目前洗衣机减振主要通过悬挂于洗衣机四角位置的吊杆来吊挂洗衣机内外桶，在洗涤和脱水过程中，内外桶都是通过压缩吊杆降低振动，吊杆通过自身的阻尼来消耗内外筒的振动。但是吊杆的使用只能缓冲竖直方向的振动，无法降低横向振动，导致在大偏心下撞箱，影响洗衣机的容积比和启动能力。
波轮洗衣机脱水过程中，转速由零一直升高到700转甚至更高。衣物不平衡导致的偏心载荷随转速升高而逐渐增大，偏心载荷对应的激励力基频由零升高到十几赫兹。而波轮洗衣机一般在1~3Hz附近存在明显的固有模态，当洗衣机转速经过其模态频率时，会引起洗衣机出现共振现象。如果不能较好的控制洗衣机的共振现象，会导致洗衣机出现撞箱甚至损坏。
为了解决洗衣机撞箱问题，在专利CN201020229971.0中将弹簧固定在外筒与箱体之间，提供恢复力。当发生共振时外筒与箱体之间存在较大的位移，导致连接外筒与箱体之间的弹簧被拉伸或者压缩而产生恢复力，减小外筒与箱体之间的位移，防止洗衣机振动过大而产生撞箱问题。但当洗衣机转速超过其对应的模态频率而达到稳定转速而正常脱水工作时，该弹簧会将外筒上的振动传递到箱体上，导致洗衣机箱体振动发声，整机噪声升高。
本发明针对现有技术中存在的上述问题，提供一种洗衣机防撞桶装置，既能防止洗衣机在低速脱水时发生撞箱问题，又能保证高速脱水时不会由于传递到箱体上的振动增大而导致整机噪声增大。
一种洗衣机防撞桶装置，包括导向套、以及一端伸入所述导向套内部的导向杆，所述导向套的内侧设有与导向杆配合产生阻尼力的阻尼片，所述导向杆具有中部的空载段、以及位于空载段两端的工作段，所述空载段的直径小于所述阻尼片的内径，所述工作段的直径大于所述阻尼片的内径；在洗衣机稳定运行时，所述空载段位于所述阻尼片处；在洗衣机外筒振动较大时，所述工作段位于所述阻尼片处。
进一步的，在所述工作段具有圆柱形的主工作段、以及设置在所述空载段与主工作段之间的变径段，所述变径段的任一截面的直径均位于所述空载段直径和工作段直径之间。
进一步的，所述导向杆还具有沿所述工作段向端部延伸的截止段，所述导向杆相对于导向套伸缩运动，当所述导向杆的截止段运动到所述阻尼片附近时两者的相对运动停止。
进一步的，所述导向套为一端开口的筒状结构，所述阻尼片设在所述导向套的开口端的内侧，所述导向套的另一端设有第一铰接部。
进一步的，所述导向杆为具有一端开口的中空杆，其开口端位于导向套内，所述导向杆的另一端设有第二铰接部。
进一步的，所述阻尼片和导向套之间设有卡套，在所述导向套的开口端内侧开设有环形的第一槽口，所述卡套位于第一槽口处；在所述卡套的内侧开设有第二槽口，所述阻尼片位于第二槽口处、并与第一槽口的径向边接触。
进一步的，所述卡套的外侧周向排布有至少两个卡扣，所述第一槽口上开设有与所述卡扣相匹配的卡槽，所述卡扣卡合固定在所述卡槽内。
基于上述的洗衣机防撞桶装置，本发明还提供一种上述防撞桶装置的设计方法，所述设计方法包括如下步骤：
A. 根据所述洗衣机自身的参数，确定洗衣机脱水时的最大偏心力Fe；进而确定防撞桶装置的阻尼力FD，最终确定导向杆的工作段与阻尼片之间的过盈间距dc；
B、根据过盈间距dc,在所述导向杆的工作段最大直径φw和阻尼片内径φc中，依据φw=φc+2dc，在选定其中一个的尺寸后，另外一个的尺寸可以计算得出；
E. 根据导向杆空载段的长度Lz、以及外筒与箱体之间的最小间距LMax，确定导向杆工作段长度Lw；
进一步的，在步骤A中，根据洗衣机脱水启动偏心质量me、洗衣机内筒直径r1、以及低频刚体模态的最高共振频率fPMax，计算出洗衣机脱水时的偏心力Fe=me*(2πfPMax)2rI。
进一步的，在步骤A中还具有步骤A1，根据偏心力Fe，确定防撞箱平衡力FC=s1Fe；其中s1为安全系数。
