子母双筒洗衣机结构设计含19张CAD图.zip
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指导教师资格及题目审批表指导教师姓名所在单位指导教师职称所学专业设计(论文)题目子母双筒洗衣机机构设计题 目 类 型设计题 目来 源科 研实验室建设论文工程生产自 拟题目真实性程度真实题目新旧新题难度等级难一般模拟旧题较难设计(论文)地点校内设计(论文)时间自 月 日至 月 日校外题目概要(设计(论文)的目的、可行性、技术路线等):本题目来源于生产实践的一种创新性想法,子母双筒洗衣机机构设计是应用专业知识完成一台非标设备设计。通过该设计,使学生在设备总体方案设计、机械结构设计、气液动系统设计、电控系统设计以及零件强度计算、编写技术文件、查阅文献和设计软件应用能力方面受到一次综合训练,达到巩固和综合运用所学知识,掌握正确设计思想与方法,培养学生的工程应用能力。子母双筒洗衣机机构较为复杂,设计总体难度较大,完成该毕业设计题目应具备三维软件应用能力。 技术路线:(1)子母双筒洗衣机机构的工作原理分析;(2)子母双筒洗衣机机构的组成结构分析;(3)子母双筒洗衣机机构的工艺参数分析;(4)子母双筒洗衣机机构的结构设计;(5)关键零部件的选择与校核;(6)绘制总装图和零件工作图。教研室意见:教研室主任签字:年 月 日学院(系)审查意见:院长(系主任)签字:20XX年3 月 1日 备注:1.此表由拟担任毕业设计(论文)指导工作的教师填写,每个题目填报一张表,一式两份;2.部分分项填写时,只在对应项内打“”即可; 3.表中真实题目是指在学校、生产、科研及其它单位实际立项的课题; 4.指导教师如果是外聘,应在所在单位栏中加注(外聘)字样; 5.在毕业设计(论文)工作开始前,各院(系)将此表汇总,报教务处备案。子母双筒洗衣机结构设计开题报告、 课题论证1.1、 课题研究的目的与意义目前,国内外的洗衣机有很多种,如波轮式洗衣机、滚筒式洗衣机、搅拌式洗衣机,从手动洗衣机到自动洗衣机,洗衣机经历了一代又一代的变革与更新,从节能型到智能型,洗衣机的更新换代见证了科技的进步。洗衣机现以成为家庭必备的电器设备,能减轻家务劳动,省时省力。当我们洗很少的衣服时,无论采用滚筒式的还是波轮式的洗衣机。都很费时费水,原因在于每个洗衣机都有最小的满足洗衣要求的储水量。针对上述情况我们需要设计一款双筒子母波轮式洗衣机,洗衣量大时,用大的洗衣桶,洗衣少时,用小洗衣桶,满足节能节电需求。而且能够将家中不同成员,不同种类的衣物分开来洗,避免衣物在清洗过程中的交叉感染。子母洗衣机与常见的波轮式洗衣机工作原理一样,都是直接将衣物放到洗衣筒中,设置好清洗强度、时间等机器即可自动清洗。但前者最大的区别在于除了正常尺寸的洗衣筒外,还附带了一个小一号的洗衣筒,这样一来,外套、裤子等较脏的大件衣物可以放在大的洗衣筒中,T恤、婴儿衣裤或者内衣内裤等衣物可以放在小的洗衣筒中,放置后设定好功能,两个洗衣筒就会同时运行。子母洗衣机最大的好处在于,可以将不同的衣物可以分开洗,能保证大量衣物同时洗、小件衣物即时洗,缩小较大一部分空间的同时,又根据衣物的不同合理地控制能源的消耗。1.2、 文献综述(相关课题国内外研究的现状) (1)现状分析我国家用洗衣机行业经过30年的发展,已经步入成熟期,2013年产销量超过7000万台。目前,行业正在进入以产品升级为主的技术创新时代,产品转型升级是行业的投资重点。目前国内生产企业超过100个,分散的投资方式 和企业本身薄弱的技术优势。纵观国内洗衣机行业发展历程和现状,行业整体技术水平维持在发达国家的21世纪初期水平,仍以中低档机为主,高档机所占比例小于10%除菌、抗菌技术应用初显成效 环保、健康的产品概念和制造正逐步进入规范性轨道,这些概念不再是商业炒作的工具,消费者的关注度页大大提高。随着2011家用和类似用途电器抗菌,除菌和净化功能洗衣机的特殊需求国家标准的实施,抗菌、除菌功能步入正规轨道,其新技术应用得到充分肯定。节能、节水成为发展主题2007年洗衣机能效标识制度开始实施,节能、节水成为设计主题,2013年10月GB1202.4-2013电动洗衣机能效水效限定值及等级国家标准的实施,这有助于改变或改进产品设计,成为行业发展永久性目标。直驱变频技术得到广泛应用随着节能减排指标的进一步提高,给洗衣机的用电、用水提出了更高的要求,变频技术打破了目前节能、降噪技术的瓶颈,是的产品能效和噪声水品有了新的提高,直流变频电机的应用将以每年高于20%的速度增加。(2)创新重点积极采用新工艺目前,行业落后的是制造工业,在模具、焊接等工艺上创新是主要发展方向。如洗涤内桶大部分是使用扣缝结构或搭焊结构,一致性难以控制。