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超声波式组合洗碗机的设计

超声波式组合洗碗机的设计

本文是以“新型超声波洗碗机”设计为研究背景的。洗碗机生产技术在国外主要适合国外扁平状的餐具。而我国是以碗为主要餐具的国家。现有洗碗机大多采用喷臂式,水流较强,但是冲刷点还是有可能不能中式碗壁内部,洗涤效果并不如洗碗机生产厂家标榜的那样好,且

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  • 详细描述

    超声波式组合洗碗机的设计
    摘要
    经过研究发现,喷臂式洗碗机的冲洗方式,并不适用于中国使用的传统餐具,导致清洗洁净度低,水资源耗费大,所以不受消费者青睐。根据这些问题,提出将超声波的清洗功能利用在这个领域,设计出高效节能的新型超声波式组合多功能洗碗机。依据超声波清洗的特点,分别在洗碗机整体结构上和清洗工艺上进行创新设计。结构方面,选用不锈钢清洗槽,合理将超声波系统布置在两侧,并合理设置喷臂冲水装置和进排水装置等。清洗工艺方面,根据铝锡箔腐蚀法所得的结果,分析洗涤槽内超声波空化强度的分布,选择合适的参数,确定最优的清洗流程,并根据需要,分别对清洗部分和洗碗部分进行选择性启动。
    关键词 超声波;清洗工艺;结构设计;洗碗机
     
    1 前言
    1.1 背景
    1.1.1 选题依据及研究意义
    (1)洗碗是一项必不可少的家务活动,然而值得注意的是,普通洗碗机需要加入大量的洗涤剂才能达到洗涤干净的要求,浪费大量水资源且对环境构成污染。
        随着国内人民的生活的水平提高,日常家用电器己经很普及了,但是洗碗机还是一直没有走进中国人民的家庭。即使在大城市也没有多少人使用洗碗机,究其原因主要还是担心洗不干净,使用起来不方便。因此我们做了一下市场调查研究和分析,结合已有的产品,在这些基础之上提出的自己的想法,做出一些改进,使其能够工作运转。
        随着居民工作节奏的加快以及生活水平的提高,为了能有更多的闲暇时间,购买新型厨房电器产品,已成为一种潮流。中国家庭都比较习惯在饭后立即洗碗,有时餐具比较多,一个人洗的话既耗时又累,所以给上班家庭带来了不小的负担。洗碗的过程比较繁琐,用混有洗涤剂的热水来抹洗餐具表面,然后用清水冲洗干净,最后擦干放进消毒柜消毒。看似简单的过程,但是对人的手伤害不小,尤其经常洗碗的家庭主妇。
        所以设计出工作稳定、快捷方便、安全节能的洗碗机势在必行,能够第二次解放人类的双手。健康环保的新家电,能够使人们从繁琐的家务活动中解脱出来。
    (2)超声波洗碗机有以下特点:
      1)节水省电、低噪音。
      2)清洁度高、没有死角。
      3)不需用专用洗涤剂,环保。
      4)洗碗机结构简单、使用寿命长。
    1.1.2 国内外洗碗机发展与现状
      (1)纵观洗碗机的发展历程,其发展历史是比较悠久的。在国外,洗碗机是学校、企业及家庭厨房的好帮手,但是洗碗机在中国起步比较晚,其发展的时间比较短,直到目前还没被大众家庭所使用。
      (2)在1850年首个洗碗机器专利诞生了,由发明人Joel Houghton申请持有,不过他设计发明的是手动的洗碗机。Josephine Cochrane在美国1893年芝加哥世界博览会展出新发明,不过她发明的洗碗机依然是手动的。直到上世纪二十年代才出现了有水喉的洗碗机,以下为其简单介绍。
        1929年德国的米勒公司制造出了欧洲第一台电动家用洗碗机。1954年美国GE公司生产了第一台电动台式洗碗机。
      (3)我国于80年代开始研制洗碗机,但是洗碗机在国内并没有很好的普及,研究表明,很多企业直接引进了国外的洗碗机生产线,即使在结构上有所改进,但是清洗方式仍然不太适合中餐餐具。其次是因为清洗效率低,为了达到效果,增加洗碗机的工作时间,使耗电量太大,不适合普通家庭使用。
        整体来说,中国的洗碗机产业还处在技术落后、市场开发不全的状态里。
    1.2 国内市场上洗碗机的特点与不足 
       (1)我国的主要餐具是以碗筷为主,洗碗机种类比较多,并且价格比较高,用的不多。但是从细致的原因来分,主要以下几个方面:
      1)不能有效的洗净中国餐具;
      2)售价偏高;
      3)浪费水资源
       (2)根据中国轻工信息中心的数据研究显示,国内的家用洗碗机产品将会成为近些年家电产品中发展最快的。故洗碗机会成为继彩电、冰箱及洗衣机之后又一家用电器消费热点。
       (3)以海尔洗碗机为代表分析。市场上相对比较受欢迎的海尔四系列。 
        四系列,包括WQP4—2、WQP4—3和WQP4—2000A三个型号。采用了上下双喷淋器使餐具上下部分同时受到喷射水流的直接冲击,可以得到很好的清洗的效果,并且可以加快洗涤速度,整个过程只有6分钟。切其过滤网外置于洗碗机前方,方便消费者整理清洁。而且采用了臭氧消毒,提供了很好的卫生条件。在运行有故障或门没有关好的时候发出蜂鸣声。此外,还提供开门保护功能。 
        国内的洗碗机生产线大多从国外进口,虽然在结构性能上有一定的改良,但仍然不适合我国餐具的特点。
    1.3 设计研究的内容
        本文研究的主要目的是改良出一套新型洗碗机的系统,因而计划完成如下工作:
        洗碗机的结构设计。主要包括洗涤槽和超声部分的设计与加工;喷臂冲洗系统、进/排水系统和加热系统等部件的设计;洗碗机外围框架的设计等。除此之外,进行简单的清洗机的结构设计。

