Главная стр 1
скачать

kot318@rambler.ru

ВВЕДЕНИЕ

Среди товаров народного потребления значительное место занимают электрические машины и приборы бытового назначения. В настоящее время в России выпускается более 100 наименований электрических машин и приборов. По функциональному назначению их можно разделить на определенные группы: приборы для обработки белья, для хранения пищевых продуктов, для обработки пищевых продуктов, для уборки помещений, приборы микроклимата, личной гигиены и др.

Применение электрических машин и приборов позволяет значительно повысить производительность труда в домашнем хозяйстве. Так, бытовые стиральные машины повышают производительность труда в 1,5 - 25 раз, гладильные машины - в 4 раза, приборы для уборки помещений - в 1,5 - 5 раз, посудомоечные машины - в 3 - 4 раза. Холодильники экономят семье в среднем ежегодно до 250 часов. В целом экономия времени при использовании современных электрических машин и приборов составляет около 1600 чел./час.

Производство и ассортимент бытовых электроприборов и машин с каждым годом увеличивается.

Основным направлением в развитии электробытовых приборов является разработка новых, более совершенных их видов: автоматических стиральных машин, двухкамерных холодильников, приборов с полупроводниковыми элементами и др. Производство электрических бытовых машин и приборов в настоящее время превратилось в самостоятельную отрасль промышленности.

Массовый характер производства таких приборов требует тщательного подхода к проектированию их и созданию специализированных служб по ремонту.

Для успешного решения задач по механизации и автоматизации технологических процессов бытового обслуживания требуется мобилизация и развитие творческой инициативы машиностроителей, ученых, конструкторов и изобретателей, работников бытового обслуживания, обобщение передового опыта новаторов, разработка теоретических положений в области проектирования, позволяющих создавать новые, более совершенные машины, аппараты и другую технику бытового назначения.

В связи с этим большое значение приобретает подготовка квалифицированных специалистов с высшим образованием, владеющих современными методами расчета и конструирования машин и аппаратов и на основе этого эффективными методами их технической эксплуатации.

Изучению и овладению научно обоснованными методами расчета и конструирования машин и аппаратов бытового назначения и посвящен мой курсовой проект.



  1. АНАЛИЗ БЫТОВЫХ СТИРАЛЬНЫХ МАШИН ПОЛУАВТОМАТИЧЕСКОГО ТИПА




    1. Патентные исследования


Вывод патентных исследований
На основе проведённого анализа отечественных и зарубежных информационных материалов по бытовым стиральным машинам, где рассматривались потребительские и технические показатели, основные направления повышения качества выпускаемых изделий, можно заключить, что дальнейшее совершенствование бытовых стиральных машин должно предусматривать прогрессивность технологического процесса технико-эксплутационные параметры машин надёжность изделия в процессе эксплуатации степень автоматизации и механизации процессов обработки белья унификация основных узлов и деталей машин структурная материалоёмкость конструкционных материалов художественно – конструкторский уровень машин уровень теоретических исследований, которые направлены на изыскание оптимальных методов и режимов стирки белья.


    1. Классификация бытовых стиральных машин

Стиральные машины выпускаются по ГОСТ 8051 – 83 «Машины стиральные бытовые».

Стиральные машины изготавливают следующих типов:

ЦБ – центрифуга бытовая;

СМ – стиральная бытовая машина без отжима;

СМЦ – машина стиральная однобаковая с центрифугой;

СМР – стиральная бытовая машина с ручными отжимными валиками;

СМС – машина стирально-сушильная бытовая;

СМП – полуавтоматическая стиральная машина бытовая;

СМА – автоматическая стиральная бытовая машина.

В зависимости от конструктивных особенностей стиральные машины классифицируются по номинальной загрузке сухого белья (1; 1,5; 2; 3; 4 кг.); по количеству баков (однобаковые, Д – двухбаковые); по способу загрузки белья (с верхней загрузкой, Ф – с фронтальной загрузкой); по способу активации моющего раствора (с лопастным диском, Б – барабанные); по способу управления (электромеханическое управление, Э – с электронным управлением).

Условное обозначение стиральной машины должно содержать типоразмер и наименование модели. Например: СМА – 4ФБ – автоматическая стиральная бытовая машина с фронтальной загрузкой четырёх килограммов сухого белья с барабанным способом активации.

По типу защиты от напряжения машины изготавливаются I и II классов, по степени защиты от влаги – брызгозащитного исполнения. Машины всех типов должны иметь реле времени или устройство, задающее время работы лопастного диска или барабана.

Корректированный уровень звуковой мощности не должен превышать следующих значений: для СМ – 72 дБА, для СМП, СМА – 78 дБА, для СМР –75 дБА.

