一種氣動(dòng)拖把擠壓器的研究

朱宇慧

摘 要：本項(xiàng)目著重研究一種代替人手?jǐn)D去拖把中過多水分的簡單擠壓清潔工具：利用壓縮氣體產(chǎn)生動(dòng)力，輔之以設(shè)計(jì)制作的仿指形擠壓網(wǎng)組，模仿手指完成拖把擠水功能。拖把擠壓器執(zhí)行部分設(shè)計(jì)成書本的樣子，稱之為“鐵卷”，賦予它文化的內(nèi)涵，讓它時(shí)刻提醒學(xué)生"從生活中擠時(shí)間，從書本中擠知識"。設(shè)計(jì)完成后，又制作了此款氣動(dòng)拖把擠壓器。在理論和實(shí)驗(yàn)兩個(gè)角度討論這種設(shè)計(jì)的有效性。

關(guān)鍵詞：拖把擠壓器；脫水；清潔工具；氣動(dòng)式；仿指形網(wǎng)條

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.03.175

0 引言

美麗校園離不開大家的辛苦勞動(dòng)，在用拖把清潔教室地面的過程中發(fā)現(xiàn)，涮用普通拖把后無論用手?jǐn)D還是用腳踩，都難以擠掉拖把中過多的水分（從衛(wèi)生角度考慮，這兩種方法也不可行）。為了擠掉拖把中過多水分，保持洗涮槽及周圍地面潔凈，降低值日學(xué)生冬天從結(jié)冰的洗涮槽附近行走會滑倒的安全隱患，并提高清潔教室地面的質(zhì)量，應(yīng)用多種知識，開展了此項(xiàng)代替人手?jǐn)D去拖把中過多水分的簡單擠壓清潔工具——?dú)鈩?dòng)拖把擠壓器的設(shè)計(jì)研究與制作工作。

1 已有成果查詢情況

目前查詢到18家生產(chǎn)拖把擠壓器的公司、一項(xiàng)專利，已有產(chǎn)品或利用交流電為動(dòng)力或無動(dòng)力源屬于純機(jī)械力產(chǎn)品，本項(xiàng)目設(shè)計(jì)制作產(chǎn)品無同類競品。

2 氣動(dòng)拖把擠壓器的設(shè)計(jì)

2.1 設(shè)計(jì)思路

為了更好地實(shí)現(xiàn)拖把擠壓脫水的效果，選擇仿生學(xué)的方法，通過模擬雙手?jǐn)D壓脫水的方式來設(shè)計(jì)擠壓器。這樣可以使得拖把在不同的位置上，即使受壓后的尺寸不同，也可以達(dá)到理想的脫水效果。

2.2 仿指形網(wǎng)條的設(shè)計(jì)

選用彈簧鋼材料，上下成對設(shè)計(jì)波浪狀仿指形網(wǎng)條，并將這些網(wǎng)條適當(dāng)間隔水平排列，待網(wǎng)條運(yùn)動(dòng)起來，伸縮彎曲彈性變形好，可以較好地包裹拖把頭，達(dá)到模擬雙手“十指相扣”的擠壓效果。（見附圖1）

2.3 運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)（含布置圖）的設(shè)計(jì)

為了讓這些網(wǎng)條運(yùn)動(dòng)起來，設(shè)計(jì)對開的運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)，同時(shí)考慮到拖把頭本身直徑的因素，把對開的兩個(gè)平面間隔開布置。

擠壓器把水從拖把中擠壓出來的功能，與“時(shí)間就如同海綿里的水，……”、開卷有益”等文化特點(diǎn)結(jié)合在一起，形成“把運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)成書的形狀的設(shè)計(jì)方案，以下稱之為“鐵卷”。

鐵卷的“封面”與“書脊”之間設(shè)計(jì)成鉸鏈連接，使得封面可以實(shí)現(xiàn)回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。把仿指形網(wǎng)條水平方向上分別布置在鐵卷運(yùn)動(dòng)封面與固定封底之間，模擬出上下伸展的具有彈性的“手指擠壓面”。在運(yùn)動(dòng)的封面接近固定封底的過程中，可以對拖把形成彈性擠壓的“仿生學(xué)”擠壓效果。（見附圖1）

2.4 能量采集及動(dòng)力設(shè)計(jì)

考慮到使用的安全性，避免使用安全電壓以上的“電動(dòng)”方式，避免壓力波動(dòng)巨大的“液壓”方式，因此系統(tǒng)的驅(qū)動(dòng)使用了“氣動(dòng)”方案。設(shè)計(jì)一個(gè)控制踏板，踏板上表面控制一個(gè)氣壓缸。氣壓缸與兩個(gè)單向閥配合便構(gòu)成了氣壓系統(tǒng)的能量源——?dú)獗?。?zhí)行機(jī)構(gòu)選擇使用雙作用氣缸連接運(yùn)動(dòng)的封面，與固定的封底，壓縮氣體往復(fù)地進(jìn)入氣缸便可以實(shí)現(xiàn)活動(dòng)封頁的開閉運(yùn)動(dòng)。由于氣壓缸的壓力較小，當(dāng)封頁閉合之后，操作者可以再踏上一只腳，最終給拖把頭施加足夠的壓力，從而完成脫水任務(wù)（附圖2，附圖3）。

2.5 控制機(jī)構(gòu)工作原理

氣泵部分提供壓縮空氣作為能量來源，執(zhí)行部分雙作用缸在氣壓作用下可以控制鐵卷的開閉，控制部分通過輕觸開關(guān)所連接的回路進(jìn)行控制。

3 氣動(dòng)拖把擠壓器的制作與擠水效果分析

零部件準(zhǔn)備后，通過焊接的方式完成運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)的制作，使用仿生學(xué)的基本原理，通過氣動(dòng)控制的操作方式，讓拖把擠壓器模擬人手對拖把頭加壓的過程，擠壓效果相對于一般的擠壓方法，更徹底，少殘留，更高效。這項(xiàng)技術(shù)同時(shí)還可以用在對其他任何柔軟且不規(guī)則形狀物體進(jìn)行均勻擠壓的場合。

參考文獻(xiàn)：

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