NC2、NC3和NC4是從外桶2取的任何圓周上的點(diǎn),并且這些點(diǎn)彼此間隔開大致相同 的距離。從水平面看,這些點(diǎn)被定向?yàn)槌蚋鱾€(gè)角部,并且因此在下文中被表示為面向角的 點(diǎn)Nc。四個(gè)面向角的點(diǎn)被分別表不為Nci、Nc2、Nc3和NC4。
[0062] 圖2示出從上方看外桶2時(shí)水平面上的各個(gè)點(diǎn)的位置。因此,盡管從外桶2所取的圓 周有所不同,但是每個(gè)點(diǎn)的位置在圖2中被示出為相同的位置。然而,每個(gè)點(diǎn)的位置在豎直 方向上具有高度,并且相應(yīng)地需要示出分別布置有各個(gè)點(diǎn)的圓周。為此,這些點(diǎn)具有標(biāo)識(shí)U 和L以互相區(qū)分,并且這種標(biāo)識(shí)還用于表示部件之間的相對(duì)高度。
[0063] 具體地,在從外桶2上取兩個(gè)彼此不同的圓周U和L的情況下,圖3中的NC1、N C2、NC3和 NC4可以在圓周U上被分別表不為(Nci,U)、(Nc2,u)、(Nc3,u)和(Nc4,u),在下文中分別稱為上 部面向角的點(diǎn)(N C,U)。類似地,圓周L上的點(diǎn)可以被分別表示為(Nq,L)、(NC2,L)、(NC3,LWP (NC4,L),在下文中稱為下部面向角的點(diǎn)(Nc,L)。這里,術(shù)語(yǔ)"上部"或"下部"僅用于限定各個(gè) 點(diǎn)之間的相對(duì)位置,而不限于特定位置。下文中,在不用于指代相互比較高度的兩點(diǎn)的情況 下,術(shù)語(yǔ)"上部"或"下部"用于分別指代在外桶2的豎直方向上相對(duì)于中間位置(參照?qǐng)D3的 M)的上側(cè)和下側(cè)。
[0064] 優(yōu)選地,可以從位置Μ的上側(cè)取圓周U,以及可以從質(zhì)量中心(M)的下側(cè)取圓周L,但 本發(fā)明不限于此。
[0065] 面向角的點(diǎn)Nc沿圓周以相同的距離布置,并且特別地,由于外桶2由連接到下部面 向角的點(diǎn)的四個(gè)支撐桿15懸掛,所以支撐桿15被平衡地放置,在不施加單獨(dú)的外力的情況 下,在正常狀態(tài)中支撐桿15不偏壓到相對(duì)于面向角的點(diǎn)的一側(cè)。即,在水平面上,在每個(gè)面 向角的點(diǎn)Nci、Nc2、Nc3和Nc4處,圓周的切線大致垂直于支撐桿15。圖2不出不例,其中在面向角 的點(diǎn)N C1處,圓周的切線T垂直于將面向角的點(diǎn)NC1與角C1連接的支撐桿15。對(duì)于設(shè)置在其它 角C2、C3和C4的支撐桿15也是如此。
[0066] 1^1、1^丄3和1^4分別指代主體12的側(cè)邊,以及見1、見2、見 3和見4被分別定義為在外桶2 的圓周上離側(cè)邊L1、L2、L3和L4最近的點(diǎn)。這些點(diǎn)在下文中被稱為靠近側(cè)邊的點(diǎn)(Nl),以及 四個(gè)靠近側(cè)邊的點(diǎn)被分別表不為NlI、NL2、NL3和NL4。
[0067] 水平振動(dòng)緩沖裝置的一端與外桶2連接,但根據(jù)一實(shí)施例,其另一端與設(shè)置在外桶 2外部的預(yù)定支撐件連接。任何支撐件均可適用,只要其可以與水平振動(dòng)緩沖裝置連接即 可。特別地,外桶2在振動(dòng)時(shí)具有相對(duì)于所述支撐件的位移。殼體10或支撐桿15可以是支撐 件的一個(gè)示例。
[0068] 在下文中,水平振動(dòng)緩沖裝置的與外桶2連接的部分被表示為外桶連接部,而其與 所述支撐件連接的另一部分被表示為支撐件連接部。根據(jù)一些實(shí)施例,所述支撐件連接部 可以包括支撐桿連接部和殼體連接部。支撐桿連接部被定義為水平振動(dòng)緩沖裝置與支撐桿 15連接的部分,以及殼體連接部被定義為水平振動(dòng)緩沖裝置與殼體10連接的部分。
