家用顶开门式全自动洗碗机毕业设计

兰州工业学院毕业设计（论文）题目 家用顶开门式全自动洗碗机 系 别 机电工程学院 专 业 机电一体化 班 级 姓 名 学 号 指导教师（职称） 日 期 20xx-2-26 兰州工业学院毕业设计（论文）任务书 机电工程 学院 机电一体化技术 专业设 计 题 目 家用顶开门式全自动洗碗机 学 生 姓 名 班 级 起 止 日 期 指 导 教 师 1.毕业设计的原始数据： 电源：220V 50Hz容积：50L2.毕业设计(论文)的内容和要求(包括技术要求、图表要求以及工作要求等)： (1) 程序旋钮：中洗、强洗(2) 水温：冷洗、55、65；(3) 洗碗结束蜂鸣3.毕业设计应完成的技术文件： (1) 绘制控制面板图(2) 绘制洗碗机结构图和零件图(3) 绘制洗碗机电气原理图(4) 撰写设计说明书4.主要参考文献：1郭圣栋.全自动洗碗机硕士论文设计.科学通报， 2008方案2曾万平.全自动洗碗机毕业设计.重庆科技大学， 2010.103梁庆芬.一种可自动排渣和清洗的新型洗碗机.广州铁路职业技术学院，5100954庄达开.家用电器科技.万方数据库期刊,2002 5庄开达.家用洗碗机的外观与工业设计期刊论文-家用电器科技2002(03)6冯涛.家用电器，20137刘任先,张敏,钱雪松.洗碗机洗净度评价方法研究期刊论文-家电科技，20035.毕业设计(论文)进度计划(以周为单位)：起 止 日 期工 作 内 容备 注2013.12.92014.3.1416周（1周）1718周（1.5周）1819周（1周）1920周(1周)20周（0.5周）21周(1周)下学期12周(2周)方案确定（结构示意图、控制面板图）绘制洗碗机装配图绘制洗碗机零件图电气控制图软件图编写说明书毕业答辩教研室审查意见： 教研室主任 年 月 日学院审查意见： 学院院长 年 月 日摘 要 洗碗机又称洗碟机或餐具清洗机，是一种代替人工洗涤碗、碟、杯、盘和勺等餐具的家用电器。家用洗碗机在我国具有巨大的市场潜力，随着洗碗机性能的不断改善及消费者认识的不断提高，家用洗碗机必将成为我国“21世纪厨房新亮点。 目前洗碗机控制系统大多采用定时控制的模式，不能根据餐具量和污染度来自动选择水温和洗涤时间，存在耗水、耗能大和洗涤时间长的缺点。并且大多数产品功能单一，人性化不足，很难适应当前市场需求,为满足市场需求，本设计采用微控制器PLC为控制核心，设计出高效率、节能、节水、操作方便和人机交互界面友好的全自动洗碗机控制系统。 第一，对洗碗机的现状和当前市场的需求及其发展趋势作了分析，在此基础上确定了本系统的设计原则、动作控制方案及总体设计方案。 第二，根据确定的原则及方案，设计了系统的硬件原理图。采用了流量计来进行水量控制，使计水更精确；采用了图形液晶显示屏，使人机界面更友好；采用了音乐蜂鸣电路，增加了产品的新颖性。 第三，对系统的软件结构作了分析，且对主程序和各功能子程序的实现方法作了较祥细的分析。通过实验测试，表明控制系统的设计合理，达到了预期目标。关键词：洗碗机；PLC控制；全自动Abstract Dishwasher is also known as dining utensils cleaning machine，is an artificial substitute for washing bowls，plates，cups，plates，spoons or other utensils of household appliancesWithThe improving of household dishwasher and the rising of consumer awareness，household dishwasher has a huge market in china，household dishwasher is bound to become a new hi9111ight of the 21st century kitchen” At present，most of dish washers control system uses the timing control model，it Can not select water quantity, water temperature and washing time according to the amount and pollution of tableware auto mat ,causing shortcoming of wasting water, energy and time in the process of washingMoreover, most of products single function and less