SU1678934A2 - Стиральна машина - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к стирке, а именно к стиральным машинам с автоматическими уравновешивающими устройствами , и позвол ет повысить надежность в работе машины за счет повышени  точности балансировки. Стиральна  машина содержит размещенный в цилиндрическом корпусе барабан дл  бель , установленный на приводном валу, и смонтированные на последнем под дном барабана один над другим средства дл  динамической балансировки барабана. Каждое средство динамической балансировки барабана содержит закрепленные на валу барабана радиальные стержни, расположенные на равных угловых рассто ни х один от другоИзобретение относитс  к стирке, а именно к стиральным машинам с автоматическими уравновешивающими устройствами , и  вл етс  усовершенствованием устройства поавт.св. № 1359372. Целью изобретени   вл етс  повышение надежности в работе машины за счет более точной балансировки. го, ролики по количеству стержней, установленные свободно на их концах и перпендикул рно им, закрепленный на корпусе машины коаксиэльнооси вращени  барабана обод, внутренний диаметр которого превышает диаметр окружности, проведенной через наиболее удаленные от оси вращени  барабана точки наружной поверхности роликов, на заданную максимальную величину возможного при дисбалансе смещени  вращающегос  барабана относительно начального его положени , и установленное на валу барабана между роликами неуравновешенное кольцо, св занное с роликами с возможностью поворота при их вращении в период вызванного дисбалансом вращающегос  барабана зацеплени  роликов с ободом при смещении барабана, причем оба средства имеют одинаковое количество стержней, одинаковое их угловое расположени  на валу барабана , а диаметры роликов, свободно установленных на стержн х обоих средств, различаютс  на величину, определ емую соотношением -Ьг 0,02, где di и J2 01 соответственно величины диаметров роликов верхнего и нижнего средств динамической балансировки барабана. 6 ил. На фиг. 1 показана стиральна  машина, общий вид; на фиг.2 - то же, поперечный разрез; на фиг.З - зацепление роликов средств динамической балансировки барабана с размещенными на корпусе машины ободами в момент отклонени  оси вращени  барабана под действием неуравновешенной центробежной силы Ft) н ; на фиг.4 - уравновешивание центробежной силы Гц и CS 00 sQ GO Јь hO

Description

центробежными силами Qi и Q. в результате поворотов неуравновешенных масс mi и т с различными угловыми скорост ми и шз; на фиг.5 и 6 - работа машины после достижени  уравновешивани  центробеж- ной силы Рцн силами Qi и 0.2.

Стиральна  машина имеет цилиндрический корпус 1, закрываемый сверху крышкой 2. Внутри корпуса размещен с возможность вращени  на приводном ва- лу 3 барабан 4 дл  обрабатываемых текстильных изделии. Приводной вал 3 жестко прикреплю к дну 5 барабана. Под дном баоаа на установлены одно под другим два средства динамической балансировки Параоана, каждое из -которых имеет закрепленные ка валу 3 перпендикул рно последнему и на равных угловых рассто ни х один от другого по меньшей мере три радиальных стержн : стержни 6 нижнего средства динамической балансировки и стержни 7 верхнего средства. Оба средства разг ещены на валу барабана и имеют одинаковые форму выполнени , взаимное расположение деталей и взаимосв зь между детал ми, а также одинаковое угло- оое расположение на валу барабана ради- апьпых стержней 6 и 7, т.е. стержни обоих сродсгв расположены друг под другом. На концах стержнем 6 и 7 установлены свободно, г 8. с возможностью вращени , и перпенди- кул но к ним ролики 8 и 9 соответственно .нижнего и верхнего средств. На корпусе I icuiHHfc коаксмально валу барабана закреп- тены ободы 10 и 11, при этом внутренний диаметр ободов 10 и 11 превышает диаметр окружности, проведенной соответственно чирез наиболее удаленные от оси вращени  барабана точки наружной поверхности роликом 8 и 9 на максимальную длину возмож- лО о при дисбалансе смещени  барабана относительно статического.его положени . Нз валу барабана между роликами 8 уста- чойлено на шарнирной опоре 12 кольцо 13, на одном из участков которого закреплена неуравновешенна  масса 14. Кольцо 13 св зано с роликами 8 с возможностью его по-4 ворота при вращении этих роликов. Аналогично, также на валу 3 между ролика- мм 9 установлено на шарнирной опоре 15 чопьцо 16. На одном из участков кольца 16 закреплена неуравновешенна  масса 17, Кольцо 16 св зано с роликами 9 с возможностью его поворота при вращении этих ро- пиков.

