專利名稱：滾筒控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種滾筒式洗衣機(jī)及類似離心脫水裝置的脫水控制方法，尤其是使?jié)L筒中的物料均勻分布的控制方法，和檢測(cè)滾筒中物料偏心程度的方法，以及根據(jù)不同偏心程度進(jìn)行操作的方法。
背景技術(shù)：
滾筒式洗衣機(jī)、脫水機(jī)以及類似設(shè)備，其共同特點(diǎn)是有一個(gè)繞水平中心軸旋轉(zhuǎn)的近似圓柱形、鼓形的容器——滾筒，內(nèi)裝物料(如衣物等)，通過繞其軸高速旋轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)離心脫水等功能。也有的設(shè)備的旋轉(zhuǎn)容器的旋轉(zhuǎn)軸不水平，與水平面呈一較小夾角，通常小于30°，這種情況屬于近似水平，它與旋轉(zhuǎn)軸水平的情況在本專利中沒有區(qū)別，視為等同。其共同困難是由于重力與容器呈非對(duì)稱關(guān)系，其中的物料易于偏向一邊，不易分布均勻，高速旋轉(zhuǎn)時(shí)產(chǎn)生較大的偏心力，產(chǎn)生強(qiáng)烈的振動(dòng)、噪音。
解決此問題通常有三類辦法一是設(shè)置減振裝置，此法不能減小偏心程度，只能減小偏心的危害；二是設(shè)置平衡裝置，如三洋的02121952.4、02142600.7等，采用水箱作為平衡器，以抵消不均勻性，結(jié)構(gòu)相當(dāng)復(fù)雜；三是通過控制滾筒的運(yùn)動(dòng)，使物料分布均勻，此類方法的關(guān)鍵在于滾筒轉(zhuǎn)速曲線的設(shè)計(jì)，本發(fā)明即屬此類。
控制滾筒運(yùn)動(dòng)類方案中，中國專利86204733、98221461.8試圖通過低速旋轉(zhuǎn)消除物料不分布均勻，但由于未找到技術(shù)關(guān)鍵點(diǎn)，滾筒轉(zhuǎn)速過高，效果不佳；以LG電子株式會(huì)社的中國專利申請(qǐng)03103407.1為代表的專利提供了一系列測(cè)量不平衡質(zhì)量的方法，以測(cè)量的結(jié)果為依據(jù)進(jìn)行控制，其中采用的均勻化方法，與前兩專利基本相同；日本三洋的中國專利96104148.X中提到了緩慢加速過程，但未說明其效果，也未將其作為均勻化操作(該文稱偏心修正)；日本東芝的中國專利申請(qǐng)00104006.5則采用滾筒小角度晃動(dòng)的方法，據(jù)介紹實(shí)際效果較好，但其控制方法也顯得比較復(fù)雜，科學(xué)依據(jù)也顯得不是很充分。
LG電子株式會(huì)社的中國專利申請(qǐng)03149010.7公開了一種方法，將滾筒轉(zhuǎn)速由40±5(轉(zhuǎn)/分)按預(yù)定加速斜率線性加速至110±20(轉(zhuǎn)/分)，有較好效果。但由于該方法未區(qū)分加速過程中各階段速度的功效，在均勻化的效果與所需時(shí)間上難以兼顧加速度較小時(shí)，效果好但時(shí)間較長；加速度較大時(shí)，時(shí)間短則效果較差。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種滾筒控制方法，它能使?jié)L筒中的物料均勻分布，效果佳、時(shí)間短；并提供一種檢測(cè)偏心程度的方法，檢測(cè)靈敏，可靠；進(jìn)而提供基于此均勻化和檢測(cè)方法的脫水控制方法。
整個(gè)脫水過程由依次進(jìn)行的均勻化操作、偏心檢測(cè)、預(yù)脫水或主脫水操作等步驟構(gòu)成。
本發(fā)明提供的物料均勻化的基本方法是均勻化操作包含依次進(jìn)行的分散化操作、分布操作和壓貼操作。所述分散化操作，是將滾筒在(0.6～0.9)NF的轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)旋轉(zhuǎn)2圈以上。通常分散化操作不超過10圈。所述分布操作，是將滾筒從分布操作起點(diǎn)轉(zhuǎn)速，以特定的加速度加速，使?jié)L筒上某特定點(diǎn)旋轉(zhuǎn)到最高處的速度恰好等于分離轉(zhuǎn)速NF；該分布操作起點(diǎn)轉(zhuǎn)速在(0.6～0.9)NF范圍內(nèi)，該特定點(diǎn)沿旋轉(zhuǎn)方向到最高處的角距離為0.6～1圈。通常分布操作起點(diǎn)轉(zhuǎn)速等于分散化操作結(jié)束時(shí)的轉(zhuǎn)速。所述壓貼操作，是將滾筒從壓貼操作的起點(diǎn)轉(zhuǎn)速NYQ，以轉(zhuǎn)速階躍或逐步增大的方式，加速到壓貼終點(diǎn)轉(zhuǎn)速NYZ，且加速過程中滾筒旋轉(zhuǎn)2圈以上；壓貼操作的起點(diǎn)轉(zhuǎn)速NYQ在NF與1.1NF之間，終點(diǎn)轉(zhuǎn)速NYZ大于1.2NF，通常在1.2NF與1.42NF之間。
上述NF是分離轉(zhuǎn)速，是滾筒的一個(gè)特征量，其定義為NF=602πg/R0,]]>單位為轉(zhuǎn)/分(RPM，慣用工程單位)。其中R0為滾筒內(nèi)壁半徑，g為重力加速度，π為圓周率。分離轉(zhuǎn)速的物理含義為當(dāng)轉(zhuǎn)速小于分離轉(zhuǎn)速時(shí)，物料在頂端將因重力下落而與滾筒分離；反之，則不分離，即使在滾筒的最高點(diǎn)。
對(duì)于常用的家用滾筒洗衣機(jī)，R0≈0.25米，分離轉(zhuǎn)速NF≈60轉(zhuǎn)/分。此時(shí)，分散化操作轉(zhuǎn)速為36～54轉(zhuǎn)/分，起點(diǎn)轉(zhuǎn)速NYQ在60～66轉(zhuǎn)/分，終點(diǎn)轉(zhuǎn)速NYZ大于72轉(zhuǎn)/分，通常在72～85RPM之間。
上述方法的原理是滾筒轉(zhuǎn)速低于分離轉(zhuǎn)速時(shí)，物料隨滾筒旋轉(zhuǎn)上升到一定高度將與滾筒分離，變?yōu)閽侒w運(yùn)動(dòng)，落下時(shí)在滾筒中產(chǎn)生分散的效果，這就是分散化操作。這種分散化效果理論上在轉(zhuǎn)速為(0.52～0.82)NF時(shí)最為強(qiáng)烈，大于0.82NF時(shí)較弱。由于物料與滾筒間有相對(duì)滑動(dòng)，實(shí)際上表現(xiàn)為轉(zhuǎn)速在(0.6～0.9)NF時(shí)最為強(qiáng)烈，大于0.9NF時(shí)較弱。當(dāng)滾筒以(0.6～0.9)NF轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)時(shí)，物料在滾筒中逐漸均勻分散在滾筒下部的一段圓弧和空中的一段拋物線上，這兩段的總長度小于滾筒的圓周。通過一個(gè)適當(dāng)?shù)募铀龠^程，可以將這兩段上的物料，近似均勻地分布到整個(gè)圓周上，這就是分布操作。滾筒轉(zhuǎn)速大于分離轉(zhuǎn)速時(shí)，由于慣性離心力的作用，物料在旋轉(zhuǎn)到最高點(diǎn)也不下落而緊貼容器內(nèi)壁，此現(xiàn)象稱為離心力壓貼，簡(jiǎn)稱壓貼。壓貼操作就是利用壓貼現(xiàn)象，通過進(jìn)一步加速，將物料均勻分布的狀態(tài)固定在滾筒內(nèi)壁。
