基于 IEC 60335-2-7:2024 (Ed 9.0) 与 IEC 60335-1:2020+AMD1:2025 CSV 更新日期：2026-06-17
1. 问题陈述：为什么洗衣机最容易在脱水阶段翻倒？
如果你拆过洗衣机报修单，排名前几的投诉里一定有"脱水时震动大""机器移位""撞墙"。这不是用户安装不当那么简单——不平衡负载（unbalanced load）是洗衣机结构安全的头号天敌。
物理原理很简单：脱水期滚筒转速最高，如果衣物全部堆在一侧，质心偏离旋转轴，会产生一个离心力矩。这个力矩通过悬挂系统传递到箱体，再传到地面。如果悬挂刚度不够、底脚抓地力不足，或者箱体结构太软，结果就是三种失效模式之一：
- 整机翻倒：力矩超过稳定力矩，机器绕前底脚翘起；
- 滚筒撞击外壳：内部间隙设计不足，金属撞金属；
- 结构永久变形：悬挂系统或箱体屈服，后续无法正常运行。
IEC 60335-2-7:2024 的 Clause 20 就是围绕这一场景建立的完整防御体系。它不是单一测试，而是通用稳定性 → 不平衡负载 → 门/盖联锁 → 机械强度的递进框架。下面这张图帮你理清决策路径。
2. 合规框架总览
洗衣机机械安全评估不是"做一项测试就完事"。标准把风险拆成四个层级，对应不同的失效场景：
| 层级 | 核心条款 | 风险场景 | 关键数值 |
|---|---|---|---|
| 通用稳定性 | 20.1 | 空载/满载倾斜翻倒 | 10° / 15° |
| 不平衡负载 | 20.102 | 脱水期偏心负载振动 | 0.2 kg 或 10% 干衣质量 |
| 门/盖联锁 | 20.101~20.105 | 运行中开门被滚筒/波轮伤害 | 50 mm / 5 N / 2.5 N / 1500 J |
| 大型机附加 | 20.106~20.108 | 大开口+大容积的附加机械危险 | 200 mm / 60 dm³ / 70 N |
| 机械强度 | 21.101~21.102 | 门/盖被冲击、踩踏、扭曲 | 20 kg / 100 mm / 150 N / 50 N |
| 联锁耐久 | 22.104 | 用户暴力开门导致联锁失效 | 5×/10× 力，300 次循环 |
接下来我会逐层拆解，告诉你每个测试"怎么做、怎么算、怎么判"。
3. 通用稳定性（IEC 60335-1 Clause 20.1，经 2-7 修改）
IEC 60335-1的通用稳定性要求本来很直白：器具放在倾斜平面上，10° 不翻倒（带加热元件的 15°）。但洗衣机有特殊性——空载和满载的重心分布完全不同，脚轮（castors）的位置也会改变稳定边界。
2-7 的关键修改
"The appliance is empty or filled as specified for normal operation, whichever is more unfavourable. Doors and lids are closed and any castors turned to the most unfavourable position."
注意三个细节：
- 空载或满载取最不利：对多数滚筒洗衣机，满载时重心更低但更靠后，空载时重心高但可能更居中。你必须两个状态都试，取更不利者。
- 门/盖关闭：开门状态下重心会前移，但标准明确要求关门测试，因为用户不会在运行中故意敞开门。
- 脚轮最不利位置：如果底脚带脚轮，旋转脚轮使滚动方向与倾斜方向一致，这通常是稳定性的最差情况。
测试方法速查
- 支撑面：硬质水平面，倾斜 10°（无加热）或 15°（有加热）；
- 样品状态：空载 + 满载（按正常使用装载），分别测试；
- 判定：不翻倒。允许有小位移，但不能倾倒或失去支撑。
4. 不平衡负载测试 — Clause 20.102 深入解析
这是洗衣机专属的"标志性测试"，也是实验室里最容易出错的项目之一。标准只给了一段话，但执行细节很多。
4.1 负载质量计算
"a load having a mass of 0,2 kg or 10 % of the maximum mass of the cloth specified in the instructions, whichever is greater"
你拿到一台说明书标称最大干衣质量 7 kg 的洗衣机，计算如下：
- 10% × 7 kg = 0.7 kg
- 与 0.2 kg 比较，取较大者 → 0.7 kg
如果是一台小容量 1.5 kg 的迷你机：
- 10% × 1.5 kg = 0.15 kg
- 与 0.2 kg 比较 → 0.2 kg
常见错误：直接用 0.2 kg 而不做比较。对于大容量机，0.2 kg 的偏心负载可能远小于实际最不利情况，标准明确要求取较大值。
4.2 负载布置
"fixed to the inside wall of the drum half-way along its length"
- "inside wall"：内壁，不是滚筒底部，也不是门封附近；
- "half-way along its length"：沿滚筒长度方向的中点。对前开式滚筒，这意味着从正面看，负载在滚筒前后方向的正中间；
- 固定方式：通常用强力胶带、扎带或专用夹具，确保负载在最高转速下不滑移。测试报告中必须描述固定方法。
4.3 测试条件与流程
"The appliance is supplied at rated voltage and operated during the water extraction period. The test is carried out four times, the load being moved each time through an angle of 90° around the wall of the drum."
