洗碗機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)與研究

徐方孟

摘要：家用洗碗機(jī)主要用于日常生活中家庭餐具的清潔，小型噴灑式洗碗機(jī)的結(jié)構(gòu)主要由箱體、噴水管、水箱、碗籃、進(jìn)排水閥和水泵及電動(dòng)機(jī)等組成。本次設(shè)計(jì)將使用V帶傳動(dòng)，簡(jiǎn)化洗碗機(jī)中的機(jī)械部分，以降低成本，方便節(jié)能。

關(guān)鍵詞：家用洗碗機(jī)；清潔；V帶；碗籃

中圖分類號(hào)：TB

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：1672—3198（2014）10—0190—01

1前言

學(xué)校，酒店，企業(yè)早已普及洗碗機(jī)的今天，家用洗碗機(jī)的普及也開始嶄露頭角。家用洗碗機(jī)一直是家用電器里比較特別的產(chǎn)品，尤其是在中國(guó)，因?yàn)橹袊?guó)的餐具和餐飲文化與其他國(guó)家的差異性，使得家用洗碗機(jī)更是非常具有中國(guó)特色。外國(guó)的很多產(chǎn)品設(shè)計(jì)并不真正符合中國(guó)的生活需求，無(wú)法做到實(shí)用與清潔。隨著科技的發(fā)展，中國(guó)菜正在發(fā)生變化。而近年來(lái)，中國(guó)的廚具市場(chǎng)發(fā)展非?？臁Ｒ虼?，中國(guó)家庭廚房用具設(shè)計(jì)，特別是對(duì)于中國(guó)城市家庭，吸引了越來(lái)越多的國(guó)內(nèi)和國(guó)外公司。市面上有些洗碗機(jī)的價(jià)格過(guò)高，其原因是某些零部件的制造成本過(guò)高。如果在設(shè)計(jì)上作出一些深入設(shè)計(jì)與優(yōu)化，將能大大地減少制造成本。

2洗碗機(jī)的傳動(dòng)設(shè)計(jì)

洗滌裝置主要由旋轉(zhuǎn)噴臂、清洗水泵等構(gòu)成，如圖1（傳動(dòng)示意圖）所示。清洗水泵安裝在機(jī)座的底部，由清洗機(jī)與葉輪泵構(gòu)成，清洗水泵安裝在機(jī)座的底部，由清洗電機(jī)與葉輪泵構(gòu)成。清洗電機(jī)直軸驅(qū)動(dòng)葉輪泵，把水進(jìn)行加壓，通過(guò)噴臂的噴水孔從三維方向噴出具有一定壓力的熱水流，從而對(duì)餐具進(jìn)行沖洗。本設(shè)計(jì)主要是靠三角皮帶和傳送輪傳遞動(dòng)能，用行星減速器輔助，使機(jī)械效率增加，同時(shí)降低了制造成本，降低洗碗機(jī)的市場(chǎng)價(jià)格。

2.1摩擦型帶傳動(dòng)的選擇

三角皮帶屬于V帶傳動(dòng)，而V帶傳動(dòng)是摩擦型帶傳動(dòng)中應(yīng)用最廣的一種。摩擦型帶傳動(dòng)裝置通常是由主動(dòng)輪，從動(dòng)輪和張緊在兩輪上的環(huán)形傳動(dòng)帶組成的。傳動(dòng)帶在靜止時(shí)受預(yù)拉力的作用，帶與帶輪接觸面間產(chǎn)生正壓力。當(dāng)主動(dòng)輪轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，靠帶與主、從動(dòng)輪接觸面間的摩擦力，拖動(dòng)從動(dòng)輪轉(zhuǎn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)傳動(dòng)。摩擦型帶除了V帶，還有平帶，多楔帶和圓帶。們根據(jù)洗碗機(jī)的作用和功能，分析它平時(shí)的工作機(jī)制，以及零部件方便更換的原則，選擇生活中比較普及和常見的普通V帶。

2.2V帶的類型與標(biāo)準(zhǔn)

V帶的種類有普通V帶，窄V帶，寬V帶，大楔角V帶，齒形V帶，汽車V帶，聯(lián)組V帶和接頭V帶等。根據(jù)V帶的規(guī)格和尺寸，我們可以選擇相對(duì)較小，可以放在洗碗機(jī)機(jī)身內(nèi)部的長(zhǎng)度較小的Y型。