下面結(jié)合圖1，詳細(xì)分析其中的物理過程，進(jìn)一步說明上述原理，并給出各個(gè)操作過程的優(yōu)化參數(shù)。
如圖1，設(shè)半徑為R0的滾筒[1]以逆時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)速為N，滾筒內(nèi)壁線速度為V，有V=2πR060N]]>以容器圓心[O]為原點(diǎn)建立XY坐標(biāo)系。物料的一個(gè)微元抽象為質(zhì)點(diǎn)，設(shè)其質(zhì)量為M、角位置為θ。N小于分離轉(zhuǎn)速。在未分離時(shí)質(zhì)點(diǎn)受重力Mg和容器壁壓力P，由于滾筒容器[1]內(nèi)壁通常有舉升筋，分析時(shí)忽略物料與滾筒間的切向滑動(dòng)，故僅考慮法向，有P/M+gsinθ＝V2/R0對(duì)分離點(diǎn)[A]，令P＝0，有g(shù)sinθ＝V2/R0于是有N=602πgR0sinθ=NFsinθ,]]>sinθ＝(N/NF)2＝ξ2其中NF=602πg/R0,]]>ξ＝N/NF＝V/VF，VF=gR0]]>上述NF即是分離轉(zhuǎn)速，ξ稱歸一化轉(zhuǎn)速，VF則是ξ＝1時(shí)的線速度。
這樣分離點(diǎn)[A]的角位置θ就直接由轉(zhuǎn)速確定。在直角坐標(biāo)系XOY下，其位置、速度為XA＝r×cosθ，YA＝r×sinθ，VAX＝-V×sinθ，VAY＝V×cosθ分離后，物料以拋物線[2]運(yùn)動(dòng)至落點(diǎn)[B]，于是拋物線[1]的參數(shù)方程可寫為
X＝XA+VAXt，Y＝Y(jié)A+VAYt-gt2/2消去時(shí)間t，注意到g/V2=1R0×sinθ,]]>得到拋物線軌跡方程Y-R0×sinθ=-cosθsinθ(X-R0×cosθ)-(X-R0×cosθ)22R0×sin3θ]]>令落點(diǎn)[B]的角位置為β(按數(shù)學(xué)慣例β為負(fù)值)，則在直角坐標(biāo)系XOY下坐標(biāo)為XB＝r×cosβ，YB＝r×sinβ代入拋物線方程并化簡(jiǎn)、整理可得2sin3θsinβ＝-cos2β+2cos3θcosβ-3cos2θ+2兩邊平方，并將sin函數(shù)全部化為cos函數(shù)，并令z＝cosβ、c＝cosθ，有z4-4c3z3+(12c4-6c2)z2+(-12c5+8c3)z+(4c6-3c4)＝0該式可因式分解為(z-c)3(z-4c3+3c)＝0于是有解cosβ＝cosθ和cosβ＝4cos3θ-3cosθ＝cos3θ顯然，第一個(gè)解對(duì)應(yīng)[A]點(diǎn)，即β＝θ第二個(gè)解對(duì)應(yīng)[B]點(diǎn)，即β＝-3θ由X方向的拋物線參數(shù)方程，可求出由[A]點(diǎn)到[B]點(diǎn)的時(shí)間tAB=(XB-XA)/VAX=(R0cos3θ-R0cosθ)/(-VSinθ)=2R0VSin2θ]]>于是[B]點(diǎn)的速度為VBX＝VAX＝-V×sinθVBY=VAY-gtAB=V×cosθ-2gR0VSin2θ=-3VCosθ]]>該速度在[B]點(diǎn)按滾筒內(nèi)壁切向與法向可分解為VB∥和VB⊥，在該方向建立如圖的坐標(biāo)系X`BY`，此坐標(biāo)系可視為坐標(biāo)系XOY旋轉(zhuǎn)β＝-3θ角度而成，于是VB⊥＝VBX`＝VBXCosβ+VBYSinβ＝V×[2Sin2θ+Sin4θ]
VB∥＝VBY`＝-VBXSinβ+VBYCosβ＝-V×[2Cos2θ+Cos4θ]滾筒內(nèi)壁在法向上不運(yùn)動(dòng)，因而VB⊥就是該方向的相對(duì)運(yùn)動(dòng)速度；切向上滾筒內(nèi)壁運(yùn)動(dòng)速度就是線速度V，物料與滾筒內(nèi)壁的切向相對(duì)速度為VΔ＝V-VB∥＝V×[1+2Cos2θ+Cos4θ]將關(guān)系式V＝ξVF和sinθ＝ξ2代入，可得VB⊥=8VF(ξ3-ξ7)1-ξ4]]>VΔ＝4VF(ξ-3ξ5+2ξ9)兩個(gè)相對(duì)速度的圖像如圖2，可以明顯看出有最大值，令其導(dǎo)數(shù)為零，可得ξB⊥Max=134≈0.76--ξΔMax=(5-17)/124≈0.52]]>即在歸一化轉(zhuǎn)速為0.52和0.76附近區(qū)域，切向和法向上的相對(duì)速度分別最大，0.52～0.76之間的區(qū)域兩相對(duì)速度較大，而兩端的區(qū)域相對(duì)速度都較小。另外在ξ=124≈0.84]]>處，切向的相對(duì)速度為0。
切向的相對(duì)速度(簡(jiǎn)稱切向速差)和法向的相對(duì)速度(簡(jiǎn)稱法向速差)以不同的機(jī)理在分散化操作中起作用切向速差產(chǎn)生的切向力，它有兩個(gè)效果——平鋪與自旋平鋪是由于物料與滾筒在切向有相對(duì)運(yùn)動(dòng)，依次落下的物料就會(huì)被切向力帶走，分散在滾筒的不同位置；自旋則是物料因受切向力作用，繞自身重心的旋轉(zhuǎn)。法向速差產(chǎn)生的法向沖力，它的主要效果是沖擊，即物料跌落的滾筒壁上，因沖力四下散開。顯然速差越大，對(duì)應(yīng)的效果越強(qiáng)。因此，分散化操作應(yīng)選擇速差大的區(qū)域。
對(duì)于不同的物料構(gòu)成，沖擊、平鋪與自旋的強(qiáng)度和作用有差別。對(duì)于由若干小件、重量輕的衣物構(gòu)成的輕小物料——如普通衣褲、普通棉麻制品、化纖制品等，切向力的主要效果是平鋪。而對(duì)于由大件、重量重的物料構(gòu)成的重大物料——如床單、被套、毛巾被、風(fēng)衣、大衣、加厚棉質(zhì)內(nèi)衣等，切向力的主要效果是自旋。法向沖力的沖擊效果，則對(duì)輕小物料效果顯著，對(duì)重大物料效果相對(duì)較差。換言之，低速段重自旋，高速段重沖擊。