human makes it difficult to adapt to current market demandFirstly, on the basis of the analysis for the dish washers current Status and demand of the market and its development trend，it determined the systems design principles and Program of process and design programFinally, it makes all analysis of the systems software structure，analyzes the he particular ways of the main program and the subprogramLaboratory tests showed that the control systems design has achieved the desired goals Key words：Dishwasher；Microprocessor Control；Test目 录摘 要IAbstractII1 绪论11.1 家用洗碗机的现状及发展趋势11.2 课题研究的意义21.3 全自动家用洗碗机整机结构组成1 231.4 论文的主要工作41.5 本章小结42 全自动洗碗机机械部分设计52.1全自动洗碗机原理和结构设计52.1.1全自动洗碗机的工作原理52.1.3全自动洗碗机的优点72.2喷臂的设计472.3泵的设计382.3.1泵的工作原理82.3.2泵的基本参数82.3.3泵的结构设计92.3.4泵的轴封102.3.5机械密封的工作原理112.3.6机械密封泄漏途径与密封要求112.4碗篮的设计7 8122.5电机的选择132.5.1罩极电机的含义132.5.2罩极电机的分类132.5.3罩极电机的优点142.6带轮的选择152.6.1 皮带轮的选择原则152.6.2皮带轮传动的优点152.6.3带轮的材料和生产要求162.6.4带轮的型号162.6.5带轮的计算172.6.6带轮的安装和拆卸182.6.7带轮安装注意事项192.7热管的选择202.7.1加热管的组成和功能特性202.7.2加热管的使用范围及分类212.7.3加热管的选择212.8轴承的选择及润滑223 洗碗机控制系统硬件结构设计233.1可编程序控制器的发展历史233.2可编程序控制器的含义243.3 PLC的基本结构与工作原理243.3.1 PLC的基本结构243.3.2 PLC的工作原理253.4 PLC扫描周期与特点273.4.1 PLC扫描周期273.4.2 PLC的特点273.5 PLC的编程标准283.6 PLC的调试293.7 全自动洗碗机的控制10303.7.1 全自动洗碗机输入输出分配表313.7.2 全自动洗碗机的硬件设计323.7.3 全自动洗碗机的软件设计33总 结34致谢35参考文献36附录3738兰州工业学院毕业设计（论文）1 绪论1.1 家用洗碗机的现状及发展趋势洗碗机又称洗碟机或餐具清洗机，是一种代替人工洗涤碗、碟、杯、盘和勺等餐具的家用电器。其工作原理是将溶解了洗涤剂的热水高速射向待清洗的厨具，洗涤后排水，然后换清水清洗，洗净后利用自身余热或加热元件加热的空气把餐具吹干，因此有的国家又称其为碗碟干燥机。洗碗机起源于欧洲，在1927年，德国就制造出世界上第一台简易的洗碗机口。目前，在国外一些发达国家，家用洗碗机是非常受民众的欢迎，平均普及率已达50左右，尤其是在美、德、法等国家，家用洗碗机普及率高达70以上，东南亚国家也在以每年20的增幅发展。国外洗碗机生产厂家众多，主要生产公司有GE、Whirlpool、Bosch、WCI、Maytag及日本的松下和三菱等。我国洗碗机的开发和生产起步较晚，直至90年代初才逐渐发展起来，目前共有20余家厂家生产此类产品。但国内的普及率尚不高，尚属超前消费产品。目前国内比较有影响力的洗碗机生产厂家有海尔、美的、小天鹅和澳柯玛等，它们目前是以外销为主，且多为国外知名品牌贴牌生产。目前洗碗机种类较多，按用途可分为商用和家用两大类；按外型结构可分为台式和柜式两大类；按洗涤形式主要可分为淋浴式、叶轮式、水流式和超声波式等。下面就几种洗碗机的工作原理和特点作个简介。1淋浴式洗碗机。其工作原理是通过一洗涤泵将水流通过喷淋器高压喷出，水流的反作用力使喷淋器旋转，从而使水流可以达到洗碗机的任何角落，水流经过加热器加热后温度可达80度，在高温水流和强碱性洗涤剂的作用下，有效地除去餐具上的油污。其内部结构又可分为上下回转喷嘴式、下回转喷嘴式、下回转喷嘴反射式、多孔管式、雨弹头式及旋转汽缸式等。