同时,随着市场及用户的需求变化,其强度、外观等均已经不适应产品高速转速、大容量的发展趋势。亟需采用新工艺实现无缝内筒的制造,提高焊缝的抗拉强度,满足1600r/min的高转速需求,从而大大提高洗涤速率。提高零部件的技术水平新产品的设计制造应向上游发展,而控制、传动系统以及感应部件,是今后产品发展的关键部件,通过对这些零部件的技术创新降低产品率,提高产品的可靠性,从而成为高档洗衣机开发的主力军。积极采用变频技术变频技术是洗衣机发展的主要方向之一,而核心装置的变频控制器一直掌握在国外企业手里。因此,加大变频空控制器的研究投入,创造民族品牌的核心竞争力势在必行,小型和专业化是洗衣机变频控制器的主攻方向。变频技术应用的重点是直流驱动电机,目前变频电机制造以国外产品为主,为了增强国产品牌的核心竞争力,加大直流电机产品研发投入是当务之急。智能化是发展方向随着生活方式的改变,人们越来越需要智能化的洗衣机解决洗衣的生活琐事,让其成为洗衣机专家,而不是被使用者。目前,几乎度所有洗衣机都需要人工设定洗涤温度、漂洗次数、强洗等选项或参数,整个洗涤控制完全代码中固化,按照规定好的时间和次序运行。因此无论是在使用价值还是现实意义上,智能控制技术的研究将会产生更深远的影响,即在洗涤过程中,实现根据当前洗涤情况调整电机转速、转停比,判断衣物是否干净,洗净后即刻停止。所以说,智能化是家用洗涤方式的更高境界。水处理技术的应用洗衣机通常是利用水配合洗涤剂对衣物进行洗涤,水中含有大量矿钙、镁等矿物质离子时硬度较高,被称为硬水。在洗涤中使用的水硬度较高时,水中的钙离子、镁离子预洗涤剂里面活化剂反应生成溶解的金属性肥皂,减少了有利于洗衣机的便面活化剂数量,降低洗涤剂的去污能力。因此,应用水处理装置也是洗衣机发展的方向之一。提高检测技术水平我国家用洗衣机检测方法多是参考欧洲日本标准。测试室的技术水平远低 国外同行。试验室的落后成为产品开发的技术瓶颈 。加大试验室及测试方法资金投入,利用高校,研究机构和企业的技术优势,建立专业机构进行测试技术的研究,在短期内达到能够按照所有发达国家和地区旳标准进行测试的能力,为产品质量水平达到国际先进水平提供技术支持,同时也为行业质量监督和监管提供技术保障。我国洗衣机标准主要参考国际电工委员会的标准,在洗净、漂洗、馳量、用水量、脱水和噪声性能基本与其一致,只是在使用负载和标准污染布上有差异,但对检测结果影响不大。1.3、 课题研究的内容、总体方案及技术路线、进度安排等(1)研究内容子母双筒洗衣机结构设计机械总装配设计、零件详细结构设计;设备机电总体方案设计;具体零部件结构设计; 设备机电总体方案设计;电动系统选型及设计;电动系统选型及设计。(2)设计要求:单位负载耗水量:小于30L/kg;噪音:不大于 72dB; 对织物的磨损率:不大于 0.07%:洗净性能:不小于0.7; 结构尺寸外形;总重量;电源选择;运动行程;材料选择;(3)总体方案目前在我国生产的洗衣机中,波轮式洗衣机占了80以上。早期生产的波轮式洗衣机波轮较小,直径都在165185mm之间,转速为320500rmin。现在基本都是大波轮洗衣机,其中又以碟形波轮应用最广,波轮直径约为300500mm,转速约为120800rmin。一般来说,波轮式洗衣机具有洗涤、脱水、水位自动控制,以及根据不同衣物选择洗涤方式和洗涤时间等基本功能,其结构主要由洗涤和脱水系统、进排水系统、电动机和传动系统、电气控制系统、支承机构等5大部分组成。(4)技术路线 洗涤系统洗衣机的洗涤部分包括洗涤桶、波轮、减速器、线屑收集系统。这部分的功能是完成洗涤和蓄水漂洗(或溢流漂洗)任务。洗涤桶:用来盛放洗涤液与被洗涤衣物,并协助波轮进行洗涤。它必须耐酸、耐碱、耐热、具有抗腐蚀能力,并具有足够的强度和刚度。现在大部分采用PP材料作为洗涤桶的原材料。洗衣机的洗净度和磨损率与洗涤桶的几何形状密切相关。洗涤桶截面的形状大多采用带圆角的长宽接近的长方形。洗涤桶四周圆角半径通常都较大。其目的是在洗涤过程中产生小湍流,以增加衣物的舒展伸长机会,提高洗涤的均匀性。有的洗衣机不害洗涤桶内壁加一些凸筋,一方面可增加湍流数量,另一方面可产生类似搓衣板的“搓”效果,同时还可增加洗涤桶的刚度。波轮:波轮是对洗涤物施加机械作用力的主要部件。波轮直径、形状、凸筋的高矮及数量、转动快慢、在洗涤桶内安装方式等对洗涤性能都有直接影响。右图介绍了不同波轮形状产生不同的洗涤水流。目前大部分厂家的波轮转速都在110-160rpm之间。另外为进一步增加洗涤效果,有些厂家在大波轮基础上加上小波轮、摩擦球、复合波轮等结构。减速器:减速器的作用是支撑波轮、传递来自电机的动力、在传动中减速到合适的速度以完成洗涤任务。