Скидка на подшипники из наличия!
Новое поступление товара в 2026 году!
Как работает стиральная машина: за привычной последовательностью «залил — постирал — отжал» стоит согласованная работа привода барабана, наливных клапанов, нагревателя, набора датчиков и управляющего модуля, который сводит всё это в программу. Ниже разобрано устройство и принцип работы бытовой стиральной машины барабанного типа: как передаётся вращение на барабан, как машина набирает и греет воду, из каких этапов складывается алгоритм стирки, за счёт чего работает отжим и как контролируется дисбаланс, а также какие блокировки и защиты предусмотрены требованиями безопасности.
Требования безопасности к бытовым стиральным машинам устанавливает ГОСТ IEC 60335-2-7-2024, применяемый совместно с общим стандартом ГОСТ IEC 60335-1-2024. Он распространяется на электрические стиральные машины бытового и аналогичного назначения, предназначенные для стирки одежды и текстиля, с номинальным напряжением не более 250 В для однофазных приборов и 480 В для остальных, включая приборы, питаемые постоянным током, и приборы с батарейным питанием. Машины для коммерческого применения — в том числе для общего пользования в общежитиях и прачечных самообслуживания — под этот стандарт не подпадают.
Стандарт даёт и точное определение конструкции, о которой идёт речь ниже.
Стиральная машина барабанного типа — машина, в которой текстильный материал помещён в горизонтальный барабан или в барабан, наклонённый до 45° включительно от горизонтали, и частично погружён в воду для стирки; механическое воздействие осуществляется непрерывным вращением барабана вокруг его оси с периодическим изменением направления вращения.
Реверс заложен в само определение машины: бельё стирается не потоком воды, а падением с гребней при вращении барабана то в одну, то в другую сторону.
Из определения следуют три принципиальных момента. Во-первых, бельё погружено в воду лишь частично — весь объём бака водой не заполняется. Во-вторых, механическое воздействие создаётся именно вращением барабана, а не мешалкой или крыльчаткой (это другие типы машин, которые стандарт рассматривает отдельно). В-третьих, направление вращения периодически меняется — это обеспечивает перемешивание и предотвращает сбивание белья в ком.
Основа машины — два вложенных друг в друга объёма. Внешний бак герметичен и удерживает воду. Внутри него на подшипниковом узле вращается перфорированный барабан, куда загружают бельё; через перфорацию вода свободно проходит между баком и барабаном, а при отжиме уходит из белья наружу. На внутренней поверхности барабана закреплены рёбра-гребни, поднимающие бельё при вращении.
Бак не закреплён жёстко на корпусе: он подвешен на пружинах и опирается на демпферы (амортизаторы). Такая подвеска — колебательная система, задача которой не допустить передачи вибраций барабана на корпус и пол. К баку крепят массивные противовесы: они увеличивают массу подвижной части, снижая амплитуду её колебаний при неизбежной неуравновешенности загрузки.
Загрузочный люк уплотнён эластичной манжетой, соединяющей горловину бака с проёмом корпуса. Манжета должна сохранять герметичность и при этом допускать перемещения бака на подвеске относительно неподвижного корпуса.
Привод должен обеспечивать два принципиально разных режима: медленное реверсивное вращение при стирке и быстрое однонаправленное — при отжиме. Диапазон частот вращения между этими режимами отличается на порядок, поэтому двигатель работает с регулированием частоты вращения и обратной связью по её фактическому значению.
В классической схеме двигатель расположен под баком, а вращение передаётся поликлиновым ремнём на шкив, закреплённый на валу барабана. Передаточное отношение задаётся соотношением диаметров шкивов: небольшой шкив на валу двигателя и большой на валу барабана дают понижение частоты вращения и соответствующее увеличение момента. Ремень выполняет и роль упругого звена, сглаживающего рывки.
В схеме прямого привода ротор двигателя закреплён непосредственно на валу барабана, промежуточная передача отсутствует. Исключаются ремень и шкивы как изнашиваемые элементы и связанные с ними потери, но двигатель должен развивать полный момент на валу барабана без механического редуцирования.
Независимо от схемы, модуль управления должен знать фактическую частоту вращения барабана — для выдержки режимов стирки, для разгона при отжиме и для контроля дисбаланса. Её измеряют датчиком частоты вращения на валу двигателя. Задание частоты вращения формирует силовой преобразователь модуля управления.
Вода поступает из водопровода через наливной шланг и электромагнитные клапаны. Клапан нормально закрыт: он открывается только при подаче напряжения от модуля управления, поэтому при обесточенной машине подача воды перекрыта. Проходя через клапаны, вода направляется в отсеки дозатора моющих средств и смывает их содержимое в бак.
Приборы, присоединяемые к сетям водоснабжения, и соединительные шланги к ним нормирует ГОСТ IEC 61770-2012. Стандарт устанавливает требования к соединительным шлангам для присоединения приборов к сетям водоснабжения с давлением не более 1 МПа, а также требования, предотвращающие обратное сифонирование — попадание непитьевой воды из прибора обратно в водопроводную сеть.
