一種可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)晾曬功能的超聲波洗衣機(jī)的設(shè)計(jì)

煙臺(tái)大學(xué)機(jī)電汽車工程學(xué)院 楊 鵬 龐廣康

一、引言

從1858年世界上第一臺(tái)真正意義上的洗衣機(jī)誕生開(kāi)始，手工洗衣漸漸成為了歷史。此后各國(guó)技術(shù)人員不斷研制出許多不同洗滌方式的洗衣機(jī)。這些洗衣機(jī)相互之間不斷競(jìng)爭(zhēng)與融合，逐漸形成當(dāng)今世界三大種類——波輪式、滾筒式、攪拌式洗衣機(jī)。這三類洗衣機(jī)的基本工作原理都是：衣物X污垢+洗滌劑 +外界作用力 = 衣物+污垢X洗滌劑。這種機(jī)械式的洗滌方式不僅需要大量的水,造成水資源的浪費(fèi)，而且使用的洗滌劑不利于壞境。隨著人們節(jié)能環(huán)保意識(shí)的增強(qiáng)以及對(duì)洗衣質(zhì)量要求的提高，單純機(jī)械式的洗滌方式已經(jīng)不能滿足人們的使用要求。此外，關(guān)于晾曬問(wèn)題一直是一個(gè)各大洗衣機(jī)廠家都在頭疼的問(wèn)題。洗完的衣服還有很大的水分，洗好的衣服忘了晾，隔夜就有股餿味或酸味。時(shí)間長(zhǎng)了就可能發(fā)霉，或者在洗衣機(jī)里就干了，拿出來(lái)鄒巴巴的，曬干了也不能穿。現(xiàn)代人們生活節(jié)奏很快，一些居民特別容易忘記晾衣服，自動(dòng)晾曬問(wèn)題急需解決。就上述問(wèn)題，本文設(shè)計(jì)了一款自動(dòng)化、健康化、節(jié)能化的超聲波洗衣機(jī)。

二、主體設(shè)計(jì)（如圖1）

圖1

1.洗衣部分設(shè)計(jì)（如圖2）

圖2

超聲波清洗的機(jī)理歸結(jié)為超聲空化效應(yīng)以及隨之產(chǎn)生的沖擊波、微聲流、微射流相互作用。本設(shè)計(jì)中利用超聲波發(fā)生器、換能器產(chǎn)生超聲波，由于新式衣服撐架結(jié)構(gòu)的特殊性，保證該設(shè)計(jì)中的洗衣機(jī)在清洗之后，還能直接進(jìn)行甩干工作。

2.晾曬部分設(shè)計(jì)

（1）新式衣服撐架（如圖3）

新式衣服撐架的目的是為了放置衣服撐，方便后續(xù)衣物清洗、甩干晾曬等工作。衣服撐架主要由彈簧鎖定模塊，上桁架、下桁架組成。彈簧鎖定模塊是為了在晾曬過(guò)程中鎖定上下桁架避免其發(fā)生相互轉(zhuǎn)動(dòng)；在彈簧鎖定模塊不工作時(shí)，上下桁架可以相對(duì)無(wú)約束轉(zhuǎn)動(dòng)。上桁架是為了可以在晾曬過(guò)程中可將衣服撐架以及衣物一起晾曬在晾衣架上，上桁架上表面裝有電磁鐵，可實(shí)現(xiàn)將衣服撐架和衣物升起的功能；下桁架的目的是為了可以有效的放置衣物。

