Барабанна пральна машина

1. Барабанна пральна машина, яка містить пральний бак і встановлений у ньому із можливістю обертання навколо горизонтальної вісі барабан, який мас гребені, закріплені уздовж нього на внутрішній п верхні обичайки барабана, яка відрізняється тим, що бічні грані кожного гребеня виконані у вигляді угнутих лінійчатих поверхонь 2 Винахід відноситься до пральних машин, зокрема, до машин, що здійснюють прання в обертовому барабані, І може бути використаний в промислових і побутових барабанних пральних машинах. Для забезпечення якості прання у відомих пральних машинах барабанного типу оброблювані вироби піддаються Інтенсивному механічному впливу, який залежить від умов їх перемішування в миючому розчині за допомогою гребенів реверсивного обертового барабана, закріплених на внутрішній поверхні його обичайки, а також від висоти падіння оброблюваних виробів у миючий розчин після їх відділення від гребенів У свою чергу висота підйому оброблюваних виробів залежить від частоти обертання барабана і Його діаметра, від розмірів і форми гребенів барабана. Відома барабанна прально-віджимна машина, яка містить в собі бак і встановлений в ньому із можливістю обертання навкруг горизонтальної вісі перфорований барабан, який має поздовжні Vобразні гребені, які закріплені на внутрішній поверхні обичайки барабана, і на одній з торцевих стінок - завантажувальний люк. Гребені барабана виконані такими, що зменшуються по висоті від завантажувального люка до протилежної торцевої стінки, при цьому поздовжня вісь кожного гребеня розташована під кутом 10-60° до eld барабана, а го порядку, які відповідають кривизні поверхні круглого циліндра, розміщеного між трьома утворюючими двох однакових круглих циліндрів, дві з яких отримані від перетинання цих циліндрів Із внутрішньою поверхнею обичайки барабана і утворюють основи протилежних граней того самого гребеня, а третя - від перетинання цих циліндрів між собою і утворює вершину гребеня, причому поздовжні вісі циліндрів паралельні вісі обертання барабана і розміщені на однаковій відстані від неї, яка дорівнює радіусу циліндра. 2. Барабанна пральна машина п о п 1, яка відрізняється тим, що радіус циліндра R і радіус внутрішньої поверхні обичайки барабана R6 обрані у відповідності з співвідношенням R = Re (0,7 + 0,9). робоча кромка кожного гребеня розташована під кутом 4-15° до утворюючої барабана (А. С. СРСР № 937573, МКВ D06F37/06, БВ № 23,1982]. Відомій барабанній грально-віджимній машині властива більш низька якість відпрасування текстильних виробів у порівняння з машинами активаторното типу через менш інтенсивний механічний вплив на оброблювальні вироби. При рівності всіх Інших чинників, які визначають взаємодію виробів із бічною поверхнею гребеня при обертанні барабана, через збільшення відцентрової сили інерції в міру віддалення від вісі обертання, для гребеня з плоскою бічною поверхнею (у тому числі і V-обраэного гребеня) маємо для більш віддалених від осі обертання її ділянок більшу величину кута повороту барабана до відділення від цих ділянок поверхні гребеня виробів, що контактують із ними, у порівнянні з д і : лянками поверхні, розташованими ближче до осі обертання і, відповідно, для цих ділянок маємо велику висоту підйому виробів до їх відділення від гребеню. В результаті неодночасного відділення від бічної поверхні гребеня, одна частина виробів падає раніш з меншої висоти в миючий розчин, а інша - з більшої висоти і пізніше, а це значить, що різні вироби мають різну кінетичну енергію в момент співудару з миючим розчином і мають різну деформацію, що сприяє зсуву - відшаровуванню €0 5> СО 34913 забруднень і видаленню їх у миючий розчин. Різна деформація виробів визначає різні швидкості руху їх у миючому розчині після співудару з ним, тобто