进一步的，在步骤A中还具有位于步骤A1之后的步骤A2，根据防撞箱平衡力FC、以及洗衣机上计划设置的防撞桶装置的数量N，计算出每个防撞桶装置的阻尼力为FD；阻尼力FD=2FC/N。
进一步的，在步骤A中还具有位于步骤A2之后的步骤A3，根据防撞桶装置的阻尼力为FD、以及选用的阻尼片的摩擦系数c, 确定导向杆的工作段与阻尼片间的正压力FN=FD/c。
进一步的，在步骤A中还具有位于步骤A3之后的步骤A4，根据正压力FN、以及所述阻尼片的等效刚度kc，确定所述导向杆的工作段与阻尼片之间的过盈间距dc=FN/kc。
进一步的，在步骤C中，导向杆空载段直径φz=s3φc，其中s3为安全系数， 0.3<s3≤1。
进一步的，在步骤D中，导向杆空载段的长度Lz=2s4dO, 其中s4为安全系数，s4>1。
进一步的，所述导向杆的工作段最大直径φw与所述空载段直径φz之间具有弧面形过渡段，所述弧面形过渡段的任一横截面的直径均位于所述导向杆的工作段最大直径φw与空载段直径φz之间。
进一步的，所述导向杆的工作段最大直径φw与所述空载段直径φz之间至少具有一段圆柱形过渡段，所述圆柱形过渡段的直径位于所述导向杆的工作段最大直径φw与空载段直径φz之间。
基于上述的洗衣机防撞桶装置，本发明还提供一种具有该防撞桶装置的洗衣机，既能防止洗衣机在低速脱水时发生撞箱问题，又能保证高速脱水时不会由于传递到箱体上的振动增大而导致整机噪声增大。
一种洗衣机，包括箱体、以及位于箱体内的套装设置的外筒和内筒，所述外筒通过吊杆吊装在所述箱体上，在所述外筒、箱体、吊杆三者中的任意两者之间设有上述的防撞桶装置。
本发明提供的防撞桶装置，用于提供水平方向的阻尼力，通过设置所述导向杆具有中部的空载段、以及位于空载段两端的工作段，实现提供可变的阻尼力，在外筒振动较大时，防撞桶装置给予足够的阻尼力，避免外筒撞箱；并且在洗衣机外筒在稳定运行的安全振幅内，防撞桶装置给予较小的阻尼力或不给予阻尼力；这样在洗衣机稳定运行时，所述空载段位于所述阻尼片处；在洗衣机外筒振动较大时，所述工作段位于所述阻尼片处；这样既能防止洗衣机在低速脱水时发生撞箱问题，又能保证高速脱水时不会由于传递到箱体上的振动增大而导致整机噪声增大。
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语 “内”、“上”、“下”、“左”、“右”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
参阅图1-图7，是本发明所提出的防撞桶装置的一个实施例，洗衣机包括箱体10、设置在箱体10内的套装设置的外筒20和内筒30，外筒20通过四个吊杆40吊装在箱体10四个角部的角板上；洗衣机撞箱主要发生在脱水启动阶段，当洗衣机转速对应的激励力基频与内外桶机吊杆组成系统的共有频率接近时，内外筒发生共振，外筒20振幅明显增大，从而导致外筒20碰撞箱体，发生撞箱。为了防止发生撞桶，在洗衣机上设有至少两个相对设置的防撞桶装置50，用于提供水平方向的阻尼力；防撞桶装置50设置在箱体10、外筒20、吊杆40三者中的其中两者之间，优选的设置在箱体10和外筒20之间，由于箱体10的相对静止，可以提供更有效的阻尼力避免撞桶。
本实施例中，防撞桶装置50包括导向杆1、以及套装在导向杆1外侧的导向套3，在导向套3的内侧设有与导向杆1配合产生阻尼力的阻尼片2，导向杆1具有中部的空载段12、以及位于空载段12两端的工作段11，其中空载段12的直径小于阻尼片2的内径，工作段11的直径大于阻尼片2的内径。
