Не раз приходило сталкиваться с ситуацией когда покупатель отдавая предпочтение вертикальной модели стиральной машины, а не фронтальной, мотивировал это тем что фронтальная машина надежнее так как бак держится на двух осях. Давайте попытаемся разобраться в этом вопросе.
На рис. 1 а, б мы представили схематично два типа СМА — с фронтальной загрузкой и с вертикальной.
Picture
Рис. 1. а) Схема СМА с фронтальной загрузкой,б) Схема СМА с вертикальной загрузкой

Поскольку большинство СМА имеют загрузочный вес 5 кг (по крайней мере, так заявлено в инструкциях), то и мы обозначим вес сухого белья в 5 кг. Будем считать, что белье из хлопка и имеет способность к впитыванию воды 1:1. Значит, вес мокрого белья (Р) составит 10 кг.
А расчеты мы проведем самые упрощенные, т. к. и такие позволят решить наш вопрос.
Наша задача — выяснить величины максимальных напряжений (δ1, и δ2) в опасных сечениях полуосей наших схематически представленных СМА.
На рис. 1, а — СМА с одной только опорой (фронтальная загрузка). В курсах технической механики подобный тип опоры называется консолью.
В консоли СМА с фронтальной загрузкой два подшипника. Передний и задний, за которым навинчен шкив.
Для дальнейшей простоты расчетов условимся, что белье равномерно распределено во всем объеме барабана, а сам барабан не подвержен деформациям. Вес белья в обоих вариантах СМА у нас одинаковый, следовательно, и мощность ведущего мотора у нас также будет одинаковой. Примем ее равной 0,4 кВт (в реальности она может быть и меньше и несколько больше, например, от 0,3 кВт до 0,45 кВт).
Также будем считать, что барабаны в наших СМА вращаются со скоростью 1000 об/мин. Соответственно и крутящие моменты (Мкр) в обеих конструкциях будут одинаковы.
Вычислим величину крутящего момента по формуле:
Picture
где N — мощность ведущего мотора в ваттах, а  ω — угловая скорость.
Picture
Итак;
Picture
Еще одна величина, необходимая для расчетов, — момент сопротивления при изгибе:
Picture
Для варианта с фронтальной загрузкой величину максимальных напряжений в опасном сечении (в месте посадки переднего подшипника) вычислим по формуле:
Picture
где Мизг — изгибающий момент,
L — расстояние между опорами
Мизг = 1,5хРхL = 1,5х10х0,1 = 1,5 кгм = 15 Нм, а
Picture
Определим по справочнику предел прочности, допустим, стали марки Ст45. Он равен 180—210 мегапаскалей.

Теперь вычислим δ2 для второго варианта на рис. 1, б.
Как видим, в этой конструкции две опоры. Изгибающие моменты здесь небольшие (отсюда и мнение, что надежность и прочность в таком варианте больше), поэтому их в расчетах можно не учитывать. Таким образом,
Picture
Как видим, цифры вполне соизмеримы, и подтверждений, что вариант с фронтальной загрузкой значительно хуже, не получили. Прочность наших конструкций — одного порядка и в большей степени зависит от диаметров полуосей (мы выбрали самые распространенные).
Остается лишь добавить что качество стиральной машины напрямую от качества используемых комплектующих( косвенно фирма производитель) и правильности ее эксплуатации.



Leave a Reply.