 2、洗滌轉(zhuǎn)速：67r/min； 3、脫水轉(zhuǎn)速：600 r/min； 4、額定電壓：220V； 5、最大輸出功率：1150W； 6、總重量：約 80kg； 7、外形尺寸：600 x530 x855mm； 本題目將設(shè)計一種對衣料、床單等紡織物進行洗滌、脫水的全自動滾筒洗衣機。該 洗衣機主要有以下幾大部分組成：主體部分(洗滌系統(tǒng))、給排

8、水系統(tǒng)、操作系統(tǒng)、控制 系統(tǒng)、傳動系統(tǒng)、支撐系統(tǒng)等。具體設(shè)計內(nèi)容為： 1.了解滾筒洗衣機給排水系統(tǒng)的基本構(gòu)成及工作原理，熟悉其設(shè)計、生產(chǎn)的基本知 識。 2.進行滾筒洗衣機給排水系統(tǒng)的設(shè)計。 3.畢業(yè)設(shè)計說明書。 本次設(shè)計基本要求為： 1.能獨立進行設(shè)計計算、分析、繪圖、數(shù)據(jù)處理、撰寫技術(shù)報告。 2.掌握工程技術(shù)設(shè)計的基本方法，學(xué)會調(diào)查研究，查閱技術(shù)文獻、資料、手冊、工 具書等。 3.使用 Solid Edge 進行滾筒洗衣機給排水系統(tǒng)的零部件及裝配設(shè)計。 4.進行指定部件設(shè)計，圖紙表達完整，符合國家標(biāo)準(zhǔn)。 2 2 滾筒洗衣機的總體設(shè)計滾筒洗衣機的總體設(shè)計 2.12.1 滾筒洗衣機的總體方案結(jié)構(gòu)

9、滾筒洗衣機的總體方案結(jié)構(gòu)設(shè)計設(shè)計 查閱資料，確定 XQG50-166 滾筒洗衣機的總體設(shè)計方案，進行運動和動力計算。結(jié) 構(gòu)如圖 2.1 所示： 1-操作面板 2-洗滌劑 3-內(nèi)筒 4-圓形前窗 5-玻璃視孔 6-洗滌液面 7-異 型密封圈 8-洗滌物 9-外筒排水管 10-排水泵 11-過濾器 12-小皮帶輪 13-雙速電動機 14-傳動三角帶 15-洗衣機排水管 16-管狀加熱器 17-外筒 18-軸承與軸承座 19-大皮帶輪 20-外筒的 Y 型支架 21-進水電磁閥 22-進水 管 23-自來水籠頭 圖 2.1 滾筒洗衣機的總體結(jié)構(gòu) 歸納起來大致分為五部分：即洗滌部分、操作部分、給排水系

10、統(tǒng)、支撐部分、電氣 傳動和自動控制部分等構(gòu)成。 2.1.12.1.1 滾筒式洗衣機洗滌部分結(jié)構(gòu)滾筒式洗衣機洗滌部分結(jié)構(gòu) 洗滌部分主要由內(nèi)桶（不銹鋼滾筒） 、外桶（盛洗滌水及裝脫水器的部件） 、內(nèi)桶叉 形架、轉(zhuǎn)軸及滾筒軸承等組成。 內(nèi)桶及內(nèi)桶叉形架，結(jié)構(gòu)（如圖 2.2 和 2.3）所示 1.內(nèi)筒前蓋 2.內(nèi)筒 3.加強塊 4.叉形架 5.軸襯套 6.內(nèi)筒主軸 7.內(nèi)筒后蓋 圖 2.2 內(nèi)筒結(jié)構(gòu)圖 1.內(nèi)筒舉升筋 2.內(nèi)筒前蓋 3.內(nèi)筒 4.圓孔 5.衣物投入口 圖 2.3 內(nèi)筒 滾筒是對衣物進行洗滌、漂洗和脫水的關(guān)鍵運轉(zhuǎn)部件，其結(jié)構(gòu)對洗滌效果有著直接 影響。 內(nèi)桶叉形架與內(nèi)桶鉚接在一起，以支撐內(nèi)

