1、制造裝備及工程自動化課程設計說明書 課設題目：波輪式全自動洗衣機 姓 名：楊波班 級：機13-1學 號導教師：張若青時 間：2017年01月06號一、 波輪式全自動洗衣機總體結構 圖1 波輪式全自動洗衣機的結構 1排水管 2溢水管 3吊桿 4脫水桶 5盛水桶 6平衡環(huán) 7蓋板 8安全開關 9控制面板 10水位控制器 11進水電磁閥 12進水接頭 13壓力軟管 14貯氣室 15支架 16電動機 17離合器 18波輪 19脫水軸 20排水電磁閥 21法蘭盤 22脫水孔一般來說，波輪式全自動洗衣機具有洗滌、脫水、水位自動控制，以及根據不同衣物選擇洗滌方式和洗滌時間等功能。其

2、結構主要由洗滌和脫水系統(tǒng)、進排水系統(tǒng)、電動機和傳動系統(tǒng)、電氣控制技術、支承機構等5大部分組成，如圖1所示。波輪式全自動洗衣機多采用套桶式結構，波輪裝在內桶的底部，內桶為帶有加強筋和均勻小孔的網狀結構，并可繞軸旋轉。外桶彈性懸掛于機箱外殼上，主要用于盛水，并配有一套進水和排水系統(tǒng)，用兩個電磁閥控制洗衣機的進、排水動作。外桶的底部裝有電動機減速離合器，以及傳動機構、排水電磁閥等部件。動力和傳動系統(tǒng)能提供兩種傳遞，低速用于洗滌和漂洗，高速用于脫水，通過減速離合器來實現兩種轉速的切換。二、 全自動洗衣機工作原理及特點1.特點：全自動洗衣機有多種洗滌程序，可供您自由選擇，工作時間可任意調節(jié)，工作狀態(tài)及洗

3、、脫時間在面板都有顯示，能自動處理脫水不平衡，具有各種故障和高低壓自動保護功能，工作結束或電源故障會自動斷電，無需看管確保安全。它還具有浸泡、手洗水流功能。全自動洗衣機的洗衣桶（外桶）和脫水桶（內桶）是以同一中心安放的。外桶固定，作盛水用。內桶可以旋轉，作脫水（甩水）用。內桶的四周有很多小孔，使內外桶的水流相通。該洗衣機的進水和排水分別由進水電磁閥和排水電磁閥來執(zhí)行。進水時，通過電控系統(tǒng)使進水閥打開，經進水管將水注入到外桶。排水時，通過電控系統(tǒng)使排水閥打開，將水由外桶排出到機外。洗滌正轉、反轉由洗滌電動機驅動波盤正、反轉來實現，此時脫水桶并不旋轉。脫水時，通過電控系統(tǒng)將離合器合上，由洗滌電動機

4、帶動內桶正轉進行甩干。高、低水位開關分別用來檢測高、低水位。啟動按鈕用來啟動洗衣機工作。停止按鈕用來實現手動停止進水、排水、脫水及報警。排水按鈕用來實現手動排水。圖2波輪式全自動洗衣機工作圖2.洗衣機工作原理概述工作原理圖如圖3：圖3控制系統(tǒng)工作原理圖全自動洗衣機已經是普及的家用電器，根據家用洗衣機的特點,目前的家用洗衣機都采用單片機進行控制。該控制對象具有如下功能：波輪式全自動洗衣機的洗衣桶（外桶）和脫水桶（內桶）是以同一中心安裝的。外桶固定，作盛水用；內桶可以旋轉，作脫水（甩干）用。內桶的四周有許多小孔，使內外桶水流相通。洗衣機的進水和排水分別由進水電磁閥和排水電磁閥控制。進水時，控制系統(tǒng)

5、使進水電磁閥打開，將水注入外桶；排水時，使排水電磁閥打開，將水由外桶排到機外。洗滌和脫水由同一臺電動機拖動，通過電磁閥離合器來控制，將動力傳遞給洗滌波輪或甩干桶（內桶）。電磁離合器失電時，電動機帶動洗滌波輪實現正、反轉，進行洗滌；電磁離合器得電時，電動機帶動內桶單向旋轉，進行甩干（此時波輪不轉）。水位高低分別由高低水位開關進行檢測，啟動按鈕用來啟動洗衣機工作。三、傳動系統(tǒng)的結構及其工作原理傳動系統(tǒng)主要由電動機、減速離合器組成。套桶式全自動洗衣機使用一臺電動機完成洗滌和脫水。洗滌時，波輪轉速較低（140200 r/min）；而脫水時，脫水桶轉速較高（約800r/min）。因此，要對電動機1370