这种洗碗机的洗涤效果较好，现世界上大部分家用洗碗机采用这种洗涤方式。2水流式洗碗机。这种洗碗机与普通的波轮洗衣机工作原理基本相同，不同的是洗碗机的机槽架下面装有波轮。电动机带动波轮盘高速运转，从而使机槽内的洗涤水旋转滚溅，以充分达到洗涤洗净的目的。这种洗碗机用水量大，且洗涤度不高。3叶轮式洗碗机。这种洗碗机在其机槽架的下部设有叶轮，叶轮与电动机相连接，工作时，电动机带动叶轮盘高速运转，并将机槽内的洗涤水朝上随叶轮飞溅，以达到清洗的目的。这种洗碗机也是用水量大，且洗涤度不高。 4超声波洗碗机。这种洗碗机依靠装在机体底部和侧面的超声波振动元件，发出1050KHZ左右的超声波，通过水的作用将餐具洗净。这种洗碗机具有较好的洗涤效果，但工作时噪声很大晦埘。就家用洗碗机的控制系统而言，目前主要有两种，一种是机械程控式；另一种是单片机程控式。机械控制式的程序控制器是由同步微电机作动力，经过齿轮系统减速，驱动多组不同功能的记忆凸轮，使多个组合开关的触点按设定的时序进行接合或断开，从而使洗碗机按预置的程序工作。这种程序控制器主要用在早期的洗碗机控制系统中，由于它结构复杂、稳定性差且成本贵，现在基本上被单片机式的程序控制器代替嘲。目前，市场上的家用洗碗机，不论采用哪种控制器，大多采用定时控制的模式，即洗碗机不管洗涤对象如何，洗涤时都采用一样的进水量、水温和洗涤时间。这种控制方式，存在耗水、耗能大和洗涤时间长的缺点。并且大多数产品功能单一，人性化不足，很难满足当前市场需求。为了适应社会的发展，提高产品在市场上的吸引力，高效率、低噪声、节能、多功能、智能化和操作方便是家用洗碗机发展的趋势。1.2 课题研究的意义据资料统计，我国城镇居民家庭己达到1.6亿户，即使每年只有1的家庭购买洗碗机，其年市场需求也在百万台以上，可见家用洗碗机在我国具有巨大的市场潜力。制约家用洗碗机在我国市场上发展的主要瓶颈还是其性能，过去几年的市场调研数据显示，用户比较顾虑洗碗机的洗净度、耗水量、耗电量及操作是否方便等。因此，开发出具有高效率、省水、节电、操作方便和人机界面友好的全自动洗碗机控制系统是有巨大市场的。根据相关预测，随着洗碗机性能不断改善和消费者认识不断提高，家用洗碗机将成为我国“21世纪厨房新亮点。为满足当前市场需要，本文采用PLC为控制核心，本着“高效、节能、友好、安全、低成本”相统一的原则，设计出全自动洗碗机控制系统。1高效。本系统采用浊度传感器来检测洗涤物的脏污度，以此选择洗涤时间和洗涤水温，使洗涤更高效。并且可以根据不同的洗涤对象，选择不同的洗涤方式，在本系统中设置“预洗”、“中洗”、“强洗”“漂洗”等洗涤方式。2节能。系统采用流量计，代替传统的水位开关计水或定时计水方式，使进水量更精确，达到节水的目的。同时本系统是以洗涤物的脏污度为参考，来选择洗涤时间和洗涤水温，使系统更节省电能。3友好。通过图形LCD显示洗碗机工作状态；轻触按键实现输入操作；音频系统实现音乐4安全。当洗碗机在洗涤过程中出现了异常情况，洗碗机应停止工作，且报警提示。5低成本。系统设计中，在达到控制要求的基础上，尽可能地考虑其经济性。1.3 全自动家用洗碗机整机结构组成1 2本文洗碗机采用淋浴式洗涤方式，淋浴式家用洗碗机的整机结构组成如图11所示。淋浴式家用洗碗机整机结构主要由箱体、电加热系统、洗涤系统、程序控制器以及操作显示面板等部分组成。其中洗涤系统由储水槽、吸水、排水管、洗涤泵、下喷臂支撑和下喷臂、上喷臂排水泵等组成。整体结构.箱体部分.机门.机壳.内胆.控制显示部分程序控制器显示屏.餐具放置部分上碗架下碗架.电加热部分.加热管.进排水部分.排水阀.进水阀 .洗涤部分.喷臂.洗涤泵图1-1全自动洗碗机整机结构组成一个完整的洗涤过程主要包括：预洗中洗漂洗;预洗强洗漂洗.1.4 论文的主要工作本文旨在研究开发出具有高性能、多功能、操作方便和人机界面友好的全自动洗碗机控制系统，以增强产品在市场上的吸引力。为此，主要在以下几方面开展研究工作。1. 全自动洗碗机机械结构设计2全自动洗碗机控制系统硬件结构设计。3全自动洗碗机控制系统软件结构设计。1.5 本章小结本章论述了家用洗碗机在国内外发展的现状及趋势，并介绍了家用洗碗机的结构及工作原理。分析了目前洗碗机控制系统存在的不足，提出了以微控制器为控制核心的，全自动洗碗机控制系统的设计方案。2 全自动洗碗机机械部分设计2.1全自动洗碗机原理和结构设计2.1.1全自动洗碗机的工作原理 洗碗机在洗涤时通过电动进水阀进水，当水到达设定的水位时，电机启动，通过竖轴带动叶轮高速转动，叶轮的中心区域形成低气压区。由于水面有大气压力，使水沿着吸水筒被吸上行，这就是利用了龙卷风的原理。当悬浮在水中的残渣欲随水流进入吸水筒时，首先遭到第一级扫擦的阻击，随后又遭到第一级滤网的拦截；然后再遭到第二级扫擦的阻击，又遭到第二级细滤网的拦截，残渣被彻底滤除。