【正文】 電。方案設(shè)計(jì)如圖21：自來(lái)水通過(guò)進(jìn)水電磁閥流入清洗槽，達(dá)到一定水位時(shí)，進(jìn)水電磁閥關(guān)閉，加熱器工作，當(dāng)達(dá)到一定溫度時(shí)，加熱器停止工作，超聲波系統(tǒng)開(kāi)啟，進(jìn)行超聲波清洗，在超聲空化作用下，油污與餐具剝離，一定時(shí)間后超聲波系統(tǒng)關(guān)閉，排水電磁閥導(dǎo)通進(jìn)行排水，當(dāng)排水到低水位時(shí)觸動(dòng)低水位開(kāi)關(guān)，噴臂電磁閥導(dǎo)通進(jìn)行噴臂輔助清洗，一定時(shí)間后洗滌完畢，噴臂閥關(guān)閉，剩余水量由排水閥排出。 整體方案設(shè)計(jì)本課題將超聲波技術(shù)應(yīng)用與洗碗機(jī)，取代原有的噴臂加洗滌劑洗碗機(jī)，效率更高，更加環(huán)保。（1）結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)合理，洗碗機(jī)能正常工作設(shè)計(jì)要求 第二章必須要結(jié)合中國(guó)人的飲食結(jié)構(gòu)、衛(wèi)生習(xí)慣和生活觀念等各種因素。國(guó)內(nèi)洗碗機(jī)多為塑料內(nèi)膽，長(zhǎng)時(shí)間使用之后，內(nèi)膽會(huì)變得有異味而且油膩難清洗，出現(xiàn)“洗碗機(jī)洗碗，人洗洗碗機(jī)”的問(wèn)題。國(guó)內(nèi)的洗碗機(jī)品牌，如海爾、小天鵝、美的等，最低價(jià)格都在2000元左右，加上專用的洗滌劑，不僅價(jià)格高，而且不環(huán)保。一臺(tái)洗碗機(jī)完成洗碗、消毒、烘干耗時(shí)長(zhǎng)。這是國(guó)內(nèi)洗碗機(jī)不能占領(lǐng)市場(chǎng)的主要原因。國(guó)內(nèi)的洗碗機(jī)生產(chǎn)線大多從國(guó)外進(jìn)口，雖然在結(jié)構(gòu)性能上有一定的改良，但仍然不適合我國(guó)餐具的特點(diǎn)。總體來(lái)說(shuō)，國(guó)內(nèi)的洗碗機(jī)已經(jīng)基本能保證清洗效果，并實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)化和安全化。臭氧消毒，健康環(huán)保。利用新型磁化技術(shù)，能防垢、除垢。設(shè)有上下兩個(gè)餐具架，可以分別進(jìn)行清洗，節(jié)約水電。都采用了800MM高度的設(shè)計(jì)。6系列洗碗機(jī)此外，還提供開(kāi)門保護(hù)功能。而且采用了臭氧消毒，提供了很好的衛(wèi)生條件。采用了上下雙噴淋器使餐具上下部分同時(shí)受到噴射水流的直接沖擊，可以得到很好的清洗的效果，并且可以加快洗滌速度，整個(gè)過(guò)程只有6分鐘。4系列市場(chǎng)上相對(duì)比較受歡迎的海爾4和6系列。國(guó)內(nèi)市場(chǎng)上洗碗機(jī)的分析 國(guó)內(nèi)市場(chǎng)上洗碗機(jī)的特點(diǎn)與不足商場(chǎng)里僅有海爾的一款家用洗碗機(jī)在銷售，其類型是傳統(tǒng)的噴臂式洗碗機(jī)，售價(jià)在3000元左右。價(jià)格一般在2000元以上。最后，因?yàn)橄赐霗C(jī)普遍體積較大，在房?jī)r(jià)高昂寸土寸金的中國(guó)很難為其提供安放的場(chǎng)所。究其原因，首先是因?yàn)楹芏嗥髽I(yè)直接引進(jìn)了國(guó)外的洗碗機(jī)生產(chǎn)線，雖然在結(jié)構(gòu)上有所改進(jìn)但是其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和清洗方式仍然不太適合中餐餐具的特性。