一種迷你波輪洗衣機(jī)設(shè)計(jì)思路分析

左岐 杜春寶 王碩

摘 要：本文結(jié)合居民家庭實(shí)際狀況，設(shè)計(jì)了一種洗滌小件衣物的迷你全自動(dòng)洗衣機(jī)，討論了該洗衣機(jī)的基本結(jié)構(gòu)、設(shè)計(jì)思路和主要功能，可作為居民家庭第二臺(tái)小件衣物的專用洗衣機(jī)。最后對(duì)目前洗衣機(jī)存在的衛(wèi)生等問題進(jìn)行了分析。

關(guān)鍵詞：迷你洗衣機(jī)；波輪；滾筒

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.14.003

1 主流洗衣機(jī)類型及原理

洗衣機(jī)已經(jīng)成為城鎮(zhèn)居民家庭基本的電器設(shè)備，總體上可分為波輪和滾筒兩大類型。

波輪洗衣機(jī)問世較早，分為雙缸型和全自動(dòng)的內(nèi)外桶型結(jié)構(gòu)；滾筒洗衣機(jī)是在波輪機(jī)之后設(shè)計(jì)的，為全自動(dòng)單筒型結(jié)構(gòu)。

波輪洗衣機(jī)的固定桶底裝有一個(gè)圓盤波輪，駁論上有凸出的加強(qiáng)筋。在波輪的帶動(dòng)下桶內(nèi)水流形成時(shí)而左旋、時(shí)而右旋的渦流，織物跟著水流旋轉(zhuǎn)、翻滾，使衣物之間、衣物與桶壁之間，在水中進(jìn)行輕柔摩擦，上下翻轉(zhuǎn)和左右旋轉(zhuǎn)實(shí)現(xiàn)去污清洗。波輪式洗衣機(jī)總體結(jié)構(gòu)相對(duì)簡單，維修方便，洗凈率較高，但對(duì)衣物磨損率大，用水量多。

滾筒洗衣機(jī)是由不銹鋼內(nèi)桶、外殼、平衡塊等組成，衣物在內(nèi)桶中上下重復(fù)摔打而得到清洗。洗滌過程衣物無纏繞、洗滌均勻、磨損率要比波輪洗衣機(jī)小，可洗滌羊絨、羊毛、真絲等高檔貴重衣物。許多滾筒機(jī)還設(shè)計(jì)了加熱功能，提高了去污效能。此外，滾筒洗衣機(jī)用水僅為波輪式洗衣機(jī)的1/3。

日常生活中無論是滾筒還是波輪洗衣機(jī)，均能滿足不同消費(fèi)者的不同需求。但有一點(diǎn)基本達(dá)成共識(shí)，那就是波論洗衣機(jī)對(duì)衣物的纏繞和損害程度大于滾筒洗衣機(jī)。

2 迷你洗衣機(jī)設(shè)計(jì)

無論是波輪洗衣機(jī)還是滾筒洗衣機(jī)，居民家庭通常選用較大容量的洗衣機(jī)，市場調(diào)查結(jié)果表明：5--7kg是目前居民家庭選擇洗衣機(jī)的主流產(chǎn)品。在洗滌嬰幼兒衣物或少量成人貼身內(nèi)衣等小件衣物時(shí)會(huì)造成水、電資源的浪費(fèi)，同時(shí)也存在衛(wèi)生問題。在廣泛調(diào)研基礎(chǔ)上，申請(qǐng)了北方工業(yè)大學(xué)大學(xué)生科技創(chuàng)新項(xiàng)目并獲得資助，目標(biāo)在于設(shè)計(jì)出一種小件衣物、內(nèi)衣專用洗衣機(jī)（稱作微型洗衣機(jī)或迷你洗衣機(jī)），作為家庭選擇的第二臺(tái)洗衣機(jī)，可在一定程度上解決上述問題。

市場上有許多小型洗衣機(jī)在銷售，但是這些產(chǎn)品大多是非自動(dòng)的低檔劣質(zhì)產(chǎn)品，不能滿足多數(shù)用戶提高生活質(zhì)量的需求。

本文設(shè)計(jì)的迷你洗衣機(jī)專用于小件內(nèi)衣或嬰幼兒衣物，為家庭改善型高端產(chǎn)品。設(shè)計(jì)中主要針對(duì)所洗滌的衣物量和衣物性能，考慮其基本使用功能、體積、安裝擺放方式、自動(dòng)化程度、便捷和安全性等指標(biāo)。

3 波輪式迷你洗衣機(jī)的結(jié)構(gòu)

滾筒機(jī)因其滾筒結(jié)構(gòu)的限制，其滾筒直徑必須保證一定的尺寸，只能在滾筒深度上進(jìn)行縮減，體積的減小受到限制。而波輪機(jī)則可以作到比較小的體積，因此本文設(shè)計(jì)為波輪式結(jié)構(gòu)。

按全自動(dòng)波輪式洗衣機(jī)進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，主要包括進(jìn)水排水系統(tǒng)、洗滌和脫水系統(tǒng)、電機(jī)及傳動(dòng)系統(tǒng)、電氣控制系統(tǒng)、旋轉(zhuǎn)內(nèi)桶支承結(jié)構(gòu)及外殼等部分組成。因該洗衣機(jī)為小件專用，在程序設(shè)計(jì)上進(jìn)行了優(yōu)簡化，用戶可根據(jù)不同衣物選擇不同的洗滌方式和洗滌時(shí)間等功能。

