前置式滾筒洗衣機驅動軸系統設計

朱甫金

滾筒洗衣機在脫水過程中不可避免的存在偏心負載，高速脫水產生的離心力導致滾筒懸掛系統產生振動，使滾筒驅動軸系統承受復雜的荷載。近年來，超薄、大直徑滾筒、高轉速已成為滾筒洗衣機產品的發展趨勢，對滾筒洗衣機驅動軸系統的設計要求日益嚴苛。雖然有限元分析技術可以在設計方案完成后進行軸系統強度分析，但在設計一款全新產品時，要求滿足最緊湊深度尺寸、最優材料成本，就必須在設計方案階段確定滾筒驅動軸系統的軸承跨距、軸承型號以及主軸直徑，量化計算軸承壽命和主軸疲勞強度，避免洗衣機壽命試驗過程中發生軸承失效、主軸疲勞斷裂的重大質量問題，滿足滾筒洗衣機可靠性設計目標。

本文應用動靜法原理[1]，對前置式滾筒洗衣機脫水過程中驅動軸系統的受力進行仔細分析，計入了以往文獻[2]、[3]、[4]中遺漏的滾筒懸掛系統振動產生的慣性力負載，將偏心負載產生的離心力和振動慣性力疊加，作為前置式滾筒洗衣機懸臂梁結構驅動軸系統的真實負載，進行軸承的選型和壽命計算、主軸的疲勞強度計算，并按照疲勞損傷累積理論對軸承壽命、主軸疲勞應力計算進行了詳細介紹，作為滾筒洗衣機設計、試驗的參考。

1 驅動軸系統受力分析

滾筒洗衣機在脫水過程中，偏心衣物負載將產生離心力從而引起滾筒懸掛系統強迫振動。如果把摩擦減振器的阻尼力、門封橡膠阻尼力等效為線性阻尼，滾筒懸掛系統在垂直面內的剛體運動可簡化為簡諧運動，離心力Fcnt激擾的垂直方向y 振幅為[5]：