6、r/mim的輸出轉速經常減速處理，以適應兩項工作的不同要求，這主要由洗衣機的傳動系統(tǒng)來完成，傳動系統(tǒng)的工作示意如圖4所示。 圖4 套桶式全自動洗衣機傳動系統(tǒng)示意圖1. 波輪式洗衣機的電機：圖5波輪式洗衣機電機單相交流異步電機，是波輪式，洗衣機普遍采用的電機，原因很筒單，因為它的原理、構造大家已經非常了解，制作工藝已很成熟，而且，應用在洗衣機上已有幾十年歷史了。但由于這種電機是恒速運轉，工作時通過皮帶傳動及減速離合器完成速度、力矩的轉換，再分別完成洗衣機的洗滌、脫水動作。 普通波輪洗衣機的電機的功率一般在300瓦左右，同時根據節(jié)能和環(huán)保的理念，我們可以選擇具有噪音低、升溫低、功率大以及維護方便的

7、優(yōu)點的YC系列單值電容起動單相異步電動機。同時該電機具有產品結構簡單，運行可靠，具有起動轉矩大、過載能力強的特點。2.減速離合器的工作原理：早期設計的小波輪全自動動洗衣機的離合器沒有減速功能，故洗滌和脫水轉速相同。新型大波輪全自動洗衣機的離合器都具有洗滌減速功能，稱為減速離合器，其種類很多，但主要結構和工作原理基本相同。目前應用最廣泛的有兩種：單向軸承式減速離合器與帶制動式減速離合器。工作原理：脫水狀態(tài) 脫水狀態(tài)傳動路線是：電動機小帶輪大帶輪輸入軸離合套方絲離合彈簧脫水軸法蘭盤內桶。由于電動機輸出轉速只經帶輪一級減速，所以內桶轉速較高，約680800r/min。洗滌狀態(tài) 洗滌狀態(tài)傳動路線是：電

8、動機小帶輪大帶輪輸入軸中心輪行星輪行星架波輪軸波輪。其間，電動機輸出轉速經帶輪一級減速后，又經減速比約為4的行星減速器減速，所以轉速約為140200r/min。內桶跟轉現象的解決 洗滌時防止內桶出現跟轉是設計中一個非常重要的問題。洗滌時，波輪將傳動力矩傳遞給水和洗滌物，而轉動的水和洗滌物又將轉矩傳遞給內桶。因此，內桶如果不固定或固定不可靠，就要隨之轉動，這就是跟轉現象。洗滌時，內桶跟轉現象將減弱洗滌效果并對洗衣機不利，所以要防止內桶出現跟轉。因為內桶和脫水軸是連成一體的，所以只要將脫水軸可靠固定，就可使內桶不跟轉。為此，除了剎車裝置外，在脫水軸上還安裝有單向滾針軸承。當波輪逆時針方向旋轉時，內

9、桶有逆時針方向跟轉的傾向，這時與內桶成一體的脫水軸被單向滾針軸承卡住，不能轉動，所以內桶也就不能轉動。但在波輪順時針方向轉動時，單向滾針軸承允許轉動的方向與之一致，所以對脫水桶沒有制動作用。當波輪順時針方向轉動時，內桶有順時針方向跟轉的傾向，這時自然狀態(tài)的剎車扭簧將被旋緊，緊緊抱住剎車裝置外罩的軸端，相互之間產生足夠的摩擦力使兩者成為一整體。剎車裝置外罩的順時針旋轉摩擦力將剎車帶拉緊，剎車帶對剎車盤轉動產生摩擦阻力，這樣就阻止了內桶的跟轉。綜合所述，當波輪逆時針轉動時，依靠單向滾針軸承來防止內桶的跟轉；當波輪順時針方向轉動時，依靠剎車裝置來防止內桶的跟轉。脫水過程中突然打開洗衣機上蓋，排水電磁

10、鐵失電，方絲離合彈簧恢復到洗滌狀態(tài)，由于脫水是順時針旋轉，剎車扭簧將抱緊，剎車裝置起作用，剎車帶將使內桶迅速制動。四、PLC控制系統(tǒng)結構及原理1.控制系統(tǒng)結構波輪式全自動洗衣機的電氣控制系統(tǒng)由于洗衣機型號的不同而不盡相同，但電氣控制系統(tǒng)主要有程序控制器，電動機，進水電磁閥，排水電磁閥，水位開關，安全開關及各種功能選擇開關等組成的，控制的基本原理也都一樣。全自動洗衣機能實現洗衣的自動化，整個洗衣過程都是在程序控制器的“指揮”下進行的。如把離合器比作全自動套桶洗衣機的心臟，則程序控制器就是全自動洗衣機的“大腦”。2.控制系統(tǒng)原理程序控制器中存儲著多種程序，一旦通過選擇開關選好某種程序后，程序控制器