На фмг.1-6 и в описании прин ты следующие обозначени :

Об и Не - диаметр и высота барабана стиральной машины;

ад - частота вращени  барабана машины в рассматриваемый момент ее работы;

ц.т. - центр масс (цен i p т жести) неравномерно размещенной во вращающемс  барабане массы обрабатываемых текстильных изделий;

е - ексцентриситет, т.е. смешение ц.т. загруженной массы относительно оси вращени  барабана;

емакс 0,08Вб, где Re 4- - радиус барабана;

тн величина массы загрузки барабана машины обрабатываемыми мокрыми текстильными издели ми, неравномерно размещенными в барабане относительно его оси вращени  в рассматриваемый момент работы машины;

nrtu макс - наибольша  возможна  при работе машины величина тн,

ГПн макс макс X G,

где G - вес (загрузочна  масса) обрабатываемых текстильных изделий в воздушно-сухом состо нии;

k - масса ж дкосги, в рассматриваемый момент работы машины удерживаема  загруженными в барабан текстильными издели ми, приход ща с  на 1 кг массы загрузки в зоздушно-сухом состо нии, Кмакс -2,5 кг /кг;

Рц.н - неуравновешенна  центробежна  сила инерции, возникающа  при работе машины вследствие неравномерного размещени  во вращающемс  барабане обрабатываемых текстильных изделий

Рц н гпн (ив -е;

Рцн макс - наибольша  теоретически возможна  при работе-машины величина Рц н.:

Рц н макс тумаке о бм кс

2,5-G -a& 0,08R6:

0-0 - статическое положение зсл вращени  барабана;

0-и -положение оси вращени  барабана после его смещени  в результате дисбаланса на максимально возможную величину от начального положени  оси 0-0;

р - угол наибольшего возможного отклонени  оси вращени  барабана от начального ее положени  при возникновении недопустимого дисбаланса вращающегос  барабана;

О-точка пересечени  начального положени  оси вращени  барабана и положени  оси вращени  после смещени  вращающегос  барабана в результате возникновени  дисбаланса;

he - рассто ние от поверхности дна барабана до точки О (фиг.З);

hp - плечо силы Рц.н. относительно точки О (рассто ние линии действи  силы Рц.н. от точки пересечени  начального положени  оси вращени  барабана и ее положени  после смещени  вращающегос  барабана под действием силы Рц.н) 1

hp 2 6 + П6;

di и cte - величины диаметров роликов соответственно верхнего и нижнего средств динамической балансировки барабана;

LI и La - рассто ние от оси вращени  барабана до осей вращени  роликов;

ШР1 и Ур2 - частоты вращени  роликов относительно стержней, на которых эти ролики установлены, в момент зацеплени  ро- ликов с неподвижными ободами при возникновении недопустимого дисбаланса вращающегос  барабана:

, a-di Li +y

dH 2

L2+f

Ф 2

(данные выражени  дл  сор и определены в соответствии с известными методами теории механизмов и машин);

RI и R2 - радиусы неуравновешенных колец 16 и 13, установленных на валу барабана между роликами;

ш и ад - частота вращени  неуравновешенных колец относительно их оси вращени  в момент зацеплени  роликов с неподвижными ободами:

-2 аъ

Ri+Ј

Ri

R2+f

йг

mi и ma - величины неуравновешенных масс 17 и 14;

h и h - рассто ние от оси вращени  барабана до ц.т. неуравновешенной массы;

СИ и Q2 - центробежные силы инерции, вызываемые вращением относительно оси вращени  барабана неуравновешенных масс mi и та:

Qi mi со И;

Q2 Го2 (А 12;

hi и fi2 - относительно точки О соответственно плечо силы QI и U2 ,

Ah hi - h2 - рассто ние между плоско- ° ст ми действи  сил QI и Й2, вызываемых вращением неуравновешенных масс mi и гп2 относительно оси вращени  барабана;

результирующа  сил Qi и Q2 после О уравновешивани  ими силы Рц н. (фиг.6), равна  их геометрической сумме - главному вектору этих сил, т.е.

