滚筒洗衣机动态性能改善研究_陈桂平

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果如表1：
表1 箱体改善实验结果统计
改善内容
500g偏心 实验结果
图1 箱体顶部增加横梁
移位 高速振动大
图2 箱体两侧增加侧条
不移位 高速振动大
图3 箱体下接板加厚
不移位 高速振动大
图4
箱体底脚外扩
不移位 高速振动大
800g偏心 实验结果
移位 高速振动大
移位 高速振动大
移位 高速振动大
不移位 高速振动大
2013年中国清洁器具技术论坛论文集 优秀论文奖
图1 箱体顶部增加横梁图
b. 在箱体两侧增加侧条，增强箱体侧面强度。如图2所示：
图2 箱体两侧增加侧条图
c. 将下接板加厚，增加箱体底部强度。如图3所示：
图3 下接板加厚图
d. 将底脚位置外扩，增强箱体稳定性。如图4所示：
图4 底脚位置外扩图
针对这4种方案，我们分别使用偏心块进行实验，实验结
图6 去除烘道口图 图7 烘道部分向内加长图 图8 使用华东单洗门封图
图5 手工缝制整体加长图
表2 800g偏心块脱水实验结果统计
门封状态
实验结果
图5
手工缝制整体加长
1000rpm振动大，无移动
图6
去除烘道口
1000rpm振动大，无移动
图7
烘道部分向内加长
振动较小，无移动
图8
使用华东单洗门封
1000rpm振动大，无移动
Abstract：Performance of the washing machine is mainly reflected in two aspects： the washing performance and dynamic performance. Washing performance mainly includes average washing efficiency index, water consumption and energy consumption; dynamic performance is embodied in the unbalance control (OOB) and vibration noise. As one of the two major performance, dynamic performance is directly related to the consumer’s impression of the product quality. Through the analysis of a number of experiments and the main factors which influences the dynamic performance, the group determined a plan and it achieved good results finally. Keywords：Damper；Door_gasket；Suspensionspring；Cabinetsub；Adjustablelegsub；Dehydrating curve
滚筒洗衣机动态性能改善研究
陈桂平 颜雨晨 张杰 刘君勇 （无锡小天鹅股份有限公司 江苏无锡 214028）
摘要：洗衣机性能主要体现在两个方面：洗涤性能和动态性能。洗涤性能主要包含洗净比、耗水量、耗电量等方 面；动态性能则主要体现在不平衡控制(OOB)及振动噪音两个方面。作为洗衣机两大主要性能之一，动态性能的 好坏直接关系到消费者对产品的印象好坏。因此，对动态性能进行了专项改善研究。研究过程中，通过对控制程 序、吊簧、减震器、箱体、门密封圈、平衡块、底脚等可能影响到动态性能的因素逐一分析，并运用组合方式进行了 大量的实验，通过对实验数据的分析，最终确定了改善方案，并达到理想的效果。 关键词：减震器；门封；悬挂弹簧；箱体组件；可调脚组件；脱水曲线
部品 吊簧 6.8
减震器 120N
侧条 底脚 位置 底脚 硬度 门封 状态
无 原始 位置
90
修模 后门封
表3 可改善的项目统计
部品可选的型号或状态
7.8 8.5
/
/
100N
100N 80N 60N 自由
行程
有
/
/
/
外扩 /
/
/
80
70
/
/
不装 门封
/
/
/