різні умови перемішування у миючому розчині Для забезпечення високої якості прання необхідно мати однакові, найбільш наближені до оптимальних, умови перемішування для всіх виробів. Найбільша кінетична енергія падіння текстильних виробів є одним із необхідних умов для забезпечення найбільшої ефективності процесу прання, чого неможливо забезпечити в відомій пральній машині, в барабані якої1 використовуються V-образні гребені, які мають плоску бічну поверхню. Відома також пральна машина, яка містить пральний бак t встановлений в ньому із можливістю обертання навколо горизонтальної вісі барабан, який має гребені, закріплені уздовж нього на внутрішній поверхні обичайки барабана. У відомій пральній машині гребені також мають плоскі бічні поверхні, як» можна розглядати як утворені переміщенням прямої лінії - утворюючої, тобто як лінійчаті, [Машина пральна автоматична "tBITA". Івано-Франківський завод "Автопобутмаш". Посібник з експлуатації 'ИФЦК 332312.004 РЄ. Модель И ІВІТА-ОГ типу СМА-4,5 ФБ. 1995.]. Відома пральна машина також не забезпечує якість прання через низьку Інтенсивність механічного впливу миючого розчину на оброблювані вироби, оскільки форма гребенів її барабана, їх плоскі лінійчаті бічні поверхні не дозволяють забезпечити в процесі прання одночасне відділення випраних виробів з усієї бічної поверхні гребеня і максимально! висоти їхнього падіння в розчин, і тим самим створити однакові умови перемішування всіх частин текстильних виробів, які контактують із бічною поверхнею того самого гребеня до їхнього відділення і падіння в миючий розчин. В основу винаходу поставлена задача створення такої барабанної пральної машини, яка шляхом застосування нової форми гребенів барабана дозволить підвищити ступінь механічного впливу на вироби і, відповідно, поліпшити ефективність і якість прання. Поставлена задача вирішується тим, що в пральній машині, яка містить пральний бак І встановлений у ньому із можливістю обертання навколо горизонтальної вісі барабан, який має гребені, закріплені уздовж нього на внутрішній поверхні обичайки барабана, згідно винаходу, бічні грані кожного гребеня виконані у вигляді угнутих лінійчатих поверхонь 2-го порядку, які відповідають кривизні поверхні круглого циліндра, укладеного між трьома утворюючими двох однакових круглих циліндрів, дві з яких отримані від перетинання цих циліндрів із внутрішньою поверхнею обичайки барабана й утворюють основи протилежних граней того самого гребеня, а третя - від перетинання цих циліндрів між собою й утворює вершину гребеня, причому поздовжні вісі циліндрів паралельні вісі обертання барабана і розміщені на однаковій відстані від неї, яка дорівнює радіусу циліндра Доцільно, що радіус цил)ндра R і радіус внутрішньої' поверхні обичайки барабана Re були обрані у відповідності з співвідношенням: Завдяки новій формі гребенів, у кожного з яких бічні грані виконані у вигляді угнутих лінійча тих поверхонь 2-го порядку, які відповідають кривизні поверхні круглого циліндра, розміщеного між трьома утворюючими двох однакових круглих циліндрів, дві з яких отримані від перетинання цих циліндрів. із внутрішньою поверхнею обичайки барабана й утворюють основу протилежних граней того самого гребеня, а третя від перетинання цих циліндрів між собою й утворюють вершину гребеня, причому поздовжні вісі циліндрів паралельні вісі обертання барабана і розміщені на однаковій відстані від неї, яка дорівнює радіусу циліндра, відділення текстильних виробів, що перуться, від внутрішньої поверхні обичайки барабана і набігаючої бічної поверхні гребеня здійснюється одночас- ' но, по всій висоті гребеня від його вершини до основи, при відповідній частоті обертання барабана, забезпечує максимальну висоту падіння всіх виробів у миючий розчин \, таким чином, підвищує