减速器的减速比有多种,有1:3.7的,1:4的等,设计时根据水流要求和波轮形状确定,减速器皮带轮与电机风叶轮是一级减速机构,它们的直径比值也是设计时根据水流要求和波轮形状确定。线屑过滤系统:为避免洗涤液中的毛絮、纤维等细小物粘到衣物上,洗涤桶内还设有强制循环毛絮过滤系统,提高衣物的洗净效果。目前洗衣机大部分采用过滤网袋或魔术过滤盒进行收集毛絮,相对来说过滤网袋收集效果较好但不如魔术过滤盒外形漂亮,同时过滤网袋在使用一定时间后容易脏。 脱水系统 脱水部分主要由脱水桶、脱水外桶、刹车机构、减振装置组成。脱水外桶:在双桶洗衣机中,脱水外桶一般都与洗涤桶连在一起,合称连体桶 。脱水外桶的作用有两个:一是安放脱水内桶和安装。水封;二是盛接喷淋漂洗和脱水内桶工作时甩出的水,并通过外桶的排水口将之排出机外。脱水桶:脱水桶在脱水外桶内,通过脱水轴、连轴器与脱水电机轴相连接,脱水电机是直接驱动脱水桶的。脱水桶是用来盛放脱水的衣物,其外形为圆桶形,桶壁上开有许多小孔,当电机驱动它作高速旋转时,衣物内的水份因惯性而通过小孔甩到桶外。脱水桶的平衡环有带盐水扣不带盐水两种,带盐水的脱水平衡性能相对较好。刹车机构:为避免高速转动时脱水桶伤及人体,双桶洗衣机上都有受脱水桶盖控制的刹车装置。它安装在脱水电机的上端,主要由连轴器(刹车盘)、拉簧、刹车臂、等组件。脱水桶盖合上时刹车钢丝拉紧,钢丝拉支刹车臂转动,刹车块离开连轴器,脱水电机可正常运转。在脱水时开盖,脱水桶盖在断开脱水电机电路同时将刹车钢丝放松,使制动块抱紧刹车盘使脱水桶在一定时间内停止转动。盖合上后,又可重新恢复正常运转状态。减震装置:脱水电机是直接驱动脱水桶运转的。由于电机是高速旋转的 ,加上脱水桶内的衣物分布不均匀,使重心不平衡,转动时脱水桶产生的振动比较大。为了减少脱水部分的振动和偏摆,在脱水部分有一套减振装置,如右图所示。减振装置安装在脱水电动机与洗衣机底座之间,通过上下支架将脱水电动机安装在底座上。 进水、排水部分进水系统:双桶洗衣机的进水系统为手动进水,它的进水结构很简单,用一根进水软管直接接到洗衣机洗涤桶上方的进水口。排水系统:双桶洗衣机的排水结构如下图所示,它由1个四通阀和橡胶阀塞组成。其中,四通阀的4个管口分别与洗涤桶、排水管、洗涤桶溢水管、脱水外桶排水管相连通。在四通阀上,只有与洗涤桶连通的管道上装有排水阀门,其余两个管口的水直接通过四通阀的排水口,从排水管中排出。当转动排水旋钮于不排水位置时,排水拉线松驰,橡胶阀塞将排水阀口紧紧堵住,这时洗涤桶的水被橡胶阀塞封住。当排水时,排水旋钮拧到“排水”位置,排水拉线将橡胶阀塞向上提,这时洗涤桶内的水迅速流出,排出机外。 传动部分双桶洗衣机的波轮和脱水桶通常由两个电机分别驱动。因波轮和脱水桶工作时具有不同要求,故洗涤与脱水传动系统存在一定的差异。电机:双桶洗衣机一般采用电容运转式电机。洗涤电机的负载是波轮,工作时经常性的满负荷频繁正反向起动,电机必须要有良好的起动性能与过载能力,所以洗涤电机功率较大。主、付绕组的参数完全一样。电机在工作时要发热,风叶轮是它的主要散热机构。风叶轮除散热功能外,还有减速功能,通过与减速器皮带轮的直径比来实现。它还有一个功能就是防止电机淋水。脱水电机的负载是脱水桶,脱水只要求作单向高速运转,它功率相对而言较小,主、付绕组的参数也不同。电机一般采用四极电机,理论转速为1500转/分,实际转速有1300-1400之间。洗涤传动:波轮洗衣机中波轮转速一般在每分钟120转至180转,而电机为1500转/分,这就需要通过风叶轮及减速器的减速来实现了,一般采用二级皮带减速传动,除第一级采用皮带减速外,还增加了行星齿轮减速器减速。电机与减速器的传动是通过三角皮带来实现的,三角皮带一般用氯丁橡胶复合材料,耐磨性比较高。脱水传动:双桶洗衣机中脱水系统的传动比较简单,脱水电机安装在脱水桶下方,两者采用联轴器连接,由紧固螺丝和螺母把脱水电机轴与脱水桶轴固定在联轴器上,当脱水电机通电高速运转时,通过联轴器合脱水桶以同样速度运转。 控制部分双桶洗衣机的控制系统由洗涤定时器、脱水定时器、洗排开关、微动开关等组成。控制对象是洗涤、脱水电机。洗涤定时器与洗排开关配合用来控制洗涤时波轮转动的时间节拍及洗涤时间的长短。洗排开关具有“强洗” 、“标准” 、“轻柔” 三种洗涤程序,大部分双桶洗衣机只有“标准”、“轻柔”两种洗涤程序。洗涤定时器的控制时间一般为0-15min。脱水定时器和微动开关串联连接用于控制脱水电机。脱水定时器是用来控制脱水时间长短的,控制时间一般为0-5min。微动开关是用来在脱水桶盖打开时断开脱水电机电路,保护人体不受伤害。(5)进度安排调查研究,收集、查阅资料、资料翻译,拟定方案、开题进行洗衣机总体结构设计并绘制草图 详细设计洗衣机零部件,并绘制零件图。 