Измерение скорости вращения барабана стиральных машин методом вибродиагностики

ТЕХНИЧЕСКИЕ СИСТЕМЫ В СЕРВИСЕ

УДК 648.23

ИЗМЕРЕНИЕ СКОРОСТИ ВРАЩЕНИЯ БАРАБАНА СТИРАЛЬНЫХ МАШИН МЕТОДОМ ВИБРОДИАГНОСТИКИ

К.П. Королев, соискатель, test@rostest.ru,

И.Н. Чекрыжов, инженер, test@rostest.ru,

Л.В. Сумзина, кандидат технических наук, доцент, зав. кафедрой, byttech1@yandex.ru,

ФГУ «Российский Центр испытаний и сертификации — Москва» (ФГУ «Ростест—Москва»), ФГОУВПО «Российский государственный университет туризма и сервиса», г. Москва

The authors develop the computerized vibration measurement system to assess the speed of rotation of the drum in washing machines during the test in functional characteristics. The article describes a scheme of mounting the accelerometers. The proposed method evaluates the speed of drum rotation while wringing, without interference in machine design and implementation of complex assembly operations, for example, with optical sensors and tachogenerators.

Keywords: vibration diagnostics, piezoelectric vibration transducer, acceleration in vibration.

Статья посвящена разработке компьютеризированного виброизмерительного комплекса, позволяющего производить измерение скорости вращения барабана стиральных машин при проведении испытаний на функциональные характеристики. Приведена схема крепления акселерометров и результаты исследований. Предложенный метод позволяет измерить скорость вращения барабана при отжиме без вмешательства в конструкцию машины и применения более сложных монтажных операций по установке оптических датчиков, тахогенераторов и других устройств.

Ключевые слова: вибродиагностика, пьезоэлектрические вибропреобразователи, виброускорение.

Для современной бытовой техники основными характеристиками являются безопасность эксплуатации, функциональные показатели, расход электроэнергии, воды, показатели надежности.

В настоящее время на отечественном рынке бытовой техники широко представлены модели зарубежного производства. Поступающая в торговую сеть бытовая техника иностранного производства практически не испытывается, заявляемые производителями функциональные показатели, как правило, не проверяются в независимых лабораториях. Исключение составляют только измеряемые в процессе сертификационных испытаний характеристик безопасности, проводимых в системе отечественных стандартов характеристики безопасности. Проведение таких обязательных испытаний регламентируется Законом о техническом регулировании.

В сложившейся ситуации часто возникают вопросы о соответствии реальных характеристик техники заявленным показателям фирм-производителей, для решения которых необходи-

мо проводить испытания по определению функциональных показателей бытовой техники, в том числе автоматических стиральных машин.

В настоящее время в России функционирует только одна лаборатория в ФГУ «Центр испытаний и сертификации — Москва» (ФГУ «Ростест— Москва»), которая выполняет испытания по измерению функциональных характеристик стиральных машин согласно современной международной методике. Для проведения испытаний в ФГУ «Ростест—Москва» был разработан стандарт предприятия СТП 8.11.201.61-2007, в основу которого положен стандарт МЭК/ЕН 60456.

С целью расширения функциональных возможностей и одновременного выполнения технической диагностики в процессе испытаний в ФГУ «Ростест—Москва» был разработан приборноизмерительный комплекс, позволяющий записывать профили технических параметров: тока, потребляемой мощности, расхода воды, скорости вращения барабана, температуры моющего раствора. Измерения и запись могут вестись одно-

70 научный журнал ВЕСТНИК АССОЦИАЦИИ ВУЗОВ ТУРИЗМА И СЕРВИСА 2009 / № 4

Измерение скорости вращения барабана стиральных машин...

временно по 45 каналам. С помощью комплекса производится одновременное осуществление технической диагностики автоматических стиральных машин и выявление скрытых дефектов [1].

Комплекс выполнен в единственном экземпляре, не имеет отечественных аналогов, по сравнению с зарубежными аналогами имеет следующие отличия:

— универсальное применение для ряда бытовой техники;

— вывод на монитор компьютера поступающей информации в виде таблиц и графиков изменения измеряемых параметров в режиме реального времени «on-line»;

— построения графиков профилей вышеперечисленных параметров с любым заданным масштабным коэффициентом для выбранного отрезка времени в Excel.