/ 80N 自由 行程
/ /
/
/
/ 120N 自由 行程
/ /
/
/
我们将表3中可改善项目选择一部分进行优化组合，使用 800g偏心块进行脱水实验，由于外扩底脚暂不考虑，故省略。 实验结果见表4:
表4 组合实验结果统计
组合1 组合2 组合3 组合4 组合5 组合6 组合7
吊簧 6.8 6.8 6.8 8.5 8.5 8.5 8.5
减震器
3×80N 自由 行程
从上述实验得出结论，建议对门封进行如图9所示修改：
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2013年中国清洁器具技术论坛论文集 优秀论文奖
图9 门封修改后图1
图10 门封修改后图2
2.1.2组合实验分析 上述方案均对动态性能有一定幅度的改善，但并不能达到 标准。其中由于改动箱体（不包含增加侧条）需改动模具、改 造生产线，涉及成本较大，且改善效果有限，故暂时不考虑更 改箱体。对于其他可能改善的部件,我们进行组合实验，以求找 到解决方案。可以选择的部品类型如表3所示：
Dynamic performance of drum washing machine improvement research
Guiping Chen Yuchen Yan Jie Zhang Junyong Liu （Wuxi Little Swan Company Limited Wuxi 214028）
从上述实验可以看出，箱体顶部整改无效果，排除此方 案。剩下3种方案中，方案2实施简便，对改善也有一定的效果， 可以采纳。第3和第4种方案均有改善效果，但改动成本较大， 故暂定为备选方案，如后面组合方案仍未达到改善标准，则考 虑使用方案3和方案4。
2.1.1.4底脚硬度改善 项目组制作了3种硬度的底脚（70、80、90）分别进行验证， 发现底脚随着底脚硬度的增加，机器的动态性能有所改善，但 硬度太高会导致底脚脆裂，故底脚硬度选定为90较为合适。 2.1.1.5门封改善 在上述的改善过程当中，我们观察到系统经常由于拉扯 门封导致整机移位，于是对门封进行了分析。我们首先想到门 封的硬度是否满足要求，然后用进口材料制作出几个硬度较 低的门封，实验后发现动态性能改善，故以后选用进口材料制 作门封。 随后我们分析了门封结构，利用手工缝制了以下几种状态 的门封，并逐一使用800g偏心进行脱水验证。
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确定阀值和整机结构后，需要模拟实际情况确认阀值和整 机结构是否正确可靠，即使用衣服、毛巾等实际负载进行脱水 测试。
1.2 振动噪音 振动噪音实验是指通过专业的实验仪器对洗衣机在洗涤 过程中的噪音和箱体振动数据进行采集，一般采集2组数据： 无负载状态下洗涤时的噪音以及脱水最高转速时的噪音和振 动；满负载状态下洗涤时的噪音以及脱水最高转速时的噪音 和振动。
2 洗干一体机动态性能分析
影响动态性能的因素主要分为两大方面：机械结构和控制 程序。专项小组针对洗干一体机围绕这两个方面进行了大量的 实验和分析。
2.1 机械结构分析 洗衣机整机结构中对动态性能影响较大的主要是整机系 统和箱体组件两大部分。项目小组首先从最容易验证的地方入 手，对系统是否水平进行了检查，实验证明系统水平，排除此 影响。 随后项目小组对几台原始样机使用500g偏心块脱水，均发 生移位现象，并且在高速时振动很大。下面开始逐一对各零部 件进行实验分析。 注：以下实验均是在原始状态下只更改相应部件。 2.1.1实验分析 2.1.1.1平衡块 在保持整机系统处于水平的情况下，增加系统重量，即在 系统上方平衡块上吸附一块900g的磁铁，使用500g偏心块进 行脱水，机器在800rpm之后振动大，出现移位。吸附两块磁铁 继续实验，得出相同结果。 2.1.1.2吊簧 悬挂弹簧原始设计刚度为6.8，此状态下，使用500g偏心块 进行脱水，机器在800rpm之后振动大，出现移位。增加悬挂弹 簧刚度至8.5，进行试验，800rpm后仍然出现移位。 2.1.1.3箱体 增加箱体强度有多种改善方案。我们决定从顶部、侧面、 底部、底脚位置这4个方面着手进行分析。 a. 在箱体顶部增加横梁，增强箱体顶部部分强度。如图1 所示：
