一种可实现自动晾晒功能的超声波洗衣机的设计

烟台大学机电汽车工程学院 杨 鹏 庞广康

一、引言

从1858年世界上第一台真正意义上的洗衣机诞生开始，手工洗衣渐渐成为了历史。此后各国技术人员不断研制出许多不同洗涤方式的洗衣机。这些洗衣机相互之间不断竞争与融合，逐渐形成当今世界三大种类——波轮式、滚筒式、搅拌式洗衣机。这三类洗衣机的基本工作原理都是：衣物X污垢+洗涤剂 +外界作用力 = 衣物+污垢X洗涤剂。这种机械式的洗涤方式不仅需要大量的水,造成水资源的浪费，而且使用的洗涤剂不利于坏境。随着人们节能环保意识的增强以及对洗衣质量要求的提高，单纯机械式的洗涤方式已经不能满足人们的使用要求。此外，关于晾晒问题一直是一个各大洗衣机厂家都在头疼的问题。洗完的衣服还有很大的水分，洗好的衣服忘了晾，隔夜就有股馊味或酸味。时间长了就可能发霉，或者在洗衣机里就干了，拿出来邹巴巴的，晒干了也不能穿。现代人们生活节奏很快，一些居民特别容易忘记晾衣服，自动晾晒问题急需解决。就上述问题，本文设计了一款自动化、健康化、节能化的超声波洗衣机。

二、主体设计（如图1）

图1

1.洗衣部分设计（如图2）

图2

超声波清洗的机理归结为超声空化效应以及随之产生的冲击波、微声流、微射流相互作用。本设计中利用超声波发生器、换能器产生超声波，由于新式衣服撑架结构的特殊性，保证该设计中的洗衣机在清洗之后，还能直接进行甩干工作。

2.晾晒部分设计

（1）新式衣服撑架（如图3）

新式衣服撑架的目的是为了放置衣服撑，方便后续衣物清洗、甩干晾晒等工作。衣服撑架主要由弹簧锁定模块，上桁架、下桁架组成。弹簧锁定模块是为了在晾晒过程中锁定上下桁架避免其发生相互转动；在弹簧锁定模块不工作时，上下桁架可以相对无约束转动。上桁架是为了可以在晾晒过程中可将衣服撑架以及衣物一起晾晒在晾衣架上，上桁架上表面装有电磁铁，可实现将衣服撑架和衣物升起的功能；下桁架的目的是为了可以有效的放置衣物。

图3

图4

晾晒架是为晾晒清洗、甩干之后的衣物而设计的，其由晾晒架和一个多自由度的旋转平台组成。晾晒架是为晾晒衣物设计的两根横梁，可将清洗、甩干后的衣物连同衣服撑架悬挂在上面，实现衣物的晾晒功能。多自由度旋转平台是将衣物连同衣服撑架利用电磁力吊起并且放置在晾衣架一定位置上的工作平台。在一次晾晒过程中，旋转平台需要经过两次旋转过程：第一次旋转是为了可以使旋转平台放下，使之可以接触到衣服撑架；第二次旋转是在旋转平台将衣物连同衣服撑架吊起之后，使衣服撑架的长杆和晾衣架垂直，保证衣物可以稳定的放置在晾衣架上。

3.控制部分设计（如图5）

（2）晾晒架（如图4）

图5

4.整体工作流程

（1）将弹簧锁定模块移到上方，使其被弹簧锁定卡住，令短杆与长杆之间可以自由的相互转动。

（2）将衣物充分伸展开，套在衣服撑子上，并且放置在衣服撑架上。

（3）将新式衣服撑架按位置放置在洗衣机上。即长杆放置在外桶上的杆旋转部件上，短杆放置在内桶上。

（4）清洗甩干：进水后，超声波进行清洗工作。待清洗工作完成后将水自动排出。开始进行甩干工作。此时，短杆随洗衣机内桶一起转动。

（5）晾晒：甩干工作完成后，旋转平台旋转90度后开始下落。在程序的控制下，下落一定的距离后，旋转平台开始接触衣服撑架上弹簧锁定模块的锁定按键，弹簧锁定模块锁住上下桁架避免其发生相对转动。接触到新式衣服撑架之后，旋转平台电磁铁开始通电，将衣服撑架连同衣物吊起。旋转平台回到晾衣桁架上方之后，在程序控制下旋转90度，后在晾衣桁架方向做平移，在适当的位置电磁铁断电，衣服撑架被放置在晾衣桁架上，晾晒工作完成。

三、结论

常规全洗衣机的洗涤工况，均通过波轮或滚筒的反复旋转，扰动水流，使衣物移动发生相互摩擦等机械方式来完成，需用很多洗涤剂，污染环境，耗水，物易缠绕、易磨损，但洗涤效果不理想。该超声波洗衣机系统是在洗衣机内部装有超声波高频振荡器，应用超声波原理，使污垢与衣物彻底分离，自动完成洗涤工况，可不用或少用洗涤剂，改善环境污染，节约水资源，洗涤效果很好。衣物不须大幅度移动，故不易缠绕，并减小摩擦和磨损，耗电量较小，延长了洗衣机及相关部件的使用寿命。采用新设计解决了超声波洗衣机行业不易干燥和晾晒的问题，使自动化洗衣作业走进人们生活，具有广阔的前景。

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