QЈ Qi COS «1 + Q2 COS «2.

где а и az - соответственно углы между направлени ми линий действи  сил

Qi + Q2 - наибольша  возможна  величина результирующей сил Oi и Qa,

получаема  при совпадении направлени  линий их действи , т.е. при а ai Of

Стиральна  машина работает следующим образом.

При вращении барабана 4, закреплен ного на валу 3, в результате неравномерного размещени  в нем обрабатываемых текстильных изделий возникает дисбаланс вращающегос  барабана и под действием силы н. происходит смещение вращающегос  барабана относительно начального его положени . Вместе с валом 3 смещаютс  и оба установленные на нем средства динамической балансировки барабана. При возникновении недопустимого дисбаланса

(. вращающегос  барабана он смещаетс  относительно начального положени  на максимально возможную величину в соответствии с размерами узлов и деталей средств динамической балансировки бап рабана, а именно величинами внутренних диаметров ободов 11 и 10, закрепленных на корпусе 1 машины: величинами di и dz диаметров роликов 9 и 8, величинами Ц и , которые дл  стержней 7 и 6 определ ют

г рассто ние от оси вращени  барабана до осей вращени  установленных на этих стержн х роликов 9 и 8. В этот момент по крайней мере по два ролика 9 и 8 каждого средства вход т в соприкосновение с соотр . ветствующим им ободом , т.е. ролики 8-с ободом 10, а ролики 9-с ободом 11. и начинают обкатыватьс  по нему. При этом у каж- дого из двух средств динамической балансировки барабана в соприкосновение

е- с ободом этого средства (10 или 11} еходит одинаковое количество роликов (3 и 9), так как оба средства динамической балансировки имеют одинаковое количество стержней, закрепленных на вапу 3 с одинаковым угловым расположением, т е стержни нижнего

0

средства расположены под стержн ми верхнего средства. Обкатыва сь, ролики вращаютс  и поворачивают св занные с ними неуравновешенные кольца (ролики 8 поворачивают неуравновешенное кольцо 13, а ролики 9 поворачивают неуравновешенное кольцо 16). Но при этом за счет того, что диаметры роликов 9 и 8 (соответственно ch и d2) различаютс , т.е. di & 62, а внутренние диаметры ободов 11 и 10, с которыми эти ролики вход т в соприкосновение , равны, то частоты вращени  роликов 9 и 8 (соответственно шр и шру) п° величине отличаютс , т.е. U)PI &(ОР2- Соответственно различаютс  по величине и частоты вращени  (поворота) ал и W2 св занных с роликами неуравновешенных колец 16 и 13 (т.е. а) ), а именно

RI +

di

ал 2 Ыб

0)2 2 О

RI R2+f

R2

Уб

ftJ6.

В результате вращени  колец 16 и 13с закрепленными на них неуравновешенными массами 17 и 14 (mi и т2 на фиг.4) возникают центробежные силы инерции Qi и (52, приложенные в центрах т жести этих масс и направленные по радиусу от оси вращени  О -О (фиг.4). Повороты неуравновешенных колец относительно барабана nponcxoflflj до того омента, пока результируща  Qi и Q2 не уравновесит действие на вращающийс  барабан силы Рц.н., имеющее место при дисбалансе барабана, т.е. 0. - Рц.н.. В этом случае происходит устранение дисбаланса вращающегос  барабана (фиг,5 и 6), что приводит к прекращению соприкосновени  роликов 9 и 8 с ободами 11 и 10 соответственно . После этого кольца 16 и 13 с закрепленными на них неуравновешенными массами 17 и 14 (пц и nri2) в процессе дальнейшей работы машины вращаютс  с частол той вращени  барабана cue и вызываемые вращением неуравновешенных масс mi и гп2 силы 6i и Qa уравновешивают действие на барабан силы Рц.н.. В случае, если при этом возникает вновь дисбаланс барабана , вызывающий смещение барабана относительно его начального положени  на заданную конструктивным выполнением машины максимальную величину, то ролики 9 и 8 оп ть вход т в соприкосновение с ободами 11 и 10 и соприкасаютс  с ними до повторного устранени  дисбаланса барабана .

