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波轮式洗衣机洗涤模式与优缺点的研究

发布日期:2015-11-06 来源: 中国干洗加盟网 查看次数: 469 作者:[db:作者]
核心提示:  1前言目前我国洗衣机制造业主要生产波轮式和滚筒式两种机型的洗衣机,这两种机型的洗衣机其洗涤方式与人工洗涤完全不同。波轮式洗衣机在洗涤衣物时衣物全部浸于液面下,波轮运动所产生的旋流形成旋流悬浮运动促

  1前言目前我国洗衣机制造业主要生产波轮式和滚筒式两种机型的洗衣机,这两种机型的洗衣机其洗涤方式与人工洗涤完全不同。波轮式洗衣机在洗涤衣物时衣物全部浸于液面下,波轮运动所产生的旋流形成旋流悬浮运动促使洗涤液冲刷衣物并在衣物与衣物衣物与桶壁之间产生冲击和摩擦,最终实现对衣物的洗涤功能。滚筒式洗衣机在洗涤衣物时衣物小部分在空气中,而大部分在液体内。洗涤时滚筒旋转一边促使衣物升高,一边产生滚动运动,衣物与液体在周期性的升高滚动降落过程中产生冲击、冲刷及摩擦,由此实现衣物的洗涤功能。人工洗涤时,衣物全部处在水面以上的空气介质中,洗涤以挤压摩擦为主,其他方式为辅的有效快捷的方式进行。对这三种具有代表性的洗涤方法的深入研究,特别是全面考察各种洗涤模式客观存在的规律及优缺点,并对此加以对比、提炼总结,将有利于寻求对原机型的改进方案,有利于为创建新的洗涤模式提供更科学的依据。本文对波轮式洗衣机的洗涤模式进行了分析研究。

  2波轮式洗衣机洗涤模式与存在的主要问题21洗涤模式该模式采用较简单的结构,利用液体传递动力的性质,巧妙地将转动波轮上小面积的刚性作用力转化为揉性液体的大面积推力,并在竖直桶体内产生旋流悬浮运动完成对衣物的洗涤。洗涤过程中以波轮的转速和结构控制水流的方向和速度,又以桶体限定旋流的范围和促使某种旋流的形成(方桶)。

  该洗涤方大量洗涤液是制造旋流的必需条件,旋流是实现悬浮运动的唯一方法。衣物在旋流中以悬浮的方式按旋流运动规律运动,借助洗涤液冲刷力的作用,同时借助运动中所产生的衣物冲击力及衣物翻滚运动所产生的内外摩擦力,特别是衣物和桶壁的摩擦筋条所产生的摩擦力,以及波轮正、反转中间停歇时衣物的沉降实现对衣物的洗涤功能。

  赵旭等:波轮式洗衣机洗涤模式与优缺点的研宄22波轮式洗衣机存在的主要问题该机型因结构简单,生产成本较低,故具有普及型产品的特性,但由于其洗涤均匀度最低,对衣物的磨损率最高又严重影响了该机的发展。通过运用模式法研究其缺陷产生的原因,发现该洗涤模存在很多不利于洗涤的负效应。下面从几个方面加以论述。

  3波轮洗衣机旋流悬浮洗涤模式的负效应3.1使用大量水是旋流悬浮运动的必要条件,正是这一必要条件带来缓冲剂的负效应由于水的流动、分离、渗遂包容、阻力、粘性浮力等特性,决定了水在衣物的洗涤中既起到不可缺少的清洗剂的作用,又起到缓冲剂的作用。过多的水既大了缓冲力,又降低了摩擦力。从洗涤运动中可以明显看到:(1)多个在旋流中独立悬浮的衣物团块(含条、股状)有相互冲击的趋势,但由于各团块之间被水隔离,当两团块相触时其动能因水的阻力作用己损失了很多,故其冲撞时所产生的冲击力与在空气中相撞相比很小。

  (2)衣物团块在悬浮状态下其内部衣物己被水层层渗透隔离、包容,即构成了水对衣物层的保护作用,形成附着层。当团块外部受到冲击力时,内部衣物层之间所接受到的冲击力大部分被衣物层之间的水层吸收和缓冲,因而内部衣物层之间的冲击摩擦力变得很小。

  (3)由于大量水的阻力和压力作用,当衣物团块受到较大作用力时,不会产生象衣物团块在空气中受到冲击挤压那样水从衣物内冲出的高速度,故水流失去了向外贯通衣物团块的冲刷作用力,再次降低了洗涤效果。