- 电压：额定电压，不是 1.06 倍或 0.94 倍；
- 运行阶段：脱水期（water extraction period），也就是转速最高的阶段；
- 4 次测试：0°、90°、180°、270°，覆盖滚筒整圈。每次测试是独立运行，不是一次运行中移动负载；
- 支撑面：硬质水平面，脚轮置于最不利位置（与 20.1 一致）。
4.4 电子电路依赖时的故障叠加
"If compliance relies on the operation of an electronic circuit, the test is repeated with the fault conditions in a) to g) of 19.11.2 applied one at a time to the electronic circuit."
如果你的洗衣机靠电子传感器检测振动并自动减速/停机来满足"不翻倒"或"不撞击"，那么你需要叠加 IEC 60335-1 的 19.11.2 故障：
-
- ~ g) 涵盖元器件开路/短路、PCB 跟踪短路、电解电容短路/开路、晶振故障、软件错误等；
- 逐一施加，每次一种；
- 如果使用了可编程电子电路，还须按 Annex R 评估软件故障覆盖。
4.5 判定标准
"The appliance shall not overturn and the drum shall not hit other parts except the enclosure. After the test, the appliance shall be fit for further use."
三条红线：
- 不翻倒：整机任何部位不能离开支撑面导致倾倒；
- 滚筒不撞击外壳外部件：允许滚筒碰外壳（enclosure），但不能碰除了外壳以外的其他部件——比如控制面板、水管、电源线。如果撞击导致这些部件损坏或移位，不合格；
- 仍能继续使用：测试后不能出现结构永久变形、悬挂系统失效、轴承损坏等导致无法运行的情况。允许有 cosmetic 损伤，但不能 functional impairment。
5. 门/盖联锁安全 — Clauses 20.101~20.105
门/盖联锁是洗衣机安全体系中最复杂的分支。标准根据**机型结构（顶开/前开/波轮）和动能等级（高/低）**设置了不同的要求。先看总览，再逐条拆解。
5.1 20.101：顶开式滚筒的 50 mm 断电阈值
"Drum washing machines that are loaded from the top through an opening with a hinged lid shall incorporate an interlock that de-energizes the motor before the lid opening exceeds 50 mm. If a removable or sliding lid is provided, the motor shall be de-energized as soon as the lid is removed or displaced and it shall not be possible to start the motor unless the lid is in the closed position."
这是顶开式滚筒专属条款。50 mm 的数值来源于人体工程学：一个好奇的孩子手指伸进开口 50 mm 以内，还不会触及旋转中的滚筒内壁。但超过 50 mm，风险陡增，所以电机必须在此之前断电。
- 铰链盖：开启角度对应开口高度 >50 mm 前断电；
- 可移除/滑动盖：移除或滑动即断电，且未复位时不可启动电机；
- 联锁不可释放：Test Probe B 5 N / Test Probe 18 2.5 N 不得释放。
5.2 20.103：门/盖联锁的通用要求
"Drum washing machines that are loaded from the front or from the top, the door or lid shall be interlocked so that the appliance can only be operated when the door or lid is in the closed position. Test probe B of IEC 61032 is applied with a force of 5 N and test probe 18 of IEC 61032 is applied with a force of 2,5 N in order to try and release any interlock that is needed to comply with the requirement. The interlock shall not release."
