【導(dǎo)讀】波輪式全自動洗衣機機電系統(tǒng)

　　

【正文】 19 （ 8） 帶的預(yù)緊力 0F V帶單位長度的資料 q 查表 621得 q=，單根 V帶所需的預(yù)緊力為： 20 )(500 qvKzvPF ca ???? = NN ])1 ( [ 2 ?????? （ 9）帶傳動作用在軸上的力 LF ： NNFF z s anL )2 i n()2(2 10 ?????? ? ： 帶輪的結(jié)構(gòu)設(shè)計 帶輪的結(jié)構(gòu)設(shè)計可參考有關(guān)的《機械設(shè)計手冊》或《機械設(shè)計》教材。 已知洗衣轉(zhuǎn)速為 180r/min，脫水轉(zhuǎn)速為 720r/min。由于脫水時行星減速器中心輪與內(nèi)齒圈順時針等速旋轉(zhuǎn)，故中心輪與行星架的傳動比為 1，波輪與內(nèi)桶順時針等速旋轉(zhuǎn)，因此由洗滌狀態(tài)來進行行星減速器的設(shè)計計算。 （ 1） 洗滌狀態(tài)傳動比 洗滌輸入軸與波輪的傳動比為： 4180720 ??BAXi ： （ 2）初選中心輪和內(nèi)齒圈齒數(shù) 洗滌時中心輪旋轉(zhuǎn)，內(nèi)齒圈靜止，中心輪與行星架的傳動比 BAXi按以下公式計算： ABBAX zzi ??1 ： 初選中心輪齒數(shù) 19?Az ，由式計算得內(nèi)齒圈齒數(shù) 57?Bz 。 （ 3） 計算行星輪齒數(shù) 由于洗衣機工作扭矩不大，選擇齒輪模數(shù)為 1mm，如選 4個行星輪對此布置，則可計算出行星齒輪齒數(shù) Xz 為： 20 192 19572 )( ????? ABX zzz 最終確定中心輪齒數(shù) Az 為 19，內(nèi)齒圈齒數(shù) Bz 為 57，行星齒輪齒數(shù) Xz 為 19，實際傳動比 BAXi 為4，洗衣轉(zhuǎn)速為 180r/min。 棘爪與棘輪機構(gòu)設(shè)計 由于外桶尺寸已定（因內(nèi)桶直徑已知），在方案設(shè)計時初定位于外桶底部的出水口位置，則排水電磁閥銜鐵中心與出水口中心位于同一直線上。根據(jù)選定的排水電磁閥的行程和初定的棘輪頂圓直徑來設(shè)計棘爪機構(gòu)。要求在洗滌時，棘爪要伸入棘輪棘齒高度的三分之二，脫水時棘爪脫離棘輪 以上。 全自動洗衣機的電氣控制有多種多樣的形式，常用的有電動程控式、電腦程控式、模糊控制式，我們選用電動程控式控制電路。 全自動洗衣機電動程 控器的基本結(jié)構(gòu)及工作原理 圖為全自動洗衣機電動程控器上的凸輪和觸點之間的結(jié)構(gòu)示意圖。由圖 附錄一 可見，電動程控器的凸輪共計有 10個，分為主凸輪組和副凸輪組。主凸輪組有 7個控制凸輪，副凸輪組有 3個控制凸輪。為說明方便，將主凸輪分別用 K1， K2， K3， K4， K5， K6， K7 表示，副凸輪分別用 S1， S2， S3表示；每組觸點分別用 1 K,2K,3K,4,K,5K,6K,7K,1S,2S,3S觸點表示。 主凸輪組中每個凸輪的幾何形狀是根據(jù)洗衣機的洗滌、漂洗、脫水的總時間和它們之間程序排列的需要而設(shè)計的。主凸輪組固定在旋 鈕上， 7個主凸輪隨軸轉(zhuǎn)動時，各個凸輪帶動的觸點和動斷觸點斷開與連通，按一定程序?qū)⒂嘘P(guān)的電氣線路接通或斷開，從而實現(xiàn)注水，洗滌，排水，漂洗，脫水等洗衣全過程。 在設(shè)計凸輪組時，共安排了三種洗衣程序，即標準洗衣程序，部分洗衣程序和單洗滌程序。操作者可根據(jù)需要選擇三種程序中任意一種。選擇洗衣程序，應(yīng)在洗衣機洗衣之前完成。洗衣程序選擇通過旋動控制器旋鈕實現(xiàn)。具體操作過程是，先掀起旋鈕，然后按下旋鈕并旋轉(zhuǎn)到所需程序或功能刻度上，最后在拉出旋鈕。 21 副凸輪組的三個凸輪帶動動觸點與動合觸點和動斷觸點斷開連接，控制電動機正轉(zhuǎn) 、反轉(zhuǎn)間歇運行及實現(xiàn)水流選擇。副凸輪的幾何形狀是根據(jù)波輪運行周期的長短，即電動機運轉(zhuǎn)和停止時間精心設(shè)計的。 電路工作過程 由程控器和外圍元器件組成的電動程控式全自動洗衣機電氣原理如圖附錄二所示。 1） 注水過程。將洗衣機程控器的程序選擇旋鈕推入，并按順時針方向轉(zhuǎn)到所需位置，然后拉出旋鈕。