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文檔簡介
1、1引言本篇設(shè)計說明書針對全自動滾筒洗衣機的基本整體結(jié)構(gòu)、傳動部分、控制部分進行詳細的計算說明,并結(jié)合數(shù)據(jù)繪制三維裝配圖。采用PLC為基礎(chǔ)的主控制電路編制程序。該設(shè)計包括全自動滾筒洗衣機的PLC控制,主要介紹了全自動洗衣機的工作原理,控制系統(tǒng)的PLC的選型和資源的配置,控制系統(tǒng)程序設(shè)計與調(diào)試,控制系統(tǒng)PLC程序。傳動系統(tǒng)設(shè)計,主要包括帶輪的設(shè)計,滾筒軸系的設(shè)計,V帶的設(shè)計。 2.全自動滾筒洗衣機的總體設(shè)計方案 2.1滾筒洗衣機的基本結(jié)構(gòu)滾筒洗衣機種類很多,但是通常情況下其大致結(jié)構(gòu)可分為四部分:外觀支撐部分、給水排水部分、傳動部分、電氣控制和操作系統(tǒng)部分。外觀支撐部分主要是滾筒洗衣機的外形框架,給
2、水排水部分主要指洗衣機的給水系統(tǒng)和排水系統(tǒng),傳動部分主要指洗衣機的帶傳動及滾筒輪系的傳動結(jié)構(gòu),電氣控制部分主要指洗衣機依靠各種電器元件及控制器實現(xiàn)的自動控制部分。個部分具體組成如下:(1) 外觀部分包括:箱體、后蓋、過濾器門、底板等(2) 給水排水部分包括:進水管、排水管、儲水槽、電磁閥、洗滌劑回收槽等(3) 傳動部分包括:多頻電機、V帶、大小帶輪、滾筒軸系等(4) 控制部分包括:電腦版、電子模塊、電磁閥、程控器、溫控器、水位壓力開關(guān)、水加熱管、恒溫器、電容、定時器等(5) 操作部分包括:操作面板、程序標牌、琴鍵開關(guān)、琴鍵按鈕、調(diào)溫器旋鈕、程控器旋鈕、指示燈等 2.2滾筒洗衣機各部分的設(shè)計方案
3、 2.2.1主體部分洗滌部分主要由內(nèi)筒(不銹鋼滾筒)、外筒(盛洗滌液用,又稱盛水桶)、內(nèi)筒叉形架、轉(zhuǎn)軸、外筒叉形架、滾動軸承等組成。(1) 內(nèi)筒及內(nèi)筒叉形架內(nèi)筒又稱滾筒。滾筒是滾筒式洗衣機對衣物進行洗滌,洗滌效果有著直接關(guān)系。內(nèi)筒用厚度為2-3毫米的拋光不銹鋼板卷制而成的。有直徑為3.5-5毫米的圓孔,孔與孔之間的距離大約為15-20毫米。圓孔自內(nèi)向外沖刷,翻邊向外,內(nèi)壁光滑,以防洗滌時刮傷衣物。在滾筒內(nèi)壁沿軸向有三條凸筋,這三條凸筋在洗滌過程中起舉升織物的作用。凸筋的高度一般在85-95毫米,橫斷面為等邊三角形。內(nèi)筒叉形架是用鋁合金壓鑄而成的,在壓鑄過程中主軸和軸襯套被壓鑄在叉形架上成為一體
4、,然后與內(nèi)筒固定在一起,支撐內(nèi)筒與外筒配合完成洗滌工作。(2) 外筒及外筒叉形架外筒也成盛水筒,一方面盛放洗滌液,另一方面對多速電機、加熱器、溫度控制器、配重塊等部件起支撐作用。外筒叉形架由鋁合金壓鑄而成,用來支撐外筒。外筒叉形架內(nèi)裝有兩個軸承,用密封圈把外筒及內(nèi)筒轉(zhuǎn)軸聯(lián)接起來,使內(nèi)外筒連成一體。2.2.2支撐部分 支撐部分是由四個拉伸彈簧、彈性支撐減震器、外箱體及四個底角等組成。外筒使用整體吊裝形式,上蓋由四個拉伸彈簧將外筒吊裝在外箱體的四個頂角上,使洗衣機在工作時有較好的隨機性。外筒底部由兩支彈性支撐減震器,支撐在外箱體底部,與四個拉伸彈簧一起將外筒和外箱體連接在一起。洗衣機工作時,尤其是
