ДОПОЛНИТЕЛЬНЫЕ УСЛОВИЯ ФОРМИРОВАНИЯ МОМЕНТНОЙ НЕУРАВНОВЕШЕННОСТИ БАРАБАНА СТИРАЛЬНЫХ МАШИН В ПРОЦЕССЕ ОТЖИМА

АННОТАЦИЯ

Данная статья посвящена исследованию дополнительных условий формирования моментной неуравновешенности барабана стиральных машин в процессе отжима. Авторами проведен анализ развития и совершенствования стиральных машин и сделан вывод о том, что практически не изученным является вопрос исследования относительных показателей, характеризующих параметры моментной неуравновешенности стирального барабана.

Ключевые слова: стиральные машины, барабан, моментная неуравновешенность, угловые колебания.

Стиральные машины барабанного типа являются одними из наиболее виброактивных изделий машиностроения, используемых в коммунальном хозяйстве и сфере услуг.

Важным фактором, влияющим на виброактивность стиральных машин при отжиме, является моментная неуравновешенность барабана, вызывающая угловые колебания объекта. Однако, с учетом того, что виброактивность определяется в основном поперечными колебаниями машины, вызываемыми статической неуравновешенностью, в настоящее время данный вопрос о моментной неуравновешенности является недостаточно изученным.

Следует заметить, что в последнее время появились научные работы, в которых авторы рассматривают отдельные вопросы влияния моментной неуравновешенности на виброактивность стиральных машин. В первую очередь, к такой работе, где данный вопрос рассмотрен наиболее подробно, следует отнести кандидатскую диссертацию Алехина Алексея Сергеевича [1]. Вместе с тем, вопрос формирования моментной неуравновешенности требует более подробного исследования, что позволит получать более точные данные при исследовании динамики стиральных машин при отжиме.

Анализ известных научных разработок в данной области показал, что практически не изученным является вопрос исследования относительных показателей, характеризующих параметры моментной неуравновешенности стирального барабана.

Как известно, моментная неуравновешенность возникает в тех случаях, когда неуравновешенные массы нельзя привести к одной. При этом возникают две равные, но противоположно направленные центробежные силы, а ось вращения и главная центральная ось инерции при этом пересекаются в центре масс ротора.

Однако следует также отметить, что в реальных стиральных машинах моментная неуравновешенность отдельно от статической не возникает. Обе неуравновешенности, действуя одновременно, образуют динамическую неуравновешенность. Это накладывает дополнительные условия при исследовании процесса формирования моментной неуравновешенности.

Для математического описания процесса формирования моментной неуравновешенности в составе динамической были приняты следующие допущения:

1) изделия при отжиме располагаются в поперечном сечении барабана в виде кольца, причем окружность любой поперечной плоскости внутреннего свободного пространства, образованного изделиями в барабане при отжиме, не может находиться вне оси вращения барабана [2];

2) если размеры кольца, образованного изделиями, различны в поперечных сечениях барабана, то данное изменение размеров кольца по длине барабана подчиняется (описывается) (происходит) по линейной зависимости (функции);

3) плотность текстильных изделий равномерно распределена во всем объеме изделий, находящихся в барабане.

4) боковая поверхность (обечайка) барабана при любой загрузке не может не быть занятой слоем отжимаемых изделий, что вызвано относительно небольшими размерами длины барабана в сравнении с его диаметром, а также свойствами текстильных тканей деформироваться под действием нагрузок, изменяя форму изделий и их распределение.

На рис.1 приведена схема распределения изделий при динамической неуравновешенности стирального барабана.

Рисунок 1. Схема распределения изделий при динамической неуравновешенности стирального барабана

Расстояние l_x от центральной поперечной плоскости О₁YZ до линии действия центробежной силы F_ц может быть определено как координата по оси О₁Х центра тяжести фигуры, состоящей из двух трапеций A₁B₁C₁D₁ и A₂B₂C₂D₂, по известной формуле:

,                                                         (1)

где S₁ и S₂ – площади трапеций, соответственно, A₁B₁C₁D₁ и A₂B₂C₂D₂; х_Стр1 и х_Стр2 – координаты центров тяжести, соответственно, С_тр1 и С_тр1 трапеций A₁B₁C₁D₁ и A₂B₂C₂D₂ по оси О₁Х.

Здесь имеем:

,            ;                                     (2)

,                .                                     (3)

Откуда, после преобразования формула (1) примет вид:

.                                                    (4)

Из формул (3) будем иметь:

, ;          , .                   (5)

В соответствии с принятыми выше допущениями запишем следующие условия для рассматриваемой схемы распределения изделий (рис.1):

;           ,                                             (6)

где R_Б – радиус барабана.

Введем соотношение:

,                                                                   (7)

откуда, в соответствии с (6) получим:

.                                                                  (8)

Выразим b_1,2 в формуле (5) через радиус барабана R_Б:

.                                                        (9)

Исследуем поведение параметров а_1,2 и b_1,2 при постоянном значении площади S_1,2=const.

При этом учтем, что в крайнем положении распределения изделий по обечайке барабана будем иметь а_1,2=0 и b_1,2=R_Б, откуда:

S_1,2=0,5(L_Б´R_Б).                                                            (10)

Тогда после преобразования формулы (9) получим:

.                                                           (11)

Исходя из полученных выше формул, можно записать следующую зависимость:

.                                                       (12)

Исследуем функции а=f(k₁) и b=f(k₁) при S_1,2=const в диапазоне значений радиуса барабана R_Б=0,25…0,29 м.

Полученные зависимости приведены на рисунке 2.

Рисунок 2. Графики зависимостей а=f(k₁) и b=f(k₁)

Анализ полученных зависимостей позволяет сделать вывод, что параметры а и b изменяются линейно в зависимости от коэффициента k₁ и радиуса барабана R_Б.

Таким образом, в данной работе в соответствии с принятыми допущениями были определены условия ограничения для рассматриваемой схемы распределения изделий и введен безразмерный показатель k₁, характеризующий соотношение меду параметрами а и b и радиусом барабана R_Б.

С учетом этого были исследованы функции, описывающие параметры а и b в зависимости от коэффициента k₁ при постоянной площади S продольного сечения изделий в диапазоне значений радиуса барабана от 0,25 до 0,29 м.

Полученные результаты исследования позволяют более точно прогнозировать возможные формы распределения изделий в продольном сечении барабана и определять на основании этого параметры моментной неуравновешенности.

Список литературы:

1. Алехин, А.С. Исследование и выбор рациональных параметров системы виброизоляции стиральных машин с учётом динамической неуравновешенности барабана: дис. ... канд. техн. наук: 05.02.13. – Юж.-Рос. гос. ун-т экономики и сервиса, Шахты, 2012 – 184 с.
2. Лебедев, В.С. Расчет и конструирование типовых машин и аппаратов бытового назначения / В.С.Лебедев. – М.: Легкая и пищевая промышленность, 1982. – 328 с.
3. Фетисов И.В. Исследование случайных воздействий на вибрационные характеристики стиральных машин барабанного типа при отжиме: дис. ... канд. техн. наук: 05.02.13. – Юж.-Рос. гос. ун-т экономики и сервиса, Шахты, 2011 – 204 с.