【论文】1kg 偏心负载对滚筒洗衣机振动作用的研究（上）

本文通过对洗衣机 1kg 偏心振动负载的理论计算及分析，及相关的试验数据对比，来描述 1kg 偏心振动研究的重要意义。

图 2 洗衣机振动传递过程

位移 displacement：(振动与冲击)表征物体上一点相对于某参考系的位置变化的时间变量。

速度 velocity：(振动与冲击)位移的变化率。

加速度 acceleration：(振动与冲击)速度的变化率。

振动 vibration：围绕某一平衡点的机械振荡，此振荡可以是周期性的或随机的。

3.2 1kg 偏心负载相关计算

3） 在各转速条件下，计算向心力：F

计算公式：

，单位：F：N。

, 单位：m:kg。

在不同转速条件下， 1kg 偏心负载产心的向心力， 相当于有 179 kg、 280 kg、 403 kg、548 kg、 716 kg 的水作用于洗衣机内筒筒壁。而洗衣机自重大约在 60kg～80kg，向心力远远超过洗衣机自身重量，在 1600 转条件下， 1kg 偏心负载产生的向心力为洗衣机自身重量的 10 倍。

4） 在各转速条件下，计算 1kg 偏心负载的动能：焦耳（J）
计算公式：

，单位：焦耳（J）。

在理想条件下， 根据能量守恒定律， 1kg 偏负载的动能传递给外筒，外筒的动能与重力势能和弹性势能相互转换， 数学模型如下所述：

图 3 能量转换模型

说明：

E1: 1kg 负载的动能；m：1kg 负载的质量（kg）；v1:1kg 负载的速度(m/s)；

E2:悬挂筒的动能（焦耳 J） ;M：悬挂筒的总质量（kg）；v1：悬挂筒的速度(m/s)；

E2:外筒的重力势能（焦耳 J）；m:外筒质量（kg）；g(9.8N/kg)；h：外筒振动的高度(m)；

E3:弹簧的弹性势能（焦耳 J）；k:弹性系数(N/m)；x：弹簧形变量(m)。

依据上述公式， 洗衣机筒增加配重的目的是增加内筒的总质量 M，减少洗衣机悬挂筒的振动大小。洗衣机实际脱水过程中，会存在各个方向的力及动能势能转换。洗衣机跳起来的直接原因多是由于内筒振动过大造成，并且内筒振动过大的情况下，极易出现悬挂筒碰撞外箱体的情况，也是一部分振动产生的原因。由于该振动是受迫振动，符合受迫振动理论，下面进行相关分析。

5)受迫振动理论

（未完待续）

本文作者

中国家用电器研究院 许振刚 鲁建国 霍雨佳 林思建

参考文献

[1] GB/T 4288-2008.家用和类似用途电动洗衣机 .

[2] QB/T 4680-2014.复式高滚筒洗衣机技术规范 .