因此，分散化操作還應(yīng)該分區(qū)域進(jìn)行先在切向速差大的區(qū)域，使物料在自旋的離心力作用下分散，簡(jiǎn)稱離心分散；再在法向速差大的區(qū)域，使物料在沖擊力作用下分散，簡(jiǎn)稱沖擊分散。實(shí)驗(yàn)表明對(duì)輕小物料，只進(jìn)行沖擊分散就有較好效果。所以，更精細(xì)的方法為對(duì)輕小物料只進(jìn)行沖擊分散；對(duì)重大物料先進(jìn)行離心分散，再?zèng)_擊分散。至于物料構(gòu)成種類的選擇，一種簡(jiǎn)單的方法是在洗衣機(jī)上安裝代表衣物種類的按鍵，由人進(jìn)行設(shè)定，即在裝入衣物時(shí)由人按下相應(yīng)按鍵即可。當(dāng)然也可以采用智能識(shí)別的方法。
以上分析都忽略了物料與滾筒之間的滑動(dòng)，實(shí)際上，輕微的滑動(dòng)是不可避免的，物料速度小于滾筒速度，因此，滾筒速度應(yīng)適當(dāng)增大?？紤]后滑動(dòng)離心分散的歸一化轉(zhuǎn)速修正為0.6～0.75，沖擊分散修正為0.8～0.9，總體上修正為0.6～0.9。分散化操作時(shí)各區(qū)域或總體都應(yīng)旋轉(zhuǎn)2圈以上，才有較好的效果。通常旋轉(zhuǎn)2～8圈。由于離心、沖擊分散兩個(gè)區(qū)段轉(zhuǎn)速的范圍不大，可以分別采用固定轉(zhuǎn)速。
分散化操作結(jié)束時(shí)，物料分布在滾筒內(nèi)壁的一段圓弧與空中的拋物線上，如圖1中[A]點(diǎn)與[B]點(diǎn)之間的圓弧與拋物線，此兩段曲線的總長小于滾筒內(nèi)壁圓周長。通過一個(gè)加速度適當(dāng)?shù)募铀龠^程，可以將物料近似均勻的分布到整個(gè)滾筒內(nèi)壁，這就是分布操作。其原理是加速過程中物料的落點(diǎn)將向后移動(dòng)，使每一小段物料尾點(diǎn)的向后移動(dòng)量大于起點(diǎn)，分布區(qū)域加大，產(chǎn)生拉長效果，總體效果是實(shí)現(xiàn)向整個(gè)滾筒內(nèi)壁的均勻映射。落點(diǎn)后移分為飛行后移與加速后移，下面分別說明。
飛行后移是物料在沿拋物線飛行的過程中，由于滾筒加速，落點(diǎn)向后移動(dòng)的現(xiàn)象。如圖1，物料在[A]點(diǎn)與滾筒分離，在[B]點(diǎn)空間位置落下。在物料飛行的過程中，如果滾筒勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，滾筒上的[D]點(diǎn)將旋轉(zhuǎn)到[B]點(diǎn)位置；如果滾筒加速轉(zhuǎn)動(dòng)，滾筒上的[E]點(diǎn)將旋轉(zhuǎn)到[B]點(diǎn)位置。顯然，[E]點(diǎn)在[D]點(diǎn)位置之后，這就是飛行后移。
加速后移是前移角隨速度增大而減小的現(xiàn)象。先說明前移角的概念如圖1，物料在[A]點(diǎn)與滾筒分離，在[B]點(diǎn)空間位置落下。假設(shè)滾筒勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，在物料飛行的過程中，滾筒上運(yùn)來的[A]點(diǎn)旋轉(zhuǎn)到[A’]點(diǎn)位置。因此，拋射過程相當(dāng)于[A’]點(diǎn)的物料向前移動(dòng)到[B]點(diǎn)，角BOA’就是前移角α。由圖1可得α=∠BOA′=2π-θ-|β|-∠AOA′=2π-4θ-2πN60tAB=2π-4θ-2Sin2θ]]>=2π-4arcsinξ2-4ξ21-ξ4]]>
分布操作開始時(shí)，物料大致可認(rèn)為均勻分布在弧ABD上，其中，弧BD是拋物線中飛行物料折算的。這樣，選擇適當(dāng)?shù)募铀俣龋筟D]點(diǎn)旋轉(zhuǎn)到最高處[C]點(diǎn)時(shí)的速度正好是分離速度，就可以實(shí)現(xiàn)物料在整個(gè)滾筒內(nèi)壁的近似均勻分布。進(jìn)一步考慮初始階段拋物線中物料飛行后移，可用[E]點(diǎn)替代[D]點(diǎn)，效果更優(yōu)。因?yàn)槲锪显谛D(zhuǎn)到靠近最高處[C]點(diǎn)而拋射時(shí)，其速度已經(jīng)接近分離速度，拋射后的加速后移和飛行后移都較小，而開始階段的飛行后移正好對(duì)此進(jìn)行補(bǔ)償。BE段長于BD段，補(bǔ)償更充分，不過兩點(diǎn)的差別并不太大。同理，選其它點(diǎn)以調(diào)節(jié)補(bǔ)償量理論上也是可行的，不過實(shí)際差別也不大。
不同的起始速度影響[E]點(diǎn)或[D]點(diǎn)的位置，在起始轉(zhuǎn)速為(0.6～0.9)NF范圍時(shí)，兩點(diǎn)沿旋轉(zhuǎn)方向到最高處[C]點(diǎn)的角距離大致在0.6～1圈范圍，這就是選點(diǎn)的范圍。
當(dāng)轉(zhuǎn)速大于分離轉(zhuǎn)速NF時(shí)，由于慣性離心力的作用，物料在旋轉(zhuǎn)到最高點(diǎn)也不下落而緊貼滾筒內(nèi)壁，此現(xiàn)象稱為離心力壓貼，簡(jiǎn)稱壓貼。但上述結(jié)論只是對(duì)緊鄰滾筒內(nèi)壁的物料才成立。事實(shí)上，對(duì)此問題的確切描述為對(duì)每一個(gè)大于分離轉(zhuǎn)速NF的壓貼轉(zhuǎn)速NY(即ξ＞1)，對(duì)應(yīng)著一個(gè)壓貼半徑RY，其關(guān)系為RY=g(602πNY)2=NF2NY2R0=R0/ξ2,NY=602πg/RY=NFR0/RY]]>
當(dāng)滾筒以轉(zhuǎn)速NY旋轉(zhuǎn)時(shí)，大于或等于壓貼半徑RY的物料都會(huì)被壓貼，顯然RY＜R0。還可以引入壓貼體積，是RY與R0之間的空間。通常滾筒內(nèi)部近似為圓柱，該區(qū)域截面近似為圓環(huán)，故壓貼體積為πL(R02-RY2)。其中L為滾筒的長度。對(duì)非圓柱形滾筒(如鼓形)，可根據(jù)容器形狀，由幾何方法導(dǎo)出壓貼體積。于是，壓貼轉(zhuǎn)速、壓貼半徑、壓貼體積之間構(gòu)成一一對(duì)應(yīng)關(guān)系。