详细设计洗衣机零部件,绘制零件图并绘制总装配图和零部件图 对关键部件进行详细的设计计算,撰写毕业设计说明书毕业答辩1.4、 注意存在的问题 设计过程中要细心,不能大意,一个优秀的设计产品往往靠细节取胜。按时完成制定的任务,避免出现设计计算中的缺陷。参考文献1 程能林.工业设计概论北京:机械工业设计出版社,2007.2 鲁建国.家用电动洗衣机行业现状及发展趋势J2014,(7):1-10.3 陈启松.机械传动设计手册M.北京:煤炭工业出版社,2005.4 黄鹤汀.机械制造装备(第1版)M.北京:机械工业出版社,2004.5 家用洗衣机用电动机J 通用技术条件JBT3758-1996.6 E.Laggiard and I.RunkelDetection of subcooled boiling in a PWR using noise analysis and calculation of the steam void fraction,1997,(1):49-547 中国调研网.2016年中国洗衣机行业现状研究分析与市场前景预测报告R2、答辩组论证结论(1)方案可行,技术路线清晰 (2)方案可行,技术路线基本清晰 (3)方案基本可行,技术路线不很清晰 (4)方案和技术路线不很清晰 (5)方案和技术路线不清晰 3、指导教师意见: 教研室主任意见:指导教师(签名): 教研室主任(签名):年 月 日 年 月 日注:(1) 开题报告是用文字体现的设计(论文)总构想,篇幅不必过大,但要把计划设计的课题、如何设计、理论依据和研究现状等主要问题说清楚;(2) 字数不少于3000字,参考文献不少于6篇,印刷字符在10万印刷符以上。 12 美 国 专 利 Petronilho et al 54 用于确定衣物洗涤机中 的负载的方法 76 发明人 Andre Petronilho Sao Carlos BR Marcelo Andrade Dias Rio Claro BR 注 意 根据任何免责声明 本专利 的期限根据 35 U S C 延长或调整 154 b 59 天 21 App1 No 12 964 328 22 提交日期 2010 年 12 月 9 日 65 以前的出版物数据 US 2011 0202303A1 2011 年 8 月 18 日 30 外国应用优先级数据 2009 12 19 BR 0905317 51 Int Cl G01P 15 00 2006 01 G01P 3 00 2006 01 G01P 11 00 2006 01 D06F 33 00 2006 01 D06F 33 02 2006 01 52 US Cl USPC 702 145 702 141 702 146 68 1202 68 12 04 58 分类领域搜索 USPC 702 33 34 142 145 146 68 1201 68 1202 12 04 12 06 12 16 查看申请表完整的搜索历史 56 参考文献 美国专利文献 5 241 845 A 9 1993 Ishibashi et 31 6 038 724 A 3 2000 Chbat et a1 6 505 369B1 l 2003 Weinmann 8 159 7 162 759 B2 l 2007 Weinmann 8 158 7 296 445B2 11 2007Zhang et a1 68 12 06 7 739 764 B2 6 2010 Zhang et a1 8 159 8 186 227B2 5 2012 Ashrafzadeh 73 760 10 专利号 US 8 489 358 B2 45 专利日期 2013 年 7 月 16 日 审查员引用 初级考官 Michael Nghiem 助理考官 Ricky Ngon 74 律师 代理或公司 Brian Colandreo Jeffrey T Placker Holland E3 减速 E4 移动组件的加速度和发动机电 流的测量 E5 测量 由此测量关于 发动机的参数 E6 关闭发动机和测 量减速时间 E7 重复 其中在执行 第八步骤 E8 之前 将第四步 E4 第五步 E5 和第六步 E6 重复至 少一次 E8 计算在第四 第五 第 六和第七步骤中测量的每个参数的平 均值 和 E9 衣物负荷值的获得 用于确定衣物洗涤 机中的负载的方法 技术领域 本发明涉及一种用于确定衣物洗 涤机中的负载的方法 其基于所述洗 衣机的电子引擎的操作参数来确定衣 物负载 背景技术 在现有技术中经常发现用于测量 或估计衣物洗涤机中的负载的方法 这些方法是至关重要的 因为通过测 