5、脫水時候,產(chǎn)生的震動將通過彈簧和阻尼片衰減,使洗衣機在工作時有足夠的穩(wěn)定性。外箱體是采用優(yōu)質(zhì)鋼板沖壓成型后鉚、焊而成。外箱體底部有四個底腳可以調(diào)整,使整個洗衣機有良好的穩(wěn)定性。2.2.3給排水系統(tǒng)(1)進水管是由兩端帶有緊固螺紋管接頭的橡膠管制成,耐腐蝕,耐老化,耐高壓。一端與洗衣機的進水電磁閥連接,另一端與自來水籠頭連接。內(nèi)進水管,是連接電磁閥與洗滌劑的進水通道,用普通橡膠制成。回旋進水管,是連接洗滌劑盒出水口與盛水筒進水口的橡膠管,用耐酸堿橡膠制成,自來水由該管道進入成水系統(tǒng)。(2)進水電磁閥在自動洗衣機中,進水電磁閥起著控制水源開關(guān)的作用。因自來水本身有一定的壓力,所以,洗衣機所使用的進
6、水閥一般為動作式無填料導(dǎo)閥。當(dāng)電磁閥斷電后閥芯不動作,水便被控制住了。2.2.4傳動部分滾筒洗衣機的傳動系統(tǒng)主要由電動機、電容、皮帶輪及傳動帶等組成 。目前的洗衣機,使用多頻電機為主要驅(qū)動力,通過控制器實現(xiàn)不同轉(zhuǎn)速。傳動系統(tǒng)中使用V帶傳動。大小皮帶輪均采用鋁壓鑄件,這種材料強度大,重量輕,使用壽命長。電動機通過小皮帶輪帶動大皮帶輪及內(nèi)筒旋轉(zhuǎn)。2.2.5控制系統(tǒng)滾筒式全自動洗衣機的控制系統(tǒng)包括程序控制器、水位控制器、水溫控制器和門開關(guān)等。洗衣機的整個工作過程的控制,是由程序控制器來控制實現(xiàn)的。洗衣機的控制可分為時間控制和條件控制兩部分。時間控制是指內(nèi)筒每次正反轉(zhuǎn)洗滌、排水、進水、加溫、脫水、結(jié)束
7、等程序的編排和時間的控制。條件控制是指根據(jù)洗衣機所處的工作狀態(tài),例如:注水時水位不到額定水位,條件不具備,水位開關(guān)不動作,加熱時,洗滌液達不到所設(shè)定的額定值,溫度條件不具備。溫度控制器不動作。則洗衣機不能進入下一程序。2.2.6操作系統(tǒng)程控器旋鈕是用來操作程控器的。通過對程控器和操作來實現(xiàn)進排水、洗滌、脫水、烘干、結(jié)束報警等程序。調(diào)溫器旋鈕是用來操縱調(diào)溫器的。通過對調(diào)溫器的操作實現(xiàn)對洗滌液的加熱,調(diào)節(jié)洗滌溫度。3.傳動系統(tǒng)設(shè)計 3.1電機選擇及電機參數(shù)電機型號:YVP801-4額定功率:550W額定電流:1.8A額定電壓:220V額定轉(zhuǎn)速:1420r/min額定頻率:50HZ絕緣等級:E級 3
8、.2洗衣機V帶設(shè)計 3.2.1V帶結(jié)構(gòu)洗衣機V帶由包布、頂膠、線繩、底膠組成,如下圖所示3.2.2V帶型號按截面尺寸分,可分為M、Z、SPZ、A四種3.2.3常見V帶尺寸如下表3.2.4V帶設(shè)計計算根據(jù)設(shè)計任務(wù)書中方案8,可初選電動機功率為P=180W,洗衣轉(zhuǎn)速為180r/min,脫水轉(zhuǎn)速800r/min,則總傳動比i=1.7計算功率由于載荷變動微小,因此取工作情況系數(shù)=0.18KW (=1)帶型的選擇根據(jù)小帶輪轉(zhuǎn)速為1370r/min,以及小帶輪的安裝尺寸的大概范圍選取V帶Z型帶輪的基準直徑和初選小帶輪的基準直徑=55mm,大于V帶輪的最小基準直徑=50mm,從動輪的基準直徑=i=1.7x5
9、5=93.5mm,圓整為=94mm驗證V帶輪速度V=3.95m/s普通V帶的最大帶速=2530m/s,故滿足要求。中心距a和帶的基準長度0.7(+)2(+)104.3mm298mm根據(jù)洗衣機桶體的安裝尺寸,取=140mm,基準長度 =2+(+)+=280+233.93+2.72=516.65mm查表8-2和516.65mm相近的標準帶的長度為530mm,則實際中心距a+=140+147mm (=0.94)在安裝時,在結(jié)構(gòu)上保持V型帶有一定的張緊力,安裝中心距會略有所變化。主動輪上的包角=-=-=V帶的根數(shù)長度系數(shù)、包角系數(shù)、單根V帶基本額定功率、單根V帶額定功率增量,查表可得: Z= = =1