本实施例中，通过导向杆1和阻尼片2之间产生阻尼力，避免发生撞桶；通过导向杆1具有空载段12和工作段11，在洗衣机稳定运行时，空载段12位于阻尼片2处，也就是在洗衣机外筒20在稳定运行的安全振幅内，防撞桶装置给予较小的阻尼力或不给予阻尼力，因而外筒20上的振动不能通过防撞桶装置50传递到箱体10上，避免了噪音的增大；在洗衣机外筒振动较大时，具有撞桶的风险，此时导向杆1的伸缩幅度也比较大，工作段12位于阻尼片2处，此时产生阻止外筒20振动的阻尼力，使得外筒20的振动幅度减小，避免撞桶；也就是防撞桶装置50提供的为变阻尼力，防撞桶装置50需要既能防止洗衣机在低速脱水时发生撞箱问题，又能保证高速脱水时不会由于传递到箱体上的振动增大而导致整机噪声增大。
本实施例中，参见图4所示，空载段12为圆柱形，工作段11具有圆柱形的主工作段111以及设置在空载段12与主工作段111之间的变径段112，当然变径段112上直径大于阻尼片2的内径的部分，均与阻尼片2接触产生阻尼力；变径段112为锥台形，也就是说变径段112的母线为连接空载段12与主工作段111之间一端倾斜的直线，变径段112的任一截面的直径均位于空载段12的直径和主工作段111的直径之间。通设置变径段112使得导向杆1在伸缩运动是可以平稳的在空载段12和工作段11之间过渡，变径段112经过阻尼片2时，变径段112与阻尼片2之间的阻尼力逐渐变化。
本实施例中，导向杆1还具有沿工作段11向端部延伸的截止段13，截止段13的直径肯定大于工作段11的直径，导向杆1相对于导向套3伸缩运动，当导向杆1的截止段14运动到阻尼片2附近时两者的相对运动停止。通过设置截止段13可以避免导向杆1脱离导向套3，同时只有在外筒20的振幅较大时，截止段13也可能移动到阻尼片2附近，此时导向杆1与导向套3的相对静止，也就是两者形成一个刚性的整体，能够给予外筒20刚性的阻止力，阻止外筒20箱体的相碰。
本实施例中，参见图2所示，导向套3为一端开口的筒状结构，阻尼片2设在导向套3的开口端的内侧，导向套3的另一端设有第一铰接部31。外筒20的振动，带动导向杆1相对于导向套3移动，提供变阻尼力；在导向套3开口端相对的一端的套壁上开设有通气孔32，在导向杆1在导向套3内伸缩时移动时，气体可以经通气孔32流出或进入导向套3内，避免导向杆1的自由端将一段气体封闭在导向套3内，这样在导向杆1移动时导向套3内的气体可以流出或得到补充，这样在外筒20的振动缓慢时，不会形成气体阻尼。
本实施例中，导向杆1为具有一端开口的中空杆，其开口端位于导向套3内，通过设置导向杆1位空心杆，并使得导向杆1的腔室与导向套3的腔室相连通，这样形成较大的容纳空间，在导向杆1在导向套3内伸缩移动时，减少了流经通孔32的气流对导向杆1的影响；导向杆1的另一端设有第二铰接部14。
参见图3所述，为了阻尼片2的固定，在阻尼片2和导向套3之间设有卡套5，在导向套3的开口端内侧开设有环形的第一槽口33，卡套5位于第一槽口33处；在卡套5的内侧开设有第二槽口51，阻尼片2位于第二槽口51处、并与第一槽口33的径向边接触。这样阻尼片2被卡套5和第一槽口33限位固定，卡套5的厚度与第一槽口33的厚度相等，这样保证了位于阻尼片2两端的连接固定结构平齐；阻尼片2的厚度大于第二槽口51的厚度，也就是阻尼片2有一部分向内凸出，导向杆1的工作段与阻尼片2的凸出部分相对移动产生摩擦阻尼力。
为了卡套5的固定牢固，在卡套5的外侧周向排布有至少两个卡扣52，第一槽口33上开设有与卡扣52相匹配的卡槽331，并且卡扣52卡合固定在卡槽331内，在卡套5的轴向均布有四个卡扣52；这样通过设置卡扣52和卡槽331，有利于增加卡套5与导向套3之间固定的牢固性，同时使得卡套5的装配操作简单。
