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1、 礴飘 2011年中国家用电器技术大会 论文集一 l复式平衡环技术在滚筒洗衣机 上的研究与应用许梁 时妍玲李文伟(青岛海尔洗衣机有限公司， 266101)摘 要：本文通过对复式平衡环技术 (HABT)的理论分析及其在洗衣机上的试验研究，阐述了复式自动平衡技术在滚筒洗衣机减振方面的优势，指出了应用平衡环技术的创新性研究对于滚筒洗衣机产品品质提升具有重要意义。关键词：滚筒洗衣机复式平衡环技术 HABT 减振技术Research and Application on the Hybrid Balancer Technology in the Front Loading Washing Machine
2、Xu Liang ， Shi Yanling ， Li Wenwei(Qingdao Haier Washing Machine Co， Ltd， 266101)Abstract ： Based on the theoretical analysis and testing research of hybrid balancer technology(HABT) ， the advantage of HABT in the aspect of vibration reduction is described Innovative research and application of the
3、balancer technology have the most important meanings for the quality upgrade of the front loading washing machine ， which is also indicatedKeywords ： Front loading washing machines ， Hybrid balancer technology ， HABT ， Vibration reductiontechnology1 引言 础上的突破创新，充分综合了盐水、钢球和硅油在 洗衣机运行中的各自减振优势，将整个洗衣过程全自动
4、滚筒洗衣机依靠热力、机械力、化学力变得平稳流畅。该技术引领了洗衣机行业复式减去除衣物上的污渍，以特有的洗涤方式、对衣物较振自动平衡技术发展的新方向。 小损伤和可以加热杀菌等优势而深受用户喜爱，但 较大的振动一直是困扰洗衣机生产厂家的一个难 2复式平衡环技术 (HABT)题。平衡环技术在减小内筒旋转不平衡，有效降低 HABT 平衡环基本构造是由钢球、盐水和硅油 驱动总成振动方面发挥重要作用，突破了洗衣机高 三者组合而成，如图 1所示。 速运转时振动过大的瓶颈，使洗衣机朝着大容量、 将 HABT平衡环装配在洗衣机旋转部件 轻量化、更高转速及节能环保方面进一步发展。 内筒上，内筒旋转时，平衡环中盐水
5、及钢球的惯性 复式平衡环技术 (Hybrid Automatic Balancer 能够抵消或缓冲旋转内筒的惯性，并自动分布到 Technology 简称 HABT) 是在原先单一平衡技术基 旋转内筒偏心的相对值，减小系统旋转偏心，从而第一作者简介：许梁，男，硕士， 2008年至今，任海尔集团洗衣机开发部振动噪声 CAE CAT中心一振动噪声动力学分析经 理，主要从事洗衣机开发中的结构解析及振动噪声分析测试与控制方面的工作，期间主要参与了卡萨帝系列高端滚筒洗 衣机减震系统开发测试及优化工作。242 电器 2011 一增刊第培盼冼农机制造技术有效降低洗衣机糖体振动带。 HABT 能够自动平 衡偏
6、载，因而可吼取代或减小外筒配橐的取螭使 得洗衣机整体重瞄大大减轻，对滚筒洗衣机向轻 最化方向发展具有重要意义阁 2为不带 HABT 平衡环和带 HABT 平衡环对于悬摊系统振幅的影 响示意图。从图中我们町以看 m， HABT 对于偏载 的平衡作用，能够很好降低悬挂系统的振幅。为 r更好地研究和应用 itABT 平衡环，下面 对 HABT 平衡环进行理论分析，简要给出部分理 沧模型，说目l稳态时的工作机理。2 1 HABT 平衡环盐水理论模刊 HABT 平衡环中盐水减振模型分析如 葺 1 3所阁 1 复式十衡环构造 惠目 小，盐水 dV微小体积上的离心力 dF口 r以写成：dF=oRm 2dV
7、f1)7 ：飞：厂 添 j一 +双。、目 2 ffn1 十街 E目十 筒振彰自 惠圜试中： p盐水的密度m旋转角速度假设盐水密度均匀、转速恒定，由盐水产 _的F=p一 8=l。 Rc。 o dv。=阽 (e+z)2dV=Pm2edy+pm2tdy (2)目 3lABl 十衡环盐 *模 意图 虻告中 S ，得2011年中国家用电器技术大会 论文集f=p2edy+Pm2zdy=Pm2(e十 c)fdV 月：一 Rj 2 。=m“2(e+c) (3)偏心较大时：平衡环 rp的盐水分布如 I亳 I 4右从 J式可知，在 x订向产生的离心力。 j偏心距 e和所不。盐水的质心距 c柯关。偏心较小时：平衡环
