Стиральная машина Советский патент 1991 года по МПК D06F37/20 

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

Стиральная машина имеет цилиндрический корпус 1, закрываемый сверху крышкой 2. Внутри корпуса размещен с возможность вращения на приводном ва- лу 3 барабан 4 для 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 перпендикулярно последнему и на равных угловых расстояниях один от другого по меньшей мере три радиальных стержня: стержни 6 нижнего средства динамической балансировки и стержни 7 верхнего средства. Оба средства разг ещены на валу барабана и имеют одинаковые форму выполнения, взаимное расположение деталей и взаимосвязь между деталями, 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 вращения, 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 вращения барабана точки наружной поверхности роликом 8 и 9 на максимальную длину возмож- лО о при дисбалансе смещения барабана относительно статического.его положения. Нз валу барабана между роликами 8 уста- чойлено на шарнирной опоре 12 кольцо 13, на одном из участков которого закреплена неуравновешенная масса 14. Кольцо 13 связано 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 неуравновешенная масса 17, Кольцо 16 связано с роликами 9 с возможностью его поворота при вращении этих ро- пиков.

На фмг.1-6 и в описании приняты следующие обозначения:

Об и Не - диаметр и высота барабана стиральной машины;

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

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

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

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

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

nrtu макс - наибольшая возможная при работе машины величина тн,

ГПн макс макс X G,

где G - вес (загрузочная масса) обрабатываемых текстильных изделий в воздушно-сухом состоянии;

k - масса ж дкосги, в рассматриваемый момент работы машины удерживаемая загруженными в барабан текстильными изделиями, приходящаяся на 1 кг массы загрузки в зоздушно-сухом состоянии, Кмакс -2,5 кг /кг;

Рц.н - неуравновешенная центробежная сила инерции, возникающая при работе машины вследствие неравномерного размещения во вращающемся барабане обрабатываемых текстильных изделий

Рц н гпн (ив -е;

Рцн макс - наибольшая теоретически возможная при работе-машины величина Рц н.:

Рц н макс тумаке о бмякс

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

0-0 - статическое положение зсл вращения барабана;

0-и -положение оси вращения барабана после его смещения в результате дисбаланса на максимально возможную величину от начального положения оси 0-0;

р - угол наибольшего возможного отклонения оси вращения барабана от начального ее положения при возникновении недопустимого дисбаланса вращающегося барабана;

О-точка пересечения начального положения оси вращения барабана и положения оси вращения после смещения вращающегося барабана в результате возникновения дисбаланса;

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

hp - плечо силы Рц.н. относительно точки О (расстояние линии действия силы Рц.н. от точки пересечения начального положения оси вращения барабана и ее положения после смещения вращающегося 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 - расстояние от оси вращения барабана до осей вращения роликов;

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

, a-di Li +y

dH 2

L2+f

Ф 2

(данные выражения для 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 вращения неуравновешенных колец относительно их оси вращения в момент зацепления роликов с неподвижными ободами:

-2 аъ

Ri+Ј

Ri

R2+f

йг

mi и ma - величины неуравновешенных масс 17 и 14;

h и h - расстояние от оси вращения барабана до ц.т. неуравновешенной массы;

СИ и Q2 - центробежные силы инерции, вызываемые вращением относительно оси вращения 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 - расстояние между плоско- ° стями действия сил QI и Й2, вызываемых вращением неуравновешенных масс mi и гп2 относительно оси вращения барабана;

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

QЈ Qi COS «1 + Q2 COS «2.

где а и az - соответственно углы между направлениями линий действия сил

Qi + Q2 - наибольшая возможная величина результирующей сил Oi и Qa,

получаемая при совпадении направления линий их действия, т.е. при а ai Of

Стиральная машина работает следующим образом.