11、桶，其結(jié)構(gòu)（如圖 2.4）所示。 1.叉形架固定孔 2.叉形架 3.主軸 圖 2.4 內(nèi)筒叉形架 （2 2）外筒及外筒叉形架）外筒及外筒叉形架 外筒。外筒由外桶前蓋、外筒密封圈、外筒扣緊環(huán)等組成的封閉盛水桶。外筒底 部懸掛驅(qū)動電機，為調(diào)節(jié)重心而設(shè)置的平衡物也分別安裝在頂部和底部。結(jié)構(gòu)（如圖 2.5，2.6）所示 1.排水管法蘭 2.外筒 3.外筒后蓋 4.外筒支板 5.電動機支架 6.橡膠運輸桿襯 7.叉形 架支架 8.上配重支架 9.掛簧支架 10.外筒支架 11.減震器支架 12.加熱器支架 圖 2.5 外筒結(jié)構(gòu)圖 1. 外筒 2.外筒橡膠密封圈 3.外筒前蓋 4.外筒扣緊卡環(huán) 圖 2.6

12、 外筒 外筒叉形架。結(jié)構(gòu)如圖 2.7 所示 1.螺釘連接孔 2.叉形架 3.軸承座 圖 2.7 外筒叉形架 2.1.22.1.2 滾筒洗衣機操作部分結(jié)構(gòu)滾筒洗衣機操作部分結(jié)構(gòu) 操作部分包括操作盤和前門結(jié)構(gòu)， （1）操作盤 操作盤由操作骨架（前面板） 、程序標(biāo)牌（前裝飾面版） 、琴鍵開關(guān)、程控器旋鈕 及指示燈組成。 （2）前門 前門由門內(nèi)環(huán)、門外環(huán)、玻璃碗、密封圈、手柄、手柄按鈕、門手柄抓鉤、門手 柄銷、手柄彈簧及按鈕彈簧等組成。 2.1.32.1.3 滾筒洗衣機支撐部分結(jié)構(gòu)滾筒洗衣機支撐部分結(jié)構(gòu) 支撐部分是把整個機芯與機箱及底座連接起來，能起到減震或隔震的作用。由于內(nèi) 筒的直徑和質(zhì)量都很大，所

13、以轉(zhuǎn)動起來慣性也很大，稍不平衡就會硬起振動。因此通常 采用雙重支撐，使洗衣機的洗滌部件懸吊在外箱體的內(nèi)部，一是受力點均勻分布。 雙重支撐上部采用的是拉伸彈簧，拉伸彈簧的一端與箱體上部相連，另一端與洗滌 外筒連接，既起到了懸吊作用，尤其到了減震作用。下部采用的是彈性支撐裝置，一端 與洗滌外桶連接，另一端固定在洗衣機的底座上，可同時起到支撐和減震阻尼的作用。 2.1.42.1.4 滾筒洗衣機傳動部分結(jié)構(gòu)滾筒洗衣機傳動部分結(jié)構(gòu) 傳動部分主要由電動機、皮帶輪及傳動皮帶等組成。結(jié)構(gòu)如圖所示 滾筒洗衣機的內(nèi)筒不僅要以低速、高速轉(zhuǎn)動，而且還要頻繁的正反轉(zhuǎn)，由于內(nèi)筒的 質(zhì)量大，所以動扭矩也要大，這些均要有電動

14、機承擔(dān)，因此滾筒式洗衣機中對電動機的 要求也較高。 目前的洗衣機，廣泛采用的是電容運轉(zhuǎn)式電動機，這種電動機具有運行性能和起動 性能好，過載能力強的優(yōu)點。在滾筒式洗衣機中，采用的是電容運轉(zhuǎn)式雙速電動機，它 是洗衣機得主驅(qū)動力源。它由兩套繞組裝在同一定子上，使之有不同的轉(zhuǎn)速，就相當(dāng)于 兩個不同轉(zhuǎn)速的電動機合為一體。在電動機上安裝的小皮帶輪是用鑄鋼制成的，而經(jīng)傳 動皮帶所帶動的大皮帶輪一般為鋁合金制成。大皮帶輪與內(nèi)桶骨架轉(zhuǎn)軸固定在一起，從 而實現(xiàn)內(nèi)桶的轉(zhuǎn)動。 2.1.52.1.5 滾筒洗衣機給排水部分結(jié)構(gòu)滾筒洗衣機給排水部分結(jié)構(gòu) 給排水系統(tǒng)顧名思義包括給水系統(tǒng)和排水系統(tǒng)。給水系統(tǒng)結(jié)構(gòu)包括，進水管、進