量衣物负载 可以更精确地编程用于 洗衣机的操作的洗涤时间和水量 因 此 还可以节省水和电能 这是许多 技术发展中常见和共同关注的问题 而不仅仅是属于本发明相同领域的问 题 除了从经济视点引入优点之外 现有技术的负载测量的方法已经与控 制系统一起使用 以使洗衣机的操作 自动化 给用户带来实际优点 作为洗衣机的负载测量方法的现 有技术的示例 可以引用美国专利 Pat No 5 241 845 该文献描述了一 种根据发动机电流相位和其电 压相位 之间的相位角的差的测量来估计洗衣 机中的衣物负载的方法 因此 该文 献保持相位角的差的减小与发动机的 效能成比例 因此 考虑到发动机效 率与待洗涤的衣物的体积成比例 相 位角的改变与洗衣机的筐中的衣物量 相关联 超过该测量特性 该美国文献中 描述的方法使用其他变量来自动配合 洗衣机的操作 诸如 衣服类型 洗 涤剂体积 洗涤剂类型 水的透明度 和水的温度 存在与这些变量中的每 一个相关联的至少一个传感器和至少 一个电路 因此 该方法通过神经网 络组合这些变量 以实现控制洗衣机 的洗涤操作的目的 正如你可以看到的 该专利中描 述的 方法美国专利 Pat No 5 241 845 考 虑了超过衣物负载的许多变量以使洗 衣机的操作自动化 虽然这些其他变 量给消费者带来了好处 但是这种方 法的实现成本很高 考虑到测量和处 理变量所必需的组件数量 现有技术的另一示例包含在专利 文献美国专利号 6 038 724 该文献描 述了一种根据位置和速度的变量估计 洗衣机中的衣物负载的方法 更具体 地 该方法基于移动组件 在这种情 况下为搅拌器 的加速度和发动机相 位角来计算衣物负载的转动惯量 贯穿文件 US的文本 据说所描述 的方法需要简单的传感器系统和用于 其可行性的控制器 然 而 尽管该方 法能够通过低成本组件来实现 但是 应当注意 力矩的计算本惯例提出的 惯性不考虑移动装置内的载荷分布影 响该数量所采用的值 除此之外 还 没有考虑其他因素可影响可移动组件 的加速度 例如发动机的温度 的事 实 因此 不考虑惯性力矩的这些特 性的负载估计是不精确的 因此 需 要改进以便由本领域技术人员完全采 用成功 在这种意义上 应当注意 现有 技术仍然不包括用于估计效率高的衣 物负荷的方法 并且同时具有低的实 施成本 实施的目的因此 提供一种 在洗衣机中测量衣物 负荷的方法 该 方法效率高 可靠且耐用 同时成本 低是本发明的目的 发明内容 本发明的目的通过一种在洗衣机 中的负载测量的方法来实现 该方法 包括以下步骤 加速洗衣机的移动组 件 直到移动组件达到低的旋转速度 加速所述移动组件 直到所述移动组 件达到比所述第一步骤的速度更快的 中等旋转速度 关闭所述发动机 从而 使所述移动组件转动的发动机关闭 加速度 直到其达到低速 由此使可 移动组件转动的发动机的速度增加到 预定的转速极限 测量 由此测量相对 于发动机的参数 加速度 直到其达到 中速 由此测量发动机电流 切断所述 发动机并测 量所述减速时间 由此测 量所述发动机关闭并通过惯性转动并 且从达到所述预定最小速度限度所花 费的时间 重复 由此 下面的步骤被 重复至少一次 加速可移动组件 直 到其达到低的旋转速度 测量 移动组 件的加速度 直到其达到发动机的中 速和关闭 并测量减速时间 计算在 前一步骤中测量的每个参数的平均值 以及基于在前一步骤中获得的值获得 衣物负荷值 附图说明 附图如下 FIG 1 图 2示出了本发明的方法 的第一优选实施例 FIG 2 图 2是示出本发明的方法 的第二优选实施例的图 FIG 3 可以实施本发明的方法 的洗衣机的类型 FIG 4 是具有垂直轴的洗衣机 的剖视图 FIG 5 其表示在本发明的方法 的第五和第六步骤中关于时间的转速 方面的发动机的行为 FIG 6 图 6是在本发明的实施例 之一中使用的神经网络的基本架构的 图 具体实施方式 从图中可以看出 在图 3 中 示 出了可以应用本发明的洗衣机的类型 优选但非排他地 本发明的方法应用 于具有垂直轴 6 的洗衣机 以及具有 搅拌器 2或叶轮 3的洗衣机 在这方面 为了支持本发明的方 法的描述发明内容 基于图 1 简要描 述传统的洗衣机 可从本发明的用于 确定负载的方法中获益的常规洗衣机 基本上包括移动组件 发动机 5 用于 发动机的动力源和控制模块 为了本发明的目的 移动组件可 以由篮子 1 和在具有竖直轴线 6 的机 器上由位于罐 4内的搅拌器 2或叶轮 3 组成 篮子是洗衣机的部件 其中衣 服被安排为洗涤的实现 除此之外 筐可以与电动机 5 相关联 以便角度 地移动 以便离开内部的衣物 并且 因此通过存在于其侧壁上的孔从衣物 去除过量的水 这加速了干燥过程 