无移动
无移动
无移动
无移动
250rpm 移动
无移动
/
/
箱体侧 面鼓动
/
/
/
/
由组合4及组合5可以看出，其他部件相同的情况下，无门 封和安装修模后门封的状态大致相同，故判定修模后门封已 达到要求。
从是否移位上看，组合6不适用。 从振动状态上看，高速状态均会发生较大的振动，但组合1 和组合3在过了共振点之后会逐渐减小，故减震器选择3×80N 自由行程，吊簧选择刚度6.8。因为组合3箱体侧面鼓动，并且组 合1的共振频段较小，所以选择加上侧条，增加箱体两侧的强 度，防止鼓动。 2.1.3小结 至此，整个机械结构的改善已告一段落，改善后的动态性能 取得了极大的进步，更改后抗偏心能力由不到500g增加至800g， 并且振动幅度减小，共振区间亦控制在很小的范围之内。 在整个结构分析的过程中，我们采取了排除和组合的方 式，最终通过多重筛选，确定了整改方案。 a. 对单一零件逐一确认，将无影响的项目排除掉； b. 将有多种选择，但无法判定优劣的项目暂时搁置； c. 将可以确定改善的项目先进行整改； d. 将各种因素列举为表格，并进行组合实验，从实验结果 中逐步筛选，最终选出了达到标准的整改方案。 2.2 控制程序分析 在确认好机械结构之后，我们组装了几台最新的样机，进 行实负载OOB测试，验证控制程序是否可靠。在实验中，我们 发现两个问题:一是频繁出现89rpm左右系统撞箱体的现象;二 是使用毛巾进行脱水时，在低速阶段两次预脱之后出现移位的
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现象。针对这两个问题，我们开始进行实验验证。 2.2.1低速撞箱分析 发现问题后，我们使用各种重量的偏心块，通过软件将
转速控制在89rpm进行模拟。模拟结果发现，在大偏心的情况 下，89rpm时系统会碰撞箱体。鉴于此，我们必须采取办法在 89rpm之前就进行一次偏心的预判，排除大偏心的状况。因为 在有偏心的情况下，转速的波动会随着偏心的增加而增加，因 此我们在控制程序中加入了对转速波动的控制，即在80rpm的 时候，如果转速波动在±7的范围内，则可以加速，反之则退回 抖散程序，从而避免89rpm时大偏心导致移位的情况。
底脚 硬度
90
90
90
90
90
90
90
1200rpm 1000rpm 1000rpm1200rpm 1200rpm 1200rpm 1100rpm
振动 状态
起，振 起，振动 起，振 起，振动 起，振动 起，振动 起，振动
动大， 大
动大 大
Байду номын сангаас
大
大
大
1320rpm
1320rpm
振动小
振动小
是否 移动
备注
无移动
1×120N 2×60N
3×80N 自由 行程
3×80N 自由 行程
3×80N 3×100N 1×120N 自由 自由 2×60N 行程 行程
侧条 有
有
无
有
有
有
有
门封 状态
修模后 门封
修模后 门封
修模后 门封
修模后 门封
无门封
修模后 门封
修模后 门封
底脚 原始 原始 原始 原始 原始 原始 原始
位置 位置 位置 位置 位置 位置 位置 位置
1 动态性能概况
洗衣机动态性能主要包含两个方面：不平衡控制（OOB） 和振动噪音，分别通过不同的实验进行数据采集来确定性能 的好坏。
1.1 不平衡控制（OOB） 洗衣机在脱水过程中，可能由于桶内负载分布不均匀导致 系统偏心较大，从而造成系统离心力较大，发生外桶撞击箱体 或者整机移位等状况。为避免脱水时出现较大偏心，洗衣机 控制器在高速脱水之前需通过电机称重，将得出负载的分布 情况用数值来表示，这个数值就是OOB值。控制器通过控制
OOB值的范围来调节偏心量，若实际OOB值小于控制器所给 定的阀值，则洗衣机可以正常进入下一脱水步骤。反之，洗衣 机需重新均布负载，直到OOB值符合要求才可以正常脱水。
控制器给定的阀值，需要用不同重量的偏心块进行反复的 模拟实验来确定，这一系列模拟实验统称为不平衡控制统计 测试。
不平衡控制（OOB）统计测试是指将不同重量的基本负载 和不平衡负载固定于洗衣机内桶中，运转OOB试验特殊程序， 记录控制器输出的不平衡值。每个不平衡负载，重复50次试 验。通过统计的数据给出合适的阀值。