11、便按這種程序自動實施對電動機，進水和排水電磁閥的控制。安全開關又稱為蓋開關，在洗衣機運行過程中起安全保護作用，它的功能為：在洗衣機工作時誤開蓋，安全開關便會切斷電動機電源，自動中斷程序；在脫水過程中如桶內衣物擺放不均勻而產生大幅度振動時，安全開關自動中斷脫水過程，啟動蜂鳴器。按照采用的程序控制器的不同，波輪式全自動套桶洗衣機的電氣控制電路可分為電動機驅動式程序控制器和單片機式程序控制器電路。電動機驅動式程序控制器又稱為機械式程序控制器，它具有程序組合量大，工作可靠，抗干擾能力強，而且能直接控制較大電流等優(yōu)點，單片機程序控制器具有結構緊湊，操作簡便，功能齊全，運行可靠等優(yōu)點。目前，機械式程序控制

12、器基本上已被淘汰。用PLC（單片機）控制的全自動洗衣機各種動作典型的系統(tǒng)結構如圖5所示：圖6 PLC（單片機）控制的全自動洗衣機各種動作典型的系統(tǒng)結構PLC在系統(tǒng)中是處于中心位置，水位開關的PLC的輸入信號控制開關，進水閥，排水閥和電動機是洗衣機各種動作的執(zhí)行機構。其中進水閥和排水閥由PLC給定信號來決定其工作狀態(tài)；電動機的工作狀態(tài)也由控制中心PLC給定信號來決定，而電動機的正反轉狀態(tài)直接決定了洗衣機的洗滌狀態(tài)和脫水狀態(tài)。3.檢測電路系統(tǒng)檢測電路主要由各類傳感器組成。在洗衣過程中起決定作用的物理量有衣量、衣質、水位、水溫和渾濁度等,這些物理量都需要有適當的傳感器來獲取信息,并轉換成PLC能接收

13、的電信號。1）水位傳感器水位檢測的精度直接影響洗凈度、水流強度、洗滌時間等參數。2）渾濁度傳感器人工洗衣時可以隨時用眼睛檢查衣物是否洗凈，但在洗滌桶內的衣物不斷地進行翻滾運行，無法直接撿測衣物的洗凈程度。全自動洗衣機通過采用光傳感器檢測洗滌液的透光率，從而間接撿測了洗凈程度。在洗衣機排水管兩側分別安裝紅外發(fā)光管和光電接收管。洗滌前，排水管中充滿清水，光電接收管受光導通，以此時光敏三極管輸出電壓為設定值。洗滌開始后，衣物上的污垢不斷地擴散到洗滌液中， 洗滌液逐漸變渾濁，致使透光率降低相應地，光敏三極管的輸出電壓也隨之下降。經過一段時間后，該輸出電壓趨于穩(wěn)定值，洗滌過程結束，然岳進漂洗階段。3）衣

14、質傳感器衣質傳感器又叫布質傳感器，它是為檢測衣物的質地而設置的。根據衣物纖維中棉纖維、化學纖維所占比例的大小，衣物的布質分為“柔軟棉”、“較硬棉”、“棉與化纖”以及“化纖”四個擋 。 4）衣量傳感器衣量傳感器又稱衣物負載傳感器，它是用來檢測洗衣時衣物量多少的。當洗滌桶內注入一定量的清水后將衣物放入桶內，這時讓驅動電機以斷續(xù)通電運轉的方式工作一分鐘左右。利用電機繞組上產生的感應電動勢，經光電隔離及比較整型，產生脈沖信號。這種矩形脈沖數目與電機慣性轉過的角度成比例。若衣物多，則電機受到的阻力大，電機慣性轉過的角度就小，相應地，傳感器產生的脈沖就少，這樣就間接地“測量 出了衣物量的多少。下一步需要做