Дл  обеспечени  работоспособности устройства во всех теоретически возможных при работе стиральной машины в случа х оба ее средства динамической балансиров5 ки барабана должны удовлетвор ть следующим услови м.

У каждого средства динамической балансировки барабана машины выполнение наружных поверхностей роликов и внутрен10 ней поверхности обода должно исключать проскальзывание роликов относительно соприкасающегос  с ними обода; дл  верхнего рассматриваемого средства динамической балансировки барабана mi 0, h О,

15 ш ше (при соприкосновении роликов с ободом); дл  нижнего средства т2 0, Iz О, 0)2 Уб (при соприкосновении роликов с ободом).

Общее дл  обоих средств необходимое

20 условие работоспособности а) (ai (при соприкосновении роликов обоих средств с их ободами).

Исход  из теоретически возможного при работе машины случа  по влени  мак25 симального дисбаланса, при котором

Рц.н. Рц.н.макс ГПм.макс й вмакс,

величины mi и гп2 должны обеспечивать также выполнение услови 

30О.Јмакс СИ + 02 Рц.н.макс

ИЛИ

mvGJlJ H + m2 ft4 тн.макс-Й 0,08Рб,

При выполнении этого услови  обеспе- 35 чиваетс  уравновешивание Рц.м.макс, т.е. устранение максимального теоретически возможного дисбаланса вращающегос  барабана . Так как после прекращени  соприкосновени  роликов обоих средств с их 40 ободами

Ш1 W2 GJ6,

то приведенное условие можно записать в виде

45ГП1 И + ГП2 ГПн.макс Смаке.

Кроме того, если рассматривать действие создаваемых еуравновешенными массами mi и ГП2 сил Qi и Cfo относительно точки О 50 (фиг.З и 5), то дл  работоспособности стиральной машины должно быть также обеспечено выполнение услови 

55

Qi -П1 + 0.2 -П2 Рц.н.макс hp.

В общем случае оба средства динамической балансировки барабана стиральной машины могут быть выполнены таким образом , что у них mi # ma и h 2.

Qi -П1 + 0.2 -П2 Рц.н.макс hp.

В общем случае оба средства динамической балансировки барабана стиральной машины могут быть выполнены таким образом , что у них mi # ma и h 2.

Исход  из теоретически возможного при работе машины случа  минимального дисбаланса, при котором Рц.н. , величины неуравновешенных масс пщ и т2 должны быть такими, чтобы в этом случае создаваемые ими силы QI и QZ уравновешивали друг друга, т.е. были бы равными по величине и направленными относительно оси вращени  барабана диаметрально противоположно . Дл  этого величины гтц и та

должны соответствовать условию mi -а& Н

т2 (& -12 (после прекращени  соприкосновени  роликов с ободами) или

mi J2

ГП2 И.

Дл  упрощени  конструктивного выполнени  средства динамической балансиров- 20 ки барабана можно прин ть

mi тз гпгр,

11 - l2 Irp.

При таком упрощенном выполнении обоих средств дл  рассмотренного предельного случа  работы стиральной машины, когда Рц.н. 0, автоматически обеспечиваетс  условие, необходимое дл  работоспособ- ности машины, и в этом случае Qy 0 или Qi Q2 Qyp. (после прекращени  соприкосновени  роликов с ободами).

Дл  возможного при работе машины случа  про влени  максимального дисба- ланса, когда Рц.н. Рц.м.мзкс, при упрощенном выполнении обоих средств динамической балансировки барабана выражение необходимого услови  работоспособности имеет вид 2mrp тн.макс Чмакс (после прекращени  соприкосновени  роликов с ободами) или

m x 1 ГОн махе Ф 0,08 Рб

mrp TJ-:

/Irp

При упрощенном выполнении обоих средств динамической балансировки барабана , рассматрива  действие сил СИ, Q2 и Рц.н. относительно точки О (фиг.3,5), условие рабо- тоспособности стиральной машины имеет вид

Оур.Ом + h2) тн.макс (& 0.08R6 hp.