10、.11所以取Z=1 V帶的預(yù)緊力V帶單位長度的質(zhì)量,查表可得,單根V帶所需的預(yù)緊力為 = 2.4.9 V帶傳動作用在軸上的力 圓周力 緊邊拉力 松邊拉力= 3.3計算各軸的功率3.4計算軸扭矩及軸的最小直徑滾筒軸系上的扭矩 滾筒軸系所受的切向力 根據(jù)扭轉(zhuǎn)強度可得=,確定軸的最小直徑,查設(shè)計手冊得,圓整并增加直徑后,取10mm軸系如上圖所示,經(jīng)校核,符合要求。帶輪零件圖:3.5.三維部分裝配圖滾筒電機和小帶輪外筒及大帶輪Y型支架4. 控制系統(tǒng)的設(shè)計4.1主控電路設(shè)計洗滌電動機電路工作原理如圖所示,接通電源,當(dāng)開關(guān) S 的 1 與 2 觸點接 通時,由于電容器 C 的作用,是通過副繞組的電流超前主
11、繞組 90 度相位差,形成兩相旋轉(zhuǎn)磁場,電動機啟動運轉(zhuǎn),當(dāng)開關(guān)的 S 的 1 與 3 觸點接通時,由于電容器 C 的作用,是通過主繞組的電流超前副繞組 90 度相位差,這時所形成的兩相 磁場與上述磁場方向相反,電動機反向運轉(zhuǎn),當(dāng)開關(guān) S 的 1 端既不與 2 接通,也不與 3 接通時,電動機沒電而停轉(zhuǎn)。如果 1 與 2、3 不斷交替接通,則電動機便 一會正轉(zhuǎn),一會反轉(zhuǎn),這就是洗滌電動機正、反向旋轉(zhuǎn)的工作原理。4.2PLC外部接線圖4.3元器件的選擇程序控制器程序控制器相關(guān)簡稱為程控器,它可分為機械式程控器,機電混合式程控器和全電腦控器程控器三類。機械式程控器是由一只5W,16極永磁單相罩極同步
12、電機TM為動力,通過齒輪減速機構(gòu),帶動一根快軸和一根慢軸運轉(zhuǎn),快軸和慢軸上均有若干個凸輪,凸輪在旋轉(zhuǎn)過程中控制觸點開關(guān)中間簧片動作,進而控制簧片是的觸點閉合和斷開。程控器每跳動一格,所有的觸點變化一次,程控器所有觸點的變化組合控制著洗衣機完成工作過程。如:XQG50-6006,XQG60-8006等。程控器代碼為“ T ”。機電混合式程控器也是采用同步電機進行驅(qū)動,控制大電流器件工作,同時,采用單片機對電機及其它外圍器件進行控制,完成洗衣機工作過程。如:XQG50-6010,XQG60-8010。全電腦控制程控器是采用單片機對系統(tǒng)所有器件進行控制,同時用數(shù)碼管或其它顯示器件顯示所有洗衣機運行過
13、程中的相關(guān)信息,具有直觀、美觀,操作方便的特點。如:XQG50-1208,XQG50-1210,XQG50-1212等。進水閥進水閥是由電磁線圈、殼體、閥芯及安裝板組成。當(dāng)電磁線圈上加上220V,50Hz電壓時,其周圍產(chǎn)生電磁場,從而牽引閥芯動作,打開閥門,開始進水;當(dāng)線圈上沒有電壓時,閥芯會在彈簧的作用下,將閥門關(guān)上,停止進水。進水閥有單頭、雙頭和多頭之分。單頭進水閥用于普通滾筒洗衣機,如XQG50-6006,XQG60-8006等;雙頭進水閥用于具有烘干功能(一只閥上帶有限流器,用來控投影烘干進水)或采用電子配水的滾筒洗衣機如:XQG50-6010,XQG50-1208,XQG50-121
14、0,XQG50-1212,XQG60-8010等;多頭電磁閥主要用于帶有熱水進水的、具有烘干功能或采用電子配水的滾筒洗衣機。水位開關(guān)水位開關(guān)分為兩種:機械式水位開關(guān)和電子式水位開關(guān)機械式水位開關(guān)是通過內(nèi)部氣囊內(nèi)空氣的變化來改變開關(guān)的狀態(tài)。當(dāng)水注入洗衣機時,水位開關(guān)上連接的氣管內(nèi)的空氣被封閉壓縮,隨著水位的提高,空氣會被進一步壓縮,壓強會增大。當(dāng)達到一定的值后,水位開關(guān)的常閉觸點會被頂開,常開點會閉合,切斷進水。洗衣機會自動進入洗滌程序。而一旦水位下降,如排水,封閉的空氣壓強減小,常閉觸點會重新接通,常開觸點斷開。采用機械式程控器及機電一體程控器的洗衣機,所使用的水位開關(guān)均為機械式水位開關(guān),如X