为了进一步增加卡套5固定后的稳定性和美观性，在卡套5的端部还设有沿径向向外延伸的挡沿53，挡沿53位于导向套3开口端的端部。这样通过设置挡沿53增加了卡套5的受力性能，提高卡套5的稳定性，以及有利于增加卡套5和导向套3装配后的美观性。
本实施例中，为了使得防撞桶装置50可以提供所需的变阻尼力，需要针对具体的洗衣机型号进行防撞桶装置50的设计，根据洗衣机的已知条件推导出针对该洗衣机设计的防撞桶装置50的主要参数，保证防撞桶装置50具有上述的效果。
A.根据洗衣机自身的参数，确定洗衣机脱水时的最大偏心力Fe；进而确定防撞桶装置的阻尼力FD，最终确定导向杆的工作段与阻尼片之间的过盈间距dc。
具体的，根据洗衣机脱水启动偏心质量me、洗衣机内筒直径r1、以及低频刚体模态的最高共振频率fPMax，计算出洗衣机脱水时的偏心力Fe=me*(2πfPMax)2rI。其中根据该型号洗衣机设计时确定的抗偏心能力，确定洗衣机脱水启动偏心质量me；洗衣机低频刚体模态的最高共振频率fPMax是在理想条件下模拟得到的数值；计算得出的偏心力Fe为洗衣机脱水时的最大偏心力。
步骤A1. 根据洗衣机脱水时的偏心力Fe，确定防撞箱平衡力FC=s1Fe；其中s1为安全系数，优选的，0.1<s1<3。
具体的，为了克服洗衣机脱水时的偏心力，避免洗衣机外筒20撞箱，防撞箱装置50需要提供防撞箱平衡力FC，其中需满足FC>Fe-Fh-Fa，其中Fh为吊杆40提供的水平方向的平衡力, Fa为电机主轴提供的弹性恢复力。Fh与吊杆40弹簧的变形量及吊杆40与竖直方向的夹角相关，Fa与电机主轴偏角有关。由于通常情况下Fh较小及Fa与主轴偏角有关，因此通过安全系数s1来代替这两个力。
步骤A2. 根据防撞箱平衡力FC、以及洗衣机上计划设置的防撞桶装置50的数量N，计算出每个防撞桶装置50的阻尼力为FD；阻尼力FD=2FC/N。
具体的，每台洗衣机至少保证有两个及以上的防撞箱装置50，且每台洗衣机至少保证有两个不同方向放置的防撞箱装置，以保证在外筒20在水平方向振动时，两个防撞箱装置50从两个方向阻尼外筒20的振动。防撞箱装置50的数量推荐为2的整数倍，优选2、4、6、8。相邻的两个防撞箱装置50在水平面上的夹角在30°至150°间，优选的采用四个防撞箱装置50，且相邻的两个防撞箱装置50相互垂直，也就是相邻的两个防撞箱装置50在水平面上的夹角为90°。
步骤A3. 根据防撞桶装置50的阻尼力为FD、以及选用的阻尼片2的摩擦系数c, 确定导向杆1的工作段11与阻尼片2之间的正压力FN=FD/c。其中，FN与阻尼片2与导向杆1的接触面积及接触正应力成正比。
步骤A4. 根据正压力FN、以及阻尼片2的等效刚度kc，确定导向杆1的工作段11与阻尼片2之间的过盈间距dc=FN/kc。
B. 根据过盈间距dc,在导向杆1的工作段11最大直径φw和阻尼片2的内径φc中，依据φw=φc+2dc，在选定其中一个的尺寸后，另外一个的尺寸可以计算得出。
具体的，阻尼片2为圆环形，φc为阻尼片2的内圆直径，导向杆1的工作段11最大直径φw和阻尼片2的内径φc需要向选定一个的数值，并计算得到另一个。
具体的，导向杆1的空载段11的直径φz肯定要小于阻尼片2的内径φc，以保证空载段12与阻尼片2之间没有阻尼力；优选的φz=s3φc，其中s3为安全系数， 0.3<s3≤1。
D. 根据洗衣机脱水稳定运行阶段外筒20的位移幅值dO，确定导向杆1的空载段12的长度Lz。