扫擦转得快，滤网随吸水筒转得慢，它们之间存在相对运动，利用扫擦不停地对滤网上的残渣进行自动清洗，使滤网时刻保持畅通。过滤后的水上行至叶轮处，被叶轮驱动形成高速旋转水流，并被惯性离心力甩向圆盒形外壳周边而进入与其连通的四组喷臂中。被热水管加压的水从喷臂上的喷孔高速喷出至餐具上进行冲洗，由于把过滤、吸水、加压、喷射机构集合于一体，水在加压后至喷出所经的路径缩至最短而宽，阻力最小；在同样功率电机驱动下，喷射水速将比传统洗碗机提高。圆盒形外壳上部装有轴承可绕竖轴相对转动，圆盒形外壳不受竖轴直接驱动，而是在旋转水流的粘滞力作用下发生转动，与圆盒形外壳相连的喷臂也随之转动(喷臂、园盒形外壳、吸水筒和滤网由于受摩擦和水向前喷射产生的反冲力的阻碍，转速比叶轮和扫擦转得慢)。加洗涤剂进行冲洗适当时间后，电机停止，排水阀开启，饭粒和菜渣随着水流从排水口自动排出，排水彻底，没有积水；经换水进行漂洗后，餐具清洗干净。2.1.2全自动洗碗机的结构设计全自动洗碗机机机械结构包括了机箱，机箱的底部设有排水口及排水阀。机箱内设有一筒口朝下的吸水筒，吸水筒上面有与之固连的圆盒形外壳。开有喷孔的喷臂的内腔与圆盒形外壳连通，吸水筒筒口设有第一级过滤网和第二级细滤网，吸水筒和圆盒形外壳通过筒底处的轴承及滤网支架中心处的轴承，支撑从筒口下部穿过滤网穿出筒底的竖轴上，竖轴通过轴承支撑于机箱上，并由马达驱动旋转。吸水筒内的竖轴上部固定安装有叶轮，竖轴的顶端开有螺纹，采用螺帽防止吸水筒上下窜动。如图2-1所示，在过滤网下方有固定在竖轴上的第一扫擦和第二扫擦，其中，喷臂为四条，均衡地与圆盒形外壳相切，相邻的喷臂间的角度均为90度，喷臂上方开有喷孔，数量增加至24个。由于吸水筒口的进水面积较大，可保证增加喷孔所需足够的水量。同时由于水喷上去又落下来不断循环，所以耗水量并不增加。喷臂旋转的动力源自旋转水流对圆盒形外壳的粘滞力；此力比较大，故喷孔的喷射前仰角可以在不同餐具的0180度任意地方喷射，即使以2050度小角度向前上方喷射，产生的反冲力也不能阻挡喷臂向前转动，从而克服中式深碗的死角问题。1.电动出水阀 2.加热管 3.喷头 4.叶片 5.垫片 6.螺帽 7.水面 8.电动进水阀 9.皮带轮 10.刷子 11.一级过滤器 12.二级过滤器 13.刷子 图2-1全自动洗碗机结构图2.1.3全自动洗碗机的优点 (1)将过滤、吸水、加压、喷射机构集合于一体，将水流路径缩至最短而宽，阻力最小，能耗少，效率高，可节能。(2)抛弃了传统洗碗机的离心泵和许多连通水管网络，可节省成本。(3)在不增加耗水量和电机功率并减少噪声的前提下，增加了喷孔数、喷水量及喷水速度从而保证餐具的洗净率更高。(4)喷射的前仰角可在0-180度任意选取，从而解决了传统洗碗机洗中式餐具存在死角的问题。(5)能自动排渣和自动清洗滤网，解决了洗碗机的世界难题，使洗碗机变成真正的全自动，使用更方便。(6)解决了离心泵的积水问题，有电动排水阀将下水道与机箱彻底隔离，防止了二次污染。2.2喷臂的设计4喷臂采用高强度涤纶工程塑料注塑成腔体，其工作面设有不规则和不同方向的喷水口，如图26所示包括圆心设有一可套在冲洗室底板正中央立轴的轴套且下部周边设有在喷臂出水作用下使其绕立轴旋转的叶片。其中，喷臂为四条，均衡地与圆盒形外壳相切，相邻的喷臂间的角度均为90度，喷臂上方开有喷孔，数量增加至24个。结构紧凑，洗净率显著提高，可以全部排除清洗室内的污水，尤其是省去了排水泵及其配用电机，降低成本，减轻机重，可以作成壁挂式，从总体结构上达到了省电省水省时，更加方便卫生的效果。喷臂旋转的动力源自旋转水流对圆盒形外壳的粘滞力；此力比较大，故喷孔的喷射前仰角可根据不同餐具的需要在0180度任意选取，即使以2050度小角度向前上方喷射，产生的反冲力也不能阻挡喷臂向前转动。图2-6喷臂示意图2.3泵的设计3 2.3.1泵的工作原理离心泵之所以能把水送出去是由于离心力的作用。水泵在工作前，泵体和进水管必须罐满水形成真空状态，当叶轮快速转动时，叶片促使水快速旋转，旋转着的水在离心力的作用下从叶轮中飞去，泵内的水被抛出后，叶轮的中心部分形成真空区域。水源的水在大2.3.2泵的基本参数1.流量即泵在单位时间内排出的液体量,通常用体积单位表示,符号Q,单位有m3/h,m3/s,l/s等, 体积流量Q ： m3/h、m3/s、L/s 质量流量m ： kg/h、kg/s、t/h m=Q 液体密度kg/m3。2.扬程输送单位重量的液体从泵入口处(泵进口法兰)到泵出口处(泵出口法兰),其能量的增值。常用H表示,单位J/kg、m液柱。（J=Nm）3.转速 泵的转速是泵每分钟旋转的次数,用n来表示。 一般离心泵转速970 rpm、1450 rpm、2950 rpm；高速离心泵的转速可达 20000 rpm以上。 4.