Так как после достижени  уравновеши- вани  дисбаланса и прекращени  соприкосновени  роликов с ободами ш oi 0)5, a hi h2 + 4h, то из данного выражени  наход т

. 1 ( ГПН махе 0.08 R6 Ьр , д .

hi -j+ Д h

2. ГПгр Irp

Дл  того, чтобы приведенные выражени  необходимых условий работоспособности стиральной машины определ ли еще также и достаточные услови  ее работоспособности , их дополн ют путем прин тий следующих задаваемых параметров:

Irp - величина задаетс  максимально возможной, исход  из допустимых в каждом конкретном случае дл  данной машины конструктивных размеров ее обоих средств динамической балансировки барабана;

- задаетс  наименьшей конструктивно возможной;

лпгр - величина принимаетс  исход  из приведенного дл  нее выражени ;

hp - определ етс  конструктивными размерами машины и принимаетс  по возможности наименьшей допустимой конструктивным выполнением;

hi и h2 - принимаютс  с учетом соответствующего приведенного выражени  дл  hi и исход  из условий Д h hi - П2 0; hi he.

Кроме того, так как общее необходимое условие работоспособности стиральной машины 5 afi (при соприкосновении роликов с их ободами} обеспечиваетс  только в случае, когда di d2, величины диаметров роликов обоих средств динамической балансировки барабана ограничиваютс  установленным экспериментально соотношением

Id2-di di

0,02.

При этом данным соотношением устанавливаетс  наименьший предел различий величин диаметров роликов обоих средств, при котором в предлагаемой стиральной машине обеспечиваетс  достижение положительного эффекта, а наибольший предел различий величин di и J2 в каждом конкретном случае выполнени  машины различный, так как он ограничиваетс  конструктивными размерами машины (величинами внутренних диаметров ободов, закрепленных на корпусе машины).

В данной стиральной машине оба ее средства динамической балансировки барабана позвол ют устранить ею дисбаланс уже в начальный период разгона барабана с обрабатываемыми текстильными издели ми , когда из-за неравномерной раскладки этих изделий амплитуда колебаний системы превышает допустимую максимальную величину, а частота вращени  барабана

еще мала и динамические нагрузки на элементы конструкции машины незначительны . В процессе дальнейшей работы машины вращающийс  барабан с уравновешенным его дисбалансом достигает критической ча- стоты вращени  при небольшой амплитуде колебаний и наибольшей частоты вращени  в рехчиме отжима при минимальной амплитуде колебаний барабана.

В стиральной машине обеспечиваетс  уравновешивание дисбаланса вращающегос  барабана при частотах его вращени  ниже критических. Это, в свою очередь, обеспечивает эффективный переход через критическую частоту вращени  барабана и устойчивую работу машины в докритической области при осуществлении центробежного отжима обрабатываемых текстильных изделий . Кроме того, в машине обеспечиваетс  эффективное, полное уравновешивание лю- бого теоретически возможного при ее работе дисбаланса вращающегос  барабана при любых частотах вращени , что способствует снижению динамических нагрузок на элементы и узлы конструкции машины. Это увеличивает их срок.службы и, следовательно, повышает надежность в работе машины. Кроме того, устранение дисбаланса барабана позвол ет осуществить в предлагаемой стиральной машине центробежный отжим обрабатываемых текстильных изделий при увеличенной частоте вращени  барабана и 1ЭКИМ путем повысить эффективность выполнени  в машине центробежного отжима, т.е. улучшить один из основных функцио-

нальных показателей качества стиральной машины.

Claims (1)

1. Формула изобретени  Стиральна  машина по авт. ев, № 1359372, отличающа с  тем, что, с целью повышени  надежности в работе за счет более точной балансировки, она дополнительно снабжена средством динамической балансировки барабана, содержащим закрепленные на валу барабана радиальные стержни, ролики, каждый из которых установлен свободно на конце соответствующего стержн  и перпендикул рно ему, закрепленный на корпусе обод, внутренний диаметр которого превышает диаметр окружности, описанной по наружному контуру роликов, на максимальную величину смещени  барабана в результате дисбаланса , и расположенное между роликами с возможностью контакта с ними кольцо с неуравновешенной массой, при этом средства балансировки барабана расположены один под другим и имеют одинаковое угловое расположение роликов, причем ролики обоих средств выполнены с разными диаметрами , соотношение между которыми соответствует уравнению

   Id2-di di

   0,02,

   где di и da - соответственно величины диаметров роликов верхнего и нижнего средства динамической балансировки барабана.

   4

   Фи&1

   di

   Физ.г

   ФигА

   tyttiz

   Фиг. 6