水箱 其部分是储存器 在其中添加 与洗涤衣物相关的水 洗涤剂和其他 产品 除此之外 搅拌器通常是精密 的 并且叶轮具有带有突出部的板的 形式 其中 两个突出部都从篮状物 1 的底部沿向上方向突出 也可以与电 动机发动机 5 以便角度地移动并促进 篮内部的衣物之间的摩擦 因此 在这方面 应当理解 在 本发明的整个描述中使用的术语 移 动组件 是指衣服洗涤机的部件 其 移动并且可以取决于洗衣机的型号 篮和搅拌器 2或叶轮 3 在其部分上 在电动发动机的情 况下 发动机 5负责移动可移动组件 在本发明的上下文中 电动发动机 5 是传统的洗衣机发动机 发动机的动 力源优选地是电能网络 然而 其可 以由不是电能网络并且满足发动机规 格的其它动力装置包括 另一方面 发动机控制模块包括基 于洗衣机的洗 涤功能来控制发动机的启动 操作和 停止的控制电路 除此之外 控制模 块包括用于存储用于执行过程和功能 的变量和参数的装置 所述过程和功 能涉及例如调节篮中存在的水量 或 甚至每个操作所需的时间那洗衣机 在本发明的情况下 附加地 控制模 块用于所提供的步骤的控制和执行 其包括超过操作本身的控制 计算的 执行 参数的获取和提供退出 即 存在于洗衣机中的衣物负载的可用性 传统的洗衣机还可包括将发动机 旋转 5 传递到移动组件的装置 这些 装置通常包括带 由于本发明已经在上下文中 因 此将基于附图解释其优选实施例 最 初 考虑到用户将给定量的衣物添加 到洗衣机的筐内部并选择洗衣机的洗 涤选项中的一个 则通过致动控制模 块来激活本发明的方法 在开始实际 洗涤衣服之前 同样地 考虑到由于 仅稍微湿润或仅被水轻微覆盖 一些 小的衣服可能从篮筐中流出 本发明 的方法在第一步骤 E1中提供恒定的水 增加在衣服上 因此 第一步骤 E1包 括可移动组件从暂停开始的加速度 直到其达到低的旋转速度 优选地在 25 和 50rpm 之间 随着移动组件正在 加速 给定量的水 大约 2 升 倒在 衣服上 因此 避免了最终从篮筐中出来 的任何小件衣物 尽管引用了优选的 转速值和水的 体积 但应当认识到 这些值可以根据所使用的发动机的类 型或者根据其他项目变量而变化 在避免这个问题之后 本发明的 方法继续进行到第二步骤 E2 在该步 骤 E2中 移动组件再次加速 然而此 时 直到中等旋转速度 优选在 150 和 200rpm 该中等速度比第一步骤 E1 的速度快 将可移动组件旋转到这种 中速的目的是将衣物分散在篮子周围 以便改善负载的分布 并因此最小化 该负载的惯性矩处的变化 负载惯性 矩的变化损害了在本发明中使用的参 数的精确测量 因为负载的转动惯量 影响发动机的旋转和 例如 大的惯 性矩导致较慢的加速度 由于负载被适当地浸没在水中 并以更均匀的方式分布 所以关闭转 动移动组件的发动机 使得移动组件 减速直到停止 该减速对应于本发明 的方法的第三步骤 E3 在本发明的方法的第四步骤 E4中 移动组件再次被加速到低的旋转速度 优选地在 25和 50rpm之间 这样做使 得移动组件离开静止状态并忽略静摩 擦 可能在测量中产生更多的噪声 除此之外 为了将本发明的方法应用 于其中机构和发动机的轴线之间的耦 合由致动器实现的机器 移动组件的 加速的步骤 E4直到达到低速度可以被 消除 在移动组件上施加低速的目的 是验证机构是否正确接合 图 图 2 示出 了本发明的第二优选实施例 在 该方法的第五步骤 E5中 测量与发动 机相关的参数 该测量在移动组件的 加速度 E4期间以低速发生 这里描述 为单独的步骤 目的是解释本发明的 功能 在不使用移动组件的加速步骤 E4 到低速的本发明的实施例中 在发 动机停止的情况下进行测量 其在发 动机关闭步骤 E3之后发生 如可以看到的 本发明不直接在 衣物负载的惯性矩的情况下执行测量 或计算 并且其实际上测量发动机所 消耗的能量的量 以加速移动组件 使内部的负载通过以恒定的采样速率 测量发动机电流并求和该电流 同时 发动机加速可移动组件直到其达到期 望速度 获得能量 在该步骤中 由存在于机器中的 传感器测量的参数是 线电压 发动 机温度和发动机控制模块温度 在下 面的步骤中 将测量可移动组件的发 动机电流和减速时间 以构成对衣物 负载的测量所必需的输入变量 在测量了参数之后 在本发明的 第六步骤 E6中再次加速移动组件 直 到达到中速 在该步骤中 使可移动 组件转动的发动机的速度增加到预定 的转速限制 优选地大约为 170rpm 但是根据应用的需要可以使用其它速 度 更确切地说 在第六步骤 E6 中 发动机从低转速加速 如图 6 所示 该低速的优先值 为 35rpm 因此 通过 施加可变发动机供给电压 机器的控 制模块尝试保持恒定的加速率 