功率 工程单位：1 kW=1000 W 有效功率Ne 单位时间内泵输送出去的液体有效能头。 轴功率N：泵轴输入的功率。5.效率 用表示，是衡量泵的经济性的指标N泵输入功率（轴功率） Ne液体得到功率（有效功率）两者的差别在于损失，包括流动损失、泄漏、机械摩擦等。2.3.3泵的结构设计1.叶轮的设计它是离心泵内传递能量给液体的唯一元件,叶轮用键固定于轴上，随轴由原动机带动旋转，通过叶片把原动机的能量传给液体。 叶轮的作用是将原动机的机械能直接传给液体，以增加液体的静压能和动能(主要增加静压能)。叶轮有开式、半闭式和闭式三种，如图23所示。图23叶轮示意图开式叶轮在叶片两侧无盖板，制造简单、清洗方便，适用于输送含有较大量悬浮物的物料，效率较低，输送的液体压力不高；半闭式叶轮在吸入口一侧无盖板，而在另一侧有盖板，适用于输送易沉淀或含有颗粒的物料，效率也较低；闭式叶轮在叶轮在叶片两侧有前后盖板，效率高，适用于输送不含杂质的清洁液体。一般的离心泵叶轮多为此类。 根据本系统的要求，叶轮一般采用工程塑料，其大小尺寸根据系统所需来设计为直径100mm，厚度15mm。2.泵轴的设计轴是传递机械能的重要零件,原动机的扭矩通过它传给叶轮。泵轴是泵转子的主要零件，轴上装有叶轮、轴套、平衡盘等零件。泵轴靠两端轴承支承，在泵中作高速回转，因而泵轴要承载能力大、耐磨、耐腐蚀。泵轴的材料一般选用碳素钢或合金钢并经调质处理。2.3.4泵的轴封 由于泵轴转动而泵壳固定不动，在轴和泵壳的接触处必然有一定间隙。为避免泵内高压液体沿间隙漏出，或防止外界空气从相反方向进入泵内，必须设置轴封装置。 轴封装置主要防止泵中的液体泄漏和空气进入泵中，以达到密封和防止进气引起泵气蚀的目的。 轴封的形式：即带有骨架的橡胶密封、填料密封和机械密封。目前最主要采用机械密封和干气密封两种形式。2.3.5机械密封的工作原理机械密封是靠一对或数对垂直于轴作相对滑动的端面在流体压力和补偿机构的弹力（或磁力）作用下保持贴合并配以辅助密封而达到阻漏的轴封装置。常用机械密封结构如图24所示。由静止环转动。旋转环和静止环往往还可根据它们是否具有轴向补偿能力而称为补偿环或非补偿还。1、 旋转环（动环）2、弹性元件3、弹簧座4、紧定螺钉5、旋转环辅助密封圈6、静止环辅助密封圈7、固定压盖8、防转销图24泵轴机械密封结构图2.3.6机械密封泄漏途径与密封要求1.机械密封泄漏途径机械密封中流体可能泄漏的途径有A、B、C、D四个通道。C、D泄漏通道分别是静止环与压盖、压盖与壳体之间的密封，二者均属静密封。B通道是旋转环与轴之间的密封，静密封元件最常用的有橡胶O形圈或聚四氟乙烯V形圈，A通道则是旋转环与静止环的端面彼此贴合作相对滑动的动密封，它是机械密封装置中的主密封，也是决定机械密封性能和寿命的关键。2.机械密封要求机械密封对密封端面的加工要求很高，同时为了使密封端面间保持必要的润滑液膜，必须严格腔制端面上的单位面积压力，压力过大，不易形成稳定的润滑液膜，会加速端面的磨损；压力过小，泄漏量增加。所以，要获得良好的密封性能又有足够寿命，在设计和安装机械密封时，一定要保证端面单位面积压力值在最适当的范围。3.所选密封材料SIL硅橡胶密封圈: 具有极佳的耐热、耐寒、耐臭氧、耐大气老化性能。有很好的绝缘性能。但抗拉强度较一般橡胶差且不具耐油性。适用于家用电器如电热水器、电熨斗、微波炉等。还适用于各种与人体有接触的用品，如水壶、饮水机等。不建议使用于大部份浓缩溶剂、油品、浓酸及氢氧化钠中。一般使用温度范围为 -55250 。2.4碗篮的设计7 8碗篮构架是用户在使用洗碗机时反映较突出的问题，也是用户挑选时优先考虑的因素。如篮构架设计上的缺陷会导致餐具清洗不彻底，餐具与碗篮不匹配，有些餐具无法放入碗篮等。针对餐具清洗不彻底的问题经过调查发现市场上洗碗机的喷臂系统位于洗涤槽的顶部和底部，对于西方的餐具进行清洗问题不大，而中国餐具碗口深度高于西方餐具，因此，餐具的竖直放置不利于清洗。为了提高清洁度，须对其进行修改，内部空间依据家庭成员所使用的餐具数量作为洗碗机的最大容量，双层碗篮结构。由此，为了改进餐具放置效果，对碗篮的设计提出碗篮构思方案。依据中国餐具碗深的情况将碗倾斜倒扣，其碗碟尺寸经调查结果如表23所示以便冲击水流能够直接清洗碗底。将其组合并在洗涤槽的顶部设置一个喷臂喷水分流装置。上下两个喷臂喷水装置使餐碗受力均衡和解除清洗死角的情况。此种可以彻底地解决餐具清洗不干净的问题，其最终设计结果如图29所示： 表23 碗碟的尺寸碗碟子直径100 180130200高100 15015 30图29碗篮示意图2.5电机的选择2.5.1罩极电机的含义罩极式电动机（Shaded Pole Motor）是单相交流电动机中最简单的一种，通常采用笼型斜槽铸铝转子。本设计中所用的电机规格如表21所示。