歐美一些國(guó)家開(kāi)發(fā)出的新型超聲波洗碗機(jī)有著低能耗、高效率和環(huán)保的特點(diǎn)，在注重節(jié)能環(huán)保生活的發(fā)達(dá)國(guó)家也產(chǎn)生了很大的影響。良好的市場(chǎng)促進(jìn)了企業(yè)對(duì)新型洗碗機(jī)的研制和開(kāi)發(fā)，這種良性循環(huán)使國(guó)外的洗碗機(jī)產(chǎn)業(yè)煥發(fā)出蓬勃的生機(jī)。惠而浦（Whirlpool）等公司。歐美所代表的企業(yè)有米勒、ISHI）、東芝（TOSHIBA）等。三洋（SANY）、在亞洲最早從事洗碗機(jī)的研究的是日本，到了九十年代中后期，日本已發(fā)展了微電腦全自動(dòng)臺(tái)式洗碗機(jī)。1978年米勒公司又制造出了世界上第一臺(tái)微電腦控制型洗碗機(jī)，使人機(jī)關(guān)系更為密切，洗碗機(jī)的家用性得到了更好的體現(xiàn)。 “1929年德國(guó)的米勒公司制造出了歐洲第一臺(tái)電動(dòng)家用洗碗機(jī)。不需用專用洗滌劑，環(huán)保。超聲波洗碗機(jī)有以下特點(diǎn)：節(jié)水省電、低噪音。超聲清洗對(duì)聲反射強(qiáng)烈的材料，如金屬、玻璃、塑料等其清洗效果好，而對(duì)聲吸收較大的材料，如橡膠、布料等清洗效果較差，碗、盤、盆、碟等從物理學(xué)角度來(lái)看屬?gòu)椥越橘|(zhì)物體，用超聲清洗其表面再合適不過(guò)了!在洗滌液選用方面，水的粘度不大，有利于清洗，假如把水溫加熱到60℃，此時(shí)的空化最活躍，效果也就最好，因而利用超聲波來(lái)洗碗是完全可以的。影響超聲清洗效果的因素有很多。當(dāng)聲強(qiáng)達(dá)到一定數(shù)值時(shí)，液體中急劇生長(zhǎng)微小空化氣泡并瞬時(shí)強(qiáng)烈閉合，產(chǎn)生強(qiáng)烈的微爆炸和沖擊波使被清洗物表面的污物遭到破壞，并從被清洗表面脫落下來(lái)。因?yàn)槌暡梢源┩腹腆w物質(zhì)，而且污染很小，因此人們想到使用超聲波來(lái)清洗餐具，于是就出現(xiàn)了現(xiàn)在的超聲波洗碗機(jī)。超聲波換能器………………………………………16 加熱系統(tǒng)……………………………………………17 本章小結(jié)……………………………………………… 18第六章 控制系統(tǒng)…………………………………………………19 控制邏輯…………………………………………………19 處理器選擇………………………………………………19第七章 總 結(jié)……………………………………………………21致 謝………………………………………………………… 22參考文獻(xiàn)………………………………………………………… 23附錄……………………………………………………………… 24第一章 緒論 背景洗碗是一項(xiàng)必不可少的家務(wù)活動(dòng)，然而過(guò)多的油漬讓人對(duì)洗碗很是厭煩，洗碗機(jī)的出現(xiàn)將會(huì)使這項(xiàng)家務(wù)活動(dòng)變得簡(jiǎn)單而有趣。水位感應(yīng)系統(tǒng)……………………………………… 13 噴臂系統(tǒng)…………………………………………… 14清洗槽……………………………………………… 13超聲清洗參數(shù)……………………………………… 11 本章小結(jié)…………………………………………………11第五章 超聲波洗碗機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)………………………………… 13 選取參數(shù)………………………………………………… 11清洗液……………………………………………… 11聲強(qiáng)………………………………………………… 10超聲空化閥 ……………………………………………9第四章 