因此 与机器中的小负载的情况相比 机器 的筐中的负载越大 具有相同的加速 率所需的能量越多 这使得发动机的 电流与筐中的负载量成比例 控制模 块维持所述电压源的施加 直到发动 机达到预定的转速 这优选为 165rpm 当达到该值时 本发明的方法进行到 第七步骤 E7 即使在该加速阶段 E6 期间 也测 量发动机电流 优选地 发动机电流 在 55 和 155rpm 之间测量 如图 5 所 示 然而 根据应用的需要和限制 可以采用其它值 考虑到更高的速度 有助于负 载的区分 但放大了将小的 衣物从外部穿过的问题机器 在达到最大转速值之后 如已经 提到的 本发明的方法进行到第七步 骤 E7 在该第七步骤 E7中 使得移动 组件转动的发动机被关闭 从而导致 移动组件由于惯性而转动 从关闭发 动机的时刻起 测量减速时间 即移 动组件达到预定最小速度限制所花费 的时间 该时间间隔也是用于确定筐 中的衣物负载的参数 重要的是注意 当第七步骤 E7的 转速达到预定的最大速度限制 第六 步骤 E6 的结束 时 第七步骤 E7 中 的发动机的关闭不一定发生 在达到 最大极限的情况和发动机关闭的情况 之间可能存在时间间隔 使得移动组 件的速度可以稳定 在图 1 中示出的 优选情况 图 5 示出了直到发动机关 闭为止的所述时间间隔 应当理解 该特性不是限制本发明的范围的因素 在获得该参数之后 本发明的方 法继续到第八步骤 E8 其是在执行下 面的步骤之前至少一次重复第四 E4 第五 E5 第六 E6 和第七 E7 步骤 这 些重复的目的是为每个参数形成数据 的选择 因此 可以从这些参数中的 每一个的平均值的计算中获得用于确 定负载的可靠值 在这方面 所述重复可以不止一 次地发生 这取决于对精度的需要或 其它因素 这使得有必要从更大量的 样本组成平均值 因此 第九步骤 E9 仅包括计算通过执行前面的步骤测量 的每个参数的平均值 包括重复这些 步骤的时间 因此 获得了线路电压 控制模 块温度 发动机温度 发动机电流的 和和发动机达到最小转速值所花费的 时间的平均值 最后 作为最后一步 本发明的方法使用在前一步骤期间计 算的平均值来测量洗衣机中的衣物负 荷 对于该第十步骤 E10 本发明提供 至少两个可能的实施例 在优选的第 一实施例中 负载根据以下经验方程 的应用来确定 Load a vn1n b Tmn1n c Tcn1n d Cn1n e Tdn1n 其中 VILine电压 Tm发动机温 度 Tc 控制模块温度 Ci 发动机电 流 Td 减速时间 发动机在关闭之 后停止的时间 n 第七步的重复次数 和 a b c d e是通过对所进行的 测试的分析而凭经验获得的常数 更 精确地 参数 a b c d e 是通过 统计方法 实验设计 D O E 指定的测试获得的重量 在第二 实施例中 通过使用神经网络中的平 均值来确定负载 图 6 本发明中使 用的神经网络具有输入层 该输入层 包括在前面的步骤中测量的以下参数 线路电压 发动机温度 发动机控制 模块温度 发动机电流和减速时间的 和 除此之外 所述神经 网络包括至 少一个隐层和一个输出神经元 调整 权重和线性系数 对网络进行一组训 练数据 该训练数据通过在几个衣服 洗涤机中执行所描述的算法而获得 并且在每个机器中多次 因此 通过本发明的方法确定的 负载可以应用于洗衣机的控制系统以 调节水位 因此 如您所见 本发明的方法 简单且成本低 因此实现了其提出的 目的 最后 重要的是注意 这里用来 说明步骤顺序的序数的命名法可以根 据本发明的实施例而变化 例如 在 本发明的实施例的情况下 其不包括 加速移动组件 E4的步骤 以下步骤将 由顺序一致的数字指定 在这方面 不应当理解 该指定 是限制本发明的 范围的因素 因为它仅被用于便于描 述用于确定负载的方法的特性 通过已经描述的优选实施例的示 例 应当理解 本发明的范围覆盖其 它可能的变化 其仅由所附权利要求 的措辞限定 其中包括可能的等同物 本发明要求保护的是 1 一种用于确定衣物洗涤机中的 负载的方法 其特征在于包括以下步 骤 E1 加速洗衣机的移动组件 直到移动组件达到预定转速 E2 移动组件的加速 直到移 动组件达到比第一步骤 E1 中的旋 转速度快的旋转速度 E3 切断发动机 由此使移动 组件转动的发动机关闭 E4 可移动组件的加速度 直 到其达到预定转速 由此使可移动组 件转动的发动机的转速增加到预定转 速极限 E5 测量 其中测量关于发动 机的参数 E6 可移动组件的加速 直到 其达到比第四步骤 E4 中的旋转速 度更快的旋转速度 由此测量发动机 电流 E7 发动机的关闭和减速时间 的测量 其中所述发动机关闭并且通 