механічний вплив миючого розчину на випрані вироби, поліпшує умови перемішування цих виробів у миючому розчині і підвищує ефективність роботи пральної машини і якість прання в порівнянні з прототипом. При цьому інтенсифікація механічного впливу на випрані вироби здійснюється за рахунок збільшення висоти падіння всієї маси виробів, тобто підвищення кінетичної енергії падаючих у миючий розчин випраних виробів, збільшення деформацій виробів при ударі їх об поверхню миючого розчину, при цьому відбувається різке збільшення сил опору, що протидіють руху оброблюваних виробів, в результаті чого сили тертя діють на поверхневі забруднення виробів, сприяють їхньому зсуву І видаленню в миючий розчин. Отже, чим вище висота падіння всіх виробів у миючий розчин, тим вище ступінь Інтенсивності механічного впливу на вироби, що перуться, а в результаті, І вище якість прання при умові рівності всіх інших чинників. Шляхом експериментів була установлена оптимальна величина співвідношення радіусу циліндра, який визначає форму бокової поверхні гребеня R, і радіусу внутрішньої поверхні обичайки барабана Re R = R6 (0,7 + 0.9}. При R < 0,7 Re отримуємо форму поперечного перерізу гребеня з пологим підвищенням бокових граней відносно поверхні обичайки барабану, що призводить за інших рівних умовах до зменшення кута відриву ( 0,9 Re, навпаки, отримуємо форму поперечного перерізу гребеня з крутими відносно поверхні обичайки боковими гранями, що за інших рівних умов забезпечує отримання кутів відриву, значно перевищуючих необхідні для оптимальної траєкторії руху оброблюваних виробів при їх вільному падінні під час обертання барабану На фіг. 1 показаний загальний вид пральної машини й обичайки барабана з закріпленими гребенями (поперечний переріз) На фіг 2 показаний поперечний переріз внутрішньої обичайки барабана, у якого бічні поверхні кожного з трьох його гребенів показані як перетинання двох окружностей Із центрами О), Ог,О3, О4, Os, Об для гребенів В, D і С відповідно. 34913 Пральна машина містить пральний бак 1, всередині якого встановлений із можливістю обертання навколо горизонтальної осі О барабан 2, який має гребені 3 для захоплення ними текстильних виробів 4 Гребені 3 закріплені на внутрішній поверхні обичайки барабана паралельно вісі його обертання. Бічні грані кожного гребеня 3 виконані у вигляді угнутих поверхонь 2-го порядку, які відповідають кривизні поверхні круглого циліндру, поперечний розтин якого проходить через точки, які належать вісі обертання вершини гребеня та лінії перетину цієї поверхні з обичайкою. На фіг. 1, 2 ці утворюючі проходять через точки А, В, К при побудові гребеня з вершиною в точці В, при цьому утворюючі, які проходять через точки А, К, і є основами протилежних граней гребеня, отримані від перетинання поверхонь круглих циліндрів (на кресленнях дуг кіл із центрами Ot, Ог) Із внутрішньою поверхнею обичайки барабана 2, а утворююча з точкою В отримана від перетинання згаданих циліндричних поверхонь між собою. Поздовжні вісі циліндрів, які проходять через центри Оі, Ог, Оз, Ол, Os, Об відповідних цим циліндрам дуг кіп, паралельні вісі обертання барабана 2, що проходить через точку О І розміщені на однаковій відстані від неї, рівній радіусу циліндра, а це значить, що утворююча від перетинання поверхонь усіх циліндрів, які беруть участь у побудові гребенів барабана 2, сполучена з віссю обертання барабана 2 (на фіг. 2 дуги всіх кіл, які використовувалися при побудові гребенів барабана 2, перетинаються в центрі О барабана 2). Радіуси, що утворюють гребені згаданих циліндрів, дорівнюють 0,7-0,9 радіуса внутрішньої обичайки барабана 2, тобто радіуси циліндрів і внутрішньої обичайки барабана обрані відповідно до співвідношення, визначеного на підставі проведених експериментальних