波輪式全自動洗衣機(jī)脫水振動與抑制機(jī)理的研究.pdf

1、我國洗衣機(jī)業(yè)的發(fā)展已有30年歷史,目前年產(chǎn)量約占世界總產(chǎn)量的40％,居于世界首位。但由于國內(nèi)該產(chǎn)業(yè)起步于技術(shù)引進(jìn)與技術(shù)模仿,基礎(chǔ)研究開展不足,核心技術(shù)掌握不夠,制約了該產(chǎn)業(yè)的進(jìn)一步發(fā)展,使得產(chǎn)品設(shè)計長期處于跟隨狀態(tài),產(chǎn)品自身缺乏核心競爭力。目前,國內(nèi)產(chǎn)品多限于中低端市場,高端市場占有率很低。
　　 對于洗衣機(jī)產(chǎn)品而言,振動與噪聲是考核其性能的重要指標(biāo)。由于脫水過程常伴有強(qiáng)烈振動,脫水振動問題一直受到生產(chǎn)廠家重視。本課題以波輪式全

2、自動洗衣機(jī)為基本研究對象,對其脫水振動與抑制機(jī)理進(jìn)行深入研究?？紤]到穩(wěn)態(tài)響應(yīng)、穩(wěn)定性與瞬態(tài)響應(yīng)是系統(tǒng)動態(tài)特性的三個主要方面,而目前脫水振動研究多限于穩(wěn)態(tài)響應(yīng)分析,缺乏基本的穩(wěn)定性研究,本課題重點(diǎn)討論波輪式全自動洗衣機(jī)脫水振動穩(wěn)定性問題,同時對其穩(wěn)態(tài)響應(yīng)研究進(jìn)行必要補(bǔ)充。此外,還討論了系統(tǒng)剛?cè)狁詈辖栴},為課題進(jìn)一步發(fā)展做初步鋪墊。
　　 懸掛系統(tǒng)與平衡環(huán)是波輪式全自動洗衣機(jī)主要抑振部件。為此,第二章與第三章分別研究了波輪式全自

3、動洗衣機(jī)自身懸掛結(jié)構(gòu)的基本特點(diǎn)與穩(wěn)定性問題;第四章分析了平衡環(huán)的動力學(xué)特性;在以上三章基礎(chǔ)上,第五章對兩者作用進(jìn)行綜合。
　　 為研究波輪式全自動洗衣機(jī)自身懸掛結(jié)構(gòu)特點(diǎn),第二章在暫不考慮平衡環(huán)作用前提下,首先分析懸掛系統(tǒng)阻尼構(gòu)成,并給出其詳細(xì)全面的力學(xué)描述;推導(dǎo)了各部件動能表達(dá)式,進(jìn)而應(yīng)用Lagrange方程建立脫水振動模型;討論系統(tǒng)靜平衡位置求取方法與調(diào)平措施;分析系統(tǒng)6階剛體模態(tài);在第二章振動模型基礎(chǔ)上,第三章引入旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)變

4、換完成自治系統(tǒng)轉(zhuǎn)化,討論自治系統(tǒng)平衡點(diǎn)的求取方法與穩(wěn)定性問題,指出了脫水振動中由于切向阻尼過小所引發(fā)的Hopf分岔現(xiàn)象,進(jìn)而應(yīng)用參數(shù)延拓法對系統(tǒng)平衡點(diǎn)進(jìn)行局部分岔分析,討論了影響脫水振動穩(wěn)定性的主要因素;最后通過實(shí)驗(yàn)與仿真驗(yàn)證了脫水振動失穩(wěn)的存在。通過這兩章的研究,可充分認(rèn)識波輪式全自動洗衣機(jī)自身懸掛結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)與穩(wěn)定性問題。
　　 平衡環(huán)工作原理源于圓盤轉(zhuǎn)子的自動定心現(xiàn)象。為此,第四章在平面模型基礎(chǔ)上,以目前應(yīng)用最為廣泛的雙球模

5、型為基礎(chǔ),分析平衡環(huán)穩(wěn)定性問題。首先將環(huán)內(nèi)流體離散為兩剛性小球,近似液體平衡環(huán)作用,建立系統(tǒng)自治形式描述方程,進(jìn)而討論其平衡解約束條件、穩(wěn)定性及影響因素;分析了穩(wěn)定區(qū)域內(nèi)液體平衡環(huán)近似方法與穩(wěn)態(tài)模型間的差別,指出單層結(jié)構(gòu)液體平衡環(huán)難以實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)完全平衡,而多層結(jié)構(gòu)可大大改善偏心較小時平衡環(huán)的抑振能力。通過該章的研究,可充分了解平衡環(huán)動力學(xué)特性,為三維模型分析做好鋪墊。
　　 在以上三章分析基礎(chǔ)上,第五章以三維模型為基礎(chǔ),采用雙球模

6、型近似平衡環(huán)作用,建立系統(tǒng)自治形式描述;通過對平衡點(diǎn)求解,指出三維模型平衡點(diǎn)與平面模型的類似。通過局部分岔分析,指出平衡環(huán)的存在可有效減小第三章Hopf分岔點(diǎn)處切向阻尼系數(shù)的大小:此外,該章還指出了軸向阻尼較小情況下脫水振動中失穩(wěn)區(qū)域M與N;詳細(xì)討論了失穩(wěn)區(qū)域N的影響因素,并得到了實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證;分析了脫水穩(wěn)定區(qū)域內(nèi)液體平衡環(huán)的重要作用,推導(dǎo)了保證系統(tǒng)振動擺角較小的約束方程式。通過該章研究,可深入了解平衡環(huán)對脫水振動穩(wěn)定性與脫水振動穩(wěn)態(tài)響應(yīng)的

7、影響。
　　 除以上內(nèi)容之外,第六章還對系統(tǒng)剛?cè)狁詈辖７椒ㄟM(jìn)行研究。采用浮動坐標(biāo)系方法和修正的Craig-Bampton模態(tài),推導(dǎo)盛水桶柔性描述,進(jìn)而通過Euler-Lagrange方程建立系統(tǒng)剛?cè)狁詈夏Ｐ?采用a方法求解,分析脫水振動中盛水桶變形情況,并通過與ANSYS結(jié)果對比,驗(yàn)證模型正確性。這一章為課題進(jìn)一步進(jìn)展做出鋪墊。
　　 最后,為便于設(shè)計人員對脫水過程進(jìn)行動力學(xué)特性分析,第七章開發(fā)了脫水振動仿真分析軟件,