15、水 電磁閥、內(nèi)進水管、洗滌劑盒、回旋進水管。排水系統(tǒng)包括排水波紋管、過濾器、排水 泵連接管、排水泵、排水管。 2.22.2 滾筒洗衣機的工作原理滾筒洗衣機的工作原理 滾筒洗衣機的洗滌原理與波輪式洗衣機有所不同，滾筒式洗衣機是將被洗滌物放在 多孔的不銹鋼內(nèi)筒中，內(nèi)筒裝置在盛放洗滌液的外桶里，其洗滌液面高度大約為內(nèi)筒半 徑的二分之一。滾筒在電機的帶動下旋轉(zhuǎn)，洗滌物在滾筒內(nèi)隨之轉(zhuǎn)動。滾筒內(nèi)壁沿軸向， 設(shè)置了三條凸筋（也稱舉升筋） ，如圖 2.3 所示。依靠滾桶內(nèi)三條凸筋的作用，將織物 舉升到高出洗滌液面的某一高度時，內(nèi)筒轉(zhuǎn)動的時候，舉升筋把衣服帶著一起轉(zhuǎn)動，逐 漸升高，當(dāng)?shù)竭_一定高度時，由于內(nèi)筒的轉(zhuǎn)

16、速很慢，產(chǎn)生的離心力不足以克服衣服的重 量，所以衣服斜著落下來，這種跌落會產(chǎn)生錘擊，把衣服里面所含的水，以較高的速度 擠出來，使洗滌液與衣服纖維之間有較大的相對運動，衣服在旋轉(zhuǎn)到內(nèi)筒底部時，又重 新吸進較多的洗滌液，舉升筋又將衣服帶起來。如此反復(fù)循環(huán)，實現(xiàn)洗滌。脫水的時候， 內(nèi)筒往一個方向做高速旋轉(zhuǎn)，靠慣性離心力的作用，衣服里的水往外遷移，經(jīng)內(nèi)壁上的 小孔拋散到外筒里。隨著滾筒不斷的正、反方向運轉(zhuǎn)，織物也不斷地被反復(fù)托起和落下， 并不斷地與洗滌液發(fā)生撞擊。與此同時，織物與織物之間、織物與筒壁之間不斷地發(fā)生 摩擦，這些作用，猶如手搓、板搓、刷洗、甩打等手工洗液的作用，達到洗凈的目的。 為了提高洗

17、凈度，滾筒式洗衣機還具有加熱功能，可以對洗滌液自動加熱，溫度可自動 調(diào)節(jié)（一般控制在 40 -95之間） ，洗滌液溫度的提高又加快了分子的運動速度，加 速了洗滌劑的化學(xué)作用。所以，滾筒式洗衣機是依靠上述機械、化學(xué)和熱三種作用，達 到洗滌的目的。結(jié)構(gòu)如圖（2.8）所示。 1.滾筒 2.凸筋 3.洗滌織物 4.洗滌液 5.盛水外桶 6.電動機 圖2.8 滾筒洗衣機的工作原理 3 XQG50-166 滾筒洗衣機給排水系統(tǒng)的設(shè)計 3.13.1 給排水系統(tǒng)的總體設(shè)計給排水系統(tǒng)的總體設(shè)計 給排水系統(tǒng)由進水管，進水電磁閥，內(nèi)進水管，洗滌劑盒，溢水管，回旋進水管， 排水波紋管，過濾器，排水泵連接管，排水泵，排

18、水管等組成。 其中給水系統(tǒng)結(jié)構(gòu)包括，進水管、進水電磁閥、內(nèi)進水管、洗滌劑盒、回旋進水管。 進水系統(tǒng)如圖3.1所示。 1.進水管2.進水電磁閥3.內(nèi)進水管4.洗滌劑盒組件5.回旋進水管6.外桶 圖3.1進水系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖 排水系統(tǒng)包括排水波紋管、過濾器、排水泵連接管、排水泵、排水管。排水系統(tǒng)結(jié) 構(gòu)如圖3.2所示。 本文主要對給排水系統(tǒng)進行詳細的設(shè)計，包括進水管，進水電磁閥，洗滌劑盒，過 濾器，排水管等。 1.排水泵連接管 2.排水泵 3.排水管 4. 外箱體 5.過濾器 6.過濾器網(wǎng) 7.排水波紋管 8.外桶 圖3.2 排水系統(tǒng)結(jié)構(gòu) 3.23.2 進水管進水管 進水管是由兩端帶有緊固螺紋管接頭的

19、橡膠管制成，耐腐蝕，耐老化，耐高水壓。 一端與洗衣機上的進水電磁閥連接，另一端與自來水龍頭連接。 內(nèi)進水管是連接電磁閥與洗滌劑盒的進水管道，用普通橡膠制成。結(jié)構(gòu)設(shè)計尺寸如 圖3.3和表3.1所示。 圖3.3內(nèi)進水管 表3.1 內(nèi)進水管設(shè)計要求 顏色扯斷力 （ /cm ） 2 扯斷伸長率 (%) 硬度 (邵爾A) 混合材料 初始特性 黑 70200 555 丁苯橡膠 人工老化試驗恒溫箱 中70加熱70小時 -20%-20% 5 70水中加入0.05% 標(biāo)準(zhǔn)洗滌劑進入試驗 70小時 -20%-20% 10 回旋進水管，是連接洗滌劑盒出水口與盛水桶（外桶）進水口的橡膠管，用耐酸堿 橡膠制成，自來水由