壓貼過程不僅是將分散化的物料固定住，其本身也有均勻化的效果按壓貼半徑可將滾筒劃分為內(nèi)圈與外圈，外圈的物料被壓貼，內(nèi)圈的物料仍作拋射運(yùn)動(dòng)。假設(shè)某一時(shí)刻物料分布不均勻，外圈中已有部分物料被壓貼，但尚未填滿，內(nèi)圈中仍有物料作拋射運(yùn)動(dòng)。由于拋射運(yùn)動(dòng)導(dǎo)致物料前移(前面已求出前移角)，內(nèi)圈中物料將有機(jī)會(huì)落到外圈中未填滿的地方；一旦落入，就會(huì)被壓貼“固化”。這樣，只要時(shí)間足夠長，外圈就會(huì)被填滿。
對(duì)于ξ＝0.76(此處的ξ是對(duì)壓貼半徑而言，與前面稍有差異)，有α≈0.62π，大約為111°。設(shè)某小塊物料初始位置為0°，經(jīng)過兩次拋射，物料經(jīng)過的點(diǎn)分別為、111°、222°，基本在圓周的三等分點(diǎn)附近，即經(jīng)過大約2圈左右，就能形成外圈完全填充，這其實(shí)是較壞的情況。由于外圈已填物料，舉升筋對(duì)于內(nèi)圈物料作用較弱，存在較大的滑動(dòng)，歸一化轉(zhuǎn)速ξ往往很小，α→2π，這時(shí)的物料是向后滾動(dòng)，于是只要經(jīng)過大約1圈左右，就能形成外圈均勻填充。這是最好的情況。因此，前述“時(shí)間足夠長”的含義是大約1～2圈左右。當(dāng)然，此分析是建立在物料的流動(dòng)性好的基礎(chǔ)上，對(duì)衣物，流動(dòng)性欠佳，可適當(dāng)增加圈數(shù)，實(shí)際可取1～3圈。4圈或以上也是可以的，但改善不大。
如果物料的體積恰好等于外圈的體積，且物料的流動(dòng)性好(如顆粒狀物料)，即可實(shí)現(xiàn)全部物料的壓貼，這就是一步壓貼法。一步壓貼是最理想的，但條件要求比較苛刻。但如果壓貼過程中轉(zhuǎn)速是逐漸增大，壓貼半徑就是逐漸縮?。蝗绻铀龠^程較緩慢，滾筒在此間旋轉(zhuǎn)了2圈以上，物料就是一層一層被壓貼，這就是分層壓貼。如果加速過程是勻加速過程(也稱線性加速過程)，壓貼軌跡就近似為一條由外向內(nèi)的螺旋曲線，如圖3，此種壓貼稱為螺旋壓貼。如果加速過程中轉(zhuǎn)速階躍變化，壓貼軌跡就是一些同心圓弧；如果每一段都超過一周，壓貼軌跡就是一些同心圓，如圖4，此種壓貼稱為同心壓貼。顯然，如果同心圓超過2個(gè)時(shí)，使其基本均勻分布——各相鄰?fù)膱A的半徑之差近似相等——是有益的，稱為等間距原則。同心壓貼由于采用幾個(gè)分立的固定轉(zhuǎn)速，電機(jī)控制的難度相對(duì)降低，是較好的方式。當(dāng)然，這里的勻加速和階躍變化等都是理想化描述，實(shí)際情況總是有偏差和波動(dòng)的，因此，各轉(zhuǎn)速、壓貼半徑、螺旋、同心圓等都可理解為平均、近似意義上的。
如果全部物料不足以填充外圈，也不能形成均勻填充。分層壓貼是通過逐漸減小壓貼半徑，使不均勻只出現(xiàn)在最后一個(gè)分層。因此，分層壓貼并非完全消除偏心，而是將偏心的大小限制在一層之內(nèi)。所以，減小各層厚度，也是減小偏心的途徑，但這會(huì)使壓貼時(shí)間增加。一般分層數(shù)為取2～6層。
利用物料的體積信息，可以壓貼過程進(jìn)行優(yōu)化。通常獲取物料體積的準(zhǔn)確值是困難的，但可以知道物料體積的大致范圍，因而知道體積可能的最小值與最大值，由最小值求出壓貼起點(diǎn)的壓貼半徑RYQ和轉(zhuǎn)速NYQ，由最大值求出壓貼終點(diǎn)的壓貼半徑RYZ和轉(zhuǎn)速NYZ，緩慢加速的壓貼過程從NYQ開始，到NYZ結(jié)束。這樣壓貼只在半徑差(RYQ-RYZ)的區(qū)間進(jìn)行，同樣分層數(shù)下厚度減小，壓貼效果更好由壓貼體積可以推出起始?jí)嘿N轉(zhuǎn)速NYQ應(yīng)在(1～1.1)NF區(qū)間，因?yàn)?.1NF時(shí)，壓貼體積約為滾筒容積的32％，NYQ＜1.1NF才能保證衣物少時(shí)的壓貼效果。同理，終點(diǎn)壓貼轉(zhuǎn)速NYZ應(yīng)大于1.2NF，1.2NF時(shí)壓貼體積約為52％，NYZ＞1.2NF才能保證衣物多時(shí)的壓貼效果。另外，終點(diǎn)壓貼轉(zhuǎn)速NYZ一般不大于1.42NF，因1.42NF時(shí)壓貼半徑約為R0/2，壓貼體積約為75％，這基本上是滾筒洗衣機(jī)的裝料極限，因?yàn)檠b料太多實(shí)際上是無法洗滌的。而且，如果裝料超過75％，基本上也不會(huì)出現(xiàn)偏心故障。對(duì)家用滾筒洗衣機(jī)，1.42NF對(duì)應(yīng)轉(zhuǎn)速為85轉(zhuǎn)/分。
也可以采用不完全壓貼的方法，是以最大值的一定比例(如80％)求出終點(diǎn)壓貼半徑RYZ和轉(zhuǎn)速NYZ。這樣可以使RYZ增大、NYZ減小，壓貼半徑差(RYQ-RYZ)減小，從而減少分層或改善壓貼效果。未被壓貼的部分(剩余的20％)可以視為另外一個(gè)單獨(dú)的分層，在以后的加速過程中自然被壓貼。盡管這可能產(chǎn)生不均勻，但符合分層壓貼的原理——將偏心的大小限制在一層之內(nèi)。而且這種不均勻只發(fā)生在裝料超過該比例時(shí)(滾筒總?cè)莘e75％的80％)。按此比例，終點(diǎn)壓貼轉(zhuǎn)速可由85轉(zhuǎn)/分降為75轉(zhuǎn)/分；若按69％比例，約為72轉(zhuǎn)/分。
壓貼過程完成后，繼續(xù)旋轉(zhuǎn)2圈以上，進(jìn)行偏心檢測(cè)，方法為以固定的周期對(duì)電機(jī)進(jìn)行開關(guān)控制，每個(gè)周期開始時(shí)，若滾筒轉(zhuǎn)速低于終點(diǎn)轉(zhuǎn)速NYZ，則電機(jī)通電一周期，否則斷電一周期；同時(shí)記錄每個(gè)周期的開關(guān)狀況及轉(zhuǎn)速。
通斷電的周期一定要短，通常少于30毫秒，最大不超過50毫秒，否則在一個(gè)通電周期中轉(zhuǎn)速增加太多，同時(shí)測(cè)量點(diǎn)少，影響測(cè)量效果。對(duì)交流電機(jī)，通常取交流電的周期。
順便說明一下，偏心檢測(cè)時(shí)的轉(zhuǎn)速就是壓貼的終點(diǎn)轉(zhuǎn)速NYZ。顯然不能以低于NYZ的轉(zhuǎn)速進(jìn)行偏心檢測(cè)，因?yàn)檫@會(huì)破壞壓貼效果；有意地降速更是多此一舉。實(shí)際上也不能以高于NYZ的轉(zhuǎn)速進(jìn)行偏心檢測(cè)，因?yàn)榧铀俚倪^程實(shí)際上構(gòu)成新的壓貼過程，壓貼的終點(diǎn)轉(zhuǎn)速NYZ因更改為檢測(cè)時(shí)的轉(zhuǎn)速。另外，提高轉(zhuǎn)速是不好的。