超聲清洗參數(shù)選定……………………………………… 10 設(shè)計(jì)要求…………………………………………………6 整體方案設(shè)計(jì)…………………………………………… 6 本章小結(jié)…………………………………………………7第三章 超聲波清洗原理…………………………………………8湘潭大學(xué)興湘學(xué)院畢業(yè)論文超聲波洗碗機(jī)的設(shè)計(jì)畢業(yè)論文目 錄摘要………………………………………………………………………1第一章 前言…………………………………………………………3 背景………………………………………………………3………………………………3……………………………3 國(guó)內(nèi)市場(chǎng)上洗碗機(jī)的分析………………………………4……………………4第二章 總體方案…………………………………………………6 超聲波清洗技術(shù)簡(jiǎn)介……………………………………8 超聲清洗機(jī)理……………………………………………8 超聲空化作用…………………………………………8 影響超聲波清洗效果的因素……………………………10頻率………………………………………………… 10 超聲場(chǎng)的研究………………………………………………11 空化強(qiáng)度的測(cè)量……………………………………11 整體方案設(shè)計(jì)……………………………………………13 各重要部件設(shè)計(jì)…………………………………………13進(jìn)排水系統(tǒng)………………………………………… 13超聲波發(fā)生器………………………………………15有一點(diǎn)值得注意的是，普通洗碗機(jī)需要加入大量的洗滌劑才能達(dá)到洗滌干凈的要求，浪費(fèi)大量水資源且對(duì)環(huán)境構(gòu)成污染。這種超聲波洗碗機(jī)的原理是：當(dāng)超聲波經(jīng)過(guò)液體介質(zhì)時(shí)，將以極高的頻率壓迫液體介質(zhì)振動(dòng)，使液體分子產(chǎn)生正負(fù)交變的沖擊波。雖然每個(gè)空化氣泡的作用并不大，但每秒鐘有上億個(gè)空化氣泡在作用，就具有很好的清洗效果和超高的潔凈度。除了聲強(qiáng)必須大于空化閥（即使液體產(chǎn)生空化的最低聲強(qiáng)或聲壓幅值）外，還與被清洗物等有關(guān)。超聲波洗碗機(jī)作為健康環(huán)保的新家電，能夠使人們從繁瑣的家務(wù)活動(dòng)中解脫出來(lái)。清潔度高、沒(méi)有死角。洗碗機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、使用壽命長(zhǎng)。1954年美國(guó)GE公司生產(chǎn)了第一臺(tái)電動(dòng)臺(tái)式洗碗機(jī)，在洗滌性能和整機(jī)體積外形上都有所改善。于是越來(lái)越多的洗碗機(jī)進(jìn)入西方家庭。所代表的企業(yè)有松下（National）、三菱（MITSUB與此同時(shí)，歐美則已經(jīng)把家用洗碗機(jī)發(fā)展成具有統(tǒng)一形象的廚房家電。西門子（SIEMENS）、”國(guó)外很多家庭都擁有家用洗碗機(jī)，并且家用洗碗機(jī)的普及率還在不斷的增大。目前傳統(tǒng)的噴臂式和渦輪式洗碗機(jī)在西方仍然很受歡迎，因?yàn)檫@類洗碗機(jī)制造成本低，售價(jià)不高，而且很適用于西方餐具的特點(diǎn)，有很好的清洗效率。我國(guó)于80年代開(kāi)始研制洗碗機(jī)，但是洗碗機(jī)在國(guó)內(nèi)并沒(méi)有很好的普及。其次是因?yàn)榍逑葱实?，為了達(dá)到效果，增加洗碗機(jī)的工作時(shí)間，使耗電量太大，不適合普通家庭使用。我國(guó)目前生產(chǎn)洗碗機(jī)的企業(yè)有海爾、小天鵝、美的等。