  关于使用大量的水对洗涤带来缓冲剂负效应的认识,可采用给滚筒洗衣机加供水量的方法,通过比较洗涤效率的变化得以验证。

  3.2衣物在悬浮状态下按旋流规律运动造成衣物之间的冲击力及摩擦力减小处于旋流中的衣物其质点趋于旋流质点的运动轨迹和速度,故衣物近似各自独立运动,很少产生形体上较大的变化,即使产生形体的变化,但由于变化所持续的时间较长,因而降低了形变力度。

  (1)由于衣物旋流运动是以角速度的方式进行,近似于同步运动,即处在旋流中的衣物条、股、团以悬浮方式按角速度运动,因此运动中的衣物近似刚体,各质点保持相对位置,很少发生形状上的变化,准圆型桶体表现的更为明显,其各质点很少产生相对位移。由于相对位移量很小,因此由相对位移所带来的冲击和摩擦力很小。

  (2)处在角速度运动状态下的衣物其某点与相邻的洗涤液速度方向相近,产生了长期持续施加同等作用力的效果,使衣物各质点位置处在相对稳定的状态下,并近似达到各力的平衡,由此失去了作用力产生的条件。根据牛顿第二定律,当衣物运动加速度为零,衣物质量不变时,作用力必然等于零,从而失去了洗涤作用。

  (3)悬浮衣物虽在旋流中绕桶运动,产生局部形体上的变化,但由于其形变所持续的时间相对较长,按照塑、揉、弹性物质形变理论形变中内部所产生的摩擦力与形变发生的时间长短成反比关系,因此其摩擦力变得很小。

  3.3在悬浮运动中洗涤液对衣物的相对冲刷速度艮低在波轮开始启动时,洗涤液对衣物的相对冲刷速度较高,因而冲刷力较大,但由于衣物团具有悬浮能力,在旋流的不断冲击推动下,衣物团开始沿旋流的方向悬浮运动,因此随着衣物绝对运动速度的提高,洗涤液对衣物的相对冲刷速度降低,冲刷作用减小。

  (2)在波轮转速达到定值的一段时间后,旋流的速度在稍滞后的一段时间也达到定值,此时洗涤液与衣物近似同步运动,冲刷作用很小,因此水对衣物失去了冲刷力。很多波轮式洗衣机生产厂家己认识到这个问题,采取了将波轮持续旋转时间缩短的改进措施,但仍解决不了以下两个问题:第1,在悬浮运动中水对衣物的冲刷力远远小于在空气中水对衣物的冲刷力。

  西北轻工业学院学报在悬浮运动中,由于液体自身既具有传递力的性质,又具有吸收与扩散力的性质,因此即使输入较强的股流冲刷力,但液体内阻力特性及扩散特性的存在将产生整体推动效应,从而使局部较强的冲刷力变得很小又很难实现。目前虽有上喷瀑布等多种方法,但只可喷射于液体表面,而不能直接冲刷到衣物上,最大限度只可改变水流的方向。由于以上因素,在悬浮洗涤运动中水流对衣物团块的外部冲击冲刷力远远低于在空气中水流对衣物的冲击冲刷力。

  第二,旋流洗涤方法使衣物团块内部得不到冲刷。

  由于被洗涤的衣物大多编织细密,故使得悬浮团块外围衣物具有阻止水流冲刷内部衣物的屏障作用。内部衣物只能渗透交换洗涤液,失去了水流的冲刷作用力,这是团块状衣物内部清洗度差的第二个原因。

  给桶壁上加摩擦筋条以提高洗涤力度的方法,从另一个角度证明波轮式洗衣机洗涤模式是以冲刷实现洗涤,这是造成其洗涤效率较低之原因所在分析的正确性。

  3.4衣物随水流旋转在衣物洗;条中所产生的负效应(1)悬浮旋流运动极易产生卷吸作用,造成衣物缠绕结团波轮式洗衣机的致命弱点是难以克服衣物的缠绕拧结问题。目前,虽采用新型水流冲击棒等技术,但仍无法从本质上彻底解决这一问题。不规则的长条或大片状的衣物在直径较小的桶体内悬浮旋转运动时因衣物表面粗糙度的作用导致相邻面间存在着粘着力,故衣物很易结合在一起。衣物缠绕的症结在于准圆柱形桶体及接近圆柱形的方形桶体内以波轮轴为转动轴所形成的旋转流场。在该旋转流场中悬浮在水中的衣物其浮力与重力近似抵消,而只受离心力和水的摩擦力的作用。衣物在有限的空间内跟随旋流运动,有被向旋流中心卷吸的趋势,因为旋流中心离心力最小,衣物的各部分及不同衣物均各自独立地向旋流中心缠绕,造成衣物拧结成团,而处于波轮轴中心处的衣物团仅在原地转动的现象。即使在波轮停转和反向时也没有足够的外力将衣物解开,遂造成恶性循环。