    2 总体方案
    2.1设计要求 
        在追求生活品质的今天,我们也追求洗碗机在洗净、杀菌、烘干、节水、省电、省力、省时等方面发挥更多的优势。按照洗碗机的产品样式分类,洗碗机可以分为落地式和台式这两种;按照放置方式分类,洗碗机又可以分为独立式和嵌装式。本设计设计的洗碗机有很多的优点,在设计新型超声波洗碗机的时候,对系统的方案提出以下几点要求:
      (1)结构设计合理,洗碗机能正常工作
      (2)清洗后,98%的餐具能达到洗净标准。
      (3)高效率,能在30分钟内完成清洗过程。
    2.2整体方案设计 
    2.2.1洗碗机工作原理
    市面上现有的喷臂方式洗涤的洗碗机,其工作原理首先是自动进水,到一定水位停止进水,洗涤泵电机对水加压,加热器对水加热,电机驱动洗涤泵使水以一定压力从上下喷臂的喷水孔喷出,由于喷臂受到喷水的反作用力而不断地沿轴心均匀地反方向转动,喷臂不断将带有洗涤剂或漂洗剂的热水以一定的压力由上向下从三维方向均匀密集地喷射到餐具表面,进行强力冲洗;同时,热水对食物残渣进行浸泡,产生膨化,然后进行冲洗,最后借用高温系统将餐具烘干。
    2.2.2洗碗机结构介绍
      (1)洗碗机是综合化学作用和机械作用来清洁和去污的。主要表现在以下几个方面:
    1)在洗涤的过程中加入一定的洗涤剂,使得餐具中的油污发生皂化反应,从餐具的表面脱离。
    2)机械的作用主要是靠电机进行驱动的,带动系统内部的结构进行正反转,搅动水流对餐具的不同结构进行冲击和清洗。
    常规的洗碗机的工作流程如图2-1所示:
    (2)我们把洗碗机的结构大致分为以下几个系统:机械支撑系统、洗漆消毒及烘干系统、进排水系统、传动系统。
    1)对于机械支撑系统,整个洗碗机都是由外箱体支撑起来的,所以对材料选择方面有一定的要求。电机及减速器都是悬挂在箱体底部,靠螺检连接。
    2)清洗过程,先放入滚筒式清洗机进行粗洗,然后转移至洗碗机,通过电机,在减速器驱动下实现波轮的正、反转,对餐具进行清洗。
    3)然而烘干系统,就比较类似于今天的电吹风。将电动机排出的风在出风口被电热丝加热,变成热风送出。只是它更加简单,直接电阻丝加热,电机带动扇叶转动。
    4)传动系统运用的是二级减速器,实现正常的喷水。