它根据定子外形结构的不同，又分为凸极式罩极电动机和隐极式罩极电动机。2.5.2罩极电机的分类 罩极电机分为凸极式罩极电动机和隐极式罩极电动机凸极式罩极电动机的定子铁心外形为方形、矩形或圆形的磁场框架，磁极凸出，每个磁极上均有1个或多个起辅助作用的短路铜环，即罩极绕组。凸极磁极上的集中绕组作为主绕组隐极式罩极电动机的定子铁心与普通单相电动机的铁心相同，其定子绕组采用分布绕组，主绕组分布于定子槽内，罩极绕组不用短路铜环，而是用较粗的漆包线绕成分布绕组（串联后自行短路）嵌装在定子槽中（约为总槽数的1/3），起辅助组的作用。主绕组与罩极绕组在空间相距一定的角度。当罩极电动机的主绕组通电后，罩极绕组也会产生感应电流，使定子磁极被罩极绕组罩住部分的磁通与未罩部分向被罩部分的方向旋转。罩极式电动机的优点就是结构简单，不用另加绕组和电容器，缺点是效率低，滑差大。空调嵌入机使用的排水泵是典型的罩极电机，不良率低，一般故障为电机脏堵。2.5.3罩极电机的优点1、合理的结构设计 灵活的引出线方向，罩极电机接线盒自身可旋转安装2、优越的罩极电机性能低噪音、低振动，高性能的防护等级3、众多的选择满足各种用户需求加装热敏电阻4、采用优化设计,具有较高效率，可产生可观的节能效果5、加装防尘密封圈、加热带、防油密封圈、注油、特殊轴伸、特殊法兰等各种在本设计中所用的电机外观图如图25所示 表21罩极电机规格额定电压220(V)额定功率0.05型号YJ61级数2极产品类型罩极异步电动机品牌天菱产品认证CCC额定转速2600r/min图25罩极电机外观2.6带轮的选择皮带轮，属于盘毂类零件，一般相对尺寸比较大，制造工艺上一般以铸造、锻造为主。一般尺寸较大的设计为用铸造的方法，材料一般都是铸铁（铸造性能较好），很少用铸钢（钢的铸造性能不佳）；一般尺寸较小的，可以设计为锻造，材料为钢。皮带轮主要用于远距离传送动力，农业机械动力的传送，空压机，减速器，减速机，发电机，轧花机等等。2.6.1 皮带轮的选择原则皮带轮各项指标及材质的选用是以能够达到使用要求的前提下上尽量减少原材料、工艺可行、成本最低的选择原则。2.6.2皮带轮传动的优点带轮传动的优点有皮带轮传动能缓和载荷冲击；皮带轮传动运行平稳、低噪音、低振动；皮带轮传动的结构简单，调整方便；皮带轮传动对于皮带轮的制造和安装精度不像啮合传动严格；皮带轮传动具有过载保护的功能；皮带轮传动的两轴中心距调节范围较大。皮带传动的缺点有：皮带轮传动有弹性滑动和打滑，传动效率较低和不能保持准确的传动比；皮带轮传动传递同样大的圆周力时，轮廓尺寸和轴上压力比啮合传动大；皮带轮传动皮带的寿命较短。各类机械设备的皮带轮的直径等尺寸都是自己根据减速比配的，根据工作转速与电机的转速自己设计。2.6.3带轮的材料和生产要求1.通常使用带轮的材料为灰铸铁HT200,HT250等(但是也可以根据客户需求使用钢件，铜件，铝件等）。2.带轮应满足：重量轻，质量分布均匀，消除制造中产生的内应力，皮带轮应进行静平衡校正。2.6.4带轮的型号国家标准规定了三角皮带的型号有O、A、B、C、D、E、F七种型号，相应的皮带轮轮槽角度有三种34、36、38，同时规定了每种型号三角带对应每种轮槽角度的小皮带轮的最小直径，大皮带轮未作规定。皮带轮的槽角分为32度 34度 36度 38度，具体的选择要根据带轮的槽型和基准直径选择；皮带轮的槽角跟皮带轮的直径有关系,不同型号的皮带轮的槽角在不同直径范围下的推荐皮带轮槽角度数如下：O型皮带轮在带轮直径范围在50mm71mm时为34度；在71mm90mm时为36度， 90mm时为38度； A型皮带轮在带轮直径范围在71mm100mm时为34度，100mm125mm时为36度；125mm时为38度； B型皮带轮在带轮直径范围在 125mm160mm时为34度；160mm200mm时为36度，200mm时为38度； C型皮带轮在带轮直径范围在200mm250mm时为34度，250mm315mm时为36度，315mm时为38度；D型皮带轮在带轮直径范围在 355mm450mm时为36度，大于450mm时为38度；E型 500mm630mm时为36度，大于38度时为630mm。2.6.5带轮的计算 （1）选择带型 根据小带轮转速为1400r/min，以及小带轮安装尺寸的大概范围，选取普通V带Z型 （2）带轮的基准直径d1和d2初选小带轮的基准直径d1，选取d1=71mm，大于V带轮的最小基准直径ddmin的要求71mm。 大带轮的基准直径dd2为：， 圆整为：dd2=140mm。（3）验算带的速度v普通V带的最大带速，故满足要求。（4）中心距和带的基准长度Ld 根据洗衣机桶体的安装尺寸，初取0=150mm，基准长度： 查表选取标准带的长度Ld为800mm，则实际中心距为：在安装时，在结构上要保持V不定期有一定的张紧力，安装中心距会略有所变化。