Машины всех типов, кроме СМА должны иметь два или более режимов стирки.

На основании анализа существующего парка стиральных машин, исследований технологии стирки разработан параметрический ряд стиральных машин (ОСТ 27 – 56 – 414 – 78). Две модели типа СМ: СМ – 1 с боковым активатором; СМ – 1,5 с донным активатором. Две модели типа СМР: СМР – 1,5 с цилиндрическим баком и корпусом и донным активатором; СМР – 2 с прямоугольным корпусом, прямоугольным усеченным баком и боковым активатором. Четыре модели типа СМП: СМП – 2 и СМП – 3 с совмещенным стиральным баком и баком центрифуги, с донным активатором; СМП – 2Д, двухбаковая с отдельными баками для стирки и отжима; СМП – 3Б, однобаковая барабанная машина с верхней загруз­кой. Четыре модели типа СМА: СМА – 3Б и СМА – 4Б, однобаковые барабанные машины с верхней загрузкой; СМА – 3ФБ, однобаковая барабанная машина с фронтальной загрузкой, совмещенная с умывальником; СМА – 3ФБ и СМА – 4ФБ, барабанные машины с фронтальной загрузкой.

Стиральные машины типа СМ малогабаритные, не имеют отжимного устройства и рассчитаны на одновременную стирку 0,5  2 кг. сухого белья. Стирка происходит под действием интенсивной циркуляции стирающего раствора, проникающего между слоями и порами материи без механического воздействия на неё. Циркуляцию мыльного раствора создают вихревые движения, возбуждаемые активатором. Благодаря вихревым движениям раствора бельё непрерывно поворачивается в различных направлениях, что способствует его равномерному и тщательному перемешиванию и простирыванию.

Стиральные машины типа СМЦ предназначены для стирки белья в двух режимах и отжима белья. Стирка, полоскание и отжима происходит в одном баке, но при смене активаторов на нужный режим и установке ротора центрифуги.

Стиральные машины типа СМР предназначены для стирки изделий в двух режимах. Первый режим – нормальный, осуществляется за счет вращения активатора в одну сторону и предназначен для стирки белья из хлопчатобумажных и льняных тканей. Второй – бережный режим, осуществляется за счет вращения активатора в противоположенную сторону и предназначен для стирки изделий из шелковых и шерстяных тканей. Для отжима белья над баком устанавливается съёмное отжимное устройство, состоящее из обрезиненных валиков. Во время отжима валики вращают вручную с помощью ручки.

В стиральных машинах типа СМП механизирован отжим белья и улучшено качество отжима за счет применения центрифуги. При отжиме белья центрифугой в нем остается в два раза меньше воды, чем при отжиме резиновыми валиками, не требуется применение мускульной силы, а время отжима сокращается в 4 – 5 раз. Слив и перекачивание стирального раствора осуществляется одним или двумя центробежными насосами. Привод активатора и центрифуги осуществляется от одного или двух электродвигателей.

Стиральные машины СМП барабанного типа. В отличии от полуавтоматических машин активаторного типа в машинах барабанного типа все операции проводятся в одном перфорированном барабане с гребнями на внутренней стороне. Бельё отжимается при увеличении частоты вращения барабана, а при стирке предусмотрено цикличное реверсивное вращение барабана. Каждая операция (стирка, полоскание, слив, отжим) и остановка машины автоматизированы. Пуск и переключение операций производят пово­ротом рукоятки реле времени, позволяющего установить продолжительность любой операции. В этих машинах меньше изнашивается бельё, можно стирать синтетические, шелковые и шерстяные изделия, меньше расходуется воды и моющих средств, сокращается ручной труд благодаря совмещению процессов стирки, полоскания и отжима в одном стиральном барабане.

Бытовые автоматические стиральные машины типа СМА предназначены для стирки белья по заданной программе. Стирка, замачивание и полоскание осуществляется механическим перемешиванием белья, помещённого в перфорирован­ный барабан в стиральном растворе. Отжим белья производится центрифугированием в том же барабане. Процессы стирки в этих машинах полностью автоматизированы: залив и слив воды для всех операций, ввод моющих средств, замочка, стирка с нагревом воды с бельем в баке стиральной машины до заданной температуры, полоскание и отжим. Разнообразный набор программ позволяет стирать бельё качественно, разной степени загрязненности, прочности и химической структуры ткани. Для автоматического управления процессами стирки с учетом физико-химических и механических свойств тканей в автоматических стиральных машинах установлен целый ряд приборов контроля и регулирования процессов стирки, осуществляющих взаимодействие рабочих органов машин в определенной, заранее заданной последовательности во времени: командоаппарат, задающее устройство, датчик – реле уровня стирального раствора в баке, датчики – реле температуры стирального раствора. Непосредственно процесс стирки осуществляется в барабане стирального бака с помощью исполнительных органов: элек­тромагнитного клапана, электродвигателя привода барабана, электронасоса, электродвигателя.




