Міністерство освіти та науки україни

	Національний університет
	ЛЬВІВСЬКА ПОЛІТЕХНІКА

Вивчення конструктивних особливостей та будови механізмів пральних машин

Методичні вказівки до лабораторної роботи № 4

з дисципліни:

"Проектування обладнання легкої промисловості та побутового обслуговування"

для підготовки студентів за спеціальністю

07.090202 "Обладнання легкої промисловості та побутового обслуговування"

Затверджено

на засіданні кафедри

“Автоматизація та комплексна

механізація машинобудівної промисловості”·

Протокол N від

ЛЬВІВ - 2007

Вивчення конструктивних особливостей та будови механізмів пральних машин

Методичні вказівки до лабораторної роботи № 4

з дисципліни:

"Проектування обладнання легкої промисловості та побутового обслуговування"

для підготовки студентів за спеціальністю

07.090202 "Обладнання легкої промисловості та побутового обслуговування"

Упор. Боровець В.М.,

Шенбор В.С.

Львів: Вид-во Нац. ун-ту "Львівська політехніка"

Упорядники: В.М.Боровець, к.т.н., доцент;

В.С.Шенбор, ст.викладач.

Відповідальний за випуск

О.В.Гаврильченко, к.т.н.,доцент.

Рецензенти: доцент, к.т.н., П.С.Коруняк; доцент, к.т.н., О.Р.Серкіз.

Мета роботи

1. Вивчення конструктивних різновидностей побутових пральних машин.

2.Ознайомлення з будовою вузлів і механізмів автоматичних пральних машин.

3. Експериментальне визначення основних технологічних характеристик робочого барабана пральної машини.

Загальні відомості

Сучасна автоматична пральна машина включає в себе регульований об'єкт, програмуючий пристрій, клапани подачі гарячої і холодної води, миючих розчинів та засобів, пару (або системи підігрівання води), клапан зливу відпрацьованих розчинів, регулятор рівня рідини, регулятор температури, а також механізми або прилади, що керують роботою клапанів.

Задачею блоку управління є подача сигналів виконавчим механізмам, формування зворотних зв’язків через давачі, що забезпечують автоматичне регулювання процесів прання білизни.

Рис.1 . Принципова схема автоматизованої пральної машини:

1. Командоапарат; 2, 3, 4, 5, 8, 9 - клапани керування; 6 - механізм прання; 7 - давач температури; 10 - регулятор рівня.

В автоматизованій пральній машині командоапарат 1 (Рис. 1) подає наступні прямі сигнали до виконавчих механізмів: відкриття клапанів подачі гарячої і холодної води, включення дозатора миючих засобів, включення клапана подачі пару або електронагрівача, зливного клапана і інше. Виконавчі механізми і давачі, зв'язані з командоапаратом, та під час досягнення заданих параметрів подають зворотні сигнали. Наприклад, під час заповнення барабана водою до заданого рівня регулятор 10 рівня відключає клапани подачі гарячої або холодної води, датчик 7 температури включає і відключає нагрівні прилади. Зворотні сигнали фіксують закінчення подачі засобів миючих, повне або часткове зливання рідини та інші процеси.

Рис.2. Структурна блок-схема автоматизованої пральної машини

Виходячи з принципової схеми автоматичної пральної машини структурна блок-схема роботи виконавчих механізмів, ланцюгів управління і контролю в період виконання процесу прання, представлена на рис. 2. В початковий момент першим сигналом від блоку управління є сигнал подачі води в машину, що надходить на клапан води через датчик рівня. Для забезпечення необхідного часу обробки білизни на даній операції в момент наповнення машини водою привод програмного механізму відключається до досягнення заданого рівня. Після цього включається привод блоку управління, дозатор або змивне обладнання миючих засобів і нагрівання ванни. Одночасно починається відраховування чистого часу операцій. Дозування миючих засобів і нагрівання води припиняються під час виконання даних технологічних операцій і надходження відповідних зворотних сигналів від давачів.

Спрощена кінематична схема пральної машини представлена на рис.3.