洗滌桶采用套桶式結(jié)構(gòu)，塑料材質(zhì)、帶有網(wǎng)狀孔的內(nèi)桶可繞軸旋轉(zhuǎn)，帶有加強(qiáng)筋波輪裝在內(nèi)桶的底部，以利于水流的形成。外殼為鋁合金材料組裝成的框架結(jié)構(gòu)，外桶彈性懸掛于鋁框上。在鋁框四角安裝有進(jìn)水和排水閥，外桶的底部裝有驅(qū)動(dòng)電機(jī)及變速離合器。動(dòng)力和傳動(dòng)系統(tǒng)按程序設(shè)定提供兩種轉(zhuǎn)速，低速用于洗滌和漂洗，高速用于脫水，通過減速離合器來實(shí)現(xiàn)兩種轉(zhuǎn)速的切換。

4 電氣控制系統(tǒng)

4.1 上水排水及水位檢測

進(jìn)水系統(tǒng)包括單片機(jī)控制的繼電器、繼電器控制的電磁閥、水位檢測信號(hào)組成。排水系統(tǒng)則由水位檢測開關(guān)、牽引式排水閥構(gòu)成。系統(tǒng)設(shè)置每為次排水時(shí)都進(jìn)行甩干來提高漂洗效率，水位檢測則由壓力式水位傳感器進(jìn)行開關(guān)量控制。在洗滌或漂洗狀態(tài)且當(dāng)水位達(dá)到設(shè)定值時(shí)進(jìn)行下一工序；達(dá)不到水位設(shè)定值則繼續(xù)供水，當(dāng)水位達(dá)到設(shè)定位置時(shí)，壓力開關(guān)發(fā)出關(guān)閉水源的信號(hào)。若在定時(shí)器設(shè)定時(shí)間內(nèi)上下水開關(guān)出現(xiàn)問題而無法滿足洗滌條件，系統(tǒng)進(jìn)行報(bào)警，同時(shí)關(guān)閉上下水電磁閥。

4.2 洗滌

啟動(dòng)洗滌鍵，系統(tǒng)自動(dòng)打開上水電磁閥，同時(shí)進(jìn)行水位檢測；達(dá)到設(shè)定的水位則關(guān)閉上水電磁閥進(jìn)入洗滌工序。在洗滌過程中，電機(jī)為低速運(yùn)轉(zhuǎn)，波輪定時(shí)進(jìn)行左、右旋轉(zhuǎn)。洗滌過程計(jì)時(shí)時(shí)間到則停止對(duì)電機(jī)的供電，打開排水閥進(jìn)行排水。

4.3 漂洗與甩干

漂洗是指完成衣物洗滌后還需要對(duì)洗滌的衣物進(jìn)行數(shù)次的洗滌以消除衣物上存留洗滌液。對(duì)所有洗衣機(jī)而言，漂洗的效果是用戶最關(guān)心的問題，因此，一個(gè)性能優(yōu)良的洗衣機(jī)必須具備按洗滌物選擇漂洗次數(shù)的功能。漂洗過程電磁閥處于關(guān)閉狀態(tài)，漂洗結(jié)束則進(jìn)入排水與甩干程序，本洗衣機(jī)每次漂洗都進(jìn)行甩干，實(shí)踐證明這樣有利于提高漂洗效率，節(jié)約總的洗滌時(shí)間。

4.4 伺服系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

為節(jié)省系統(tǒng)成本，全自動(dòng)洗衣機(jī)一般采用減速離合器來進(jìn)行排水閥的控制。當(dāng)洗滌或漂洗完成后，單片機(jī)給電磁鐵供電，將排水閥打開，同時(shí)使棘輪脫離減速器。當(dāng)排水結(jié)束時(shí)對(duì)電機(jī)供電，摘脫棘輪而切換為高速旋轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)甩干功能。

現(xiàn)階段洗衣機(jī)的電機(jī)通常為BLDC電機(jī)和DD直驅(qū)。BLDC系統(tǒng)的電機(jī)皮帶多駁論進(jìn)行傳動(dòng)。DD是直驅(qū)電機(jī)，直接裝在桶后實(shí)現(xiàn)電機(jī)軸與波輪軸重合。DD直驅(qū)電機(jī)減少了減速器，齒輪箱，皮帶輪等連接機(jī)構(gòu)及總成體積，節(jié)電效果也比較明顯，同時(shí)大大降低了系統(tǒng)噪音，但DD電機(jī)的價(jià)格還比較高。

5 存在的問題

安放位置：迷你波輪洗衣機(jī)必須安放在地面，占據(jù)了家庭有限的空間，已有墻掛式滾筒洗衣機(jī)在銷售，這是今后努力的方向。

二次污染：家用全自動(dòng)洗衣機(jī)的應(yīng)用，減輕了勞動(dòng)強(qiáng)度，提高了生活質(zhì)量，提供了更多的休閑時(shí)間。然而洗衣機(jī)一般由內(nèi)外筒相套組成，隨著時(shí)間積累，內(nèi)外筒的夾層會(huì)附著大量的污垢和細(xì)菌，一些菌種即使通過晾曬也不能殺死，尤其是貼身的內(nèi)衣褲，一定要警惕洗衣機(jī)對(duì)衣物的“二次污染”。

個(gè)性化、具有自動(dòng)消毒功能的洗衣機(jī)是今后的發(fā)展方向。

作者簡介：左岐（1962-），男，回族，北京人，學(xué)士，副教授，研究方向：檢測與自動(dòng)化裝置。