根據(jù)作者在成都市中心幾家國(guó)美和蘇寧電器的調(diào)研。整體來(lái)說(shuō)，中國(guó)的洗碗機(jī)產(chǎn)業(yè)還處在技術(shù)落后、市場(chǎng)開(kāi)發(fā)不全的狀態(tài)里。以海爾洗碗機(jī)為代表分析。包括WQP4—WQP4—3和WQP4—2000A三個(gè)型號(hào)。切其過(guò)濾網(wǎng)外置于洗碗機(jī)前方，方便消費(fèi)者整理清潔。在運(yùn)行有故障或門沒(méi)有關(guān)好的時(shí)候發(fā)出蜂鳴聲。包括WQP6—WQP6—2B、WQP6—3型。內(nèi)膽為正方體，能讓噴射覆蓋的面積比例達(dá)到最大。采用的是內(nèi)循環(huán)式干燥系統(tǒng)，消除了濕熱空氣的影響。設(shè)有溢水保護(hù)系統(tǒng)，可靠安全。洗滌效果并不如想象中好。其次是耗電量和耗水量大。且洗碗機(jī)的功率從600W到2300W不等，消費(fèi)者將承受更多的電費(fèi)。最后是結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、材料有缺陷。要想在中國(guó)普及洗碗機(jī)，開(kāi)拓市場(chǎng)。開(kāi)發(fā)出在清洗技術(shù)和結(jié)構(gòu)材料都合適的新型洗碗機(jī)。總體方案設(shè)計(jì)的新型超聲波洗碗機(jī)必須滿足以下幾點(diǎn)要求：（2）清洗后，98％的餐具能達(dá)到洗凈標(biāo)準(zhǔn)。（3）高效率，能在30分鐘內(nèi)完成自動(dòng)清洗過(guò)程。（4）自動(dòng)化，人工觸動(dòng)開(kāi)關(guān)后，自動(dòng)工作，并有指示燈提示。由于超聲空化作用的良好清洗性能，故能很好的將油污從餐具上清離，再采用噴臂輔助清洗，能達(dá)到很好的清洗效果。 1：進(jìn)水電磁閥； 2：噴臂電磁閥； 3：排水電磁閥； 4：超聲波振子； 5：噴臂 圖21 總體方案圖 本章小結(jié)洗碗機(jī)最重要的為清洗系統(tǒng)。采用超聲波清洗既節(jié)能又環(huán)保，其關(guān)鍵技術(shù)在于確定超聲波換能器的功率和聲強(qiáng)等參數(shù)。1830年，名叫Savart的科學(xué)家用一個(gè)大齒輪第一次發(fā)出了人造超聲波。這是人類第一次設(shè)計(jì)出能控制聲波頻率和聲強(qiáng)的超聲裝置。通常將超聲技術(shù)分為檢測(cè)超聲和功率超聲兩類。功率超聲是超聲的主動(dòng)應(yīng)用，利用超聲波本身的能量和特性來(lái)改變材料的一些有用的性質(zhì)和狀態(tài)，比如超聲波清洗技術(shù)。通常用的超聲波清洗裝置都采用20~80KHz頻率的超聲，主要應(yīng)用于機(jī)械、電子和醫(yī)療等工業(yè)，總體來(lái)說(shuō)其應(yīng)用范圍非常廣泛，發(fā)展也是非常迅速。對(duì)形狀復(fù)雜、造型不規(guī)則的工件有著不可比擬的清洗效果，所以特別適合中餐各種各樣的餐具的洗滌。在液體中溶解有部分空氣，這些微小氣泡存在于液體中，稱為空化核。在這些液體運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中又會(huì)融入更多的微氣泡。在液體密度大的地方會(huì)對(duì)空化核產(chǎn)生正壓力，液體密度小的地方會(huì)對(duì)空化核產(chǎn)生負(fù)壓力。閉合時(shí)產(chǎn)生的巨大壓力能沖擊難溶的油污，使其從餐具上脫落。 超聲清洗除了空化作用，還有一系列伴隨作用，具體如下： 微射流：由于空化閉合時(shí)，開(kāi)始是球形，然后不對(duì)稱閉合，形成一個(gè)指向餐具表面的液體射流，其速度大于100m/s，對(duì)餐具上殘留的油污形成沖擊，同時(shí)增大了洗滌液的滲透作用，稱為聲學(xué)毛細(xì)管效應(yīng)。