以較低的轉(zhuǎn)速進(jìn)行檢測(cè)有更好的效果，可以增加檢測(cè)靈敏度。偏心檢測(cè)的原理實(shí)際上是測(cè)量偏心時(shí)重力勢(shì)能釋放引起滾筒轉(zhuǎn)速增加的程度，轉(zhuǎn)速增量越大，檢測(cè)越靈敏。設(shè)偏心的重力勢(shì)能為E，釋放前后滾筒轉(zhuǎn)速分別為ω1、ω2，滾筒轉(zhuǎn)動(dòng)慣量為I，根據(jù)能量守恒12Iω22=12Iω12+E⇒ω2=ω12+2E/I]]>Δω=ω2-ω1=ω11+2EIω12-ω1≈EIω1]]>即在一級(jí)近似下，轉(zhuǎn)速增量與初始轉(zhuǎn)速ω1成反比，轉(zhuǎn)速越低，靈敏度越高。本發(fā)明將檢測(cè)轉(zhuǎn)速控制在72～85轉(zhuǎn)/分，靈敏度高于現(xiàn)有技術(shù)。
根據(jù)記錄的開關(guān)序列和速度序列，可以判定滾筒的偏心程度，并設(shè)立從0級(jí)到K級(jí)的偏心程度依次增加的多個(gè)偏心程度等級(jí)，0級(jí)偏心為不偏心，K級(jí)偏心程度最大，其中K為自然數(shù)，K≥2。
判定的方法有多種，一種簡(jiǎn)單的方法是檢測(cè)轉(zhuǎn)速的最大值，但這種單點(diǎn)檢測(cè)易受干擾信號(hào)影響。用平均值代替最大值，是抗干擾的有效方法，與開關(guān)序列配合效果更佳。具體為當(dāng)檢測(cè)期間連續(xù)斷電次數(shù)始終小于一定的次數(shù)時(shí)，判定滾筒0級(jí)偏心，即不偏心；大于或等于上述次數(shù)時(shí)，將斷電期間的速度累加，其和除以次數(shù)得到平均值，根據(jù)平均值的大小判斷偏心程度，平均值越大偏心越大。
另一種相似的基于波形識(shí)別的方法效果更好，具體為當(dāng)檢測(cè)期間連續(xù)斷電次數(shù)始終小于一定的次數(shù)時(shí)，判定滾筒0級(jí)偏心，即不偏心；否則，初步判定滾筒偏心，進(jìn)一步根據(jù)該組采樣點(diǎn)的轉(zhuǎn)速序列判定偏心程度設(shè)定K-1個(gè)大于終點(diǎn)轉(zhuǎn)速NYZ且遞增的判定轉(zhuǎn)速NP2、NP3、…、NPk，和K-1個(gè)判定次數(shù)C2、C3、…、Ck，從高到底進(jìn)行判斷當(dāng)該轉(zhuǎn)速序列中大于判定轉(zhuǎn)速NPi的次數(shù)大于判定次數(shù)Ci，判定為i級(jí)偏心；其余為1級(jí)偏心。其中i為自然數(shù)，i≤K。
根據(jù)所測(cè)得的偏心程度，可以確定后續(xù)行動(dòng)方案，同時(shí)，考慮均勻化操作的累積次數(shù)(即先前的失敗次數(shù))，動(dòng)態(tài)調(diào)整判定標(biāo)準(zhǔn)依次進(jìn)行K組均勻化操作嘗試，每組若干次，從第1組開始在任何一次均勻化操作后，當(dāng)檢測(cè)到滾筒不偏心時(shí)，終止均勻化操作嘗試，進(jìn)行主脫水，否則若在屬于第j組的均勻化操作及檢測(cè)后，當(dāng)偏心程度超過j級(jí)時(shí)，進(jìn)行下一次均勻化操作嘗試；否則，先進(jìn)行預(yù)脫水，然后進(jìn)行下一次均勻化操作嘗試。其中j為自然數(shù)，j≤K若K組嘗試完成后，尚未進(jìn)入主脫水，則停機(jī)報(bào)警所述預(yù)脫水，是讓滾筒以(4～6)NF的轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)一定的時(shí)間預(yù)脫水操作是將滾筒以(4～6)NF的預(yù)脫水轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)一定時(shí)間(通常1～20秒)，對(duì)于常見的家用滾筒洗衣機(jī)，該轉(zhuǎn)速在240～360轉(zhuǎn)/分。不難證明，離心加速度為a＝gξ2，滾筒以(4～6)NF的轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)，離心加速度為(16～36)g，此加速度有一定的脫水能力，同時(shí)即使偏心，滾筒的振動(dòng)也不會(huì)太大。實(shí)驗(yàn)表明，當(dāng)衣物的含水量很大時(shí)，衣物有很大的粘連性，前述均勻化操作有時(shí)效果欠佳；但經(jīng)預(yù)脫水后，含水量減少，基本上都有好的效果。
本發(fā)明在詳細(xì)的理論分析和實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)上，通過優(yōu)化均勻化操作的各區(qū)段——分散化、分布和壓貼區(qū)段，取得了很好的均勻化效果，同時(shí)縮短了操作時(shí)間；采用低速檢測(cè)，提高了靈敏度；采用離散的固定轉(zhuǎn)速，可以簡(jiǎn)化電機(jī)的控制；通過預(yù)脫水，進(jìn)一步保證了上述效果。


圖1是拋射過程分析原理圖。
圖2是分散化過程的垂直與平行相對(duì)速度隨轉(zhuǎn)速變化圖。
圖3是螺旋分層壓貼過程原理圖。
圖4是同心分層壓貼過程原理圖。
圖5是實(shí)施例1脫水過程速度曲線示意圖。
圖6是實(shí)施例2脫水過程速度曲線示意圖。
圖7是無偏心的典型波形圖8是輕微偏心的典型波形圖9是嚴(yán)重偏心的典型波形圖10根據(jù)偏心程度及均勻化操作次數(shù)的動(dòng)作流程圖中A.拋射點(diǎn)——物料與滾筒的分離位置，A’.物料落到落點(diǎn)時(shí)拋射點(diǎn)到達(dá)的位置B.物料落點(diǎn)的空間位置，C.滾筒的最高處，D.勻速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)物料落點(diǎn)在拋射瞬間的位置E.加速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)拋射物料預(yù)計(jì)落下后落點(diǎn)在拋射瞬間的位置具體實(shí)施方式
下面結(jié)合附圖，給出實(shí)施例，進(jìn)一步說明本發(fā)明提出的滾筒控制方法。
圖5是根據(jù)本發(fā)明提出的優(yōu)選實(shí)施例1，包含了分散化操作、分布操作、分層壓貼、偏心檢測(cè)、以偏心檢測(cè)為基礎(chǔ)的決策及預(yù)脫水等技術(shù)的具體實(shí)施方法。本例中滾筒的半徑0.25米，均勻化和檢測(cè)階段的速度曲線如圖5所示，其流程如下(一)滾筒以42(轉(zhuǎn)/分)轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)8秒，約5～6圈，以實(shí)現(xiàn)離心分散操作。