20、該管進入盛水桶內(nèi)。 結(jié)構(gòu)尺寸如圖3.4所示。 圖3.4 回旋進水管 3.33.3 進水電磁閥進水電磁閥 在全自動滾筒洗衣機中，進水電磁閥起著控制水源開關(guān)的作用。結(jié)構(gòu)如圖3.5所示。 電磁閥門上有一電磁線圈，線圈內(nèi)有一圓柱形可磁化的防銹金屬芯，設(shè)接通電源時， 鋼芯被上端的彈簧壓住，密封住閥中的氣體，閥門是關(guān)閉的。接通電源后，由于電磁力 的作用，閥芯被吸引，閥中的氣孔被打開，自來水通過自身的壓力，將閥門打開，水從 閥中流過。斷電后，閥芯又被彈簧壓下封住氣孔，閥門緊閉。所以要想打開進水電磁閥 必須具備兩個條件：一要有相應(yīng)的電源電壓，二是自來水要有一定的壓力。 1-接線端子 2-鐵芯 3-線圈 4-上

21、蓋 5- 封水班 6-橡膠封 7-出水口 8-導(dǎo)向桿 9-閥體 10-流量閥 11-過濾網(wǎng) 12-橡膠墊 13-磁芯 14-彈簧 15-磁芯套 圖3.5進水電磁閥結(jié)構(gòu)示意圖 3.43.4 洗滌劑盒洗滌劑盒 它是由洗滌劑盒上蓋，分水聯(lián)動機構(gòu)，洗滌劑盒骨架，洗滌劑盒抽屜組成。洗滌劑 盒上蓋內(nèi)有分水槽和噴嘴組成。當(dāng)自來水進入洗滌劑盒上蓋內(nèi)時，由噴嘴根據(jù)程序指令 將水噴到指定的水槽內(nèi)，水又由該水槽中的小孔流下，流到洗滌劑盒抽屜里，進入洗衣 機盛水桶內(nèi)。結(jié)構(gòu)如圖3.6所示。 分水聯(lián)動機構(gòu)，是洗滌劑盒與程序控制器之間的連接機構(gòu)，它是由小扇齒輪，大扇 齒輪，摩擦墊，杠桿臂，控制桿，噴嘴六種塑料件和彈簧組成，

22、安裝在洗滌劑盒上蓋和 程控器之間，它的一端與洗滌劑盒上蓋噴嘴柄連接，另一端與程序控制器分水凸輪接觸。 當(dāng)程序控制器工作時，凸輪控制分水聯(lián)動機構(gòu)，由自來水按照程序要求，自動分配進水。 結(jié)構(gòu)如圖3.7所示。 洗滌劑盒抽屜，分ABCD四格，不同的格內(nèi)放入不同的洗滌劑，A格放預(yù)洗洗滌劑，B 格放主洗滌劑，C格內(nèi)放軟化劑，D格內(nèi)放漂白粉或香料。各格內(nèi)的洗滌劑被洗滌劑盒上 蓋內(nèi)留下的水按需要先后沖入盛水桶內(nèi)。結(jié)構(gòu)如圖3.8所示。 圖3.6洗滌劑盒組件結(jié)構(gòu)圖 圖3.7分水杠桿 圖3.8洗滌劑盒抽屜 3.53.5 過濾器過濾器 過濾器是由過濾器體，過濾器網(wǎng)，過濾器塞子和過濾器密封圈這四種零件組成。其 中過濾器

23、體和過濾器網(wǎng)是由聚丙烯加40%的滑石粉注塑成型。 過濾器密封圈采用耐酸堿橡膠制成，它們固定在箱體右下方，打開過濾器門就可看 到。如圖3.9所示。 圖 3.9 過濾器密封圈 過濾器塞子由ABS注塑成型。結(jié)構(gòu)如圖3.10所示。 圖3.10過濾器塞子 過濾器體有四個孔，最大的孔通過排水管與排水泵連接；最細的孔是氣孔，通過一 根氣管與鼓風(fēng)室相連；其余兩個孔，一個是通過排水波紋管與外桶相連，另一個是通過 以橡膠管與冷凝室相連。它的作用是過濾洗滌液中絨毛，鈕扣，硬幣等雜物，以免堵塞 管道和損壞排水泵。過濾器安裝在洗衣機外向體的右下方，可以定期打開過濾網(wǎng)清洗雜 物，保證排水暢通。如圖3.11所示。 圖 3.