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

(. вращающегося барабана он смещается относительно начального положения 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 для стержней 7 и 6 определяют

г расстояние от оси вращения барабана до осей вращения установленных на этих стержнях роликов 9 и 8. В этот момент по крайней мере по два ролика 9 и 8 каждого средства входят в соприкосновение с соотр. ветствующим им ободом , т.е. ролики 8-с ободом 10, а ролики 9-с ободом 11. и начинают обкатываться 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 стержнями верхнего средства. Обкатываясь, ролики вращаются и поворачивают связанные 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) различаются, т.е. di & 62, а внутренние диаметры ободов 11 и 10, с которыми эти ролики входят в соприкосновение, равны, то частоты вращения роликов 9 и 8 (соответственно шр и шру) п° величине отличаются, т.е. U)PI &(ОР2- Соответственно различаются по величине и частоты вращения (поворота) ал и W2 связанных 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 вращения 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 тяжести этих масс и направленные по радиусу от оси вращения О -О (фиг.4). Повороты неуравновешенных колец относительно барабана nponcxoflflj до того омента, пока результирущая Qi и Q2 не уравновесит действие на вращающийся барабан силы Рц.н., имеющее место при дисбалансе барабана, т.е. 0. - Рц.н.. В этом случае происходит устранение дисбаланса вращающегося барабана (фиг,5 и 6), что приводит к прекращению соприкосновения 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 вращаются с частол той вращения 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 положения на заданную конструктивным выполнением машины максимальную величину, то ролики 9 и 8 опять входят в соприкосновение с ободами 11 и 10 и соприкасаются с ними до повторного устранения дисбаланса барабана.

Для обеспечения работоспособности устройства во всех теоретически возможных при работе стиральной машины в случаях оба ее средства динамической балансиров5 ки барабана должны удовлетворять следующим условиям.

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

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

Общее для обоих средств необходимое

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

Исходя из теоретически возможного при работе машины случая появления мак25 симального дисбаланса, при котором

Рц.н. Рц.н.макс ГПм.макс й вмакс,

величины mi и гп2 должны обеспечивать также выполнение условия

30О.Јмакс СИ + 02 Рц.н.макс

ИЛИ

mvGJlJ H + m2 ft4 тн.макс-Й 0,08Рб,

При выполнении этого условия обеспе- 35 чивается уравновешивание Рц.м.макс, т.е. устранение максимального теоретически возможного дисбаланса вращающегося барабана. Так как после прекращения соприкосновения 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 для работоспособности стиральной машины должно быть также обеспечено выполнение условия

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.

Исходя из теоретически возможного при работе машины случая 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 вращения барабана диаметрально противоположно. Для этого величины гтц и та

должны соответствовать условию mi -а& Н

т2 (& -12 (после прекращения соприкосновения роликов с ободами) или

mi J2

ГП2 И.

Для упрощения конструктивного выполнения средства динамической балансиров- 20 ки барабана можно принять

mi тз гпгр,

11 - l2 Irp.

При таком упрощенном выполнении обоих средств для рассмотренного предельного случая работы стиральной машины, когда Рц.н. 0, автоматически обеспечивается условие, необходимое для работоспособ- ности машины, и в этом случае Qy 0 или Qi Q2 Qyp. (после прекращения соприкосновения роликов с ободами).

Для возможного при работе машины случая проявления максимального дисба- ланса, когда Рц.н. Рц.м.мзкс, при упрощенном выполнении обоих средств динамической балансировки барабана выражение необходимого условия работоспособности имеет вид 2mrp тн.макс Чмакс (после прекращения соприкосновения роликов с ободами) или

m x 1 ГОн махе Ф 0,08 Рб

mrp TJ-:

/Irp

При упрощенном выполнении обоих средств динамической балансировки барабана, рассматривая 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 достижения уравновеши- вания дисбаланса и прекращения соприкосновения роликов с ободами ш oi 0)5, a hi h2 + 4h, то из данного выражения находят

. 1 ( ГПН махе 0.08 R6 Ьр , д .