这是所有滚筒洗衣机（前开式 + 顶开式）的通用联锁要求。波轮/叶轮式虽然不在 20.103 的字面范围，但 20.104/20.105 的动能保护同样适用其门/盖结构。
- 关闭位置才能运行：门/盖未完全关闭时，电机/加热元件不得启动；
- 探针测试：Test Probe B（模拟儿童手指，直径 12 mm，长 80 mm）施力 5 N；Test Probe 18（模拟更细小的探针，直径 8.6 mm）施力 2.5 N。两者都不得释放联锁。
5.3 20.104：高动能保护（不可开门）
"It shall not be possible to open the lid or door of the appliance while the drum speed exceeds 60 r/min if the drum has a rotational kinetic energy exceeding 1 500 J, or a maximum peripheral speed exceeding: – 20 m/s, for drums that rotate about the horizontal axis or an axis inclined up to and including 45° from the horizontal; – 40 m/s, for drums that rotate about the vertical axis."
三个触发条件，满足任一即进入 20.104：
- 旋转动能 E > 1500 J；
- 水平轴或 ≤45° 倾斜轴，周边速度 > 20 m/s；
- 垂直轴，周边速度 > 40 m/s。
公式：
其中：
- E = 旋转动能（J）
- m = 说明书规定的最大干衣质量（kg）
- v = 滚筒最大周边速度（m/s）
注意公式分母是 4 而不是 2，因为标准对旋转动能的简化假设中，衣物质量均匀分布的等效转动惯量导致这一系数。
测试时：
- 空载运行至最高转速；
- 用 22.104 测得的联锁打开力尝试开门；
- 电子电路依赖时叠加 19.11.2 a)~g) + 19.11.4.2/4.5。
5.4 20.105：低动能自动停机（≤1500 J 且速度在限值内）
"Appliances shall have an automatic means for switching off the motor, or for reducing the drum speed to 60 r/min, when the lid or door is opened if the drum has a rotational kinetic energy not exceeding 1 500 J and a peripheral speed not exceeding the limits of 20.104. A force not exceeding 50 N is applied to the lid or door in an attempt to open it, as in normal use. If the lid or door opens, the drum speed shall be no higher than 60 r/min within 7 s of opening the lid or door by 50 mm. In addition, if the appliance is loaded from the front, the motor shall become de-energized."
这是"相对温和"的场景，但要求并不少：
- 开门力 ≤50 N（模拟普通成年人正常操作）；
- 门/盖开启 50 mm 后，7 秒内转速降至 ≤60 r/min；
- 前开门：电机必须断电（与 20.104 的前开要求一致）。
如果你设计了一个"轻触即停"的联锁，20.105 就是你的适用条款。但记住：如果实际计算发现 E > 1500 J，就必须按 20.104 设计——转速 >60 r/min 时完全不可开。
6. 大型机特殊要求 — Clauses 20.106~20.108
当洗衣机尺寸大到一定程度，标准认为"普通联锁不够用了"，需要额外的人工确认步骤。阈值是两条同时满足：
- 开口尺寸 > 200 mm
- 滚筒容积 > 60 dm³
6.1 20.106：前开门大型机的额外手动动作
"For appliances with a front opening door having an opening dimension exceeding 200 mm, and drum volume exceeding 60 dm³, it shall not be possible to: – start the washing cycle until a separate means that controls the movement of the drum is operated manually, after the door has been closed; – recommence the washing cycle until a separate means that controls the movement of the drum is operated manually, after the door has been opened and closed again."
- 关门后，不能自动启动，必须有一个额外的手动动作（如按下启动键、旋转选择器）；
- 如果运行中开门再关上，也不能自动恢复，同样需要额外手动动作；
- 电子电路依赖时叠加 19.11.2 + 19.11.4.2/4.5。
6.2 20.107：内部开门力 ≤70 N
"it shall be possible to open from the inside the closed door, when the appliance is not energized or in a standby mode, with a force not exceeding 70 N. The force is applied perpendicular to the plane of the closed door at a point furthest from the hinges accessible from the inside of the door."