    1. Анализ способов стирки текстильных

изделий
Стирки белья - процесс очень сложный, состоящий из большого числа отдельных операций, протекающих почти одновременно. Стиральные машины предназначены для механизации и aвтоматизационной из наиболее трудоемких операций ручного труда в домашнем хозяйстве стирки белья.

Сущность проце­сса стирки заключается в физико-химическом и механическом воздействии на белье моющего раствора. Последний состоит из двух компонентов: воды и моющего средства. Основой моющих средств (МС) являются поверхностно активные вещества (ПАВ), которые на границе раздела "загрязнение - моющий раствор" образуют ад­сорбционные слои. Различают две группы моющих средств: жировые мыла и синтетические средства. Последние наиболее распространены. Кроме ПАВ, в них имеются отбеливающие вещества, добавки щелочных препаратов для умягчения воды и др.

В упрощенном виде процесс стирки сводится к следующим стадиям: адсорбция (накопление) моющих веществ на границе раздела загрязнение - моющий раствор, смачивание загрязненной ткани, отделение и диспергирование загрязнений, создание защитных пленок вокруг отмытых загрязнений. Адсорбция моющих веществ на границе водораздела способствует снижению поверхностного натяжения, смачиванию поверхности белья, проникновению моющего раствора между бельем и загрязнением и отделению загрязнения. При механическом воздействии на белье загрязнение дробится и образовавшиеся частицы окружаются защитным слоем, что препятствует осаждению загрязнений на чистое белье. Процесс стирки белья завершается образованием равновесной системы, состоящей из загрязненного раствора и отстиранного белья.

Механическое воздействие на белье создается путем активации моющего раствора, которая заключается в сообщении раствору определенной энергии. Активация способствует смачиванию белья, проникновению моющего раствора между бельем и загрязнением, равномерному распределению моющих средств в воде и диспергированию загрязнений.

Процесс удаления загрязнения с бельевой ткани состоит из трёх стадий: смачивания, диспергирования и стабилизации.

В первой стадии МС не только смачивают жирные поверхности, но и проникают в мельчайшие поры загрязнений и ткани.

Достижение такого смачивающего контакта моющего раствора с отмываемой поверхностью является первым и основным свойством молекул - "посредников".

В результате сцепления частичек грязи друг с другом и с тканью оказывается на столько ослабленным, что для их полного разделения достаточно лишь небольшого механического воздействия. Это вторая стадия моющего процесса называется диспергированием (разделением, раздроблением).

Скопившиеся на поверхности грязи молекулы МС обращены наружу своими гидрофильными частями, вокруг которых образуются водные обо­лочки, придающие им устойчивость и стабилизирующие их моющем растворе, предотвращая, таким образом, осаждение на бельевую ткань. Это удерживание отдельных частиц грязи во взвешенном состоянии называется стабилизацией и является третьей, заключительной стадией процесса удаления загрязнений.

Следует подчеркнуть, что в процессе стирки белья моющие вещества должны не только расщепить и вымыть грязь, но и самое главное удержать их в моющем растворе, преодолев силу электростатического напряжения, так как, в этом случае бельё заряжено отрицательно, а загрязнения имеют положительный заряд.

Из данного примера видно, насколько важно точно соблюдать технологический процесс стирки белья, выдерживая все необходимые оптимальные параметры.

Механическое воздействие на бельё создается путём активации моющего раствора, которая заключается в сообщении раствору определённой энергии. Активация способствует смачиванию белья, проникновению моющего раствора между бельём и загрязнением, равномерному распределению МС в воде и диспергированию загрязнений.

Рассмотрим гидродинамические процессы, происходящие в стиральных машинах при различных способах активации.


    1. Основные показатели качества бытовых

стиральных машин
При оценке качества машин определяющим является потребительские свойства. Наиболее важные потребительские свойства стиральных машин подразделяются на функциональные, эргономические, эстетические, надежность.

К функциональным свойствам машин для стирки и отжима белья относятся: отстирываемость, износ белья в машине при стирке и отжиме, способность отжимать и выполаскивать белье, производительность.

Отстирываемость – способность испытуемой машины при взаимном механическом, химическом и тепловом воздействии удалять загрязнения с испытатель­ных образцов ткани при номинальной загрузке в установленных условиях. В соответствии с ГОСТ 8051 – 83 отстирываемость белья за один цикл стирки определяется

, (1.1)

где О - отстирываемость белья, %;



отражательная способность искусственно загрязненного образца после стирки;

отражательная способность образца ткани после искусственного загрязнения;

отражательная способность образца в исходном состоянии.