24、11過濾器體 過濾器體總裝配圖，如圖3.12所示。 圖3.12過濾器裝配 3.63.6 排水泵排水泵 滾筒式全自動洗衣機的排水方式一般采用上排水方式，且不設(shè)排水閥門，而是排水 泵進行排水。排水泵體由塑料注塑成型，揚程一般在1.5米左右，排水量約為25L/分， 安裝在洗衣機外向體內(nèi)的右下方， （結(jié)構(gòu)如圖3.13）所示。 1-導(dǎo)線 2-接線端子 3- 葉輪式螺釘 4-水泵進水口 5- 葉輪式 6-水泵排 水口 7-安裝支架 8-定子鐵芯 9-風(fēng)葉 圖3.13排水泵結(jié)構(gòu)示意圖 排水泵是由電機，泵體，葉輪，風(fēng)葉等組成。在電機帶動下，高速旋轉(zhuǎn)的葉輪將水 加壓上排。 排水泵的動力源采用開啟式單相罩極電動機

25、驅(qū)動，功率為90W，排水泵電動機有過 熱保護器，當(dāng)排水泵堵轉(zhuǎn)，溫L過高或出現(xiàn)異常時，過熱保護其動作，電路自動切斷， 停止對排水泵線圈供電。待溫度下降后，過熱保護器又自己接通，排水泵繼續(xù)工作。所 以該排水泵有極好的耐熱性能和安全性能，是國內(nèi)其他洗衣機所沒有的。 排水泵連接管用耐酸堿橡膠制成，是過濾器和排水泵之間的連接管，其兩端的卡環(huán) 分別卡在過濾器和排水泵的進水口上，結(jié)構(gòu)如圖3.14所示。 圖3.14排水泵連接管 排水管是一種用橡膠和塑料復(fù)合而成的塑料橡膠管，耐酸堿，耐老化，耐高溫，抗 彎折。它的一端用卡環(huán)卡在排水泵的出水口處，另一端有一彎鉤，可直接掛在水池邊沿， 洗衣機里的廢液通過排水泵由排水

26、泵管排出機外。 4 4 洗衣機節(jié)水設(shè)計分析洗衣機節(jié)水設(shè)計分析 4.14.1 問題的提出與分析問題的提出與分析 我國淡水資源有限,節(jié)約用水人人有責(zé)。洗衣服在家庭用水中占有相當(dāng)大的份額,因 此節(jié)約洗衣機用水十分重要。假設(shè)在放入衣物和洗滌劑后洗衣機的運行過程為:加水- 漂洗- 脫水;加水- 漂洗- 脫水;加水- 漂洗- 脫水(稱“加水- 漂洗- 脫水”為運行一 輪) 。 我們需要解決的問題就是在滿足一定洗滌效果的條件下,確定一次洗滌衣物所需運 行的輪數(shù)和每輪加水量,使總的用水量最少從而達到節(jié)水的目的。 目前,洗衣機的類型較多,但它們的工作原理基本相同:一方面靠各種機械力(包括水 的上下翻滾、渦旋與器

27、壁相撞產(chǎn)生的力) 的作用去污;另一方面這種機械力又加強了洗 滌劑對塵污的濕潤、乳化、分散、增溶和脫離等基本去污功效。整個洗滌過程,我們可 認(rèn)為洗滌劑能和衣物上的全部塵污充分發(fā)生反應(yīng),使之乳化為可溶于水的微粒,并且在各 輪清洗中,該微粒在各種機械力的作用下均勻擴散到水中。 對于衣物的洗滌效果,我們可以分別從洗滌后衣物上塵污的相對含量和絕對含量兩 方面進行考慮。 4.24.2 問題的假設(shè)問題的假設(shè) 根據(jù)問題的背景和考慮問題簡便起見,我們作如下幾點假設(shè): (1) 洗滌劑一次性加入,即洗衣機的整個洗衣過程為一輪洗滌(加洗滌劑) ,多輪清 洗(不加洗滌劑)； (2) 洗滌劑的加入量適當(dāng),即洗滌劑能與衣物