[0069] 當(dāng)外桶2由于振動(dòng)具有位移時(shí),外桶連接部與殼體連接部之間的距離可以取決于 構(gòu)成水平振動(dòng)緩沖裝置的阻尼器的位移-活塞相對(duì)于氣缸的行進(jìn)距離(參照?qǐng)D4的(b))或摩 擦構(gòu)件的行進(jìn)距離(參照?qǐng)D4(c))-或者彈簧的變形距離(參照?qǐng)D4的(a))而變化。
[0070] 然而,由于振動(dòng)外桶2的行進(jìn)方向繼續(xù)變化,并且在這種情況下,外桶連接部沿著 外桶2移動(dòng)。因此,為了減少外桶連接部與外桶2之間或殼體連接部與殼體10之間的干涉,優(yōu) 選地是,外桶連接部可旋轉(zhuǎn)地與外桶2聯(lián)接并且殼體連接部可旋轉(zhuǎn)地與殼體10聯(lián)接。在以下 實(shí)施例中,除非另外提及,外桶連接部可旋轉(zhuǎn)地與外桶2聯(lián)接,并且殼體連接部可旋轉(zhuǎn)地與 殼體10聯(lián)接。
[0071 ]圖4是彈簧-阻尼器-質(zhì)量系統(tǒng)的自由體視圖。
[0072] -般而言,機(jī)械系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)可以通過具有彈簧、阻尼器和質(zhì)量作為其元素的簡(jiǎn)化 數(shù)學(xué)模型(即彈簧-阻尼器-質(zhì)量系統(tǒng))的解釋來預(yù)測(cè)。彈簧是指系統(tǒng)的剛度,阻尼器是指對(duì) 諸如摩擦或衰減的動(dòng)作的反應(yīng),以及質(zhì)量是指對(duì)加速的抵抗或慣性。
[0073] 如下文所提到的,"緩沖裝置"包括阻尼器和彈簧中的至少一個(gè),以減輕外桶2的振 動(dòng)。
[0074] 彈簧可以被定義為機(jī)械元件,當(dāng)元件通過施加力而變形時(shí),該機(jī)械元件可使用彈 性力吸收或儲(chǔ)存能量,使得該元件移回其原始位置。
[0075] 參照?qǐng)D4的(a),彈簧的剛度被表示為延伸和收縮彈簧的力F與變形長(zhǎng)度X之間的關(guān) 系,并且在彈簧變形的情況下,如同在線性彈簧的情況下,彈簧剛度可以表示為與施加到彈 簧上的力成比例,如下式:
[0076] F = k · X
[0077] k是彈簧常數(shù)。隨著k增加,延伸和收縮彈簧所需的力也增加,并且這被稱為"剛度 大"。從能量的角度看,彈簧在變形時(shí)儲(chǔ)存能量而在返回到原始位置時(shí)釋放能量。
[0078] 阻尼器是吸收振動(dòng)能量的裝置,并且特別地,被定義為用于通過分散能量來減輕 振動(dòng)或沖擊的機(jī)械元件。在彈簧由于重復(fù)變形和復(fù)原而繼續(xù)振動(dòng)的同時(shí),阻尼器通過激活 摩擦動(dòng)作來消耗能量。
[0079]阻尼器在根據(jù)振動(dòng)產(chǎn)生的物體位移的相反方向上產(chǎn)生衰減力(或阻力)。這樣的衰 減力可以包括,當(dāng)物體在流體中移動(dòng)時(shí)從該流體施加的拖曳力以及當(dāng)試圖克服摩擦而移動(dòng) 物體時(shí)施加的摩擦力。
[0080] 圖4的(b)示意性示出利用從流體施加的拖曳力的這種類型的阻尼器,其中當(dāng)活塞 在填充有流體的氣缸中移動(dòng)時(shí),當(dāng)流體通過窄間隙排出時(shí)產(chǎn)生阻力。此時(shí)的阻力主要是由 于流體的粘性而產(chǎn)生。阻力F與速度v成比例。
[0081]
[0082]這里,c是粘性阻尼器系數(shù),并且隨著c增加,阻力也增大。
[0083]圖4(c)示意性示出利用摩擦力的這種類型的阻尼器,其中當(dāng)由于物體的振動(dòng)在活 塞與氣缸之間發(fā)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí),通過作用在氣缸與活塞之間的摩擦構(gòu)件產(chǎn)生阻力。此時(shí)的 阻力主要是動(dòng)摩擦力,并且阻力F與作用在摩擦構(gòu)件的接觸表面上的拖曳力成比例。
[0084] F=UkN