(二)滾筒以53(轉(zhuǎn)/分)轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)6秒，約5～6圈，以實(shí)現(xiàn)沖擊分散操作。
(三)滾筒從53(轉(zhuǎn)/分)的轉(zhuǎn)速，以11(RPM/秒)的加速度，加速到64(轉(zhuǎn)/分)。
(四)滾筒以64(轉(zhuǎn)/分)轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)2～3圈，約2～3秒，壓貼半徑約0.22米。
(五)滾筒以69(轉(zhuǎn)/分)轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)1～2圈，約1～2秒，壓貼半徑約0.19米。
(六)滾筒以75(轉(zhuǎn)/分)轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)1～2圈，約1～2秒，壓貼半徑約0.16米。
(七)滾筒以83(轉(zhuǎn)/分)轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)5～6圈，約4秒，壓貼半徑約0.13米。在后3圈進(jìn)行偏心檢測(cè)。
(八)根據(jù)檢測(cè)的偏心程度，結(jié)合均勻化操作次數(shù)，決定進(jìn)行主脫水、預(yù)脫水或返回步驟(一)重新均勻化操作。
下面詳細(xì)說明上述流程及其技術(shù)要點(diǎn)。
步驟(一)、(二)是分散操作，分為離心分散和沖擊分散兩段，離心分散的取值范圍是(0.6～0.75)NF，本例為0.7NF，沖擊分散的取值范圍是(0.8～0.9)NF，本例約為0.88NF。離心分散和沖擊分散的原理及技術(shù)要點(diǎn)前面已有詳細(xì)說明，不再重復(fù)。
步驟(三)是分布操作，從上一步驟的53(轉(zhuǎn)/分)一直加速到下一步驟的64(轉(zhuǎn)/分)。加速度是以分布操作開始瞬間所拋射物料，預(yù)計(jì)落下后落點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的滾筒上的點(diǎn)，即圖1中的[E]點(diǎn)，旋轉(zhuǎn)到最高處[C]點(diǎn)的速度，恰好等于分離轉(zhuǎn)速NF，這個(gè)約束條件求得的。其計(jì)算過程為設(shè)開始時(shí)角速度為ω1，[E]點(diǎn)到達(dá)[C]點(diǎn)時(shí)角速度為ω2，于是有ω1＝ξωF，ω2＝ωF，其中ωF=VF/R0=g/R0,]]>是ξ＝1時(shí)的角速度前面已求得開始瞬間所拋射物料的飛行時(shí)間TAB=2R0VSin2θ=4ξ1-ξ4/ωF]]>設(shè)角加速度為Ω，于是弧BE的弧角為∠&Bgr;Ο&Egr;=ω1&Tgr;&Agr;&Bgr;12Ω&Tgr;&Agr;&Bgr;2]]>[E]點(diǎn)旋轉(zhuǎn)到最高處[C]點(diǎn)的角位移，即弧EBC的弧角，為s=∠BOE+|β|+π/2=ω1TAB+12ΩTAB2+3θ+π/2=s0+12ΩTAB2]]>其中s0=ω1TAB+3θ+π/2=4ξ21-ξ4+3arcsinξ2+π/2,]]>其實(shí)[D]點(diǎn)到[C]點(diǎn)的弧角，若以[D]點(diǎn)作為特定點(diǎn)，下列計(jì)算以s0替代s即可。
根據(jù)約束條件，有ω22-ω12=2sΩ,]]>帶入各項(xiàng)并整理，得到Ω的一元二次方程TAB2Ω2+2s0Ω-(1-ξ2)ωF2=0]]>解此方程就得到角加速度ΩΩ=s02+(1-ξ2)ωF2TAB2-s0TAB2=s02+16ξ2(1-ξ2)(1-ξ4)-s016ξ2(1-ξ4)×gR0]]>求得的角加速度Ω單位為國際單位(弧度/秒2)，轉(zhuǎn)換為工程單位(RPM/秒)即可。
本例中實(shí)際起始轉(zhuǎn)速為53(轉(zhuǎn)/分)，但考慮物料與滾筒的滑動(dòng)，計(jì)算時(shí)降為49(轉(zhuǎn)/分)，計(jì)算得Ω＝10.7(RPM/秒)，取11(RPM/秒)。
步驟(四～七)是同心壓貼操作，遵循了等間距原則，間距均為0.03米。壓貼操作的原理及技術(shù)要點(diǎn)前面已有詳細(xì)說明，不再重復(fù)。
步驟(七)后期進(jìn)行偏心檢測(cè)，方法如前所述，采用的通斷電周期為民用50Hz交流電的周期20毫秒，測(cè)得的典型數(shù)據(jù)如圖7～9所示。圖形中部曲線代表轉(zhuǎn)速，下部曲線的小三角形代表電機(jī)通電，無三角形代表電機(jī)斷電，縱坐標(biāo)是轉(zhuǎn)速，橫坐標(biāo)是測(cè)量次數(shù)。根據(jù)控制規(guī)則，轉(zhuǎn)速一旦低于83轉(zhuǎn)/分就通電一周期，實(shí)際平均轉(zhuǎn)速約在85～86轉(zhuǎn)/分，滾筒旋轉(zhuǎn)一圈的測(cè)量次數(shù)約為34～35次。
圖7是無偏心的典型波形，從中可看出電機(jī)通電的周期基本均勻分布，連續(xù)斷電的周期數(shù)約為7～9次，小于滾筒旋轉(zhuǎn)半圈的測(cè)量次數(shù)17次。轉(zhuǎn)速波動(dòng)幅度也基本均勻。
圖8是輕度偏心的典型波形，可看出電機(jī)通電的周期分布不均勻，連續(xù)斷電的周期數(shù)約為16～23次，接近或超過滾筒旋轉(zhuǎn)半圈的測(cè)量次數(shù)17次。但在斷電期間轉(zhuǎn)速波動(dòng)幅度還不高。
圖9是嚴(yán)重偏心的典型波形，不僅連續(xù)斷電的周期數(shù)接近或超過17次，而且在斷電期間轉(zhuǎn)速明顯大幅度增加。因此，對(duì)在斷電期間轉(zhuǎn)速增加情況進(jìn)行分類，可以確定偏心程度。
本例的實(shí)際判定規(guī)則是整個(gè)測(cè)量期間連續(xù)斷電的周期數(shù)都不超過15次，為0級(jí)偏心(不偏心)；超過15次，初步判定有偏心。再根據(jù)該組超過期間的速度進(jìn)一步判定若大于90RPM的次數(shù)大于12次，為4級(jí)偏心；大于89RPM的次數(shù)大于12次，為3級(jí)偏心；轉(zhuǎn)速大于87RPM的次數(shù)大于11次，為2級(jí)偏心；其余1級(jí)偏心。顯然，1級(jí)偏心實(shí)際上是轉(zhuǎn)速大于87RPM的次數(shù)小于11次。