- 应用场景：防止儿童或宠物被困在滚筒内；
- 力施加方向：垂直于门平面，在门内侧最远离铰链的位置；
- 若带有装饰门，测试时关闭装饰门；
- 力可从门外侧施加（标准允许）。
6.3 20.108：波轮/叶轮式大型机
"For agitator washing machines and impeller washing machines having an opening dimension exceeding 200 mm, and drum volume exceeding 60 dm³, it shall not be possible to: – start the spin cycle until a separate means which controls the movement of the washing machine is operated manually, after the lid has been closed; – recommence the spin cycle until a separate means which controls the movement of the washing machine is operated manually, after the lid has been opened and closed again."
注意：20.108 只针对脱水期（spin cycle），而不是整个洗涤周期。因为波轮/叶轮式洗涤期盖板通常是关闭的，且转速低，真正的危险来自脱水期的高速旋转。
7. 门/盖机械强度 — Clause 21.101/21.102
联锁再可靠，如果门/盖本身被冲击或踩踏后变形导致联锁失效，也白搭。21.101 和 21.102 解决的就是结构完整性问题。
7.1 21.101.1：盖冲击测试（橡胶半球）
"A rubber hemisphere having a diameter of 70 mm and a hardness between 40 IRHD and 50 IRHD is fixed to a cylinder having a mass of 20 kg and dropped from a height of 100 mm onto the centre of the lid. The test is carried out three times."
- 这是模拟用户或儿童站在盖上或重物落在盖上的场景；
- 70 mm 橡胶半球：模拟脚底或钝物接触面；
- 20 kg 圆柱 + 100 mm 跌落：等效约 20 J 的冲击能量；
- 判定：盖不能损坏到"运动部件可触及"（即盖破裂后滚筒/波轮暴露）。
7.2 21.101.2：门垂直力 150 N
"A vertically downwards force of 150 N is applied in the most unfavourable position to the door while it is open at an angle of 90° ± 5°. The force is maintained for 1 min. After the test, the appliance shall not be damaged or deformed to such an extent that compliance with 20.103 to 20.105 is impaired."
- 门开启 90°，最不利位置施加 150 N 向下力；
- 这模拟用户倚靠在打开的门上，或放重物在门上的场景；
- 关键判定：联锁功能不能受损。如果门变形导致关闭后联锁触点接触不良，不合格。
7.3 21.102：盖抗扭曲 50 N
"A force of 50 N is applied to the open lid in the most unfavourable direction and position. The test is carried out three times, after which the hinges shall not have worked loose and the appliance shall not be damaged or deformed to such an extent that compliance with 20.103 to 20.105 is impaired."
- 50 N 施加于打开状态的盖，最不利方向（通常是侧向扭曲）；
- 3 次循环；
- 判定：铰链不松动，联锁功能不丧失。
8. 联锁强制打开 — Clause 22.104
门/盖联锁必须能承受用户（尤其是愤怒的用户）的暴力操作。22.104 的测试设计非常接近真实使用场景：
"The lid or door is opened as in normal use and the force applied to the handle, or actuating means of the release mechanism, is measured. The lid and door is closed. The appliance is supplied at rated voltage and operated until the interlock is energized. An attempt is then made to open the lid or door as in normal use. The force applied is gradually increased to five times the measured opening force, with a minimum of 50 N and a maximum of 200 N, over a period of 5 s. The test is carried out 300 times at a rate of approximately six times per minute. The force is then increased to 10 times the measured opening force, with a minimum of 50 N. It shall not be possible to open the lid or door."
