Регуляторы температуры (термостаты)
В качестве термостатов (реле температуры) широко применяются биметаллические регуляторы. Принцип работы термостата основан на температурной деформации металлов. Две пластины, выполненные из металлов с различным коэффициентом теплового расширения, например из стали и меди, приобретают при нагревании разную длину. Будучи скрепленной по всей своей длине, такая биметаллическая полоска прогибается в сторону металла с меньшим коэффициентом теплового расширения (рис. 6 ). [4]
Рис. 6 Поведение при нагреве полос из металлов с различным коэффициентом теплового расширения: биметаллическая полоска скреплена по всей длине
Вид биметаллического термостата показан на рис. 7, а принципиальная схема его работы — на рис. 8. С помощью уплотняющей втулки термостат встраивается в бак стиральной машины. Изменение температуры стирального раствора приводит к изменению прогиба чувствительного элемента — биметаллической пластины 2. При нагревании воды в баке прогиб биметаллической пластины уменьшается, и при достижении температуры срабатывания реле плоская пружина мгновенно изменяет положение на противоположное (рис. 8) и размыкает контакты 4. При охлаждении происходит обратный процесс замыкания контактов.
Термостат может быть нормально разомкнутым (при нагреве происходит замыкание контактов электрической цепи) и нормально замкнутым (при нагреве цепь разрывается). Нормально замкнутый тип характерен для термостатов защитного или ограничительного назначения. [1]
Рис. 7 Общий вид биметаллического термостата:
1 — датчик; 2 — корпус
Рис. 8 Принципиальная схема работы биметаллического термостата:
1—датчик; 2—биметаллическая пластина; 3—корпус; 4 — система контактов
Электромагнитный клапан
Электромагнитный клапан предназначен для открытия подачи воды в стиральную машину при заполнении бака и прерывания подачи воды в бак в необходимый момент времени. [1] Внешний вид электромагнитного клапана показан на рис. 9, а его схема — на рис. 10. Нормальным положением электромагнитного клапана является закрытое (рис. 9, а). При включении клапана под действием магнитного поля катушки 1 электромагнита происходит втягивание в нее сердечника 3. В этот момент открывается проходное отверстие клапана, и начинается подача воды в стиральный бак. После залива требуемого количества воды происходит размыкание электрической цепи электромагнитного клапана, сердечник электромагнита под действием силы пружины опускается, перекрывая проходное отверстие.
Рис. 9 Внешний вид электромагнитного клапана
Рис. 10 Схема электромагнитного клапана:
а) — клапан закрыт: б) — клапан открыт: 1 — электромагнит; 2 — спиральная пружина; 3 — сердечник электромагнита; 4 — мембрана клапана; 5 — проходное отверстие; 6 — уравнительное отверстие
2 Конструкторская часть
2.1 Расчет параметров рабочего барабана
Загрузочная масса машины в воздушно-сухом состоянии: .
Объемный модуль барабана (объем, приходящийся на 1 кг загружаемых изделий), для получения наилучшей отстирываемости в разрабатываемой стиральной машине, принимаем: .
Определим полезную вместимость внутреннего барабана по формуле:
Подставив значения массы и объемного модуля в формулу получим:
Расчетная вместимость внутреннего барабана:
,
где – коэффициент, учитывающий объем занимаемый гребнями и другими частями, выступающими внутрь барабана [6]
- диаметр барабана
- длина барабана
Если , ,
тогда
из формулы следует, что
где для фронтальной загрузки белья;
Расстояние от оси вращения барабана до центра тяжести изделий определяют по формуле:
,
где - площадь, занимаемая изделиями и жидкостью в плоскости поперечного сечения барабана,
– хорда сегмента белья
,
где – объем, занимаемый мокрыми изделиями и свободной жидкостью
,
где - масса одежды в воздушно-сухом состоянии,
- плотность одежды, ,
- плотность жидкости,
, (2.6)
Найдем хорду сегмента по формуле:
, (2.4)
где - центральный угол, соответствующий сегменту, занятому бельем.
Подставив в формулу значения получим
Общую массу изделий и жидкости, поднимаемых гребнями барабана найдем по формуле:
Полезный момент сопротивления при вращении барабана определим по формуле:
,
где - сила тяжести массы изделий и жидкости [6]
Момент, необходимый для перемещения белья в барабане, примем равным наибольшему моменту сопротивления, когда центр массы белья поднимается на угол . Значит:
Мощность барабана от полезного момента сопротивления при его вращении:
,
где - угловая скорость вращения барабана
,
где - фактор разделения, принимаем равным
Подставим в формулу
Мощность движущих сил на полуоси барабана
,
где - мощность от силы трения в подшипниках
Этой мощностью можно пренебречь, т.к. она значительно меньше полезной мощности, тогда
Определим потребляемую мощность с учетом потерь привода [6]
,
где - коэффициент полезного действия привода,
.
В соответствии с требуемой мощностью выберем асинхронный короткозамкнутый двигатель типа 4АМ80А8У3, с номинальной частотой 675 об/мин и мощностью 0,37 кВт.
Определим объем рабочей жидкости, заливаемой в рабочий бак
,
где - жидкостный модуль,
Определим массу барабана
Примем материал барабана сталь 12Х18Н9 с плотностью , возьмем толщину барабана ,тогда
,
где - объем барабана
,
где - площадь задней стенки барабана,
- площадь боковой поверхности барабана
,
Расчет ременной передачи
Примем передаточное отношение u = 4,
Угловая скорость на ведущем шкиве
1 = u = 49,8 =39,2 c-1,
Определим диаметры ведущего и ведомого шкивов
По стандартному ряду диаметров шкивов, принимаем D1 = 71 мм
D2 = D1 u = 714 = 284 мм, округляем до стандартного D2 = 280 мм
Уточним угловую скорость ведомого вала
= D1 1 (1-)/D2 = 7139,2(1-0,01)/280 = 9,84
где = 0,01– коэффициент скольжения ремня
Определим скорость ремня
= 39,20,0710,5 = 1,4 м/с
Определим межосевое расстояние
а 0,9(D1 + D2)= 0,9(71 + 280) = 315,9 мм
Определим угол обхвата
=180 - 60(D2 – D1)/a = 180 - 60(280 - 71)/315,9 = 140
Определим длину ремня
L=2a+1,57(D1+D2) + (D2–D1)2/(4a) = 2315,9+1,57(71+280)+(280-71)2/4315,9 = 1217,4 мм
Значение округляем по стандартному ряду L = 1250 мм
Определим силу предварительного натяжения ремня
T01=780Nпотр/(ССр) + q2;
где С = 1, Ср = 0,9, q = 0.06,
Т01 = 7800,282/(1,410,9) + 0,061,42 = 174,7 Н
Определим силу, действующую на вал
Q= 2T01sin (/2) = 2174,7sin(1360.5) = 324 Н
Максимальная сила действующая на вал будет равна
Qмах = 1,25 Q = 1,25324 = 405 Н.
Определим силы, действующие на подшипники
Составим уравнение равновесия системы
Сумма сил действующих на ось (Рис.11)
mбg+mg – PA – PB + Qмах = 0,
Суммарный момент в т. С
(mбg+mg)1С – PAАС – PBВС=0;
где 1С=22 см
АС=7 см
ВС=3 см
Решив полученную систему уравнений получи
РА = 1278 Н
РВ = 136 Н
Подберем подшипники легкой серии 204 d=20 мм, D = 47 мм, В = 14 мм.
|