2.2.1V帶的功率

考慮原動(dòng)機(jī)和每天適時(shí)轉(zhuǎn)動(dòng)的時(shí)間等原因，我們可以根據(jù)公式：

Pc=kAP（1）

kA為工況系數(shù)，可查表取值，P為所需傳遞的功率。查表可得工況系數(shù)kA=1，故Pc=1×360=360W，n1=1440r/min，選擇Y型帶。

2.2.2確定帶輪的基準(zhǔn)直徑d1和d2

（1）初選小輪直徑d1，d2=80mm。

（2）驗(yàn)算帶速v。

計(jì)算公式為v=πd1n160×1000，即是3.14×80×144060×1000=602m/s

若帶速v太高，則離心力過(guò)大，使帶輪與帶輪之間的正壓力過(guò)小，傳動(dòng)能力弱，易打滑；若帶速v太低，則要求有效拉力F過(guò)大，使帶的根數(shù)過(guò)多。對(duì)于z型V帶，速度v一般在5～25m/s之間，傳動(dòng)能力可以得到充分利用。

若v過(guò)高或過(guò)低，可調(diào)整d1或n1，因此它符合要求。

（3）計(jì)算大輪直徑d2。

d2=n1 d1/n2=i1d1=i1d1=1.68×80=134mm（2）

d2應(yīng)取標(biāo)準(zhǔn)值，查標(biāo)準(zhǔn)取d2=140mm。

（4）確定中心距a和帶長(zhǎng)Ld和小輪包角α。

帶傳動(dòng)的中心距a的大小，直接關(guān)系到傳動(dòng)尺寸和帶在單位時(shí)間內(nèi)的繞轉(zhuǎn)次數(shù)。中心距a大，則傳動(dòng)尺寸大，但在單位時(shí)間內(nèi)的繞轉(zhuǎn)次數(shù)減少，可增加帶的疲勞壽命，同時(shí)使包角a1增大，提高傳動(dòng)能力。

一般中心距a0為0.7（dd1+dd2）≤a0≤2（dd1+dd2），即是154≤a0≤440。

由于要讓結(jié)構(gòu)緊湊，而且傳送的力不大。故a0=160

初選帶長(zhǎng)Lc≈2 a0+π（dd1+dd2）2 +（dd1—dd2）4a0（3）

Lc≈2×160+3.14×（80+140）/2+（140+80）24×160（4）

Lc≈671.02mm

因?yàn)檫x取基準(zhǔn)長(zhǎng)度不同于計(jì)算長(zhǎng)度，實(shí)際中心距a需要重新確定：

a≈a0+（Ld-Lc）2≈160+（710-671.02）/2≈180mm（5）

驗(yàn)算小包角α1≈180-dd2-dd1a×57.3≈180-140-80180×57.3≈161。α1>120°，因此它滿足要求。

由于z=1，v=6.07m/s，ka=0.92，q=0.06kg/m，可根據(jù)式（6）確定初拉力：

F0=500Pc（2.5-ka）kazv+qv2（6）

即：

F0=500×0.36×（2.5-0.92）1×6.07×0.92+6.072×0.06=53N

因此，可得到帶對(duì)軸的壓力FQ為：

FQ=2z F0sin1612≈2×1×53sin80≈103.8N（7）

2.3軸的轉(zhuǎn)速及功率計(jì)算

由于電動(dòng)機(jī)輸出功率P1=360W，可計(jì)算軸2的輸出功率為：

P2=0.95 p1=0.95×360=342W（8）

軸3的輸出功率：

P3=0.97 p2=0.97×342=331.7W（9）

各級(jí)轉(zhuǎn)速：n1=1440r/min

發(fā)動(dòng)機(jī)與軸2的傳動(dòng)比為i1=140/80=1.75

n2=n1/n2=1440/1.75=822.8 r/min（10）

n3= n2/n1=822.8/5.2=158.2 r/min（11）

3總結(jié)

因?yàn)楸旧硐赐霗C(jī)就是通過(guò)一個(gè)簡(jiǎn)單的原理來(lái)洗碗，在機(jī)器里面用大量水流來(lái)沖洗被放置在架子上的碗碟。于是，通過(guò)一系列的改善，簡(jiǎn)化V帶傳動(dòng)后，系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)將變得更加簡(jiǎn)單明了，便于檢查和維修，同時(shí)也降低了生產(chǎn)成本，使其在市場(chǎng)上價(jià)格趨于優(yōu)惠，也便于打開市場(chǎng)。時(shí)代進(jìn)步科技生產(chǎn)力的提高，借此讓人們享受科技便利，節(jié)省時(shí)間，節(jié)約體力。

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