Измерения технических параметров, в том числе показателя качества стирки, качества полоскания и эффективности отжима дает полное представление о функциональных характеристиках стиральных машин. Блок-схема измерительновычислительного комплекса приведена на рис. 1.

Одной из проблем, возникающих при проведении функциональных испытаний, является то, что для определения скорости вращения барабана при отжиме необходимо производить установку оптические датчиков, тахогенераторов, что требует вмешательства в конструкцию машины и применения соответствующих монтажных операций.

Вибрация, возникающая на стиральных машинах при отжиме загрузки, не является гармонической (синусоидальной), а представляет собой полигармонический процесс (искаженная синусоида). Для описания и измерения этой формы вибрации используется метод преобразования Фурье, заключающийся в том, что любую периодическую зависимость рассматривают как комбинацию ряда гармонических колебаний с взаимозависимыми частотами [2].

Ряд Фурье представляется в виде следующей функции:

x

где Aj ю, А 2ю — амплитуды и частоты (первой, второй и т.д.) соответствующих гармонических составляющих.

Первая гармоническая составляющая частота соответствует частоте вращения барабана машины.

Рис. 1. Блок-схема приборно-измерительного комплекса

71

ТЕХНИЧЕСКИЕ СИСТЕМЫ В СЕРВИСЕ

Для измерений используется компьютеризированный виброизмерительный комплекс, позволяющий записывать, обрабатывать и анализировать соответствующие параметры вибрации (интегральные уровни, гармонические частоты и т.д.). В качестве датчиков используются пьезоэлектрические вибропреобразователи. Расположение датчиков указано на рис. 2. Датчики располагаются в трех взаимноперпендикулярных осях (X, Y и Z). Направление измерительных осей у стиральных машин с фронтальной и верхней

загрузкой совпадает относительно оси вращения барабана.

На рисунке 3 приведен пример записи интегральных уровней виброускорения, возникающих на корпусе стиральных машин при отжиме. Вибрация на машинах зависит от равномерности распределения текстиля в барабане и возникающего вследствие этого дисбаланса.

С целью повышения точности и достоверности полученных результатов исследования проводятся 10 раз. Во время отжима записываются про-

Рис. 2. Схема размещения пьезоэлектрических датчиков на корпусах стиральных машинах с верхней или фронтальной загрузкой

Рис. 3. Запись интегральных уровней виброускорений в трех взаимноперпендикулярных осях на корпусе

стиральной машины во время отжима

72 научный журнал ВЕСТНИК АССОЦИАЦИИ ВУЗОВ ТУРИЗМА И СЕРВИСА 2009 / № 4

Измерение скорости вращения барабана стиральных машин...

Рис. 4. Автоспектр выделенного участка интегрального уровня виброускорения с первой гармонической частотой вибрации F1

фили интегральных значений (среднеквадратические) виброускорений (в м/сек2). По результатам 10 измерений рассчитывается среднеарифметическое значение виброускорения, по которому можно оценить величину вибрации машины при отжиме с соответствующей загрузкой.

Компьютерная обработка результатов измерений позволяет измерить первую гармоническую составляющую частоту вибрации, соответствующей частоте вращения барабана при отжиме.

При компьютерной обработке результатов записей интегральных уровней виброускорения на фазе последнего отжима выделяются участки с установившимся режимом виброускорения (без резких колебаний уровня). Далее строится автоспектр выделенного участка и измеряется первая гармоническая частота вибрации, характеризующая частоту оборотов при отжиме.

На рисунке 4 приведен автоспектр выделенного участка интегрального уровня виброускорения с первой гармонической частотой вибрации.

Искомая величина скорости вращения барабана (V) в оборотах в минуту рассчитывается по формуле:

V = F1 х 60,

где F1 — первая гармоническая составляющая частота в Гц, измеренная с помощью виброизмерительного комплекса.

Предложенный метод позволяет измерить скорость вращения барабана при отжиме без вмешательства в конструкцию машины и применения более сложных монтажных операций по установке оптические датчиков, тахогенераторов и других устройств.

Литература

1. Бас В.Н., Королев К.П. Экспертиза бытовой техники по показателям качества // Вестник технического регулирования. — 2006, № 5 (30).

2. Приборы и системы для измерения вибрации, шума и удара / под ред. В.В. Клюева. М.: Машиностроение, 1978.

73