28、上的全部塵污發(fā)生反應(yīng),生成溶于水的 乳化微團,但不過量,不轉(zhuǎn)變成塵污； (3) 每一輪漂洗中,殘留于衣物中的塵污成分都能均勻擴散到水中； (4) 衣物中所含塵污的體積和重量相對于水來說可忽略； (5) 每一輪漂洗后水溶液密度近似取為 1 千克/ 升。 4.4. 3 3 模型的建立與求解模型的建立與求解 對于衣物的洗滌效果,我們可從衣物洗滌后所含塵污的相對含量進行評價。先給出 如下定義: 塵污比:第 n 輪漂洗脫水后衣物上所含塵污量與未洗滌前衣物上所含塵污量 m n m 0 之比,記為 。 即 = (4.1) 0 0 m mn 衣物的塵污程度和洗滌的干凈程度本是模糊的概念,為便于評價,我們引入塵

29、污比閾 值 ，并認(rèn)為當(dāng)時,使達到了洗滌效果。 00 這里先解釋一下洗衣機的一個性能參數(shù): 脫水率洗滌前干衣物重量與脫水后衣物重量之比值,即 r = (4.2) w d W W 式中，r-洗衣機的脫水率，為常數(shù)； W 洗滌前干衣物的重量； d W 脫水后衣物的質(zhì)量。 w 脫水后衣物所含塵污水溶液的體積為 V = W （） (4.3)c dw WW d d W r W d 1 1 r 式中，V 脫水后衣物所含水溶液的體積；c 水溶液的容重，取=1kg/L。 根據(jù)假設(shè) 3 可知第 i 輪漂洗過程中，水溶液所含的塵污量應(yīng)等于（i-1）輪漂洗 脫水后衣物中所含塵污量，于是： m = (4.4) i ci

30、 ci VV Vm 1 遞推可得 m = = n cn cn VV Vm 1 )( 1 2 2 cncn cn VVVV Vm = (4.5) 121 0 )()(VVVVVVV Vm ccncn n c 式中 m 第 i 輪漂洗脫水后衣物中所含塵污量（2） ； i ni m 為洗滌前衣物所含塵污量。 0 洗衣機的用水量跟機器性能有關(guān),有兩個限制: (1) 保證洗衣機能正常運轉(zhuǎn)的最小水量 V； min (2) 受洗衣缸容量限制的最大水量 V；max 其中保證洗衣機正常運轉(zhuǎn)的最小水量 V與需洗滌衣物的重量有關(guān),可以為滿足關(guān) min 系： V=a+b (4.6) mind W 根據(jù)以上分析，我們首

31、先建立模型 I 如下： 目標(biāo)函數(shù) min f = (4.7) n i i V 1 結(jié)束條件 V)1 (, max1minmaxmin niVVVVVVV cci (4.8) 0 21 min )()( ) 1 1 ( cnc n cd d dc VVVVV VKW bWaV r WV f:總的用水量； V ：各輪加水量（1。 i )ni 該模型的求解需要洗滌輪數(shù) n 和各輪加水量 V （1，使總用水量 f 最少。 i )ni 我們利用求極值的方法，在固定 n 的情況下，求出局部最優(yōu)解，再以 n 為變量，求出全 局最優(yōu)解。 對于一定的 n,根據(jù) 定理 對于 V x ,x ,有 12 0, m x

32、 x ,x , (4.9) 12mm xxxmx, 21 當(dāng)且僅當(dāng)時 x =，取等號。 1m xx 2 對目標(biāo)函數(shù)進行變換 f= ccn n i i VnVVVcVVV) 1()()( 21 1 有 f ccnC VnVVVVVn) 1()()( 21 又由約束條件 0 21 )()( cnc n c VVVVV V 可得 V 021 )()( n ccnc VVVVV 所以 ccc n n c ccnc VVnVn V n VnVVVVVnf ) 1 1 () 1( ) 1()()( 0 0 21 當(dāng) V = V + V =時取等號，此時 1 c 2 n c cn V VV 0 min f

33、= n ()-V + V 1 1 0 n cc (4.10) 當(dāng)視 n 為變量時，(4.10)式對 n 求導(dǎo)： n cc n Ln VV dn df 0 0 0 ) 1 1 ( n c n LnV dn fd 0 3 0 2 2 0 0, 10 2 2 0 dn fd n 又 0 0 2 2 0 dn fd dn df mli 可知，f 在 n上單調(diào)遞減。這說明在沒有邊界條件限制下，漂洗輪數(shù)越多，), 0( 總用水量 f 越少。 考慮極限情況： 當(dāng) n (01)1 0 n 時 0 有羅必塔法則可求得 Li (4.11) c n VLnfm)1 ( 0 此時 V0, 3221 n VVVV 事實