[0085] 這里,yk是動(dòng)摩擦系數(shù)。
[0086]利用從流體施加的拖曳力的類型的阻尼器(參照?qǐng)D4的(b))和利用摩擦力的類型 的阻尼器(參照?qǐng)D4(c))均具有與系數(shù)(粘性阻尼器系數(shù)c或動(dòng)摩擦系數(shù)μ!〇成比例增加的衰 減力,并且在這一點(diǎn)上,具有共同的特征。在下文中,粘性阻尼器系數(shù)或動(dòng)摩擦系數(shù)被定義 為衰減系數(shù)。
[0087] 圖4(d)示意性示出質(zhì)量的運(yùn)動(dòng),其中當(dāng)質(zhì)量增加時(shí),用于產(chǎn)生一定加速度所需的 力增加。根據(jù)牛頓第二定律,力F和加速度之間的關(guān)系為F=ma,其中力與加速度之間的比例 系數(shù)是質(zhì)量m。
[0088]
[0089] 在此,最終施加到質(zhì)量m的力是外力F,從中排除來自阻尼器的衰減力(Fd)和來自 彈簧的彈性力(Fs)。即,可以理解,由于質(zhì)量m被認(rèn)為對(duì)應(yīng)于外桶2,使外桶2振動(dòng)的力具有從 中排除了構(gòu)成水平振動(dòng)緩沖裝置的阻尼器的衰減力和彈簧的彈性力的數(shù)量。
[0090] 在系統(tǒng)中,能量需要使彈簧變形、對(duì)質(zhì)量加速、以及使阻尼器作用。雖然質(zhì)量和彈 簧可以重新獲得能量,但是阻尼器的能量被消耗。
[0091] 彈簧在變形時(shí)保存能量,而當(dāng)恢復(fù)到其原始位置時(shí)釋放出能量。此時(shí),當(dāng)彈簧通過 位移X變形時(shí),通過彈簧保持的能量Es為l/2kx~2。由于F = kx,彈簧能量可以被表示如下:
[0092]
[0093] 當(dāng)物體以速度v移動(dòng)時(shí),質(zhì)量保持以動(dòng)能(Ek)的形式的能量。當(dāng)質(zhì)量停止移動(dòng)時(shí), 該能量被釋放。
[0094]
[0095] 阻尼器消耗以熱量和噪音的形式的能量,而不保存能量。當(dāng)施加到其上外力的被 移除時(shí),阻尼器不返回到其原始位置。在阻尼器通過流體的粘性執(zhí)行衰減功能的情況下,由 速度v消散的功率Py可以被表示如下:
[0096] Py = CV2
[0097] 在阻尼器以摩擦能量的形式耗散振動(dòng)能量的情況下,摩擦能量(Ef)可以被表示如 下:
[0098] Ef=ykjFf (x)dx
[0099] 在結(jié)合圖5至圖22描述的以下實(shí)施例中,雖然附圖中未示出,除非另有說明,支撐 桿15被認(rèn)為通過豎直振動(dòng)緩沖裝置30的方式與外桶2連接。
[0100] 迄今所描述的彈簧-阻尼器-質(zhì)量系統(tǒng)可以用來解釋外桶2振動(dòng)。通過支撐桿15減 輕殼體10中的部件的質(zhì)量m的振動(dòng)的力分別來自構(gòu)成水平振動(dòng)緩沖裝置的阻尼器的衰減力 (Fd)和/或彈簧的彈性力(F s)。
[0101] 圖5示出根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施例的洗滌器的水平振動(dòng)緩沖裝置的配置。參照?qǐng)D 5,在根據(jù)本實(shí)施例的洗滌器中,每個(gè)角C通過支撐桿15與外桶2的下部L連接,并且每個(gè)角C 通過水平振動(dòng)緩沖裝置100與外桶2的上部U連接。此時(shí),支撐桿15可以連接到外桶2的圓周L 上的下部面向角的點(diǎn)Nc,L,而水平振動(dòng)緩沖裝置100可以連接到圓周U上的上部面向角的點(diǎn) Nc,U〇
[0102] 在本實(shí)施例中,水平振動(dòng)緩沖裝置100被放置成相對(duì)于外桶2的中心彼此對(duì)稱,即, 水平振動(dòng)緩沖裝置1〇〇被設(shè)置為相對(duì)于外桶2的中心形成相反的角度??梢栽O(shè)置兩個(gè)水平振 動(dòng)緩沖裝置100(1)和100(3)或100(2)和100(4)或者四個(gè)水平振動(dòng)緩沖裝置100(1)、100 (2)、100(3)和100(4)。