Износ белья, потеря прочности ткани определяется после двадцати циклов стирки по формуле



, (1.2)

где потеря прочности ткани, %;



среднее арифметическое значение разрывной нагрузки выстиранных образцов, Н;

среднее арифметическое значение разрывной нагрузки выстиранных образцов после двадцати циклов стирки, Н.

Способность машины отжимать бельё зависит от типа отжимного устройства. Качество отжима характеризуется остаточной влажностью – количеством воды в образцах, оставшейся после отжима. Остаточная влажность определяется



, (1.3)

где масса сухого белья, кг.;



масса белья после отжима, кг.

Эффективность отжима выражается как среднее арифметическое результатов пяти полученных значений, рассчитанных по вышеприведенной формуле.

Степень выполаскивания белья определяется по щелочности воды после последнего полоскания относительно щелочности водопроводной воды

(1.4)

где В1 – степень выполаскивания белья, мгэкв/л.;



М1 – щелочность воды после последнего полоскания, мгэкв/л.;

М2 – щелочность водопроводной воды, мгэкв/л.

Производительность стиральных машин может характеризоваться количеством белья, обрабатываемого за один час, или времени, необходимым для стирки одного килограмма белья.

Таблица 1.2

Нормы, определяющие технический уровень машин


Наименование

Параметра


Норма для машин типов

СМА

СМП

СМ

СМЦ-В


Эффективность отстирывания, %, не менее

55/65*

55/65*

45/65*

65


Снижение прочности образцов,

%, не более


12/15*

10/15*

10/15*

15


Эффективность отжима при ок­ружной скорости вращения бара­бана (центрифуги) при отжиме, %, не более:

5 м/с


110

110

-

110

10 м/с

15 м/с


20 м/с

25 м/с


30 м/с

98

86

74



62

50


98

86

74



62

50


-

-

-



-

-


98

86

74



62

50


Удельный расход воды, л/г,

не более

30/64*

30/75*

30/108

95


Среднее квадратичное значение виброскорости, мм/с, не более

30

30

15/10*

15/60**


Корректированный уровень звуковой мощности, дБА,

не более


при стирке

при отжиме


70

80


70

80


72


74

80


* В числителе приведены значения для барабанных машин, в знаменателе – для машин с активатором.

** Значение параметра для автономной центрифуги.

Значение щелочности воды после полоскания относительно водопроводной воды не должно превышать 0,3 мгэкв/л (по ГОСТ 8051 – 83).

Важнейшим из эргономических свойств являются удобство пользования, механическая и электрическая безопасность, экологические и гигиенические свойства.

Механическая и электрическая безопасность – наличие блокировочного и тормозного устройств. Центрифуги и барабаны должны иметь блокировочное уст­ройство для отключения двигателя при открывании крышки; токоведущие части должны быть надежно изолированы. Машины с электронагревателем должны иметь устройство, автоматически отключающее электронагреватель при достижении заданной температуры.

Экологические свойства – это низкий уровень звука и отсутствие радиопомех.

Гигиенические свойства – невозможность загрязнения белья о детали машин.

Эстетические свойства характеризуются рациональностью формы, целостностью композиции, совершенством производственного исполнения.

Качество стиральных машин и их долговечность зависят от правильной эксплуатации и бережного ухода за ними.



1.5 Описание прототипа СМП-2Д Аурика-70
В качестве прототипа выбираем стиральную машину полуавтоматическую бытового типа двухбаковую с отдельными баками для стирки и отжима СМП – 2 «Аурика”.

Машина стиральная полуавтоматическая бытовая двухбаковая состоит из корпуса 1, стирального бака 2 с лопастным диском 3, бака центрифуги 6 с корзиной 7, центробежного насоса 13, автоматического клавишного устройства 14, электроприводов лопастного диска и корзины центрифуги, приборов управления.

На корпусе стиральной машины закреплены 4 ходовых катка 1.

Стиральный бак и бак центрифуги вместе с крышкой представляют собой цельносварной каркас. Корпус с каркасом соединяются тягами 17.

Стиральный бак и бак центрифуги закрывается автономными крышками 4 и 5.

Стирка осуществляется в стиральном баке интенсивным потоком стирального раствора, создаваемым вращением лопастного диска. В верхней части стирального бака находится отметка, показывающая уровень, до которого необходимо заливать стиральный раствор (без загрузки белья) для обоих режимов стирки.