8、中的盐水分柑如图 4左 知一扣所不。盐水的离心力很大，假殴平衡环截而盐水 分布与侧肇平行，并 H盐水容秘为总容积的。半， 弘碍一；V=詈 (硝一 F) h(彬一彬 )h =慧 sT=砉筹i(片；一 R?，”。一 “： 即：(R：一 R； )=2(R： R： ) 偏心 I算：当洗农机运转达到稳态时，由总离2RR ： +R2 (4) 心力引起的旋转内椭总偏心为：” 华一一驯 m r “2=(m )c“2 (8)一 iF 2磊币 ii广 一蔫 o)m。 r。十 m。 c=(M 十 m。十 m。 )F (9)； y一 4一 ( 内 +啪：e。砖 eR： 2 2 HABT 平衡环钢球理论模州一口 (R：
9、一 R； )一 (R：一 R： ) 假设电机的驱动力矩足够大，使转速不凼阻 力矩的大小而改变，球的滚动为纯滚动，且不考虑2石(R： +R； Je ”， 轴向运动和承力作川。平衡环 L|钢球的运动方程 ar以根据托格朗 此为小偏心情况， e(i=R。一 R， =R。方程推导得出 ：仔 。f膨一k、 、一一圉 4 HABT 平衡环 日偏 ro女十 T $模型 意囤244 电器 2011 一增刊E薯第三部分洗衣机制造技术 嘲瞬翻引 d瓦 8T)一面 aT+面 av+瓦 aR=。 (11)其中 T为系统的总动能， V为系统的总势能， R为瑞利耗散函数， q。为广义坐标。假设钢球数为 3，系统总动能可以
10、写成：T=m2+M， 2+y2+2。 y一 2 。 y十 2x2+2y2：+了 1“d(28y+2m2ez+2e2)+下 1 m。主 d2(口， +)22d(p。 +)(zwy)sin 卢。 +2d(B+m)(y+mJ) 啦(12) 圈 5 HABT 十衡环钢球授 i毒囤 其。 1I J为系统的转曲惯艟， M为系统总质量。上述部分理论模删是在一定假没的前提下，系统的总势能町以写成：采用数学打程形式裘月；盐水及钢球工作机理，从r=K(z2+)2) (13) 弹论建模 F点撑了平衡环技术对我们更好地应 该技术和进行振动优化分析提供了参考；瑞利耗散函数可以表示为3 HABT 平衡环试验研究R=c(z
11、2十 y2 2”z ， +2uzy+mz+m2y2) 为 r验证 HABT 平衡环的减振作用，我们通+c。 d2主口 2 (t4)过洗衣机振动实验对比丁装配平衡环、不装配甲将公式 13、 14代人式 I 2，满足下面非线性运 衡环以及不同平衡环参数二种工况下的洗农机振 动方程： 动情况。从下面试验结果我们可以看出不装配平 m。 d?+c。 d2口。 +m。 d 衡环的机器在外筒某点上 x、 Y、 z三个方向的振(yco印 +2eysi喟。一 yco 啦。 ) 动幅度都是最大的。在装配有仅含盐水或钢球的m。 m J si中 +2o印一 zsin 3 ) 平衡环，平衡效果介于不装 C平衡环及装配
12、HABT平衡环之间：，从圈巾我们可明娃得出， HABT平衡=0 ， i=1 ， 2， 3 (15)环对于洗农机悬挂系统具有很好减振效果。三鎏 l 。 ：一三童囱蓬 Ij?t?=”；： ， F， “ 黼嗽豪： l目 6目平衡环每敷 T 洗衣机振自时 m电器 20|1 一增刊 245 一 201 1年中国家用电器技术大会 论文集一 l更加广泛。4结论参考文献：本文建立了复式平衡环的理论模型，探讨了减振的工作机理，并对比了在滚筒洗衣机上的振 1刘庆亮滚筒洗衣机的振动分析：硕士学位论文】 动实验结果，指出复式平衡环在减小内筒旋转不 天津：天津大学， 2002 平衡和有效降低驱动总成振动方面发挥的重要作
13、 2 BAE S， LEE J M， LEEKANG Y J， et a1 Dynamic A用，且指出应用平衡环技术的创新性研究对于滚 nalysis of an Automatic Washing Machine with a Hydraulic 筒洗衣机产品品质提升具有重要意义。目前 Balancer Journal of Sound and Vibration， 2002， 257(1)： HABT 平衡环技术已在卡萨帝等高端滚筒洗衣机 3_18 上得到很好的应用，该项技术凭借结构简单、具备 3 Chang， J， and Jang， I， 2003， Dynamic Response and 很好的自平衡能力以及能够取代或减轻外筒配重 Stability Analysis of an Automatic Ball Balancer for a Flexible 的优势，在洗衣机等旋转类机械领域的应用必将 Rotor J Sound Vib， 2591： 3143246 电器 2011 一增刊