Рис. 3. Кінематична схема пральної машини

1 –електродвигун, 2, 4 –шківи, 3- пасова передача, 5 гальмо, 6 – внутрішній барабан, 7 – зовнішній барабан прання, 8 - гребені

Механізм миття є основним робочим органом пральних машин (Рис. 4). Механізм миття складається із внутрішнього перфорованого 5 і зовнішнього барабанів 4. Зовнішній барабан є несучою силовою конструкцією. Водночас він служить кожухом внутрішнього барабана, баком для миючих розчинів на операціях прання, камерою для сушіння на операціях сушіння одягу. При торцевому обслуговуванні завантажувальний люк розташовується на передній стінці вузла, а при боковому — на його обичайці. Зовнішній барабан виготовляється з листової нержавіючої сталі марки Х18Н9Т або Х18Н10Т, і виготовлений у виді циліндра, на передній торцевій стінці якого, привареній до обичайки, є два отвори. Центральний отвір 4 (Рис. 5) служить люком для завантаження одягу. Отвір 8, розташований нижче завантажувального люку, є оглядовим, через що дозволяє візуально контролювати рівень розчинів при їх надходженні або зливі.

Рис. 4. Конструкція вузла миття пральної машини:

1 — стінка задня; 2 — вузол опори; 3 — стійка; 4-барабан зовнішній; 5-барабан внутрішній; б — люк завантажувальний

В машинах з боковим обслуговуванням білизна завантажується і вивантажується через люки, виконані в обичайці барабана, що закриваються спеціальними кришками. В машинах з торцевим обслуговуванням кришка завантажувального люку має форму, що забезпечує перекривання зазору між внутрішнім і зовнішнім барабанами. Цим виключається можливість попадання білизни в простір між барабанами і запобігання його пошкодження. Люки обслуговування в таких машинах виконуються в одній з торцевих стінок барабана.

Для суміщення люків обслуговування зовнішнього і внутрішнього барабанів конструкцією передбачені спеціальні механізми і стопори, що виключають відносне переміщення барабанів під час виконання операцій завантаження-розвантаження.

Внутрішні барабани пральних машин з завантажувальною масою більше 50 кг можуть поділятися на секції за допомогою поздовжніх, поперечних і радіальних перегородок.

Рис. 5. Конструкція зовнішнього барабана машини:

1— обичайка; 2.3, 7.9, II — патрубки; 4-отвір завантажувального люку; 5-кожух опорний; 6 — косинка; 8 —оглядовий отвір; 10 — заслінка повітряна

В нижній частині до мийного резервуару приварений опорний кожух 5, що прикріплений болтами до основи машини. Косинки 6 служать для кріплення приводу машини. Задня знімна торцева стінка резервуару миття кріпиться до обичайки болтами. Для створення повної герметичності між торцевою стінкою і циліндром встановлене ущільнювальне кільце. Із зовнішньої сторони до задньої стінки прикріплена ступиця, в якій міститься приводний вал внутрішнього барабана, встановлений на двох опорних підшипниках.

В передній стінці барабана миття є горловина завантажувального люку, що закривається дверцятами з замком зі спеціальним блокуванням, яке виключає можливість відкривання дверцят в процесі роботи машини. Дверцята мають таку форму, що боковий зазор між внутрішнім і зовнішнім барабанами перекривається, запобігаючи можливість псування виробів під час їх попадання в зазор між барабанами. Величина радіального зазору повинна знаходитися в межах 15-20 мм для машин з торцевим обслуговуванням і 40-55 мм - з боковим.

Для герметичності завантажувального люку і зовнішніх сполучень застосовуються ущільнювачі на основі фторкаучуків, що стійкі до впливу миючих розчинів.

Для виготовлення сальникових ущільнень вузла опори внутрішнього барабана і ущільнювача завантажувального люку рекомендується використати гуму марки ІРП-1287, відповідну ТУ 38105646-78.

Внутрішній барабан має форму порожнистого циліндра з перфорованою обичайкою, що забезпечує циркуляцію миючих розчинів. В процесі віджимання та сушіння через отвір в обичайці барабана відводяться пари і надходить повітря, необхідне для проведення операції сушіння.