Уровень воды в баке измеряют косвенно — по давлению. В нижней части бака расположена воздушная камера, соединённая тонкой трубкой с датчиком уровня (прессостатом). По мере наполнения бака вода поднимается в камере и сжимает запертый в трубке воздух; давление воздуха пропорционально высоте столба жидкости и передаётся на чувствительную мембрану датчика. Такая схема принципиально важна: сам датчик с водой не контактирует, на него действует только воздух.
Мембрана либо переключает контакты при достижении заданного давления (релейный датчик), либо перемещает сердечник катушки, изменяя её индуктивность и частоту связанного с ней генератора (аналоговый датчик). Во втором случае модуль управления получает не факт «уровень достигнут», а непрерывное значение, что позволяет задавать разные уровни программно.
Датчик уровня участвует не только в наборе воды. Его сигнал используется для разрешения нагрева (нельзя включать нагреватель без воды), для контроля слива и для защиты от перелива.
Стандарт разделяет машины, предназначенные для подключения к горячему водоснабжению, и машины, не предназначенные для этого, а также машины с нагревательными элементами и без них. В бытовой практике распространена схема с подключением только к холодной воде, при которой нагрев выполняется внутри машины. Трубчатый электронагреватель расположен в нижней части бака — ниже уровня барабана, так, чтобы при рабочем уровне он был покрыт водой. Барабан при нагреве вращается: это обеспечивает перемешивание и не даёт бельё контактировать с зоной локального перегрева.
Температуру измеряет датчик, установленный в баке. Модуль управления сравнивает измеренное значение с уставкой выбранной программы и включает или отключает нагреватель, удерживая температуру у заданного значения. Достижение уставки — одно из условий перехода к следующему этапу программы: пока вода не прогрелась, отсчёт основного времени стирки не начинается. Именно поэтому фактическая длительность программы зависит от температуры воды на входе.
Стандарт отдельно рассматривает машины с парогенератором, определяя его как устройство, вырабатывающее пар при давлении, не превышающем 50 кПа, в котором давление опускается до атмосферного, когда пар не подаётся.
Условия ограниченного теплоотвода — работа нагревателя без воды или с количеством воды, лишь покрывающим нагревательные элементы, — стандарт рассматривает как расчётный случай неисправности, на который машина должна быть испытана. Защита от такого режима закладывается конструктивно.
Программа — это заданная последовательность этапов с условиями перехода между ними. Модуль управления не отрабатывает время «вслепую»: переход к следующему этапу разрешается по сигналам датчиков (уровень достигнут, температура достигнута, бак пуст). Типовая последовательность выглядит так.
Различия между программами сводятся к набору параметров: температуре уставки, интенсивности и характеру реверсивного вращения, числу полосканий, частоте вращения при отжиме. Так, деликатные программы отличаются меньшей температурой, более щадящим вращением и пониженной частотой отжима.
При отжиме барабан работает как центрифуга. Бельё прижимается к перфорированной стенке, и вода под действием инерционных сил выходит из волокон через перфорацию, а затем откачивается насосом. Эффективность отжима определяется не столько частотой вращения самой по себе, сколько создаваемым центростремительным ускорением, которое принято выражать в долях ускорения свободного падения — так называемым фактором отжима.
ω = 2πn/60
n
R
g = 9,81 м/с2
G ≈ D · n2 / 1790
D
Фактор отжима растёт пропорционально квадрату частоты вращения и линейно — диаметру барабана. Поэтому машины с одинаковой заявленной частотой отжима, но разным диаметром барабана отжимают по-разному.
Бельё в барабане никогда не распределяется идеально: влажные вещи слипаются, мелкие предметы попадают внутрь крупных. Неуравновешенная масса, вращаясь с большим радиусом и высокой частотой, создаёт вращающуюся силу, которая раскачивает подвешенный на пружинах бак. Поскольку сила растёт пропорционально квадрату частоты вращения, при разгоне до максимальных оборотов даже небольшой дисбаланс даёт значительные нагрузки на подвеску, подшипниковый узел и корпус, а машина может смещаться по полу.
Перед разгоном модуль управления оценивает равномерность распределения белья. Барабан вращают на невысокой частоте, при которой бельё уже прижато к стенке, но нагрузки ещё безопасны, и анализируют неравномерность вращения: сосредоточенная с одной стороны масса создаёт периодические колебания момента и частоты вращения на каждом обороте, которые видны по сигналу датчика частоты вращения и по току двигателя. Дальнейший алгоритм строится по ступеням:
Внутри работающей машины одновременно присутствуют горячая вода, вращающийся с большой частотой барабан и электрические цепи. Поэтому блокировка люка — не сервисная функция, а прямое требование стандарта.
По ГОСТ IEC 60335-2-7-2024 в стиральных машинах барабанного типа, загружаемых фронтально или сверху, дверца или крышка должна быть заблокирована так, чтобы прибор мог работать только при закрытой дверце или крышке. Соответствие проверяют осмотром, испытанием вручную и испытанием, при котором испытательными щупами с нормированным усилием пытаются разблокировать механизм блокировки.