（5）主动轮上的包角 （6）带的根数z、长度系数、包角系数、单根V带基本额定功率、单根V带额定功率增量查表6-18、表6-19、表6-20a和表6-20b，取另=1、=0.938、=0.024Kw、=0.03kW。 取整z=1 （7）带的预紧力，V带单位长度的资料q 查表得q=0.06kg/m，单根V带所需的预紧力为：=新安装带 取：（8）带传动作用在轴上的力：2.6.6带轮的安装和拆卸1.安装（1）检查皮带轮槽,确保没有伤痕或利边,所有尺寸均符合标准；（2）清洁所有部件表面,如带轮毂孔、锥套、螺拴孔等。将锥套装入皮带轮，使所有的螺孔对齐。（3）在螺杆（TB 1008-TB 3030）和螺纹（TB 3525-TB 5050）上涂油后旋入安装孔，但暂不旋紧。（4）清洁传动轴表面，将已装上锥套的带轮推到轴上的预定位置，查看三角带轮是否对准。（5）当使用键槽时，必须首先把它插入轴毂中，在键槽和孔毂之间必需要有一定的公差。（6）使用符合DIN911标准的六角扳手，交替地逐渐均匀地上紧各安装孔各螺栓，直到达到下表所示的扭矩。（7）在短时间运转（0.5到1小时)后，检查螺栓的拧紧扭矩，如有必要，重新拧紧。（8）为了防止异物侵入，用油脂填满孔的连接孔。2.拆卸（1）拧松所有螺栓，根据拆卸孔数量取出其中一个或二个螺栓，用油润滑螺栓纹和螺栓尖端，将螺栓插入拆卸孔内。（2）交替拧紧螺栓，直到锥套和皮带轮松开。（3）从轴上取出锥套和皮带轮。2.6.7带轮安装注意事项1.装配前最后一次清洗必须使用汽油，以保证各零部件干净并干燥，以保证配合面配合紧密且无油污，有足够的摩擦力。2.装配用内六角螺栓装配前也应用汽油洗净并晾干，不可在螺栓或螺孔中涂装润滑油或润滑脂，以保证螺栓紧固后有足够的摩擦自锁能力。3.三颗内六角螺栓即将安装到位时需轮番紧固，以保证锥套受均匀轴向力，保证带轮和锥套同轴定位良好。4.安装前检查测量装配用内六角螺栓长度，以保证装配螺栓紧固后能顶住锥套盲孔底端，以保证锥面配合紧密，并保证螺栓受到盲孔底端反向推力，产生双螺母原理一样的防松作用。5.皮带轮紧固后拉线检查并调整主、从动皮带轮相对位置，保证两轮处于同一平面且皮带张紧适度。6.皮带轮罩应完好并安装牢固，以保证运转中皮带断裂或皮带轮松动退出酿成重大安全事故。7.锥套属于易损件，经过长时间运转后，内孔及链槽可能发生损坏，每次装配前应检查，发现缺陷应及时更换备件。2.7热管的选择2.7.1加热管的组成和功能特性加热管是在无缝金属管内装入电热丝，空隙部分填满有良好导热性和绝缘性的氧化镁粉后缩管而成，再加工成用户所需要的各种型状。它具有结构简单，热效率高，机械强度好，对恶劣的环境有良好的适应性。它可用于各种液体和酸碱盐的加热，同时也适应低溶点的金属加热溶化。体积小、功率大：加热器首要采用集束式管状电热元件。热呼应快、控温精度高，综合热效率高。加热温度高：加热器设计最高任务温度可达850。寿命长、牢靠性高：该加热器采用非凡电热资料制造，设计外表功率负荷低，并采用多重维护，使电加热器平安性和寿命大大添加。可全主动化节制：依据要求经过加热器电路设计，可便利完成出口温度、流量、压力等参数主动节制，并可与机算机联网。节能结果明显，电能发生的热量简直100%传给加热介质。电加热器内部节制系统根据输出口的温度传感器旌旗灯号主动调理电加热器输出功率，使输出口的介质温度平均；当发烧元件超温时，发烧元件的自力的过热维护安装立刻割断加热电源，防止加热物料超温惹起蜕变、结焦、碳化，严峻时招致发烧元件烧坏，有用延伸电加热器运用寿命。2.7.2加热管的使用范围及分类适用于加热空气、油、水、化学介质、热压模，熔化盐、碱及低熔点合金等。具有热效率高、使用寿命长、机械强度高、安装方便、安全可靠等特点，外形图如图27所示可分为： 1、按照出线方式分类，可以分为单头电热管和双头电热管。2、按照材质分类，可以分为不锈钢电热管、石英电热管、铁氟龙电热管、钛电热管3、按照外形分类，可以分为直型电热管、U型电热管、L型电热管、W型电热管、翅片电热管、异型电热管4、按照用途分类，可以分为干烧电热管和水烧电热管5、按照加热方式分类，可以分为常规电阻加热管和辐射电热管 图27加热器样图2.7.3加热管的选择1.一般客户使用最多的就是不锈钢304材质。工作环境一般分为干烧与液体加热，如果说是干烧，比如用于烘箱，风道式加热器，可以采用碳钢材质、也可以采用不锈钢304材质。如果是加热液体的，若是水，就用不锈钢电热管，这个不锈钢一般是不锈钢304材质，若是油，可以用碳钢或者不锈钢304材质。若是带有弱酸碱性液体的，可以采用不锈钢316材质。若液体中才有强酸的，就应该采用不锈钢316、聚四氟乙烯甚至是钛管。2.根据工作环境来确定加热管的功率。