досліджень: RA - відстань від центру обертання барабана 2 до точки А, що лежить на внутрішній поверхні обичайки барабана 2. НА = Я в . Ra - відстань від центру обертання барабана 2 до точки В, що лежить на вершині гребеня П р - відстань від центру обертання барабана 2 до точки Р, що лежить на бічній поверхні гребеня між точками А І В Н - максимальна висота падіння матеріальної точки А після відділення її від внутрішньої поверхні обичайки барабана 2 І досягнення нею вершини параболи в точці Е. РА, Рв, Рр - кути між векторами, що направлені від вісі обертання барабана 2 відповідно до точок А. В І Р і лінією обрію. R - радіус вищезгаданих круглих циліндрів, що використані для побудови бічних поверхонь гребенів барабана 2. FA, FB, Fp - відцентрові сипи інерції матеріальних точок А, В, Р. mg - сила ваги, яка діє на матеріальну точку, наприклад, А, В або Р. щ - частота обертання барабана 2. п - сталі обороти барабана 2 у режимі прання. g - прискорення вільного падіння. Відомо, що в момент відділення матеріальної точки А від бічної набігаючої грані гребеня, і від внутрішньої' поверхні барабана 2 (точка А лежить на утворюючій від перетину круглого циліндра і внутрішньої поверхні барабана 2, тому вона одночасно їм належить) на неї діють дві сили: сили тяжіння mg і відцентрова FA. Складова сила ваги в проекції' на вісь ОА дорівнює: R = R£ (0,7+0,9). Аналогічно з побудовою гребеня з вершиною в точці В, показаному на фіг. 2, будуються й інші гребені, наприклад, із вершинами в точках С і D. Слід зазначити, що при побудові бічних поверхонь гребенів барабана 2 можливо використання Інших поверхонь 2-го порядку, наприклад еліптичних або параболічних циліндрів, в яких кривизна частки угнутої поверхні, що використовується дпя утворення бічної поверхні гребеня, близька за формою до кривизни поверхні круглому циліндру. Форма саме поверхні круглого циліндра, а не іншої поверхні 2-го порядку, обрана як найбільш проста для проведення аналізу і доказу її ефективності і при створенні гребенів нової форми пральної машини. а спрямована від осі обертання барабана 2 відцентрова сила по осі АО дорівнює На фіг. 1, 2 прийняті такі позначення: m - маса довільно взятого елемента оброб-' люваного виробу, який складається із сукупності матеріальних точок, одна з яких, наприклад, матеріальна точка А, яка лежить на утворюючій, отриманій від перетинання поверхні круглого циліндра з внутрішньою поверхнею обичайки барабана 2, або точка В, яка лежить на утворюючій, отриманій від перетинання двох круглих циліндрів між собою. Re - радіус внутрішньої поверхні обичайки барабана 2. m g sin • PA, FA = mco2 RA • '; " ' ' У моменть відділення точки А повинна виконуватися умова рівності розмірів цих сил, тобто mg sin PA = mco RA, (1) що випливає з принципу Даламбера: сума всіх сил, що діють на точку А в проекції на будь-яку координатну вісь, зокрема, на нормаль АО повинна дорівнювати нулю. Сила тертя при цьому між матеріальною точкою А і внутрішньою поверхнею обичайки барабана 2 дорівнює нулю, тому що контакту між ними в момент відділення точки А немає. Сила нормального тиску (реакція), діє на матеріальну точку А з боку елементів конструкції барабана (гребеня) також дорівнює нулю. На фіг. 1, 2, на яких зафіксований момент відділення матеріальної точки А, сипи, що рівні нулю,, не показані. З рівняння (1) маємо: 9 . = (2) sinP A Умова рівноваги (1) сил, що діють на матеріальну точку А в момент ТІ відділення від 34913 гребеня барабана 2, повинна виконуватися і для будь-якої іншої матеріальної точки, наприклад, точки В, якщо ця точка повинна відірватися від гребеня одночасно з точкою А, тобто хоі + уоі = R? З рівняння (6) маємо: ХА2 - 2ХА ХОІ + хоі 2 + УА2 - 2у А у О і + Уоі2 = R2. RB, m g sin звідки, з урахуванням рівняння (9) І того, що ВІДКІЛЯ маємо: ХА + УА - ОА 2 (3) и2 smp p (4) to ' ХА е ОА cos PA. УА - ОА sin PA. ОА = RA, (де х, у. хоі - координати точок А, Оі у системі координат ХОУ) маємо: х А 2 - 2ХА ХОІ + УА2 - 2у А Уоі = 0 З рівнянь (2), (3), (4) маємо: т 2 хоі • 0. уоі • R. За аналогією з висновком рівнянь (2), (3) для матеріальної точки Р, ідо лежить на бічній поверхні гребеня між точками А, В маємо. 