最后進(jìn)行步驟(八)，根據(jù)檢測(cè)的偏心程度，結(jié)合均勻化操作次數(shù)進(jìn)行后續(xù)動(dòng)作。只要出現(xiàn)0級(jí)偏心，就進(jìn)行主脫水。在第一組的1、2次均勻化操作后，若出現(xiàn)2級(jí)及以上偏心，則返回步驟(一)；否則，先預(yù)脫水，然后返回步驟(一)。在第二組的3、4次均勻化操作后，若出現(xiàn)3級(jí)及以上偏心，則返回步驟(一)；否則，先預(yù)脫水，然后返回步驟(一)。在第三組的5、6、7、8次均勻化操作后，若出現(xiàn)4級(jí)偏心，則返回步驟(一)；否則，先預(yù)脫水，然后返回步驟(一)。若始終都是4級(jí)偏心，則停機(jī)報(bào)警。預(yù)脫水是以300轉(zhuǎn)/分旋轉(zhuǎn)10秒。其流程由圖10顯示，其中的均勻化操作和檢測(cè)包含步驟(一)到步驟(七)。
步驟(八)的判斷與步驟(七)的檢測(cè)實(shí)際上是同時(shí)進(jìn)行的。
圖6是根據(jù)本發(fā)明提出的優(yōu)選實(shí)施例2，與實(shí)施例1大致相同，區(qū)別在于均勻化和壓貼區(qū)段采用連續(xù)的勻加速過程，偏心判定用平均值法，其均勻化和檢測(cè)階段的轉(zhuǎn)速曲線如圖6所示，其流程如下(一)滾筒從38(轉(zhuǎn)/分)的轉(zhuǎn)速，以1.4(RPM/秒)的加速度，加速到52(轉(zhuǎn)/分)。
(二)滾筒從52(轉(zhuǎn)/分)的轉(zhuǎn)速，以11(RPM/秒)的加速度，加速到60(轉(zhuǎn)/分)。
(三)滾筒從60(轉(zhuǎn)/分)的轉(zhuǎn)速，以3(RPM/秒)的加速度，加速到75(轉(zhuǎn)/分)。
(四)滾筒以75(轉(zhuǎn)/分)轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)3圈，進(jìn)行偏心檢測(cè)。
(五)根據(jù)檢測(cè)的偏心程度，結(jié)合均勻化操作次數(shù)，決定進(jìn)行主脫水、預(yù)脫水或返回步驟(一)重新均勻化操作。
下面對(duì)不同部分進(jìn)行說明，相同部分不再重復(fù)。
步驟(一)是分散操作，采用連續(xù)的勻加速過程，包含了離心分散和沖擊分散兩個(gè)區(qū)域，加速時(shí)間約10秒，旋轉(zhuǎn)約7.5圈。
步驟(二)是分布操作，與實(shí)施例1基本相同。
步驟(三)是螺旋壓貼操作，采用不完全壓貼，加速時(shí)間約5秒，旋轉(zhuǎn)約5～6圈。即壓貼分層約5～6層。勻加速壓貼過程基本是等間距的。
步驟(四)是偏心檢測(cè)，采用平均值法，具體為當(dāng)檢測(cè)期間連續(xù)斷電次數(shù)始終小于18次時(shí)，判定滾筒0級(jí)偏心，即不偏心；大于或等于18次時(shí)，將斷電期間的速度累加，其和除以次數(shù)得到平均值，根據(jù)平均值的大小，從高到低判斷偏心程度平均值大于84rpm為4級(jí)，大于82rpm為3級(jí)，大于79rpm為2級(jí)，小于等于79rpm為1級(jí)。本例中檢測(cè)通電的轉(zhuǎn)速為75rpm，不偏心時(shí)平均速度就在78～79rpm，因此1級(jí)偏心中重力勢(shì)能基本上剛好克服滾筒轉(zhuǎn)動(dòng)的摩擦損耗。這也可以作為分級(jí)的原則。另外，由于轉(zhuǎn)速降低，旋轉(zhuǎn)一圈的測(cè)量次數(shù)約為40次，不偏心判定標(biāo)準(zhǔn)也變?yōu)?8次。
步驟(五)與實(shí)施例1步驟(八)基本相同。其流程也由圖10表示，只是其中的均勻化操作由本例的步驟(一)(二)(三)代替。
以上各例中，都取滾筒的半徑為0.25米，對(duì)于其他半徑的滾筒，不難根據(jù)前述公式計(jì)算。
顯然，同一發(fā)明可以有多種實(shí)施方式，本發(fā)明不僅限于以上實(shí)施例，普通技術(shù)人員根據(jù)本發(fā)明的思想和方法，可以構(gòu)造其它實(shí)施例；也不僅限于滾筒式洗衣機(jī)，也適用于類似離心脫水裝置。這不能認(rèn)為是超出了本發(fā)明的范圍。
權(quán)利要求
1.一種用于控制滾筒式洗衣機(jī)及類似離心脫水裝置脫水過程中的滾筒控制方法，由依次進(jìn)行的均勻化操作、偏心程度檢測(cè)、高速主脫水操作等步驟構(gòu)成，其宿主滾筒洗衣機(jī)或離心脫水裝置包含滾筒、控制器、驅(qū)動(dòng)電機(jī)及相應(yīng)的調(diào)速器，還可以包含轉(zhuǎn)速檢測(cè)器、偏心程度檢測(cè)器等部件，其特征在于均勻化操作包含依次進(jìn)行的分散化操作、分布操作和壓貼操作所述分散化操作，是將滾筒在(0.6～0.9)NF的轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)旋轉(zhuǎn)2圈以上所述分布操作，是將滾筒從分布操作起點(diǎn)轉(zhuǎn)速，以特定的加速度加速，使?jié)L筒上某特定點(diǎn)旋轉(zhuǎn)到最高處[C]的速度恰好等于分離轉(zhuǎn)速NF；該分布操作起點(diǎn)轉(zhuǎn)速在(0.6～0.9)NF范圍內(nèi)，該特定點(diǎn)沿旋轉(zhuǎn)方向到最高處[C]的角距離為0.6～1圈所述壓貼操作，是將滾筒從壓貼起點(diǎn)轉(zhuǎn)速NYQ加速到壓貼終點(diǎn)轉(zhuǎn)速NYZ，且加速過程中滾筒旋轉(zhuǎn)2圈以上，其中NF≤NYQ≤1.1NF，NYZ≥1.2NF，NF=30πg/R0]]>其中R0為滾筒內(nèi)壁半徑，g為重力加速度，π為圓周率。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述方法，其特征在于所述壓貼操作的壓貼終點(diǎn)轉(zhuǎn)速NYZ，不高于1.42NF。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述方法，其特征在于所述分布操作中所選特定點(diǎn)，是分布操作開始瞬間滾筒上的點(diǎn)[E]，分布操作開始瞬間從拋射點(diǎn)[A]所拋射物料飛行一段時(shí)間后落下時(shí)，該點(diǎn)[E]正好旋轉(zhuǎn)到物料的落點(diǎn)。