15、QG50-6006,XQG60-8006,XQG50-6010。全電腦控制的洗衣機,其使用的水位開關(guān)為電子式水位開關(guān)。當(dāng)水位上升時,水位開關(guān)會產(chǎn)生一定的頻率的脈沖,單片機將該頻率的脈沖進行放大,處理,從而判斷當(dāng)前的水位是否達到設(shè)定水位。如達到設(shè)定水位,機器將進行下一步操作。如:XQG50-1208,XQG50-1210,XQG50-1212等。加熱器為提高洗衣機的洗滌效果,通常滾筒洗衣機要用加熱洗滌。加熱器外壁采用不銹鋼管制成,中心裝有加熱絲,中間加鎂粉絕緣。洗滌電加熱管功率為1700W,安裝在外筒的下部,加熱部分在水中。烘干電加熱管功率為1200W(或1000W),安裝在外筒風(fēng)道上。由于不銹
16、鋼材料的差異,所以,此加熱管耐溫高,可干燒使用。烘干時,烘干風(fēng)機將加熱管產(chǎn)生的熱量吹入洗衣機內(nèi),將衣物中的水分烘出來。溫控器及恒溫器滾筒洗衣機多具有加熱功能,因此需要用溫控器(或恒溫器)對溫度進行控制和選擇。恒溫器是一種溫度值不可調(diào)的溫控器。它是一種金屬膨脹式溫控器,它是利用雙金屬片受熱后發(fā)生變形,從而帶動觸點工作。溫控器是采用線性可調(diào)的液體膨脹式溫控器。它是利用感溫器內(nèi)的液體在受熱后發(fā)生膨脹,從而推動執(zhí)行部件動作,控制加熱管的工作。如洗衣機采用機械式程控器,只要有加熱,必然要用溫控器和恒溫器。如洗衣機采用電腦板控制,則加熱溫度通過溫度傳感器反饋給控制板上的單片機,單片機則根據(jù)程序要求來控制加
17、熱管的工作。電動門鎖電動門鎖固定在洗衣機前門右側(cè)的箱體內(nèi),其引出腳串接在電源電路中。當(dāng)洗衣機門關(guān)上后,接通電源,門鎖內(nèi)的PTC加熱元件開始加熱,將主電路接通,同時將彈出“門鎖舌”將洗衣機門鎖死,以防洗衣機在運行時門被打開引起危險。當(dāng)斷開電源時,PTC加熱元件開始降溫,直至由原先高阻狀態(tài)恢復(fù)到低阻狀態(tài)(此過程一般需要1.52min),此時,“門鎖舌”彈回,門就可以被打開了。琴鍵開關(guān)琴鍵開關(guān)是一種功能開關(guān),此開關(guān)安裝在操作面板上,用來選擇洗衣機的各項功能,如電源、經(jīng)濟洗、防皺縮、高溫洗、免脫水等。排水泵滾筒洗衣機大都采用上排水方式排水,因此要用排水泵進行排水烘干定時器烘干定時器用于設(shè)置烘干衣物的時
18、間。以同步微電機為驅(qū)動,通過減速齒輪組變速后,帶動兩片凸輪轉(zhuǎn)動,從而控制兩對觸點:控制烘干系統(tǒng)電源、低溫烘干動作。當(dāng)定時器工作在0120min時,兩對觸點同時工作,電機和加熱器同時工作。用于烘干加熱;當(dāng)設(shè)定時間還剩余12min時,定時器會切斷B-B1觸點,使烘干系統(tǒng)進行低溫烘干。當(dāng)定時器工作在080min時,A-A1觸點工作,B-B1觸點不工作,系統(tǒng)只進行低溫烘干。4.4控制流程圖 4.4.1總流程圖返回結(jié)束165總結(jié)通過本次課程設(shè)計,使我對滾筒洗衣機的工藝也有了更全面清晰的學(xué)習(xí)和了解。圍繞此次設(shè)計,我們把理論與實踐相結(jié)合,豐富了自己的經(jīng)驗。在這三周的實習(xí)里,我學(xué)到了許多以前沒有學(xué)到的知識和技能,鍛煉了自己的獨立思考能力和實際操作能力。通過對滾筒洗衣機的設(shè)計操作和傳動系統(tǒng)的設(shè)計學(xué)習(xí)
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