Для машин барабанного типа, загружаемых сверху через отверстие с крышкой на петлях, установлено дополнительное требование: блокировка должна отключать питание двигателя, прежде чем крышка откроется более чем на 50 мм.
Механизм блокировки должен выдерживать нагрузки нормальной эксплуатации: его подвергают 10 000 циклов открывания и закрывания, а для приборов с функцией сушки общее число циклов увеличивают до 13 000, причём первые 9000 циклов выполняют с подключением и обесточиванием механизма блокировки в каждом цикле. Требования к самим электрически управляемым дверным замкам как к компонентам устанавливает отдельный стандарт на автоматические электрические управляющие устройства (IEC 60730-2-12), на который ссылается ГОСТ IEC 60335-2-7-2024.
Защита от протечек строится по уровням. Базовый уровень заложен в самой схеме: наливные клапаны нормально закрыты и открываются только при подаче напряжения, поэтому обесточенная машина воду не набирает. Требования к соединительным шлангам и к предотвращению обратного сифонирования устанавливает ГОСТ IEC 61770-2012.
Более полные системы дополняют схему клапаном непосредственно у водопроводного крана — во входном блоке наливного шланга — и поддоном с датчиком в основании машины. При появлении воды в поддоне управление перекрывает подачу и включает сливной насос. Шланг с двойной оболочкой локализует протечку внутреннего шланга в защитной оболочке и отводит её к блоку клапана.
Ни одна встроенная защита не отменяет запорного крана на подводке. Система с клапаном во входном блоке шланга противодействует разрыву шланга, но не заменяет перекрытие воды на время длительного отсутствия.
Схема управления дополняется защитами по контролируемым параметрам: запретом нагрева при отсутствии воды по сигналу датчика уровня, тепловой защитой обмоток двигателя, контролем достижения уставки и опорожнения бака. Стандарт отдельно рассматривает защиту обмоток двигателя барабана: испытание на перегрузку проводят для приборов с защитными устройствами на электронных цепях, но не проводят, если устройство измеряет температуру обмотки напрямую — при этом измерение сопротивления или тока обмотки прямым измерением температуры не считается.
Бельё в перфорированном барабане частично погружено в воду; барабан непрерывно вращается вокруг своей оси с периодическим изменением направления, поднимая бельё гребнями и роняя его в раствор. Машина набирает воду через электромагнитные клапаны, греет её нагревателем в баке, отрабатывает этапы стирки и полоскания, сливает раствор насосом и отжимает бельё центрифугированием.
Реверс входит в определение машины барабанного типа по стандарту. Смена направления с паузами перемешивает бельё, обеспечивает равномерный контакт с раствором и препятствует сбиванию вещей в один ком.
При ременном приводе двигатель расположен под баком и вращает шкив барабана поликлиновым ремнём; отношение диаметров шкивов понижает частоту вращения и увеличивает момент. При прямом приводе ротор закреплён прямо на валу барабана: промежуточной передачи, ремня и шкивов нет, но двигатель должен развивать полный момент на валу барабана.
Косвенно, по давлению. Вода поднимается в воздушной камере внизу бака и сжимает воздух, запертый в трубке, которая идёт к датчику уровня. Давление пропорционально высоте столба жидкости и действует на мембрану датчика. Сам датчик с водой не контактирует.
Переходы между этапами разрешаются по сигналам датчиков, а не по таймеру. Отсчёт основного времени стирки начинается только после достижения заданной температуры, поэтому холодная вода на входе удлиняет нагрев. Дополнительное время дают и повторные попытки распределения белья перед отжимом.
Это отношение центростремительного ускорения на стенке барабана к ускорению свободного падения: G = ω2R/g, где ω = 2πn/60. В удобной форме G ≈ D·n2/1790, где D — внутренний диаметр барабана в метрах, n — частота вращения в об/мин. Фактор растёт пропорционально квадрату частоты вращения и линейно диаметру барабана.
Это работа контроля дисбаланса. Перед разгоном машина оценивает равномерность распределения белья по неравномерности вращения за оборот. При превышении порога барабан вращают реверсивно, чтобы бельё пересобралось, и повторяют попытку. Если распределить бельё не удалось, отжим выполняется на пониженной частоте вращения или пропускается.
Это требование безопасности. По ГОСТ IEC 60335-2-7-2024 дверца или крышка должна быть заблокирована так, чтобы прибор мог работать только при закрытой дверце. Люк отпирается после остановки барабана и слива воды.
Базовый уровень — нормально закрытые наливные клапаны: обесточенная машина воду не набирает. Полные системы добавляют клапан во входном блоке наливного шланга у крана и поддон с датчиком в основании: при появлении воды подача перекрывается. Требования к соединительным шлангам и предотвращению обратного сифонирования устанавливает ГОСТ IEC 61770-2012.
Вы можете задать любой вопрос на тему нашей продукции или работы нашего сайта.