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述方法，其特征在于所述分布操作中所選特定點(diǎn)，是分布操作開始瞬間滾筒上的點(diǎn)[E]，分布操作開始瞬間從拋射點(diǎn)[A]所拋射物料飛行一段時(shí)間后落下時(shí)，該點(diǎn)[E]正好旋轉(zhuǎn)到物料的落點(diǎn)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述方法，其特征在于所述分散化操作方法，是先將滾筒在(0.6～0.75)NF的轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)旋轉(zhuǎn)2圈以上，再在(0.8～0.9)NF的轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)旋轉(zhuǎn)2圈以上。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述方法，其特征在于所述分散化操作方法，是先將滾筒在(0.6～0.75)NF的轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)的固定轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)2圈以上，再在(0.8～0.9)NF的轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)的固定轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)2圈以上所述分布操作中所選特定點(diǎn)，是分布操作開始瞬間滾筒上的點(diǎn)[E]，分布操作開始瞬間從拋射點(diǎn)[A]所拋射物料飛行一段時(shí)間后落下時(shí)，該點(diǎn)[E]正好旋轉(zhuǎn)到物料的落點(diǎn)所述壓貼操作的加速過程分為不少于2個(gè)的分段，每分段內(nèi)滾筒以固定轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)至少1圈，段間轉(zhuǎn)速以階躍方式加速；各分段遵循等間距原則，即相鄰分段的壓貼半徑之差基本相等。
7.根據(jù)權(quán)利要求1、2、3、4、5或6所述方法，其特征在于壓貼操作完成后，繼續(xù)旋轉(zhuǎn)2圈以上，進(jìn)行偏心檢測(cè)，方法為以固定的周期對(duì)電機(jī)進(jìn)行開關(guān)控制，每個(gè)周期開始時(shí)，若滾筒轉(zhuǎn)速低于終點(diǎn)轉(zhuǎn)速NYZ，則電機(jī)通電一周期，否則斷電一周期；同時(shí)記錄每個(gè)周期的開關(guān)狀況及轉(zhuǎn)速。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述方法，其特征在于根據(jù)記錄的開關(guān)序列和轉(zhuǎn)速序列，判定滾筒的偏心程度當(dāng)檢測(cè)期間連續(xù)斷電次數(shù)始終小于一定的次數(shù)時(shí)，判定滾筒不偏心；否則，根據(jù)該組連續(xù)斷電序列轉(zhuǎn)速的平均值的大小判斷偏心程度，平均值越大偏心越大。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述方法，其特征在于根據(jù)記錄的開關(guān)序列和轉(zhuǎn)速序列，判定滾筒的偏心程度，設(shè)立從0級(jí)到K級(jí)的偏心程度依次增加的K個(gè)偏心程度等級(jí)，0級(jí)偏心為不偏心，K級(jí)偏心程度最大當(dāng)檢測(cè)期間連續(xù)斷電次數(shù)始終小于一定的次數(shù)時(shí)，判定滾筒0級(jí)偏心，即不偏心；否則，初步判定滾筒偏心，進(jìn)一步根據(jù)該組連續(xù)斷電期間的轉(zhuǎn)速序列判定偏心程度設(shè)定K-1個(gè)大于終點(diǎn)轉(zhuǎn)速NYZ且遞增的判定轉(zhuǎn)速NP2、NP3、…、NPk，和K-1個(gè)判定次數(shù)C2、C3、…、Ck，從高到底進(jìn)行判斷當(dāng)該轉(zhuǎn)速序列中大于判定轉(zhuǎn)速NPi的次數(shù)大于判定次數(shù)Ci，判定為i級(jí)偏心；其余為1級(jí)偏心其中i、K均為自然數(shù)，i≤K，K≥2。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述方法，其特征在于從第1組開始，依次進(jìn)行K組均勻化操作嘗試，每組若干次在任何一次均勻化操作后，當(dāng)檢測(cè)到滾筒不偏心時(shí)，終止均勻化操作嘗試，進(jìn)行主脫水，否則若在屬于第j組的均勻化操作及檢測(cè)后，當(dāng)偏心程度超過j級(jí)時(shí)，進(jìn)行下一次均勻化操作嘗試；否則，先進(jìn)行預(yù)脫水，然后進(jìn)行下一次均勻化操作嘗試其中j為自然數(shù)，j≤K若K組嘗試全部完成后，尚未進(jìn)入主脫水，則停機(jī)報(bào)警所述預(yù)脫水，是讓滾筒以(4～6)NF的轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)一定的時(shí)間。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種均勻化方法、偏心檢測(cè)方法和脫水控制方法，能使?jié)L筒洗衣機(jī)及類似離心脫水裝置中的物料均勻分布，減少偏心引起的振動(dòng)、噪音。此法采用科學(xué)原理，將均勻化操作細(xì)分為分散操作、分布操作和壓貼操作，通過優(yōu)化每個(gè)細(xì)分過程，獲得很好的均勻化效果。并采用短周期通斷電機(jī)方法，采集滾筒以72～85RPM轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)一圈中因偏心引起的轉(zhuǎn)速變化，對(duì)偏心程度的進(jìn)行檢測(cè)，有很好的效果。進(jìn)而對(duì)較小偏心情況，以300RPM左右轉(zhuǎn)速進(jìn)行預(yù)脫水、重新均勻化，使脫水過程高效快捷，效果更佳。
文檔編號(hào)D06F49/00GK1760430SQ20051010613
公開日2006年4月19日 申請(qǐng)日期2005年10月4日 優(yōu)先權(quán)日2005年10月4日
發(fā)明者朱筱杰 申請(qǐng)人:朱筱杰