圖3

圖4

晾曬架是為晾曬清洗、甩干之后的衣物而設(shè)計(jì)的，其由晾曬架和一個(gè)多自由度的旋轉(zhuǎn)平臺(tái)組成。晾曬架是為晾曬衣物設(shè)計(jì)的兩根橫梁，可將清洗、甩干后的衣物連同衣服撐架懸掛在上面，實(shí)現(xiàn)衣物的晾曬功能。多自由度旋轉(zhuǎn)平臺(tái)是將衣物連同衣服撐架利用電磁力吊起并且放置在晾衣架一定位置上的工作平臺(tái)。在一次晾曬過(guò)程中，旋轉(zhuǎn)平臺(tái)需要經(jīng)過(guò)兩次旋轉(zhuǎn)過(guò)程：第一次旋轉(zhuǎn)是為了可以使旋轉(zhuǎn)平臺(tái)放下，使之可以接觸到衣服撐架；第二次旋轉(zhuǎn)是在旋轉(zhuǎn)平臺(tái)將衣物連同衣服撐架吊起之后，使衣服撐架的長(zhǎng)桿和晾衣架垂直，保證衣物可以穩(wěn)定的放置在晾衣架上。

3.控制部分設(shè)計(jì)（如圖5）

（2）晾曬架（如圖4）

圖5

4.整體工作流程

（1）將彈簧鎖定模塊移到上方，使其被彈簧鎖定卡住，令短桿與長(zhǎng)桿之間可以自由的相互轉(zhuǎn)動(dòng)。

（2）將衣物充分伸展開(kāi)，套在衣服撐子上，并且放置在衣服撐架上。

（3）將新式衣服撐架按位置放置在洗衣機(jī)上。即長(zhǎng)桿放置在外桶上的桿旋轉(zhuǎn)部件上，短桿放置在內(nèi)桶上。

（4）清洗甩干：進(jìn)水后，超聲波進(jìn)行清洗工作。待清洗工作完成后將水自動(dòng)排出。開(kāi)始進(jìn)行甩干工作。此時(shí)，短桿隨洗衣機(jī)內(nèi)桶一起轉(zhuǎn)動(dòng)。

（5）晾曬：甩干工作完成后，旋轉(zhuǎn)平臺(tái)旋轉(zhuǎn)90度后開(kāi)始下落。在程序的控制下，下落一定的距離后，旋轉(zhuǎn)平臺(tái)開(kāi)始接觸衣服撐架上彈簧鎖定模塊的鎖定按鍵，彈簧鎖定模塊鎖住上下桁架避免其發(fā)生相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)。接觸到新式衣服撐架之后，旋轉(zhuǎn)平臺(tái)電磁鐵開(kāi)始通電，將衣服撐架連同衣物吊起。旋轉(zhuǎn)平臺(tái)回到晾衣桁架上方之后，在程序控制下旋轉(zhuǎn)90度，后在晾衣桁架方向做平移，在適當(dāng)?shù)奈恢秒姶盆F斷電，衣服撐架被放置在晾衣桁架上，晾曬工作完成。

三、結(jié)論

常規(guī)全洗衣機(jī)的洗滌工況，均通過(guò)波輪或滾筒的反復(fù)旋轉(zhuǎn)，擾動(dòng)水流，使衣物移動(dòng)發(fā)生相互摩擦等機(jī)械方式來(lái)完成，需用很多洗滌劑，污染環(huán)境，耗水，物易纏繞、易磨損，但洗滌效果不理想。該超聲波洗衣機(jī)系統(tǒng)是在洗衣機(jī)內(nèi)部裝有超聲波高頻振蕩器，應(yīng)用超聲波原理，使污垢與衣物徹底分離，自動(dòng)完成洗滌工況，可不用或少用洗滌劑，改善環(huán)境污染，節(jié)約水資源，洗滌效果很好。衣物不須大幅度移動(dòng)，故不易纏繞，并減小摩擦和磨損，耗電量較小，延長(zhǎng)了洗衣機(jī)及相關(guān)部件的使用壽命。采用新設(shè)計(jì)解決了超聲波洗衣機(jī)行業(yè)不易干燥和晾曬的問(wèn)題，使自動(dòng)化洗衣作業(yè)走進(jìn)人們生活，具有廣闊的前景。

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