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洗衣机振动性能测试方法与分级指标的研究

2017-05-16 17:10来源:测试计量技术研究所作者:许振刚 鲁建国 赵维波 宋力强网址:http://www.jiadiantech.org浏览数:258 

洗衣机振动性能测试方法与分级指标的研究

许振刚 鲁建国 赵维波 宋力强

(中国家用电器研究院,100053)

摘要本文提出了洗衣机振动性能测试方法与振动性能评价指标。随着洗衣机电机转速的逐步提高,其振动也随之加大,对用户的影响越来越大,并对自身结构也产生较大疲劳损耗,因此,振动控制已经成为洗衣机设计、制造过程中急需解决的问题。GB/T 4288-2008《家用和类似用途电动洗衣机》仅是对洗衣机位移振幅进行了规定,该规定不能为洗衣机振动性能等级评价提供依据。通过对振动测试方法的研究表明,各转速稳定区间的加速度、速度、位移峰值更能够体现振动的运动学特性,通过对产品测试和数据统计,提出了洗衣机振动性能等级评价值,对GB/T 4288-2008中振动性能测试方法进行了完善。

关键词洗衣机  振动性能  加速度  速度  位移


Vibration performance test of Washing Machine

Xu Zhengang, Lu Jianguo, Zhao Weibo, Song Liqiang

(China Household Electric Appliance Research Institute,100053)

Abstract: Vibration performance test method and vibration performance grades for vibration performance were given in this paper. The effects to people were more than more along with the higher speeds of washing machine, and washing machine suffered more wear and tear. How to control the vibration of washing machine has been an important problem to washing machine manufacture. GB/T 4288-2008 Hosehold and Similar Electrical Clothes Washers, only prescribed the vibration displacement of washing machine, it was not enough to evaluate the grade of vibration performance. Through testing the acceleration, velocity, displacement in steady speed region, we could evaluate the grade of vibration performance. According to the research about vibration, we concluded the grades of vibration performance for washing machine. This was a supplement to GB/T 4288-2008 on vibration test.

Keywords: Washing Machine, Vibration performance, Acceleration, Velocity, Displacement

1 引言

为了使消费者更加直观的了解洗衣机振动性能、为企业开发新产品提供技术支撑、也为了规范市场行为、提高产品综合质量水平,中国家用电器研究院清洁技术研究所开展了洗衣机振动性能测试方法的研究工作,并通过测量各转速稳定区间的加速度、速度、位移峰值体现振动的运动学特性,根据我国目前洗衣机的发展现状,以及国际先进国家产品的技术水平,提出了洗衣机振动性能等级评价值

洗衣机振动的危害关系到以下几个方面:

1)洗衣机振动大小关系到洗衣机使用寿命,影响的方面包括:因电机、零部件的疲劳损耗而影响整机使用寿命,因疲劳而使绝缘失效从而影响整机安全性能;

2)洗衣机振动大小产生不同大小的噪声,相同条件下振动越大,噪声越大。而噪声的来源均是由振动引起的,消除噪声的问题就成了消除振动的问题。按我国用户对于洗衣机的使用习惯,洗衣机一般用在家中较小的环境里,其振动与噪声均被用户所感知,较大的振动等级对用户造成更严重的影响;

3)振动产生的不平衡造成电资源和水资源极大的浪费。洗衣机脱水不平衡均是由较大的振动造成的,目前脱水部分洗衣机调整平衡的方法是采用补进水的方法来平衡负载,进行了额外的洗涤过程,产生了额外的能耗与水耗,造成了电和水资源的浪费。

为了提高我国洗衣机生态设计和总体质量水平,改善消费者的生活环境,引导消费者的选购,规范市场行为,进行洗衣机振动性能测试方法的研究具有重要意义。

2 定义和计算方法

2.1定义

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。

周期 period:周期函数自身重复出现的最小时间增量。

频率(f)frequency:周期的倒数。

峰值 peak value:在给定区间内振动最大值。

2.2洗衣机振动加速度、速度、位移测量值计算方法

洗衣机在脱水过程中存在多个转速稳定条件下,计算每个转速稳定区间的振动平均值。

转速稳定条件为:在不小于20 s的时间内,本秒测量转速相比于上一秒测量转速变化不大于±10 r/min。计算此区间内的平均转速。

在转速稳定区间内振动平均值按公式(1)计算:

 ………………………………(1)

式中:

 ——转速稳定区间内,振动量平均值;

data——转速稳定区间内,每秒测量振动量;

n——转速稳定区间的时间,s。

3 洗衣机振动性能试验过程

3.1 振动性能测试测点位置

洗衣机振动测点数量为6点。

洗衣机振动测点及转速测点位置为:

测点

测点位置

1

洗衣机机箱箱体后侧面上沿中央位置

2

洗衣机机箱箱体左侧面上沿中央位置

3

洗衣机机箱箱体前侧面上沿中央位置

4

洗衣机机箱箱体右侧面上沿中央位置

5

洗衣机机箱箱体顶部中央位置

6

洗衣机内桶外侧面与内桶旋转方向垂直方向(转速测量)