Вращение лопастного диска осуществляется от электродвигателя 15 посредством клиноременной передачи, натяжение ремня которой регулируется автоматически.

Отжим белья происходит в корзине центрифуги 7 при ее вращении. Корзина приводится в движение электродвигателем 10, на валу которого корзина закреплена гайкой 8.

Для обеспечения безопасности эксплуатации машины в ее конструкцию введено блокирующее устройство.
ТЕХНИЧЕСКИЕ ДАННЫЕ

Частота тока, Гц 50

Номинальное напряжение, В 220

Номинальная потребляемая мощность, Вт 550

Удельный расход электроэнергии, кВт ч/кг, не более 0,06

Вместимость стирального бака, л 36

Номинальная загрузка сухим бельем, кг 2

Максимальная загрузка корзины центрифуги бельем, кг 2

Эффективность отстирывания, процент, не менее 65,5

Снижение прочности образцов, процент, не более 43

Эффективность отжима, процент, не более 45

Габаритные размеры в нерабочем положении, мм, не более

-длина 690

-глубина 420

-высота 720

Исполнение брызгозащитное, класс 11 по ГОСТ 27570,0 87

Продолжительность непрерывной работы центрифуги,

мин 3


Продолжительность паузы после остановки центрифуги, мин,

не менее 4

Режим работы повторно-кратковременный

Продолжительность непрерывной работы лопастного диска, мин 6

Продолжительность паузы после остановки лопастного диска, мин, не менее 4

Количество режимов стирки 2

Масса машины без упаковки, кг, не более 44,5

Содержание серебра, г 2,27



Рисунок 1.2 Схема стиральной машины.

1 – корпус; 2 – бак; 3 – лопастной диск; 4 – крышка; 5 – крышка; 6 – бак; 7 – крышка центрифуги; 8 – гайка; 9 – фильтр; 10 – электродвигатель; 11 – муфта; 12 – карман; 13 – насос; 14 – клапан; 15 – электродвигатель; 16 – каток; 17 – тяга.




    1. Расчет основных элементов конструкции




      1. Расчет геометрических размеров бака

стиральной машины
Расчет геометрических размеров бака стиральной машины определяется с помощью водного модуля, который определяется из расчета материального баланса загрязнений, экстрагируемых из стираемых текстильных изделий, и загрузочной массы сухого белья. Величина водного модуля для стиральных машин составляет 25 дм3/кг, т.к. с увеличением водного модуля свыше 25 дм3/кг количество удаляемых загрязнений практически не изменяется.

Анализируя конструкции стиральных машин, можно сделать заключение, что прямоугольный вид стирального бака является предпочтительным по сравнению с другими.

Геометрические размеры стирального бака определяется также из расчета типового объема пространства, находящегося под умывальником в ванной комнате типового жилого дома. Анализируя подобные стиральные машины, мною выбраны следующие геометрические размеры: ширина – 2,6 дм; длина – 3,1 дм. Высота стирального бака определяется с учетом водного модуля и загрузочной массы сухого белья.

Определяем полезный объем бака



, (2.1)

где Vп – полезный объем бака, дм3;



mз – загрузочная масса сухого белья, кг;

Vв – водный модуль, дм3/кг.


Определяем высоту стирального бака

, (2.2)

где H – высота стирального бака, дм;



Vп – полезный объем бака, дм;

А и В – соответственно ширина, и длина стирального бака, .

Таким образом, геометрические размеры стирального бака составляют:

ширина – 260 мм;

длина – 310 мм;

высота – 450 мм.


      1. Расчет клиноременной передачи

Крутящий момент на валу электродвигателя:



(2.3)

где Рдв – мощность электродвигателя;



п1 число оборотов электродвигателя.

Диаметр меньшего шкива:



. (2.4)

Принимаем диаметр меньшего шкива d1 = 63 мм.

Диаметр большого шкива:

, (2.5)

где Uрем – передаточное отношение;

 = 0,01…0,02 – коэффициент скольжения.

(2.6)

где n1 – число оборотов вала электродвигателя;

n2 – число оборотов активатора.

Принимаем диаметр большего шкива по ГОСТ 1284.3–80.

Уточняем передаточное отношение:

(2.7)

Межосевое расстояние в интервале:



(2.8)

где To – высота сечения ремня, указанная в таблице 7.7 [3].



Принимаем межосевое расстояние по стандарту а = 260 мм.

Длина ремня:

(2.9)

Принимаем длину ремня по стандарту Lр=900мм.