接通電源，洗衣機開始按照選定的洗滌程序進行工作。洗衣機選擇標準洗滌程序時，第一道工序是注水。注水時，注水電磁閥線圈得電，閥門開啟，其電流通路為：電源相線 L→注水電磁閥 WV→ 4Kb→ 2Kb→ 1Ka→電源零線 N。 此時程控器的 定時電動機 TM尚未接通電源，程控器的凸輪組沒有動作。 注水時，水位開關(guān)在 NC位置。當洗滌筒水位達到選擇水位時，水位開關(guān)由原來 NC位置轉(zhuǎn)換到 ON位置。此時，定時電動機 TM 通電運轉(zhuǎn)，程控器凸輪運轉(zhuǎn)，使 2Kb斷電，注水電磁閥 WV斷電，停止注水，洗衣機自動轉(zhuǎn)為洗滌程序。 2） 洗滌過程 在洗衣機注水程序結(jié)束后，定時電動機 TM 通電工作，電流通路為：電源 L→定時電動機 TM→ 5Kb→水位開關(guān)的 ON→ 2Ka→電源零線 N。 在洗滌過程中，程控器的定式電動機 TM帶動凸輪 S S S3轉(zhuǎn)動，是 1S、 2S、 3S 的觸動點有規(guī) 律地與 a、 b出點周期性接通、斷開，電動機 M油規(guī)律的正轉(zhuǎn)→停轉(zhuǎn)→反轉(zhuǎn)→??；洗滌電動機 M的電流通路為：電源相線 L→電動機 M→ 1S或 2S或 3S 的 a或 b→洗滌選擇開關(guān) a或 b或 c→ 6Kb→ 3Ka→ 1Ka→電源零線 N。 當洗滌程序結(jié)束后， 6Kb有閉合轉(zhuǎn)為斷開，而使 6Ka閉合，洗衣機進入自動排水程序。 3） 排水過程 當洗滌程序結(jié)束后，程控器定時電動機 TM帶動凸輪式 6Ka接通， 6Kb斷開，排水電磁鐵 DV得電動作，打開排水閥門，洗衣機排水。與此同時，離合器的制動杠桿（或拔叉）、爪鉤和棘爪分別脫離制動盤和棘輪，使離 合器扭簧自動抱緊離合器軸套，為洗衣機脫水做好準備。排水時電流通路為：電源相線 L→電磁鐵 DV→ 6Ka→ 1Ka→電源零線 N。 4） 脫水過程 當洗衣機排水道一定水位后，水位開關(guān)由 ON 位置轉(zhuǎn)換到 NC位置。同時定時電動機 TM帶動凸輪轉(zhuǎn)動，是 3Ka閉合， 5Ka閉合、 7Ka閉合，則電動機 M單方向順時針 22 旋轉(zhuǎn)，洗衣機進入脫水工作狀態(tài)。在洗衣機脫水過程中，排水電磁鐵線圈始終得電。洗衣機脫水時，電動機通電線路為：電源相線 L→電動機 M→ 7Ka→ 5Ka→ 3Ka→ 1Ka→電源零線 N。 5） 儲水漂洗過程 洗衣機第一次 脫水完畢，自動進入注水程序，然后轉(zhuǎn)為儲水漂洗程序。儲水漂洗時 7Ka斷開， 6Kb閉合，此時電動機 M通過洗滌選擇開關(guān)選擇 1S或 2S 或 3S的 a或 O或 b斷，使其正轉(zhuǎn)、停止、反轉(zhuǎn)??，對衣物進行漂洗。儲水漂洗結(jié)束，則洗衣機再次進入排水和脫水，脫水后再次進行注水。 6） 溢水漂洗過程 溢水漂洗工作過程中，開始 2min30s，電動機 M周期性云心（正轉(zhuǎn)、停止、反轉(zhuǎn)）。此時，注視電磁閥處于關(guān)閉狀態(tài)。超過 2min30s， 2Ka閉合，注視電磁閥帶點，自來水注入洗滌筒中，這是電動機 M仍然周期性運行。洗滌筒水位上升到溢水口位 置，洗衣機邊注水邊漂洗，此過程一般為 4min。這樣做的目的是為了使衣物漂洗得更干凈。 溢水漂洗程序完畢，洗衣機注水電磁閥關(guān)閉，排水電磁閥得電，洗衣機進入排水過程，然后進行最后一次脫水。最后的脫水程序結(jié)束前 3s，蜂鳴器 BZ間斷性鳴叫 6次，提醒操作者洗衣機程序全部結(jié)束，然后， 1K動觸點返回到中間位置，電路斷電。 控制系統(tǒng)程序流程圖 23 圖 15 全自動洗衣機 控制系統(tǒng)的程序流程 24 參考文獻 ，機電一體化課程設(shè)計指導(dǎo)書 .機械工業(yè)出版社， 2021 ，全自動洗衣 機原理與維修 [M].電子工業(yè)出版社， 2021 .淺談 PLC在全自動洗衣機中的運用 [J].設(shè)計與開發(fā)， 2021 .洗衣機的 PC 智能控制 [D].南通：南通職業(yè)大學電子， 2021 ，張代治。機電一體化設(shè)計基礎(chǔ) [M] .北京科學出版社， 2021 ，李恩光，裴仁清。機電一體化系統(tǒng)設(shè)計 [M] .北京理工大學出版社， 20212