一款多功能清潔機(jī)的創(chuàng)新設(shè)計(jì)*

姜亮良

(青島理工大學(xué), 山東 青島 266033)

1 引 言

任何一種工具的設(shè)計(jì)或改進(jìn)，都是為了將人們從繁重的體力勞動(dòng)中解脫出來(lái)，該清潔機(jī)的設(shè)計(jì)也不例外。眾所周知，在經(jīng)濟(jì)飛速發(fā)展的今天，為了在激烈的競(jìng)爭(zhēng)中尋找立足之地，各個(gè)商家的小廣告在城市的大街小巷隨處可見(jiàn)，影響城市的整潔美觀。隨之而來(lái)的是小廣告的去除問(wèn)題，費(fèi)時(shí)費(fèi)力，給清潔工人帶來(lái)了許多煩惱。

針對(duì)上述情形，筆者設(shè)計(jì)了一款多功能清潔機(jī)，其體積小、重量輕、操作簡(jiǎn)單、效率高，具有廣闊的市場(chǎng)前景。同時(shí)也為更多更好的清潔機(jī)的研制做一些基礎(chǔ)性的工作[1]。

2 清潔機(jī)的設(shè)計(jì)[2-7]

2.1 清潔機(jī)總體設(shè)計(jì)

該清潔機(jī)的總體設(shè)計(jì)框圖如圖1所示。清潔機(jī)的正常運(yùn)轉(zhuǎn)需驅(qū)動(dòng)元件來(lái)驅(qū)動(dòng)，也就是指電動(dòng)機(jī)。為了盡量減小清潔機(jī)的體積和質(zhì)量，故采用微型電動(dòng)機(jī)。電動(dòng)機(jī)的輸出通過(guò)傳動(dòng)部分同時(shí)傳遞給執(zhí)行裝置和噴水裝置，噴水裝置將蓄水裝置中的水噴到執(zhí)行裝置上，與執(zhí)行裝置共同完成清潔功能。

圖1 清潔機(jī)總體設(shè)計(jì)框圖

2.2 清潔機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

多功能清潔機(jī)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是從緊湊、簡(jiǎn)易的特點(diǎn)出發(fā)，實(shí)現(xiàn)傳動(dòng)裝置、執(zhí)行裝置和噴水裝置的完美結(jié)合。清潔機(jī)的結(jié)構(gòu)如圖2所示，主要包括工作軸桿、傳動(dòng)齒輪和凸輪、微型電動(dòng)機(jī)、活塞、進(jìn)出水管、開(kāi)關(guān)和電源。

圖2 清潔機(jī)結(jié)構(gòu)圖1.工作軸桿 2.傳動(dòng)齒輪 3.電動(dòng)機(jī) 4.電源 5.開(kāi)關(guān) 6.單向閥 7.進(jìn)水管 8.液壓缸 9.活塞 10.彈簧 11.活塞桿 12.凸輪 13.出水管

微型電動(dòng)機(jī)的選用是清潔機(jī)設(shè)計(jì)的關(guān)鍵。電動(dòng)機(jī)選用要滿足體積小、重量輕的特點(diǎn)，還要求能夠?qū)崿F(xiàn)其功能，所以選用的微型電動(dòng)機(jī)的額定電壓為12 V，轉(zhuǎn)速為110 r/min。

工作軸桿由軸承支撐，具體工作時(shí)，根據(jù)工作場(chǎng)所的不同，其外部應(yīng)配有相應(yīng)的清潔介質(zhì)，例如鋼絲、海綿、毛氈等。設(shè)計(jì)軸桿的直徑時(shí)，應(yīng)根據(jù)實(shí)際工作載荷，并滿足強(qiáng)度和剛度經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)公式。

齒輪和凸輪的設(shè)計(jì)與制造對(duì)清潔機(jī)功能的實(shí)現(xiàn)也非常重要。為了減輕重量，清潔機(jī)的齒輪和凸輪的材料選用的是聚甲醛(POM)。塑料齒輪的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)可查閱相關(guān)文獻(xiàn)[4]，在此不再贅述。凸輪的結(jié)構(gòu)如圖3所示，如此設(shè)計(jì)可增加噴射裝置的噴水頻率，從而起到更好的清除效果。

圖3 凸輪結(jié)構(gòu)圖

2.3 清潔機(jī)工作原理

此清潔機(jī)原理簡(jiǎn)單易懂，其工作原理為：合上開(kāi)關(guān)，接通電源，電動(dòng)機(jī)進(jìn)入工作狀態(tài)。電動(dòng)機(jī)的輸出通過(guò)嚙合的齒輪一方面?zhèn)鬟f給工作軸桿，使其旋轉(zhuǎn)，完成主功能；另一方面?zhèn)鹘o凸輪，拉動(dòng)活塞桿使活塞前移，從水箱中吸水，然后活塞在彈簧的作用下復(fù)位，將水注入出水管。在兩者的相互配合下，共同完成清潔功能。

3 結(jié) 語(yǔ)

筆者設(shè)計(jì)的清潔機(jī)能有效去除張貼面積小、比較分散的戶外小廣告，在一定程度上降低了清潔工人的勞動(dòng)強(qiáng)度、成本較低、便于推廣。雖然本清潔機(jī)有許多優(yōu)點(diǎn)，但是由于是初步設(shè)計(jì)，為了使清潔機(jī)更加完善，仍有許多工作有待后續(xù)進(jìn)行。對(duì)于本清潔機(jī)，可以從以下方面進(jìn)行改進(jìn)：

(1) 研究多種能套在工作軸桿上的工作介質(zhì)。因?yàn)椴煌馁|(zhì)的平面需用不同材質(zhì)的工作介質(zhì)才能

起到良好的清潔效果，所以研究多種工作介質(zhì)可有效清除墻面上的小廣告、玻璃上的灰塵、黑板上的粉筆字等，從而進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)清潔機(jī)的多功能。

(2) 研制一種綠色化學(xué)試劑。本清潔機(jī)工作時(shí)是用水將廣告潤(rùn)濕，然后靠摩擦力將其去除。若是研制出一種能與粘貼劑相互反應(yīng)的綠色化學(xué)試劑，將會(huì)更好地完成清潔機(jī)的功能。

(3) 研究多工作軸桿的清潔機(jī)。設(shè)計(jì)時(shí)，使各個(gè)軸桿工作時(shí)的運(yùn)轉(zhuǎn)方式不同；清潔時(shí)，根據(jù)需要進(jìn)行軸桿間的切換，達(dá)到最佳清潔效果。

(4) 研究帶有收集裝置的清潔機(jī)。收集裝置的作用是收集工作時(shí)的廢水、廢紙，實(shí)現(xiàn)廢水的回收再利用，同時(shí)保護(hù)環(huán)境衛(wèi)生。

(5) 研究可實(shí)現(xiàn)修補(bǔ)功能的清潔機(jī)。對(duì)于一些在摩擦力作用下易受損的墻面，具有修補(bǔ)功能的清潔機(jī)可在清除廣告后對(duì)墻面進(jìn)行修補(bǔ)，去除廣告的同時(shí)又不失美觀。

參考文獻(xiàn):

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