Ступінь перфорації обичайки барабанів машин не перевищує 25-30%, діаметр отвору 6-8 мм. Звичайно перфорацію виконують в шаховому порядку штампуванням.

Для підвищення жорсткості конструкції, підйому і ворушіння виробів в процесі їхньої обробки внутрішні барабани виготовляються односекційними з гребенями або багатосекційними. Гребені розташуються по всій довжині барабана і кріпляться до обичайки, як правило, контактним зварюванням. Перегородки ділять барабан на секції, що сприяє більш рівномірному розподілу маси одягу в процесі обробки і, крім того, полегшує обслуговування машини, особливо під час завантаження і вивантаження виробів. Багатосекційні барабани застосовуються в машинах з одноразовим завантаженням більше 50-60 кг, а також в машинах з двохопорними барабанами.

Обичайка внутрішнього барабана виготовляється з нержавіючої або спеціальних сталей. Товщина обичайки залежить від завантажувальної маси машини і визначається розрахунковим шляхом, звичайно вона не перевищує 2-4 мм.

В машинах з торцевим обслуговуванням внутрішній барабан міститься в нерухомому зовнішньому барабані консольно на валу (рис.7.), або має другу опору у вигляді роликів, що підтримують внутрішній барабан в його передній частині.

В пральних барабанах з боковим обслуговуванням одяг завантажують в барабан і витягають з нього через люк прямокутної форми, присутній в обичайці внутрішнього барабана. Під час роботи машини цей люк закривають відкидною кришкою і замикають спеціальними замками. Внутрішній барабан в пральних барабанах з боковим обслуговуванням теж міститься в нерухомому зовнішньому барабані і своїми цапфами кріпиться на двох опорах.

По кількості опор прального барабана, розташуванню люків обслуговування машини можуть бути трьох типів: двохопорні з боковою завантаженням білизни, двохопорні з торцевим завантаженням білизни, одноопорні з торцевим завантаженням білизни. Принципові схеми внутрішніх барабанів машин наведені на рис. 6. Барабан цільнозварної конструкції складається з задньої стінки 2 (рис. 6, а) з валом 8. Перфорована обичайка 4 має гребені 5. Передня і задня стінки з'єднуються між собою спеціальними стяжними болтами, розміщеними в гребенях. На рис. 6, б наведена схема внутрішнього барабана, що використовується в машинах великої завантажувальної маси, які в режимі центробіжного віджимання зазнають значні динамічні навантаження. Принципово ця схема не відрізняється від розглянутої вище, однак в центрі передньої стінки є кільце 7, за допомогою якого внутрішній барабан опирається на піддержуючі ролики.

Рис.6 . Конструктивні схеми внутрішніх барабанів пральних машин: а— одноопорного; б — одноопорного , що підтримується роликами; в —одноопорного з перфорованою горловиною; г- одноопорного з конічною обичайкою; д- односекційного двохопорного: 1 — болт стяжний; 2 — стінка задня; 3 — вал; 4 — обичайка; 5 — гребінь; 6 — люк завантажувальний; 7 — кільце опорне; 8 — горловина

Для більш повного використання гарячого повітря, що подається в машину під час сушіння, на передній стінці внутрішнього барабану (рис. 6, в) є горловина 8 з перфорованою поверхнею. Через перфорацію горловини і передньої стінки гаряче повітря надходить в барабан до одягу, що обробляється. Відпрацьоване повітря відводиться через перфоровану задню стінку.

Конічна форма обичайки барабана (рис. 6, г) сприяє зміщенню одягу, що обробляється, до задньої стінки під час віджимання, що зменшує навантаження на опору, знижує вібрацію машини, а також сприяє вилученню забруднень з одягу.

Двохопорна конструкція внутрішнього барабана (рис.6,д) використовується в машинах з великою завантажувальною масою.