[0103] 在存在兩個(gè)水平振動(dòng)緩沖裝置(例如,100(1)和100(3))的情況下,其任何一個(gè)100 (1)可以將角C1與上部面向角的點(diǎn)N C1,U連接,而另一個(gè)100(3)可以將角C3與上部面向角的 點(diǎn)NC3,U連接。
[0104] 在一個(gè)實(shí)施例中,當(dāng)兩個(gè)水平振動(dòng)緩沖裝置100(1)和100(3)被布置為相對(duì)于彼此 形成相反的角度時(shí),任何一個(gè)1〇〇(1)可以包括阻尼器,而另一個(gè)100(3)可以包括彈簧。由于 阻尼器和彈簧被布置為相對(duì)于彼此形成相反的角度,所以如果外桶2振動(dòng),并且因此阻尼器 具有在任一方向上的位移,則在彈簧中積聚彈性力,其用于使阻尼器返回到原始位置。
[0105] 彈簧與阻尼器之間的相反角度布置也可適用于設(shè)置四個(gè)水平振動(dòng)緩沖裝置100 (1)、100(2)、100(3)和100(4)的情況,并且在這種情況下,被布置為相對(duì)于彼此形成相反的 角度的兩個(gè)水平振動(dòng)緩沖裝置中的任何一個(gè)可以包括彈簧,而另一個(gè)可以包括阻尼器。
[0106] 同時(shí),根據(jù)一實(shí)施例,當(dāng)外桶2振動(dòng)時(shí)提供衰減力的各個(gè)水平振動(dòng)緩沖裝置可以被 布置為相對(duì)于彼此形成相反的角度。
[0107] 例如,在設(shè)置兩個(gè)水平振動(dòng)緩沖裝置以相對(duì)于彼此形成相反的角度的情況下,每 個(gè)水平振動(dòng)緩沖裝置根據(jù)外桶連接部相對(duì)于與支撐桿15或設(shè)置在外桶2外部的支撐件(殼 體10)連接的支撐件連接部的位移提供衰減力。
[0108] 優(yōu)選地是,當(dāng)位移相同時(shí)每個(gè)水平振動(dòng)緩沖裝置提供相同的衰減力。每個(gè)水平振 動(dòng)緩沖裝置可以包括阻尼器,所述阻尼器根據(jù)外桶連接部相對(duì)于支撐件連接部的位移提供 衰減力,并且每個(gè)阻尼器可以具有相同的衰減系數(shù)。這里,短語(yǔ)"水平振動(dòng)緩沖裝置包括阻 尼器"并不一定指水平振動(dòng)緩沖裝置只包括阻尼器。水平振動(dòng)緩沖裝置還可以包括彈簧以 及阻尼器。然而,在這種情況下,設(shè)置在成對(duì)水平振動(dòng)緩沖裝置中的阻尼器具有相同的衰減 系數(shù),以便在外桶連接部相對(duì)于支撐件連接部的位移相同時(shí)提供相同大小的衰減力。
[0109] 如果設(shè)置四個(gè)水平振動(dòng)緩沖裝置100(1)、100(2)、100(3)和100(4),所有水平振動(dòng) 緩沖裝置均可以提供衰減力。四個(gè)水平振動(dòng)緩沖裝置100(1)、100(2)、100(3)和100(4)中的 每個(gè)可以包括阻尼器。
[0110] 優(yōu)選地,在四個(gè)水平振動(dòng)緩沖裝置中,被布置為相對(duì)于彼此形成相反的角度的任 何一對(duì)水平振動(dòng)緩沖裝置可以具有相同的衰減系數(shù),使得它們?cè)谕馔斑B接部相對(duì)于支撐件 連接部的位移相同時(shí)可以提供相同的衰減力。
[0111] 表1總結(jié)了四個(gè)水平振動(dòng)緩沖裝置的配置。D表示阻尼器,而S表示彈簧。D+S或D+S1 (或S2)是指一個(gè)水平振動(dòng)緩沖裝置包括阻尼器和彈簧兩者,并且阻尼器和彈簧可以彼此串 聯(lián)或彼此并聯(lián)連接。彈簧S1和S2可以具有彼此不同的彈簧常數(shù)系數(shù)(kl矣k2)。
[0112] 表1
[0113] [表 1]
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