15、的就是，根據衣物量來設定水位。衣質傳感器和衣量傳感器是同一個裝置，只是檢測的方法不同。在進行衣質檢測時。首先使洗滌桶內的水位比設定水位低一個擋級，然后仍按照測衣物量的方法讓驅動電機以通斷電的方式工作一段時間。檢測每次斷電期間衣量傳感器發(fā)出的脈沖數并求其平均值。用測衣量時得到的脈沖數減去測衣質時得到的脈沖數，二者之差即可以判別衣質。若桶內的衣物棉纖維所占比例大，脈沖數差就大，若化學纖維所占比例大脈沖數差就小。5）水溫傳感器適當的洗衣溫度有利于污垢的變化。可以提高洗滌效果。水溫傳感器裝在洗滌桶的下部。以熱敏電阻為檢測元件。測定打開洗衣機開關時的溫度為環(huán)境溫度，注水結束時的溫度為水溫，將所測溫度信號

16、輸給PLC。4.洗衣機的PLC控制系統(tǒng)概述全自動洗衣機采用PLC控制系統(tǒng)將大大提高工作效率，和適應工作環(huán)境的能力。在全自動洗衣機中，洗衣機洗滌、脫水程序是由單片機為中心控制系統(tǒng)工作的。首先由于單片機的指令系統(tǒng)相對復雜，編寫洗滌、脫水程序相對復雜；其次，在設計控制系統(tǒng)硬件時，要有多種電路保護裝置，如電流保護、電壓保護、過載保護、過熱保護及欠壓保護等等。這樣增加了硬件的復雜性，隱含較高的故障率無形地增加了維修成本費用，在各種控制系統(tǒng)中廣泛運用的PLC能克服單片機的缺點。它是整體模塊，集中了驅動電路、檢測電路和保護電路以及通訊聯網功能。因此在運用中，硬件也相對簡單，提高控制系統(tǒng)的可靠性。另外它的編程

17、語言也相對簡單。典型的PLC控制系統(tǒng)的硬件組成框圖如圖6所示：圖7 PLC控制系統(tǒng)的硬件組成框圖5.洗滌脫水系統(tǒng)它主要有盛水桶，洗滌桶和波輪組成。盛水桶又稱為外桶，主要用來盛放洗滌液。盛水桶固定在鋼制底板上，通過4根吊桿懸掛在洗衣機箱體上。電動機，離合器，排水閥等部件都裝在桶底下面。洗滌桶又稱為脫水桶或者離心桶，也稱為內桶，它的主要功能是用來盛放衣物，在洗滌或漂洗時配合波輪完成洗滌或漂洗功能，在脫水時便成為離心式的脫水桶。波輪是全自動洗衣機中對衣物產生機械作用的主要部件。按波輪的形狀來分，基本上有小波輪（直徑在160mm左右）的渦卷式水流和大波輪（直徑在300mm左右）新水流兩類。6.排水和進

18、水系統(tǒng)波輪式全自動洗衣機的進排水系統(tǒng)都采用了電磁閥控制。為了對桶內的水位進行檢測和控制，洗衣機上都安裝有水位控制器（水位開關）。波輪式全自動套桶洗衣機使用最多的水位開關是空氣壓力式開關，主要有氣壓傳感器裝置，控制裝置及電觸點開關3部分組成，用來監(jiān)視水位的高低。此外電磁閥分進水和排水電磁閥，進水電磁閥是洗衣機上的自動進水開關，它受水位開關動斷觸點的控制。而排水電磁閥是全自動洗衣機上的自動排水裝置，同時還起改變離合器工作狀態(tài)。進水、排水電磁閥是采用電流流過線圈形成磁場的原理，洗衣機電磁閥在進，排水時使用，220V交流電壓與電磁閥線圈接通，形成磁場，電磁線圈吸合。自動打開香蕉閥門，洗衣機里的水就順著管道流出去了。斷電后，電磁閥線圈失去電流，磁場消失，電磁鐵松開，橡膠閥門自動關閉，洗衣機里的水就流不出去了。7.電動機及傳動系統(tǒng)波輪式全自動套桶洗衣機的電動機及傳動系統(tǒng)主要由電動機和離合器組成，離合器又有普通離合器和減速離合器兩種。其中普通離合器用在采用小波輪的套桶洗衣機上，這種洗衣機在洗滌或者漂洗時波輪的轉速和脫水時離心桶的轉速相同，目前各種大波輪新水流套桶洗衣機普遍采用減速離合器，它在洗滌，漂洗時波輪的轉速較慢，而脫水時離心桶的轉速較快。電動機同時作為洗滌和脫水時的動力源，普遍采用主，副繞組完全對稱的電容式電動機。由于一般全自動套桶洗衣機的額定洗滌容量較大，因此電動