功率的设定，主要就是干烧电热管与液体加热，干烧的话，一般一米长度的管子做1KW ，加热液体，一般是一米长度的管子做2-3KW，最大不的超过4KW。3.根据客户的电热设备选用加热管的形状。不锈钢加热管的形状千变万化，最简单的是直棒，U型再到异型。具体情况采用具体形状的电热管。4.根据客户的加热管的使用情况来确定加热管的壁厚一般加热管的壁厚都采用的是0.8mm，不过根据加热管的工作环境，比如水压大的情况下，需要采用壁厚厚点的无缝不锈钢管来制作电热管。2.8轴承的选择及润滑轴承可分为好多种，滚动轴承、相信轴承、球轴承、直推轴承等等。其作用是用于支撑和传递动力。支撑其实质就是能够承担径向载荷。也可以理解为它是用来固定轴的。在本设计中，考虑到轴直径的大小以及所受径向力和轴向力等综合因素，故选用角接触球轴承，轴承型号为NTN 7200AC,其参数如表22所示。表22角接触球轴承参数表 轴承品牌轴承型号轴承内经轴承外径轴承厚度 NTN7200AC10309角接触球轴承可同时承受径向负荷和轴向负荷。能在较高的转速下工作。接触角越大，轴向承载能力越高。高精度和高速轴承通常取15度接触角。轴承润滑通常用油槽或油雾进行润滑，为了保证滚动体和滚道接触面间形成一定厚度的油膜，采用中黏度的涡轮油(国际标准化组织68级)较适宜。在油槽润滑中，轴承部分浸在油中，油浸润高度以没过轴承底的50为宜。如果超过50，过量的油涡流会使油温上升，油温升高会加速润滑荆的氧化，从而降低润滑性能；如果低于50，则油对轴承的冲洗作用降低，润滑效果不好。 3 洗碗机控制系统硬件结构设计3.1可编程序控制器的发展历史1968年美国通用汽车公司提出取代继电器控制装置的要求。1969 年，美国数字设备公司研制出了第一台可编程控制器 PDP14 ，在美国通用汽车公司的生产线上试用成功，首次采用程序化的手段应用于电气控制，这是第一代可编程序控制器，称Programmable，是世界上公认的第一台PLC。1969年，美国研制出世界第一台PDP-141971年，日本研制出第一台DCS-81973年，德国研制出第一台PLC1974年，中国研制出第一台PLC20世纪70年代初出现了微处理器。人们很快将其引入可编程控制器，使PLC增加了运算、数据传送及处理等功能，完成了真正具有计算机特征的工业控制装置。此时的PLC为微机技术和继电器常规控制概念相结合的产物。个人计算机发展起来后，为了方便和反映可编程控制器的功能特点，可编程序控制器定名为Programmable Logic Controller（PLC）。20世纪70年代中末期，可编程控制器进入实用化发展阶段，计算机技术已全面引入可编程控制器中，使其功能发生了飞跃。更高的运算速度、超小型体积、更可靠的工业抗干扰设计、模拟量运算、PID功能及极高的性价比奠定了它在现代工业中的地位。20世纪80年代初，可编程控制器在先进工业国家中已获得广泛应用。世界上生产可编程控制器的国家日益增多，产量日益上升。这标志着可编程控制器已步入成熟阶段。20世纪80年代至90年代中期，是PLC发展最快的时期，年增长率一直保持为3040%。在这时期，PLC在处理模拟量能力、数字运算能力、人机接口能力和网络能力得到大幅度提高，PLC逐渐进入过程控制领域，在某些应用上取代了在过程控制领域处于统治地位的DCS系统。20世纪末期，可编程控制器的发展特点是更加适应于现代工业的需要。这个时期发展了大型机和超小型机、诞生了各种各样的特殊功能单元、生产了各种人机界面单元、通信单元，使应用可编程控制器的工业控制设备的配套更加容易。3.2可编程序控制器的含义PLC是一种专门在工业环境下应用而设计的数字运算操作的电子装置。它采用可以编制程序的存储器，用来在其内部存储执行逻辑运算、顺序运算、计时、计数和算术运算等操作的指令，并能通过数字式或模拟式的输入和输出，控制各种类型的机械或生产过程。早期的可编程控制器称作可编程逻辑控制器（Programmable Logic Controller,PLC），它主要用来代替继电器实现逻辑控制。随着技术的发展，这种采用微型计算机技术的工业控制装置的功能已经大大超过了逻辑控制的范围，因此，今天这种装置称作可编程控制器，简称PC。3.3 PLC的基本结构与工作原理3.3.1 PLC的基本结构Plc实质是一种专用于工业控制的计算机，其硬件结构基本上与微型计算机相同，基本构成为：1.电源 PLC的电源在整个系统中起着十分重要的作用。如果没有一个良好的、可靠的电源系统是无法正常工作的，因此PLC的制造商对电源的设计和制造也十分重视。一般交流电压波动在+10%(+15%）范围内，可以不采取其它措施而将PLC直接连接到交流电网上去。2.中央处理单元（CPU)中央处理单元（CPU）是PLC的控制中枢。它按照PLC系统程序赋予的功能接收并存储从编程器键入的用户程序和数据；检查电源、存储器、I/O以及警戒定