1 2 або 2 со • (5) Рівняння (5) отримано з умови рівноваги сил, які діють на матеріальні точки А, В, Р виробів, у момент одночасного відриву їх від бічноС поверхні гребеня пральної машини і, отже, характеризує їхнє положення в даний момент часу в системі координат ХОУ щодо центру обертання О барабана 2. У той же час положення точок А, В, Р визначається просторовим положенням, тобто рівнянням залежності або формою бічноґ поверхні гребеня, на якій вони розташовані, оскільки форма гребеня - це геометричне місце точок, у тому числі і точок А, В, Р, що лежать на ньому відповідно до рівняння, яке описує форму цієї поверхні. Тому, згідно з рівнянням (5), то всім точкам, які лежать на цій поверхні, властивий одночасний момент відриву, відповідно куту повороту барабана 2. Оптимальним кутом повороту барабана є кут р* = =35°20\ при котрому після відриву матеріальної точки А від бічної поверхні гребеня, та 1 від внутрішньої поверхні обичайки барабана 2, котрим вона одночасно належить, висота падіння Ті по параболі досягає максимального розміру, а кінетична енергія максимального значення [Лебедев B.C. Технологічні процеси машин і апаратів у виробництвах побутового обслуговування. 2-е изд. Легпромбытиэдат. 1991 - crop. 206]. Те ж саме можна сказати і про точки В, Р. Рівнянню (5) задовольняють усі точки копа з центром 0 . У тому числі точки А, В, Р і центр О, який лежить на горизонтальній віа обертання барабана 2. Справді, рівняння кола з центром Оі, що проходить через точки А, В, Р, О, у системі координат ХОУ має вид: ОА2 - 2ХА або Уоі = 0 ОА 2 = 2ОА sin PA R OA = 2R sin PA = R (Ю) Точно так для точки У з рівняння (7) маємо: Хе2 - 2хв хоі + хоі 2 + ув2 - 2у в уоі 2 = R2. звідки з урахуванням рівняння (9) і того, що хв2 + ув2 = ОВ 2 хоі = 0, уоі =* R хв = ОВ cos рв ув - ОВ sin рв ОВ = RB, де: х, у, хоі, уод - координати точок В, Оі у системі координат ХОУ маємо: Хв2 - 2хв Ув2 - 2у в Уоі - 0 або ОВ а - 2хв 2у в уоі = 0 (в) (хв - хоі) 2 + (ув - Уоі)а = R2 (7) (хр - хоі) 2 + (ур - Уоі) 2 = R 2 (в) або ОВ 2 = 20В sin рв R OB = 2R sin рв - Re 34913 (11) Точно так із спільного рішення рівнянь (8), (9) з урахуванням того, що координати точки 3 в проекціях на осі ОХ, ОУ рівні хр = OP cos рв УР = OP sin р Р за аналогією з точками А, В маємо: •' ' (12) . sinpp З рівнянь (10), (11). (12) маємо: _£ sinp A sinpB sinpp _ = 2R (13) З порівняння рівнянь (13), (5) випливає, що для точок А, В, Р, які лежать на дузі кола радіусом R, що є бічною гранню гребеня, характерною рисою є те, які вони одночасно знаходяться в стані рівноваги сил, які діють на них. Всі міркування, які стосуються матеріальних точок А, В, Р можна віднести до всіх точок виробів, які контактують з боковою поверхнею гребеня. При умові одночасного відриву всіх матеріальних точок виробів, які перуться, від бокової поверхні гребенів барабана 2 пральної машини забезпечується підвищення якості прання. Таким чином, рівняння (5) визначає умови одночасного відриву точок А, В, Р, розташованих на довільній поверхні, а з рівняння (13) випливає, що умови рівняння (5) ьиконуються, якщо точки А, В, Р розташовані на поверхні круглого циліндра з радіусом R. З урахуванням того, що оптимальний розмір кута РА= 35°20' [Лебедев В.С Технологічні процеси машин і апаратів у виробництвах побутового обслуговування 2-е вид. Легпромбьіт.іздат. 