hi -j+ Д h

2. ГПгр Irp

Для того, чтобы приведенные выражения необходимых условий работоспособности стиральной машины определяли еще также и достаточные условия ее работоспособности, их дополняют путем принятий следующих задаваемых параметров:

Irp - величина задается максимально возможной, исходя из допустимых в каждом конкретном случае для данной машины конструктивных размеров ее обоих средств динамической балансировки барабана;

- задается наименьшей конструктивно возможной;

лпгр - величина принимается исходя из приведенного для нее выражения;

hp - определяется конструктивными размерами машины и принимается по возможности наименьшей допустимой конструктивным выполнением;

hi и h2 - принимаются с учетом соответствующего приведенного выражения для hi и исходя 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} обеспечивается только в случае, когда di d2, величины диаметров роликов обоих средств динамической балансировки барабана ограничиваются установленным экспериментально соотношением

Id2-di di

0,02.

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

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

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

В стиральной машине обеспечивается уравновешивание дисбаланса вращающегося барабана при частотах его вращения ниже критических. Это, в свою очередь, обеспечивает эффективный переход через критическую частоту вращения барабана и устойчивую работу машины в докритической области при осуществлении центробежного отжима обрабатываемых текстильных изделий. Кроме того, в машине обеспечивается эффективное, полное уравновешивание лю- бого теоретически возможного при ее работе дисбаланса вращающегося барабана при любых частотах вращения, 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 позволяет осуществить в предлагаемой стиральной машине центробежный отжим обрабатываемых текстильных изделий при увеличенной частоте вращения барабана и 1ЭКИМ путем повысить эффективность выполнения в машине центробежного отжима, т.е. улучшить один из основных функцио-

нальных показателей качества стиральной машины.

Формула изобретения Стиральная машина по авт. ев, № 1359372, отличающаяся тем, что, с целью повышения 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 стержня и перпендикулярно ему, закрепленный на корпусе обод, внутренний диаметр которого превышает диаметр окружности, описанной по наружному контуру роликов, на максимальную величину смещения 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.

Изобретение относится к стирке, а именно к стиральным машинам с автоматическими уравновешивающими устройствами, и позволяет повысить надежность в работе машины за счет повышения точности балансировки. Стиральная машина содержит размещенный в цилиндрическом корпусе барабан для белья, установленный на приводном валу, и смонтированные на последнем под дном барабана один над другим средства для динамической балансировки барабана. Каждое средство динамической балансировки барабана содержит закрепленные на валу барабана радиальные стержни, расположенные на равных угловых расстояниях один от другоИзобретение относится к стирке, а именно к стиральным машинам с автоматическими уравновешивающими устройствами, и является усовершенствованием устройства поавт.св. № 1359372. Целью изобретения является повышение надежности в работе машины за счет более точной балансировки. го, ролики по количеству стержней, установленные свободно на их концах и перпендикулярно им, закрепленный на корпусе машины коаксиэльнооси вращения барабана обод, внутренний диаметр которого превышает диаметр окружности, проведенной через наиболее удаленные от оси вращения барабана точки наружной поверхности роликов, на заданную максимальную величину возможного при дисбалансе смещения вращающегося барабана относительно начального его положения, и установленное на валу барабана между роликами неуравновешенное кольцо, связанное с роликами с возможностью поворота при их вращении в период вызванного дисбалансом вращающегося барабана зацепления роликов с ободом при смещении барабана, причем оба средства имеют одинаковое количество стержней, одинаковое их угловое расположения на валу барабана, а диаметры роликов, свободно установленных на стержнях обоих средств, различаются на величину, определяемую 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 стиральная 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 отклонения оси вращения барабана под действием неуравновешенной центробежной силы Ft) н ; на фиг.4 - уравновешивание центробежной силы Гц и CS 00 sQ GO Јь hO

4

Фи&1

di

Физ.г

ФигА

tyttiz

Фиг. 6