34、上，用戶要使用水量最小，則要求每一滴水都充分利用，即使脫去的水溶液含 污量盡量大，極限情況正說明了這一點。 當(dāng)有邊界約束時 由 V (4.12) min 0 32 VV V VV c n c n 得 n 0 min ln ln VV V C c C 令 n 0 min 0 ln ln c c c V VV V 符號“Z”表示取不大于 Z 的最大整數(shù) 。 當(dāng) n=n 且無邊界約束時最小用水量為 0 f= 0 n cc n VVn ) 1 1 ( 0 0 0 當(dāng) n=n +1 時，必然有各輪加水量為,使總用水量最小，為 0min V f= 1 0 n c VVn min0 ) 1( 模型的解與下面

35、兩個條件有關(guān) (1)V (4.13)2( max 0 0 niV V n c n i (2)f f (4.14) 0 n1 0 n f:洗 n 輪無邊界約束時第 i 輪加水量總和的用水量(2)；, 0 n i V 0 n 0 ni f:洗(n +1）輪第 i 輪加水量和總的用水量(2)。, 1 0 n i V 1 0 n 0 ni 當(dāng)條件(1)、(2)同時滿足時，模型的解為： n=n0 V = 1 0 0 n c V V-V n V 2 0 0 n c V c f = n 0cc n VV ) 1 1 ( 0 0 當(dāng)條件(1)(2)不能同時滿足時，模型的解為: n=n +1 0 V =V 1c

36、 V min VV n V 2min f = (n ) 1 0 c VVmin 模型的結(jié)果與實際情況有很多相同之處,但其對洗滌效果采用衣物的塵污比進行 評價,有一些不妥之處。因為采用塵污比閾值進行控制,會使原來很臟的衣物洗滌后不能 達到用戶要求的干凈程序;而對較干凈的衣物用相同的塵污比閾值進行控制,又沒有必要。 因此我們考慮采用衣物上塵污的絕對含量評價洗滌效果。 設(shè)衣物的總表面積為 S ,衣物上的塵污量顯然應(yīng)與其表面積 S 成正比，也與衣物的 重量 W 成正比，可設(shè)： d m (4.15)SKWd 0 第 n 輪洗滌后，衣物上塵污可認(rèn)為均勻分布于表面，與面積 S 成正比。 m (4.16)s

37、n 式中：k塵污系數(shù)； 衣物的單位面積塵污量。 則 (4.17) dd n kWskW s M m 0 )()( 210cnc n cdn d VVVVV VKW m m KW 引入衣物單位面積塵污量閾值并認(rèn)為當(dāng)時,達到洗滌效果。建立模型 0 0 如下: 目標(biāo)函數(shù)min f = (4.18) n i i V 1 結(jié)束條件 V)1 (, max1minmaxmin niVVVVVVV cci (4.19) 0 21 min )()( ) 1 1 ( cnc n cd d dc VVVVV VKW bWaV r WV 模型的求解方法與模型 I 相同，略。 4.44.4 模型結(jié)果的數(shù)據(jù)比較與應(yīng)用模型

38、結(jié)果的數(shù)據(jù)比較與應(yīng)用 每次洗滌的衣物量,由資料統(tǒng)計可得如下四個期望值: Wd =1 kg 單身家庭- 次所洗衣量 1 Wd = 1.5kg 三口之家- 次所洗衣量 2 d = 2kg 五口之家- 次所洗衣量 3 Wd = 3kg 洗較重的衣物如毛毯等 4 衣物的塵污系數(shù) K = 0. 05 較臟衣物K = 0. 02 一般衣物K = 0. 01 較凈衣物 123 衣物單位面積塵污量閾值 = 0. 0001 0 洗衣機最大用水量取為 V = 50 升 max 洗衣機脫水率 r = 50 % 由數(shù)據(jù)統(tǒng)計,借助 Mathematical 軟件包擬合得洗衣機最小用水量 V = 17. 9515 min

39、 +6. 7633Wd 升,模型的求解結(jié)果見表 4.1。 表 4.1 模型的求解結(jié)果 洗滌量 塵污比閾值 1 kg 1.5 kg2kg3 kg n=2 n=2n=2n=2 f=49L f=56L f=63L f=76L01 . 0 0 v =25L 1 v =28L 1 v =31L 1 v =38L 1 n=2 n=2 n=2 n=2 f=49L f=56L f=63L f=82L 005. 0 0 v =25L 1 v =28L 1 v =31L 1 v =42L 1 n=3 n=3n=3n=2 f=74L f=84L f=94L f=115L 0005 . 0 0 v =25L 1 v