1991 стор. 206] із рівняння (5) і (13) випливає: 2F ( g ш2 900 , звідки R пг R A 450 пг (14) в sin35°20' 0,5783 ' звідки R = Ra -0,8646: (15) З рівнянь (14). (15) маємо: = Re 0.8646, звідки R6 = (16) Таким чином, між радіусом бічної' циліндричної поверхні гребеня та радіусом внутрішньої обичайки барабана Існує співвідношення (17), а між радіусом барабана Ra t частотою його обертання повинно бути співвідношення (16) Пральна машина в режимі прання працює таким чином. У процесі реверсивного обертання барабана 2 гребені захоплюють вироби що перуться і піднімають їх на деякий кут р , причому, кожній точці бічної грані, яка набігає на вироби, відповідає свій кут р . Так, точці А, яка лежить у основі гребеня і знаходиться в контакті з внутрішньою обичайкою барабана 2, відповідає кут Рд, точці В, яка лежить на вершині гребеня, відповідає кут р в і т. д. У момент досягнення точкою А кута Рд = =35°20' (що називають кутом відриву або відділен-ня матеріальної точки А від бічної грані гребеня), ця точка почне падати по параболі як вільне тіло з максимальної' висоти підйому Одночасно з цією точкою, завдяки новій формі гребеня, бічна поверхня якого, як зазначено вище, являє собою частку поверхні круглого циліндра з радіусом R = = Ra 0,8646 (16), пройде відділення від бічноїповерхні гребеня всіх інших матеріальних точок, з яких складаються елементи виробів, розташованих на цьому гребені, і контактуючих із його бічною поверхнею Маса виробів, які відокремили, по параболі падає у нижню частину барабана і при ударі з поверхнею миючого розчину деформуються силами опору, які протидіють руху виробів у миючому розчині, що приводить до відшарування забруднень у миючий розчин. Чим вища висота падіння виробів у барабані 2. тим більш їх деформація при ударі з поверхнею миючого розчину, тим швидше і якісніше здійснюється процес прання. Наступним гребенем барабана, що обертається, знову захоплюється і піднімається частина виробів і вищеописаний процес прання повторюється відповідно до програми технологічних операцій прання При цьому процес падіння виробів у миючий розчин здійснюється одночасно для усіх виробів, що відокремилися від поверхні бічної грані гребеня, що набігає, з однієї І тієї ж максимальної для даної машини висоти, що сприяє досягненню однакових умов перемішування усіх виробів у миючому розчині, а це у свою чергу веде до однакової високої якості прання всіх текстильних виробів. Таким чином, за рахунок введення нової форми гребенів барабана, пральна машина дозволяє підвищити якість прання текстильних виробів шляхом інтенсифікації' механічного впливу на них, внаслідок підйому гребенями на оптимальну висоту і наступне одночасне відділення їх від гребенів і падіння в миючий розчин Із найбільшої висоти. Під оптимальною висотою розуміється максимальна висота падіння виробу по параболі після відділення від гребеня барабана, якщо при цьому вироб при паданні не торкається стінок барабана до моменту зіткнення з миючим розчином. Експериментальні дослідження в лабораторних умовах барабанної пральної машини, що заявляється, показали, що в порівнянні з барабанною пральною машиною "ІВІТА". яка взята у якості прототипу, ефективність процесу прання в заявляємій машині істотно вище, що дозволяє при тих самих режимах виконання технологічних операцій підвищити якість прання, або для досягнення одної і тої ж якості відпрасовування знизити тривалість здійснення прання на 10-15%. Це веде до економії електроенергії, зниження зносу деталей і вузлів машини та загальних витрат на її експлуатацію при тій самій кількості прань у рік і в результаті - до підвищення ефективності її роботи. 34913 /f/ /// /// /// /// /// /// /// //7 777 /// /// /// 777Г Фіг. 2 Тираж 50 екз. Відкрите акціонерне товариство «Патент» Україна, 88000, м Ужгород, вул Гагаріна, 101 (03122)3-72-89 (03122)2-57-03