Уточняем межосевое расстояние

(2.10)




Угол обхвата

. (2.11)

Число ремней определяем по формуле



(2.12)

где Pо – допускаемая приведенная мощность, [0,61];



СL – коэффициент, учитывающий влияние длин ремня, [0,95];

Cα – коэффициент, учитывающий влияние угла обхвата, [0,97];

CZ – коэффициент, учитывающий число ремней, [0,95];

Cp – коэффициент, учитывающий влияние режима работы,

[1,1] выбираем по таблице 7.4 [3].



Выбираем число ремней Z = 1.

Скорость

(2.13)

Коэффициент, учитывающий центробежную силу:



.

Сила предварительного натяжения ремня:



; (2.14)

Сила, действующая на вал:



(2.15)


2.7.3 Расчет электродвигателя стиральной машины
В процессе стирки вращающийся активатор создает поток моющего рас­твора, обеспечивающий перемещение и стирку белья. В стиральных машинах с донным расположением активатора мощность перемешивания расходуется не только на создание потока (гидродинамическое воздействие на белье при стирке), но и на трение белья о вращающийся активатор (механиче­ское воздействие на белье при стирке). Эти два процесса при обработке белья являются наиболее энергоемкими и в наибольшей степени определяют качество стирки - отстирываемость и потерю прочности ткани.

Максимальная мощность перемешивания может быть представлена как сумма затрат на перемешивание моющего раствора активатором, и затрат, возникающих в тот момент, когда вся масса белья, связанная в процессе стирки в жгут (ком) под действием собственного веса и увлекаемая пото­ком моющего раствора, в вертикальной плоскости, "садится" на актива­тор. Это явление происходит как в момент пуска активатора, при ревер­сивном вращении его в процессе стирки, так и в течение процесса. Од­нако следует отметить, что продолжительность максимального нагружения активатора носит характер пиковой нагрузки и, по отношению к основному времени стирки, составляет малую величину.

Расчет проводится в несколько этапов:

- определяются параметры, необходимые для расчета мощности переме­шивания воды в стиральном баке и мощности для преодоления пико­вой нагрузки;

- определяется мощность перемешивания воды;

- определяется мощность преодоления пиковой нагрузки;

- рассчитывается мощность, возникающая на валу электродвигателя при максимальном нагружении активатора;

- рассчитывается номинальная (теоретическая) мощность на валу электродвигателя.

Расчет выполняется для воды, т.е. для случая полоскания, так как отсутствие ПАВ при полоскании увеличивает жесткость связи: активатор – раствор – белье, что приводит к повышению расхода энергии на полоска­ние, по сравнению со стиркой, одинаковой продолжительности.

В активаторных стиральных машинах могут наблюдаться 2 основных режима течения жидкости – это ламинарный и турбулентный.

При ламинарном течении элементарные частицы жидкости движутся параллельно направлению потока жидкости, при турбулентном – возникают нерегулярные пульсации скорости. Разброс порядка 20%. Кроме того, наблюдаются пульсации по температуре и давлению, следовательно будет наблюдаться деформация слоев жидкости относительно друг друга.

Течение жидкости будет турбулентным в том случае, если число Рейнольдса Re10000. Опытные данные показали, что при Re 105…2·105 отстирываемость сравнительно невысокая, при Re106 отстирываемость достигает 70…74%.

В модернизированной конструкции типа СМП-2Д с активатором, расположенным на боковой стенке стирального бака, применяем лопастной тип активатора.
Геометрические параметры активатора
Исходные данные:

- радиус активатора R=77,5·10-3м;

- частота вращения активатора n=615мин-1;

- число лунок Z=6;

- высота гребней h=14·10-3м;

- объем лунки Vс=15,2·10-6м3;

- радиус центра тяжести Rс=0,063м.

Определим мощность перемешивания воды в стиральном баке.

1. Центробежная сила Fц приложена в точке С - центре тяжести объема V, заключенного в лунке активатора. Центробежная сила, создаваемая активатором в растворе, H.

(2.16)

где  - плотность моющего раствора, [кг/м3];

V – объем жидкости, заключенный в лунке,[м3];

RC - расстояние от оси вращения активатора до центра тяжести объ­ема, заключенного в лунке активатора (радиус вращения центра тяжести), м;

n – частота вращения активатора, мин-1.

2. Мощность перемешивания.



(2.17)

где Z – количество лунок на рабочей поверхности активатора.

3. Мощность, затрачиваемую на преодоление пиковых перегрузок, рассчи­тываем исходя из следующих соображений:

(2.18)

где МК – крутящий момент, Hм;



угловая скорость, с-1;

n – частота вращения, мин-1.

Условие работоспособности записывается в виде:



,

где Мк – допустимый крутящий момент, Hм;



Мс – момент сопротивления, Hм.