40、=28L 1 v =31L 1 v =38L 1 用戶根據(jù)自己所洗衣物的重量和塵污程度選擇相應(yīng)的洗衣操作程序。 模型求解的洗衣機運行程序結(jié)果見表 4.2 。 表 4.2 模型的求解結(jié)果 洗滌量塵污系數(shù) 1 kg1.5 kg2 kg3 kg n=2n=2n=2n=2 f=49Lf=56Lf=63Lf=76L v =25L 1 v =28L 1 v =31L 1 v =38L 1 n=2n=2n=2n=2 f=49Lf=56Lf=63Lf=82L v =25L 1 v =28L 1 v =31L 1 v =42L 1 n=2n=2n=2n=3 f=49Lf=56Lf=71Lf=115L v =25

41、L 1 v =28L 1 v =37L 1 v =38L 1 從表中數(shù)據(jù)來看,隨衣物的塵污程度和洗衣量的增加,用水量呈增大趨勢,這與實 際相符。 4.54.5 模型的優(yōu)缺點與改進方向模型的優(yōu)缺點與改進方向 優(yōu)點: 本模型具普遍適用性, 可根據(jù)實際情況確定不同的參數(shù)S、K、M , 從而得 出相應(yīng)的洗衣程序。 缺點與改進方向: 對洗滌和漂洗衣物的時間只作了比較籠統(tǒng)的定性分析, 其實也可 根據(jù)實際情況設(shè)計出最優(yōu)的漂洗時間. 若能在考慮洗衣機節(jié)水的同時還能與洗衣機的節(jié) 電、節(jié)能、省力、省時、噪聲污染等方面進行綜合考慮, 應(yīng)有更符合要求的、更合適于 實際需要。模型假設(shè)中設(shè)衣物上的污物全溶于溶液, 事實上

42、是不可能的. 它應(yīng)該用洗凈 度或洗凈比來衡量, 并建立與模型有關(guān)的數(shù)量關(guān)系. 為了客觀地衡量洗衣效果, 還考慮 是否有必要對衣物進行人工搓洗. 在模型中對 的上下限規(guī)定。實際上是依賴于洗衣 i x 機的類型、新舊和被洗衣物的種類、數(shù)量、質(zhì)量和布料等, 而上下限的不同, 有時對洗 衣模型的解答會有很大影響. 附錄K 值確定的參考方法 用K 來刻畫洗滌效果, 其值可以經(jīng)實驗來測定出. 現(xiàn)在比較通用的標(biāo)準(zhǔn)是用漂洗 比來衡量洗凈效果. 所謂漂洗比就是指在規(guī)定試驗條件, 漂清被洗衣物上所含洗滌劑和 污垢的能力, 測定漂洗比時常用 2% 的氯化鈉溶液代替洗滌液作為原液, 則在一定溫度 下, C =2%，漂

43、洗比為式中A 表示原液的電導(dǎo)率, B 為漂洗后液體的電導(dǎo) 1 keA BA )( 率, e 為自來水的電導(dǎo)率, k = 0.9 為漂洗系數(shù)。 5 上述過程實際上就是k 值的確定過程, 國家規(guī)定的數(shù)值是一種通用標(biāo)準(zhǔn), , 1 所以B = A 0.9(A - e) , 而溶液在濃度很稀時, 其電導(dǎo)率和濃度的關(guān)系為: B= 是一個標(biāo)準(zhǔn)的化學(xué)公式, 是常數(shù),是溶液的摩爾濃 mmmm CC其中,1 m C 度. 所以, 當(dāng)期望得到某種洗滌效果時, 可查出值, 從而得出B 值, 由B 又可計算 得出 ，對進行單位換算, 可得出漂洗后溶液的百分比濃度 此時K 值也就確 m C m C n C 定出了, K

44、=/。 n C 1 C 5 5 總總 結(jié)結(jié) 經(jīng)過一個多月的努力，滾筒式洗衣機給排水系統(tǒng)設(shè)計進給系統(tǒng)設(shè)計論文終于完成 在整個設(shè)計過程中，出現(xiàn)過很多的難題，但都在老師和同學(xué)的幫助下順利解決了，在不 斷的學(xué)習(xí)過程中我體會到： 寫論文是一個不斷學(xué)習(xí)的過程，從最初剛寫論文時滾筒式洗衣機給排水系統(tǒng)設(shè)計認(rèn) 識到最后能夠?qū)υ撛O(shè)計有深刻的認(rèn)識，我體會到實踐對于學(xué)習(xí)的重要性，以前只是明白 理論，沒有經(jīng)過實踐考察，對知識的理解不夠明確，通過這次的畢業(yè)設(shè)計，真正做到理 論實際相結(jié)合。 總之，通過畢業(yè)設(shè)計,我深刻體會到要做好一個完整的事情，需要有系統(tǒng)的思維方 式和方法，對待要解決的問題，要耐心、要善于運用已有的資源來充實