过惯性转动 随着从关闭下降到达到 预定的最小转速极限所花费的时间被 测量 E8 重复 由此重复至少一次 以下步骤 移动组件的加速 直到其 达到预定旋转速度 由此使可移动组 件转动的发动机的旋转速度增加到预 定速度 确定的转速极限 E4 测量 由此测量关于发动机的参数 E5 加 速度 直到其达到比第四步骤 E4 中的旋转速度更快的旋转速度 由此 测量发动机电流 E6 以及测量所 述发动机和所述减速时间的测量 其 中所述发动机关闭并且通过惯性转动 随着从所述关闭到达到预定的最小转 速极限所花费的时间被测量 E7 E9 计算在前一步骤 E8 中 测量的每个参数的平均值 和 E10 基于在前一步骤 E9 中 获得的值获得衣物负荷的值 其中衣 物负荷的值通过等式 Load a vn1n b Tmn1n c Tcn1n d Cn1n e Tdn1n 其中 VILine电压 Tm发动机温 度 Tc 控制模块温度 Ci 发动机电 流 Td 减速时间 发动机在关闭之 后停止的时间 n 第七步的重复次数 和 a b c d e 是通过对所进行的 测试的分析而凭经验获得的常数 或 通过使用具有输入层的神经网络中的 平均值 所述输入层包括在先前步骤 中测量的以下参数 线电压 发动机 温度 发动机控制模块温度 发动机 电流和减速时间的总 和 2 根据权利要求 1 所述的用于确 定衣物洗涤机中的负载的方法 其特 征在于 在第一步骤 E1 中 给定 量的水被释放到衣物上 3 根据权利要求 1 所述的衣服中 的负载测量方法 其特征在于 在第 五步骤 E5 期间 使所述移动组件 转动的发动机的速度通过所述应用增 加到预定的转速极限的可变电压电源 提供给发动机 4 根据权利要求 1所述的用于确 定衣物洗涤机中的负载的方法 其特 征在于 在所述第五步骤 E5 中测 量的参数是在所述发动机以预定转速 下测量的 5 根据权利要求 1所述的用于确 定衣物洗涤机中的负载的方法 其特 征在于 与在第五步骤 E5 中测量 的发动机相关的参数是 线路电压 发动机温度和发动机控制模块温度 6 一种用于确定衣物洗涤机中 的负载的方法 其特征在于包括以下 步骤 E1 洗衣机的移动组件的加速 度 直到移动组件达到预定转速 E2 移动组件的加速度直到移 动组件达到比第一步骤中的速度更快 的转速 E1 E3 切断发动机 由 此使移动组件转动的发动机关闭 E5 测量 其中测量关于发动 机的参数 E6 可移动组件的加速 度 直到其达到比第一步 骤 E1 中 的旋转速度更快的旋转速度 由此测 量发动机电流 E7 发动机的关闭和减速时间 的测量 其中所述发动机关闭并且通 过惯性转动 随着从关闭下降到达到 预定最小转速极限所花费的时间被测 量 E8 重复 由此至少重复一次 以下步骤 测量 由此测量发动机的 参数 E5 加速度 直到其达到比第 一步骤 E1 中的旋转速度更快的旋 转速度 由此测量发动机电流 E6 和所述发动机的关闭和所述减速时间 的测量 其中所述发动机关闭并且通 过惯性转动 随着从所述关闭到达到 预定的最小转速极限所花费的时间被 测量 E7 E9 计算在前一步骤 E8 中 测量的每个参数的平均值 和 E10 基于在前一步骤 E9 中 获得的值获得衣物负荷的值 其中衣 物负荷的值通过等式 Load a vn1n b Tmn1n c Tcn1n d Cn1n e Tdn1n 其中 VILine电压 Tm输入温度 Tc 控制模块温度 C4 发电机电流 Td 减速时间 发动机在关闭后停止 的时间 n 第七步骤的重复次数 a b c d e 是通过对所进行的试验进 行分析而凭经验获得的常数 或通过 使用具有输入层的神经网络中的平均 值 所述输入层包括在先前步骤中测 量的以下参数 线电压 发动机温度 发动机控制模块温度 发动机电流和 减速时间的总和 7 根据权利要求 6所述的用于确 定衣物洗涤机中的负载的方法 其特 征在于 在第一步骤 E1 中 给定 量的水被释放到衣服上 8 根据权利 要求 6所述的衣服中的负载测量方法 其特征在于 在第五步骤 E5 期间 使所述移动组件转动的发动机的速度 通过所述应用增加到预定的转速极限 的可变电压电源提供给发动机 9 根据权利要求 6所述的用于确 定衣物洗涤机中的负载的方法 其特 征在于 在所述第五步骤 E5 中测 量的参数是在所述发动机以预定转速 下测量的 10 根据权利要求 6 所述的用于 确定衣物洗涤机中的负载的方法 其 特征在于 与在第五步骤 E5 中测 量的发动机相关的参数是 线路电压 发动机温度和发动机控制模块温度
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