В случае пиковых перегрузок:



, (2.19)

где Fc - сила сопротивления вращению активатора, H;



R - радиус вращения точки приложения силы сопротивления, м;

Fc - принимается максимально равной двукратному весу номинальной нагрузки стиральной машины сухим бельем, т.е. Fc = 40H, R = Rc

Определяем мощность преодоления пиковой нагрузки.



(2.20)

где Rc - радиус вращения центра тяжести объема V, м;



n - частота вращения активатора, мин-1.

4. Рассчитываем максимальную потребляемую мощность на валу активатора.



(2.21)

где Nв – мощность перемешивания;



Nп – мощность преодоления пиковой нагрузки.

5. Определяем номинальную расчетную мощность на валу активатора.

К реальным условиям работы следует отнести: кратковременность пи­ковых нагрузок; вязкость связи (активатор – раствор – белье); распре­деление массы белья в растворе дискретными порциями, а не сосредото­ченным комом (жгутом) и т.п.

Коэффициент К определяется как произведение коэффициента К1, учитывающего понижение максимальной расчетной мощности в реальных ус­ловиях нагружения активатора, на коэффициент К2, учитывающий связь (взаимодействие): активатор – раствор – белье.



(2.22)

где tmax – суммарная продолжительность пиковых нагрузок в течении полного цикла стирки (определяется экспериментально), с;



tцик – длительность полного цикла стирки (определяется исходя из требований ГОСТ 8051-83), с.

Отношение tmax/tцик обратно пропорционально отношению мощности пико­вых перегрузок к мощности перемешивания раствора, т.е.:



, (2.23)

где Nb - мощность перемешивания раствора, Вт;



Nn - мощность преодоления пиковых перегрузок, Вт.

. (2.24)

Коэффициент К2 зависит от шероховатости рабочей поверхности акти­ватора, плотности жидкости в стиральном баке, формы стирального бака, объема жидкости в стиральном баке и, в основном, от степени разряжения в лунках, в момент непосредственного контакта белья с рабочей поверх­ностью активатора.

Расчет производится для двух активаторов одинаковой формы с разной глубиной лунок. Активатор с большей глубиной лунок условно назовем "жестким", а с меньшей глубиной лунок – "мягким".

Для данной стиральной машины применяется "жесткий" активатор. Тогда применяется коэффициент равный .

Коэффициент понижения максимальной мощности нагружения, учи­тывающий реальные условия работы активатора:

(2.25)

В виду того, что случай максимального нагружения активатора носит пиковый характер по отношению к полному циклу стирки, можно записать максимальное нагружение активатора:



(2.26)

где – коэффициент понижения максимальной мощности нагружения,

учи­тывающий реальные условия работы активатора;

– максимальная мощность нагружения активатора.

С учетом пиковых нагрузок принимаем электродвигатель с мощностью 180 Вт и =1370 с-1 КД 180-4АР.




2.7.4 Расчет муфты
Для расчета принимаем муфту МУВП-20 – муфта упругая втулочно-пальцевая.

1. Определим соответствие размещения и колец муфты:



(2.27)

где: z – число пальцев,[6 щт];

do – диаметр отверстия под упругий элемент, [20 мм];

Do – диаметр расположения пальцев, [68мм].





- условие выполнено.

2. Определим наружный диаметр муфты:



(2.28)

3. Проведем расчет по напряжению смятия упругих элементов:




(2.29)


где Тк – вращающий момент, [55Нм];

dп –диаметр пальца,[0,01м];



lвт – длина упругого элемента, [0,019 м];

[см] – допустимое напряжение смятия упругих элементов, [2МПа].



,

- условие выполнено.

4. Рассчитаем допустимое напряжение изгиба пальцев муфты (сталь 45), [МПа]:



(2.30)

где с – зазор между полумуфтами, [0,003…0,005 м].

Допускаемое напряжение изгиба принимают, [МПа]:

,

где т – предел текучести материала пальцев, [735МПа].







- условие выполнено.

5. Предельные смещения валов следует применять:



- радиальное смещение;

- угловое смещение, [1o30`];

- осевое смещение.

6. Принимаем характеристику радиальной жесткости муфты, радиальную силу Fк можно определить из соотношения:



(2.31)

где с - радиальная жесткость муфты, [2160Н·м (при dвала=20мм)].




2.7.5 Расчет геометрических размеров ротора центрифуги
(2.34)

где Dв – внутренний диаметр ротора, [м].

2. Наружный диаметр ротора центрифуги:

(2.35)

где  - толщина обечайки, [0,0015м].

3. Масса обечайки центрифуги:

(2.36)

где Vоб. – объем обечайки центрифуги, [2,1х10-4м3];

 - плотность дюралюминия, [2,7х103кг]
Центрифуга состоит из ротора с перфорированной обечайкой и неподвижного кожуха , окружающего ротор. Изделие, подлежащее отжиму, загружается через отверстие в кожухе и роторе.