    2.2.3方案设计
    本设计将超声波技术应用与洗碗机相结合,如图2-2,取代原有的喷臂加洗涤剂洗碗机,并配备清洗机,使得效率更高,更加环保。由于超声空化作用的良好清洗性能,故能很好的将油污从餐具上清离,再采用喷臂辅助清洗,能达到很好的清洗效果。方案设计如图2-2:自来水通过进水电磁阀流入清洗槽,达到一定水位时,进水电磁阀关闭,加热器工作,当达到一定温度时,加热器停止工作,超声波系统开启,进行超声波清洗

    结论
    本文是以“新型超声波洗碗机”设计为研究背景的。洗碗机生产技术在国外主要适合国外扁平状的餐具。而我国是以碗为主要餐具的国家。现有洗碗机大多采用喷臂式,水流较强,但是冲刷点还是有可能不能中式碗壁内部,洗涤效果并不如洗碗机生产厂家标榜的那样好,且均需专用的洗涤剂。针对中式餐具的洗碗机有很广阔的消费市场,尤其是无需添加任何洗涤剂的超声波洗碗机。
    现把设计中具有的优点和创新之处总结如下:
        1.洗涤方式独特。采用超声波清洗,在洗涤过程中不需加入任何洗涤剂,避免对环境的污染。
    2.机器清洗方式的综合利用,根据需要选择性启动清洗机部分或者洗碗机部分
        设计缺陷:
    1. 对于洗碗过程中的黏性打的食物残渣,最终还是有所残留。
    2. 洗涤程序不完善,清洗机切换到洗碗机的过程仍需手动进行更换内箱部分。
        如果没有消费者的高度认同和接受,家用洗碗机事业很难发展,消费者期待更便宜的价格,更节约的清洗方式,更人性化的操作方式,更符合,更具有中国特色的家用洗碗机产品,家用超声波洗碗机的出现,无疑为洗碗机市场的发展探索提供了另一种具有前途的方式。


    目录
    摘要
    Abstract
    目录 IV
    1 前言 - 1 -
    1.1 背景 - 1 -
    1.1.1 选题依据及研究意义 - 1 -
    1.1.2 国内外洗碗机发展与现状 - 1 -
    1.2 国内市场上洗碗机的特点与不足 - 1 -
    1.3 设计研究的内容 - 2 -
    2 总体方案 - 3 -
    2.1设计要求 - 3 -
    2.2整体方案设计 - 3 -
    2.2.1洗碗机工作原理 - 3 -
    2.2.2洗碗机结构介绍 - 3 -
    2.2.3方案设计 - 4 -
    2.3超声波清洗技术简介 - 5 -
    2.4超声清洗机理 - 5 -
    2.5超声空化阀 - 5 -
    2.6影响超声波清洗效果的因素 - 6 -
    2.6.1声强 - 6 -
    2.6.2频率 - 6 -
    2.7超声清洗参数 - 6 -
    2.8本章小结 - 7 -
    3 超声波洗碗机结构设计 - 8 -
    3.1总体结构设计 - 8 -
    3.2零部件设计 - 8 -
    3.2.1进排水系统和清洗槽 - 8 -
    3.2.2喷臂系统和加热系统 - 9 -
    3.2.3发生器和换能器 - 10 -
    3.3本章小结 - 11 -
    4 清洗部件的设计 - 12 -
    4.1方案的论证 - 12 -
    4.2传动方案的论证 - 12 -
    4.3结构设计 - 14 -
    4.3.1选用电动机 - 14 -
    4.3.2机械传动装置的总体设计与计算 - 15 -
    4.4链轮基本参数和主要尺寸 - 18 -
    4.5摩擦轮的设计与计算 - 19 -
    4.5.1 摩擦轮方案选择 - 19 -
    4.5.2摩擦轮传动的设计和计算 - 20 -
    4.6轴的设计和计算 - 21 -
    4.6.1轴的材料 - 21 -
    4.6.2轴的结构设计 - 22 -
    4.7轴承盖的设计计算 - 22 -
    结论 - 24 -
    参考文献 - 25 -
    致谢 - 26 -
    参考文献
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