輻射扭力：空化核在運(yùn)動(dòng)時(shí)發(fā)生的二階現(xiàn)象。超聲空化閥只有當(dāng)交變聲壓幅值大于靜壓力產(chǎn)生的負(fù)壓力大于液體結(jié)構(gòu)強(qiáng)度時(shí)才會(huì)產(chǎn)生空化作用?？栈yPc表示為： 其中Po為液體的靜壓力,可以看出液體含氣量越少，空化閥越高，靜壓力越大，空化閥越高，液體的沾度越大，空化閥也越高。μ為沾滯系數(shù)。并且聲波的頻率越高空化閥也越高。影響超聲波清洗效果的因素聲強(qiáng)根據(jù)對(duì)超聲空化閥的研究知道，只有交變聲壓幅值超過(guò)液體靜壓力時(shí)才能出現(xiàn)負(fù)壓，當(dāng)負(fù)壓超過(guò)液體強(qiáng)度時(shí)才能產(chǎn)生空化。當(dāng)聲強(qiáng)越大的時(shí)候，空化強(qiáng)度也越大，此時(shí)的清洗效果更好。聲波能量在傳播的過(guò)程中會(huì)逐漸減弱。在超聲清洗中，聲強(qiáng)太弱不能有效將污物洗去，太強(qiáng)又會(huì)對(duì)清洗件表面造成損壞，甚至在輻射面形成聲障，使聲能不能完全輻射到整個(gè)空間，影響清洗效果。聲強(qiáng)一般選在1W/cm22W/cm2之間。頻率所以如果選取的超聲波頻率越低則越容易產(chǎn)生空化作用。但是，當(dāng)頻率低于20KHz的時(shí)候會(huì)有噪音，對(duì)人體產(chǎn)生傷害，更重要的是，過(guò)低的頻率會(huì)讓空化核不能閉合，不能產(chǎn)生空化作用。由于清洗的為陶瓷玩具，清洗槽規(guī)格為400400430，所以這里選擇28KHz。清洗液第一是清洗液本身的對(duì)污染物的清洗能力。最后是清洗液對(duì)環(huán)境是否有污染。表面張力越大，空化的強(qiáng)度越大，清洗效果越好。表面張力大的特點(diǎn)，并且由于水的污染小，粘度小，表面張力大，所以綜合考慮后，選取自來(lái)水為清洗液。超聲場(chǎng)的研究空化強(qiáng)度的測(cè)量但同時(shí)由于空化作用產(chǎn)生的局部高溫高壓會(huì)使水分子H2O分裂成離子H和OH，所以可以通過(guò)測(cè)量離子在清洗液中的局部密度來(lái)間接測(cè)量空化的強(qiáng)度。其原因是過(guò)多的空化氣泡會(huì)形成聲波屏障，會(huì)影響聲波的傳遞，所以在遠(yuǎn)的地方，空化強(qiáng)度反而減弱。因?yàn)樵谇逑床鄣挠邢蘅臻g內(nèi)，為避免超聲波在交界面或者洗滌槽壁的時(shí)候反射形成駐波造成某些地方聲壓小某些地方聲壓大，從而使清洗不均。只要使超聲頻率在合理的范圍內(nèi)變化。雙面作用強(qiáng)度比單面作用低。 超聲功率密度： P=發(fā)射功率（W）/發(fā)射面積（cm2）；通常 P≥ ，在液體中傳播的超聲波能對(duì)物體表面的污物記性清洗，其原理用空化閥表示，超聲波振動(dòng)在液體中傳播的音波壓強(qiáng)打到一個(gè)大氣壓時(shí)，這是超聲波的音波壓強(qiáng)峰值就可打到真空或者負(fù)壓，但實(shí)際上無(wú)負(fù)壓存在，因此在液體中產(chǎn)生一個(gè)很大的壓力。超聲清洗時(shí)間：一般根據(jù)污垢的的不同，單次清洗時(shí)間為3—10分鐘不等，鑒于中國(guó)人飲食習(xí)慣偏向油膩，這里將超聲清洗時(shí)間定為10分鐘。主要流程為：進(jìn)水加熱至工作水溫超聲清洗10min噴臂清洗1min第五章整體方案設(shè)計(jì) 在設(shè)計(jì)中需要重點(diǎn)考慮幾方面的問(wèn)題，首先是清洗槽及管路的密封問(wèn)題，再有就是超聲波振子的、電磁閥、加熱器等元器件的選型。家用超聲波洗碗機(jī)主要有進(jìn)排水系統(tǒng)、噴臂系統(tǒng)、超