  (2)处于旋流最外圈的衣物磨损严重旋流是以角速度运动的,处在远离圆心的最外圈的衣物,一般以3. 3m/s左右的线速度长时间与桶壁发生摩擦,又因为波轮式本身难以实现衣物的位置调换,且生产企业为了求得洗涤效率的提高,在桶壁上加了摩擦筋条,从而又再次加大了对外圈衣物的磨损程度。以上三种因素,不但导致波轮式洗衣机洗衣时外圈衣物磨损严重,而且造成波轮式洗衣机洗衣时衣物磨损率最高。

  (3)处在旋流内圈部位的衣物洗涤度低处在旋流内圈的衣物是指除去与桶壁接触的全部衣物。由于上述多种因素的影响,导致该部分衣物洗涤清洁度最低,特别是缠绕结团状衣物内部的洗涤度将更低。

  (4)波轮式洗衣机的旋流悬浮运动方式及其桶底近似平面圆盘的结构使洗涤衣物难以调换位置,导致洗涤均匀度低。

  ①对处在旋流中运动的每个条、股团状衣物团块,自然存在内部和外部的区别。团、条、块状内部的衣物量远远大于团块状外部的衣物量,以旋流方式洗涤不会产生干洗机和手洗时对衣物的舒展作用(空气中、高位置、大空间)。舒展过程是实现衣物内外调换位置的唯一途径和方法,旋流悬浮运动只能将舒展的衣物趋于条、股、团状,所以无法实现使股、团状衣物内外调换位置的目的,从而使内部大量衣物在大量洗涤液和旋流悬浮运动所产生的负效应影响下达不到预期的洗涤效果。由此可见,波轮式洗衣机洗涤模式落后于滚筒式及人工搓揉,缺乏对团块内衣物洗涤的有效性和科学性。

  ②向心水流、新水流、上喷瀑布等虽然改变了水流的单向水平旋转,使局部的衣物团块中局部部位磨损减小,而使其多个条、股团块的环状外部得到比较均匀的摩擦,但由于存在着轴向的旋转,因此必然存在着衣物旋转股团外弧内弧的差别,其内外弧很难出现调换位置的状况,更难实现将两侧面以内外弧的形式调换位置,从而使其能和桶壁产生冲击摩擦作用,因此波轮式洗涤模式缺乏滚筒式洗涤模式有规律按周期调换各衣物团块位置的技术手段。

  由于被洗涤衣物在洗涤全过程中每个团块的内外位置难以调换外圈磨损严重,而内圈洗涤度赵旭等:波轮式洗衣机洗涤模式与优缺点的研宄低,因此必然产生洗涤均匀度低的效果。

  4小结通过以上分析可见:波轮式洗衣机虽结构简单,但使用大量洗涤液是它的必需条件,大量洗涤液所带来缓冲剂的负效应之一是降低了洗涤力度,而旋流悬浮运动作为该机唯一的洗涤方式,造成外圈衣物磨损严重,并使该机衣物磨损率在所有模式的洗衣机中为最高。因此内圈衣物洗涤度低是符合旋流运动规律的。由于衣物难以调位,且冲刷力内弱外强,必然产生洗涤不均匀的结果。若减少洗涤液使用量,将不会产生该机赖以实现洗涤的旋流悬浮运动,而若消除旋流悬浮运动方式,则波轮式洗衣机将失去其使用价值,优缺点也同时将不复存在,完全符合模式与优缺点共存的哲学理论。我们认为波轮式洗衣模式缺乏科学性,它是洗衣机在初期发展时代没有寻找到更科学的方法时的一种替代方法,但该模式结构简单,波轮转速的可调性的确是一大优点,具有不可忽视的价值。只有当一种更科学的洗衣模式出现后才会替代该模式。

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