3.2 振动性能测试传感器安装方式

1) 磁铁吸合安装方式:传感器直接吸合在上表中规定位置。

2) 非磁铁吸合安装方式:

对于塑料箱体可旋入具有圆平面铁质螺丝与磁铁吸合固定安装方法。

粘接法:使用强力胶或其他粘接方式,要求可靠固定。

3.3 振动性能测试数据

测量额定负载条件下5个测点位置的加速度峰值、速度峰值、位移峰值,测试数据均使用转速稳定条件下的数据进行计算。

3.4 正常工作条件下振动加速度、速度、位移、转速测试过程与计算

3.4.1 试验负载质量为洗衣机所标称额定质量

按GB/T 4288-2008附表A.1规定负载数量配比。在表中规定数量以外,用“餐巾”补足至额定洗涤容量。将负载按GB/T 4288-2008附录A.8.4规定加入洗衣机。

3.4.2 运行程序选择

1)洗衣机正常工作状态下洗涤20 min后运行单脱水程序,测试洗衣机振动,选择洗衣机最高脱水转速。

2)洗衣机程序选择不能满足条件(1)的情况下,测试过程选择标准洗涤程序,运行完整洗涤周期,测量最后1次脱水状态下的振动量。

3)试验进行3次,取3次测试结果的算术平均值。

3.4.3 洗衣机振动测量过程

排水同时开始洗衣机振动测量,脱水程序结束,洗衣机振动测量过程结束。记录此阶段洗衣机每一秒的振动加速度、速度、位移峰值。同时测量并记录洗衣机转速。

测试过程中洗衣机出现不平衡调整,重新进行振动试验,此次洗衣机振动试验数据不进行计算。

3.5 使用1 kg 负载偏振条件下振动测试过程与计算方法

称量1 kg负载,该1 kg负载由餐巾和一个布包共同组成。布包由餐巾对折缝制而成。将餐巾放于布包内,模拟一个偏振负载。测试1 kg 干燥负载偏振条件下的洗衣机振动,程序选择为单脱水程序,转速选择为最高脱水转速。此测量值可以反应洗衣机的减振水平,此值仅供参考。对于偏振质量不能达到1 kg的洗衣机,由制造商提供偏振负载质量,此质量在报告中注明。

3.6 振动性能寿命试验测试方法

使用5.3.5中规定负载进行测试,寿命试验结束之后,其振动性能等级应符合D级要求。寿命试验程序选择为单脱水程序,转速选择为最高脱水转速。寿命试验时间不小于500 h。

4 检测设备

根据振动测试方法的研究,:中国家用电器研究院清洁技术研究所研究开发了家用电器振动特性测试系统,该系统能够全程序对产品振动特性进行测量记录,并能够自动绘制图形,供技术人员研究使用。

5 结论

通过对振动运动学特性分析我们认为洗衣机运行过程中,需对其加速度、速度、位移峰值进行监控、记录,并绘制曲线图。

1)洗衣机特性曲线图如下:

图1:洗衣机振动加速度峰值运行图

图2:洗衣机振动速度峰值运行图


图3:洗衣机振动位移峰值运行图

2)洗衣机振动性能等级评价技术要求

通过对现有产品的测试,以及多年来国家家用电器质量监督检验中心的测试数据统计,以及国际先进国家洗衣机的水平,对洗衣机振动的加速度峰值、速度峰值、位移峰值等3个物理量,按照目标值、国际先进水平、国内先进水平、国内中等水平、国内一般水平分为A+、A、B、C、D 等5个等级。分等分级指标如表1所示。:

表:洗衣机振动特性分等分级一览表

检测项目

单位

A+级

A级

B级

C级

D级

加速度

m/s2

3

7

11

15

19

速度

cm/s

1

4

7

10

13

位移

mm

0.1

0.2

0.4

0.6

0.8

5个测点位置的加速度峰值、速度峰值、位移峰值要求均达到同等级指标,各测量值未同时达到同一等级指标要求,取最大等级。

洗衣机振动性能是洗衣机的重要技术指标之一。通过上述运行图可以直观表明洗衣机在不同转速条件下的振动量,确定分等分级指标对洗衣机振动水平进行了明确区分,对洗衣机的综合性能进行了补充,对GB/T 4288-2008振动性能测试进行了完善。此检测方法与检测系统的推广与实际应用都具有重要意义。

参考文献

1.GB/T 4288-2008.家用和类似用途电动洗衣机

2. GB/T 2298-2010.机械振动、冲击与状态监测 词汇

3. GB/T 20292-2006 家用滚筒干衣机性能测试方法

第一作者简介:许振刚,男,1982年,大学本科学历,2005年加入中国家用电器研究院,现任清洁技术研究所检测设备研究室主任,主要从事检测方法研究与检测设备开发工作。

                           

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