测试参数速查
| 阶段 | 倍数 | 最小力 | 最大力 | 循环次数 | 施加时间 |
|---|---|---|---|---|---|
| 循环阶段 | 5× 实测力 | 50 N | 200 N | 300 次 | 5 s 内逐渐施加 |
| 最终判定 | 10× 实测力 | 50 N | 无上限 | 1 次 | 5 s 内逐渐施加 |
- 注意："Damage to handles is ignored."——把手损坏可以忽略，但联锁本身不能失效；
- 测试前须测量正常开门力；
- 300 次循环后，联锁仍然必须保持 10× 力下不可打开。
9. 设计建议与常见失败模式
下面这份 checklist 来自实验室一线经验，建议你在设计评审或型式试验前逐项核对。
9.1 稳定性与悬挂系统
| Check | 建议做法 | 常见失败 |
|---|---|---|
| 底脚设计 | 前底脚配吸盘或高摩擦橡胶，后底脚允许微抬 | 全硬塑料底脚，脱水期整机移位 50 mm 以上 |
| 配重质量 | 配重质量 + 分布须使重心尽可能低且居中 | 配重偏后，空载时 10° 即翻倒 |
| 悬挂刚度 | 弹簧/阻尼器在偏心负载下行程 ≤ 允许间隙 | 悬挂太软，滚筒撞击箱体后壁 |
| 箱体刚性 | 侧板、后面板须有足够抗弯刚度 | 钣金太薄，测试后永久变形 |
| 脚轮锁定 | 若带脚轮，须有可锁定机制或最不利位置测试 | 脚轮自由滚动，倾斜测试滑出平台 |
9.2 联锁与电子安全
| Check | 建议做法 | 常见失败 |
|---|---|---|
| 传感器行程余量 | 门/盖关闭信号触发点留 3~5 mm 余量 | 门关到 90% 时触点未接通，报联锁故障 |
| 双通道安全 | 高动能机型用双霍尔/双微动 + 异或检测 | 单触点粘连，故障模式下仍可开门 |
| 转速监测冗余 | 20.104/105 依赖电子电路时，转速信号须冗余 | 转速传感器失效，未降至 60 r/min 即解锁 |
| EMC 防护 | 联锁信号线加滤波，控制器过电压/EFT 免疫 | 19.11.4.2 EFT 测试时联锁误释放 |
| 软件覆盖 | 可编程电路须覆盖 Annex R Table R.1 故障 | 软件未处理晶振失效，转速计算错误 |
9.3 门/盖结构强度
| Check | 建议做法 | 常见失败 |
|---|---|---|
| 门铰链 | 金属铰链 + 加强板，避免塑料铰链承力 | 150 N 测试后门下垂，联锁错位 |
| 盖加强筋 | 盖底部设放射状加强筋，中心厚度 ≥ 3 mm | 21.101.1 冲击后盖中心破裂 |
| 门锁扣 | 金属锁扣 + 金属锁钩，避免全塑料结构 | 300 次 5× 力后锁扣断裂 |
| 装饰门 | 若有双层门，内门须满足 70 N 内部开门 | 用户加装装饰门后，20.107 内部开门失效 |
9.4 大型机特殊设计
| Check | 建议做法 | 常见失败 |
|---|---|---|
| 开口测量 | 忽略门封后测量净开口，确保 ≤200 mm 或触发附加要求 | 未扣除门封，误判为小型机 |
| 容积计算 | 最大内径 × 最大内长，扣除波轮体积 | 未扣波轮，实际容积 < 60 dm³ 却按大型机设计 |
| 额外手动动作 | 启动键与关门动作物理分离，不能关门即自动触发 | 关门时惯性触发启动键，20.106 不合格 |
| 内部开门机构 | 内侧设机械拉环或推杆，力臂优化使 ≤70 N | 拉环位置太靠近铰链，70 N 无法开门 |
10. 总结
洗衣机的机械稳定性与不平衡负载测试，是 IEC 60335-2-7:2024 中最"物理"、最考验工程直觉的章节。核心要点可以概括为四句话：
- 通用稳定性先看空载 vs 满载：20.1 的修改让洗衣机必须取最不利状态，不要只测空载；
- 不平衡负载按公式算质量：0.2 kg 和 10% 最大干衣质量取较大者，大容量机千万别偷懒；
- 门/盖安全分两条线：高动能（>1500 J 或速度超标）走 20.104——不可开；低动能走 20.105——7 秒降到 60 r/min；
- 机械强度与联锁耐久是保险：21.101/21.102 保证结构完整，22.104 保证用户暴力操作下不失效。
如果你正在做型式试验或设计评审，建议把本文的 checklist 打印出来，逐项打钩。Clause 20 的测试失败通常是结构性的——一旦发现问题，修改成本高、周期长。提前预防，远比在实验室里翻倒一台洗衣机划算。