具体的，位移幅值dO为水平方向的位移幅度，导向杆1的空载段12的长度Lz=2s4dO, 其中s4为安全系数，s4>1以保证外筒40在稳定运行时，空载段12位于阻尼片2处，防撞桶装置50不提供阻尼力；其中，1<s4<3，但s4的取值也不能过大，避免洗衣机外筒20振动幅度较大时，导向杆1的工作段没有处于阻尼片2处，优选的，1<s4<1.5。
E. 根据导向杆1的空载段的长度Lz、以及外筒20与箱体10之间的最小间距LMax，确定导向杆1的工作段11的长度Lw。
具体的，为了保证外筒不发生撞箱，导向杆工作段长度Lw<LMax-Lz/2，其中LMax为外筒与箱体之间的最小间距。在导向杆1上还具有沿工作段11向端部延伸的截止段13，当导向杆1的截止段13运动到阻尼片2附近时两者的相对运动停止，也就是此时防撞桶装置50给予外筒20刚性的阻力，避免外筒20的撞桶，因而设置导向杆工作段长度Lw<LMax-Lz/2。为了进一步保证安全性，优选Lw=s5LMax-Lz/2,s5为安全系数，优选0.2<s5<1。
具体的，在上述步骤中得到的防撞桶装置50的几个主要参数：导向杆1的工作段11最大直径φw、工作段长度Lw、空载段12直径φz、空载段12的长度Lz、阻尼片2的内径φc。
参见7图所示，是导向杆1的一种具体结构形式，空载段12为直径为φz、长度Lz的等直径圆柱段，工作段11具有直径为φw的等直径圆柱段111和锥台形过渡段112，锥台形过渡段任一横截面的直径均位于导向杆1的工作段11最大直径φw与空载段13的直径φz之间。锥台形过渡段112为从等直径圆柱段111与空载段12之间的锥台，截止段13位于导向杆1的两端部，截止段13也为等直径圆柱段。
为了更进一步的说明防撞桶装置的设计方法，以8kg平台波轮洗衣机为例说明设计过程，设计方法如下：
A.根据洗衣机自身的参数，确定洗衣机脱水时的最大偏心力Fe；进而确定防撞桶装置的阻尼力FD，最终确定导向杆的工作段与阻尼片之间的过盈间距dc。
具体的，根据洗衣机脱水启动偏心质量me=1kg、洗衣机内筒直径r1=0.25m、以及低频刚体模态的最高共振频率fPMax=3.5Hz，计算出洗衣机脱水时的偏心力Fe=me*(2πfPMax)2rI=121N。
步骤A1. 根据洗衣机脱水时的偏心力Fe，计算出防撞箱平衡力FC=s1Fe；其中s1为安全系数，优选s1=0.2，因而FC=24N。
步骤A2. 根据防撞箱平衡力FC、以及洗衣机上计划设置的防撞桶装置50的数量N，计算出每个防撞桶装置50的阻尼力为FD；阻尼力FD=2FC/N。在洗衣机上采用四个防撞桶装置50，即N=4，则阻尼力FD=24N。
步骤A3. 根据防撞桶装置50的阻尼力为FD、以及选用的阻尼片2的摩擦系数c=0.3, 计算出导向杆1的工作段11与阻尼片2之间的正压力FN=FD/c=40N。
步骤A4. 根据正压力FN、以及阻尼片2的等效刚度kc，其中kc=5×104N/m，计算出导向杆1的工作段11与阻尼片2之间的过盈间距dc=FN/kcc=0.8×10-3m。
B. 根据过盈间距dc, 选取阻尼片2的内径φc=1.5×10-2m，并依据φw=φc+2dc，计算得出导向杆1的工作段11最大直径φw=1.66×10-2m。
D. 根据洗衣机脱水稳定运行阶段外筒20的位移幅值dO，其中dO=3×10-3m，s4=1.2，计算出导向杆1的空载段12的长度Lz=7.2×10-3m。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非是对本发明作其它形式的限制，任何熟悉本专业的技术人员可能利用上述揭示的技术内容加以变更或改型为等同变化的等效实施例。但是凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与改型，仍属于本发明技术方案的保护范围。