Не зважаючи на різноманітність конструктивних схем внутрішніх барабанів, всі вони складаються з подібних по призначенню елементів. Каркас внутрішнього барабана сприймає навантаження, що виникає під час прання і центробіжного віджимання, тому він повинен бути жорстким і не деформуватися під час роботи. В машинах з великою завантаженням внутрішні барабани (днище, обичайку і інші елементи конструкції) посилюють ребрами жорсткості. Так, гребені внутрішнього барабана виконують функції поздовжніх зв'язків. Крім того, гребені піднімають вироби, що обробляються, при обертанні барабана, підвищуючи ефективність процесу прання. В поперечному перетині гребені мають V- подібну форму з кутом при вершині біля 30. Вони виготовляються з нержавіючої сталі і кріпляться до обичайки контактним зварюванням.

Рис.7. Вузол опори внутрішнього барабана з лабіринтним ущільненням:

1-стінка задня; 2-склянка; 3, 4-прес-оливниці; 5-кільце: 6, 11 - підшипники; 7, 10 - корпуси підшипників; 8 — втулка розпірна; 9 — вал; 12-лабіринтне ущільнення

ВИЗНАЧЕННЯ ГЕОМЕТРИЧНИХ ПАРАМЕТРІВ ВНУТРІШНЬОГО БАРАБАНА

Визначальним чинником параметрів внутрішнього барабана є величина одноразового завантаження. При відомій масі завантаження корисний об’єм барабана складає, дм³:

V_кор = G_з.м  m_з , (1)

де: G_з.м - маса завантаження машини, кг; m_з - об’ємний модуль барабана.

Об’ємний модуль барабанів прально-віджимних машин знаходиться в межах m_з= 8.8-16 дм³/кг сухої білизни. Значення об’ємного модуля зумовлює рухомість виробів в барабані в процесі прання і, отже, величину механічного впливу. Встановлено, що підвищення об’ємного модуля сприяє поліпшенню відпирання. Значення об’ємного модуля в прально-віджимних машинах регламентується і приймається рівним m_з= 14  0.25 дм³/кг. Розрахункова місткість внутрішнього барабана

, (2)

де D- діаметр внутрішнього барабана, дм; L- довжина внутрішнього барабана, дм; К₁ — коефіцієнт, що враховує обсяг який займають гребені та інші виступаючі частин в середині барабана. Для барабанів з торцевим обслуговуванням К₁=1,1; для барабанів з боковим обслуговуванням К₁=1,15.

Якщо позначити відношення діаметру барабана до його довжини D/L=K₂, то , звідки

Діаметр внутрішнього барабана машин з торцевим обслуговуванням можна визначити по емпіричній формулі, м

(3)

а з боковим обслуговуванням

. (4)

Визначене числове значення діаметру внутрішнього барабана, вибирають за найближчим більшим розміром в ряді прийнятних чисел по діючому державному стандарту з урахуванням міри уніфікації.

Висота гребенів барабана, м

. (5)

Для більшості машин прання здійснюється при реверсивному русі барабана. Частота реверсування складає 15-20 с. Для визначення частоти обертання барабану користуються емпіричними залежностями, що цілком задовольняють практичним вимогам.

Частота обертання внутрішнього барабана пральних машин з достатньою точністю може бути визначена з чинника розділення

, (6)

де  — кутова швидкість обертання барабана, рад/с; R — радіус барабана, м; g- прискорення сили тяжіння, м/с²; n - частота обертання барабана, хв^-1 ; D- діаметр барабана, м.

Звідки

(7)

(8)

Значення фактору розділення в машинах при операціях прання і полоскання приймається 0.7-0.8. Для проміжного віджимання величина береться в межах 40-50, а для остаточного 300 — 500.

Критична кутова швидкість барабана, тобто швидкість, при якій білизна починає обертатися разом з барабаном в режимі прання, може бути визначена з виразу

, (9)

Фактична частота обертання барабана складе, хв^-1

n_ф = 0,6  n_кр , (10)

Розрахунок приводу звичайно полягає в виборі електродвигуна і визначенні передавального числа. Після цього по вибраній або заданій кінематичній схемі загальне передавальне число розбивають на окремі ступені. Вхідними даними при цьому є обертовий момент і частота обертання валу барабана машини.

Розрахункову потужність приводу, кВт, для режиму прання визначають по формулі

, (11)

Номінальна потужність двигуна на валу

, (12)

де : =₁, ₂,..., _к - ккд, де враховані втрати в окремих кінематичних парах.