При вращении ротора и появлении поля центробежных сил на материал изделий и жидкость действует центробежная сила, под действием которой жидкость отделяется от изделия и отводится через перфорированную стенку ротора центрифуги.

Средняя конечная (остаточная) влажность изделий составляет 40-45%. Она определяется по формуле:

(2.32)

где - масса влажных изделий;



- масса изделий после отжима.

Конечная влажность материала зависит от продолжительности отжима, толщины слоя материала, начальной температуры, а также его вида и обработки.

Из экспериментальных данных известно, что при линейной скорости ротора центрифуги 40-45 м/с, наиболее эффективное удаление жидкости происходит в первый период отжима, т.е. за первые 5-6 мин.

Основной параметр, влияющий на конечную влажность, - фактор разделения, который определяется по формуле:



(2.33)

где  - угловая скорость вращения ротора;

Rср=(Rн+Rр)/2 – средний радиус центра тяжести массы изделий;

Rн – начальный радиус массы изделий в роторе;

Rр – внутренний радиус ротора.

Из экспериментальных данных процесс центробежного отжима возможен при Ф=200.

При расчете центрифуги учитываются следующие факторы: загрузочная масса и требуемое количество отжима, дисбаланс в вертикальной плоскости.

1. Внутренний диаметр ротора центрифуги можно определить по эмпирической формуле:

м3];

Кп – коэффициент перфорации, [0,25].

4. Масса днища центрифуги:

(2.37)

где Vдн – объем днища центрифуги, [0,7х10-4м3].

5. Масса ротора центрифуги:

(2.38)

6. Высота ротора центрифуги:



(2.39)

7. Частота вращения ротора центрифуги находим (формула 2.33) через фактор разделения Ф=200.



где Rц – радиус центрифуги, [Dв/2=0,18/2=0,09м].


2.7.6 Расчет электродвигателя центрифуги
В период пуска центрифуги необходимо преодолеть инерцию ротора и загрузки (массы изделий), а также трение вала центрифуги в подшипниках и ротора о воздух.

1. Расход энергии на преодоление инерции ротора:



(2.40)

где mр – масса ротора центрифуги, [кг];

 - частота вращения ротора центрифуги, [с-1].

2. Расход энергии на преодоление инерции загрузки с учетом изменения радиуса кольца загрузки:



(2.41)

3. Расход мощности на преодоление инерции:



(2.42)

где пуск – продолжительность пуска, [60с].

4. Расход мощности вала на преодоление трения вала в подшипниках:

(2.43)

где Мтр.п. – момент трения в подшипниках, [Нм].

Момент трения в подшипниках:

(2.44)

где f – коэффициент трения, [0,001];

r – радиус вала центрифуги, [0,02м].

Подставляя данные в формулу 2.43 получим:



5. Мощность, расходуемая на преодоление трения ротора центрифуги о воздух, определяется по формуле:



(2.45)

где kэ – экспериментальный коэффициент, [3х10-6];

в – плотность воздуха,[1,193кг/м3];

Dн – наружный диаметр ротора центрифуги, [0,183м];

Dв – внутренний диаметр ротора центрифуги, [0,18м];

Н – высота кольца изделий в роторе, [0,3м].

6. Пусковая мощность:

(2.46)

7. Потребная мощность при отжиме:



(2.47)

Принимаем электродвигатель центрифуги с мощностью 120 Вт и частотой вращения 1370 с-1 КД1204АР.
скачать


Смотрите также:
Среди товаров народного потребления значительное место занимают электрические машины и приборы бытового назначения. В настоящее время в России выпускается более 100 наименований электрических машин и приборов
274.91kb.
Аппология рубемаста
86.85kb.
Электрические машины: основные типы и классификация
30.05kb.
1-назначение и классификация электрических машин
154.2kb.
1. Однофазная 2р- полюсная обмотка переменного тока питается от сети с частотой Гц
64.58kb.
Т айный мир паразитов
274.96kb.
«Электрические нагревательные приборы. Короткое замыкание. Предохранители. Электробезопасность»
215.04kb.
При этом большое внимание уделяется существенному сокращению сроков созда­ния и освоения новой техники и технологии
119.02kb.
Занятие 5 «Электрические измерительные приборы»
53.33kb.
Обозначения условные графические в схемах машины электрические
209.75kb.
История завода
54.05kb.
1 Обмоточные провода Обмоточными проводами принято называть провода, применяемые для обмоток электрических машин, аппаратов и приборов
119.65kb.