基于靜電吸附原理的毛發(fā)收集裝置的機械結(jié)構(gòu)設(shè)計

韓曉宇　楊旭　高劍濤　張冶　李帥　于峰　周林

摘? 要：為了解決女生宿舍、理發(fā)店或?qū)櫸锏甑纫子谟休^多毛發(fā)散落的場合的毛發(fā)收集問題，從清掃、吸附、推送、遞進和切割等工作流程出發(fā)，巧妙的設(shè)計了一種利用摩擦起電原理產(chǎn)生靜電以實現(xiàn)對毛發(fā)進行吸附和收集的裝置。文章主要介紹了它的總體組成和工作原理，完成了擺動清掃單元、吸附單元、防靜電推送單元、擠壓遞進單元和切割單元等的機械結(jié)構(gòu)設(shè)計。該裝置的設(shè)計為毛發(fā)收集裝置特別是長頭發(fā)收集裝置的研究提供了有利的參考。

關(guān)鍵詞：毛發(fā)收集裝置;機械結(jié)構(gòu)設(shè)計;靜電吸附

中圖分類號：TH122 文獻標志碼：A 文章編號：2095-2945（2020）06-0033-02

Abstract： In order to solve the problem of hair collection in occasions where more hair is scattered， such as girls' dormitory， barber shop or pet shop， starting from the workflow of cleaning， adsorption， pushing， progressive and cutting， an ingenious device is designed to generate static electricity based on the principle of friction electrification to realize the adsorption and collection of hair. This paper mainly introduces its overall composition and working principle， and completes the mechanical structure design of swing cleaning unit， adsorption unit， anti-static push unit， extrusion progressive unit and cutting unit. The design of this device provides a favorable reference for the research of hair collection device， especially for long hair collection device.

Keywords： hair collection device; mechanical structure design; electrostatic adsorption

引言

目前，散落在地面上的毛發(fā)，特別是一些又長又多的頭發(fā)的收集問題總是會給人帶來很大的困擾，人們通常通過采用掃把和吸塵器這兩種工具來解決此問題，而掃把往往會被很多頭發(fā)纏繞，市面上現(xiàn)有的吸塵器吸毛發(fā)特別是吸較多的長頭發(fā)的效果也較差，還存在功率較大、噪音較高等問題。目前市場上還沒有出現(xiàn)專門針對這種較多毛發(fā)特別是長頭發(fā)收集的裝置，因此本文提出了一種基于摩擦產(chǎn)生靜電吸附原理的毛發(fā)收集裝置，在靜電日益廣泛應(yīng)用的今天，它將具有良好的應(yīng)用市場前景。

1 靜電吸附原理的毛發(fā)收集裝置的組成

靜電吸附原理的毛發(fā)收集裝置應(yīng)滿足清掃、吸附、推送、遞進和切割等工作流程，因此本文所設(shè)計的基于靜電吸附原理的毛發(fā)收集裝置主要由擺動清掃單元、吸附單元、防靜電推送單元、擠壓遞進單元以及切割單元等五部分組成，總體三維結(jié)構(gòu)如圖1所示。

1.1 擺動清掃單元結(jié)構(gòu)設(shè)計

當?shù)孛嫔嫌休^多散落的毛發(fā)時，為清理的更徹底，因此首先通過模擬人工的清掃功能設(shè)計擺動清掃單元。擺動清掃單元由齒輪機構(gòu)，旋轉(zhuǎn)軸、清掃推板、清掃海綿板及步進電機等幾部分組成。

1.2 吸附單元結(jié)構(gòu)設(shè)計

為了將擺動清掃單元掃進裝置的毛發(fā)進行下一步的處理，利用“摩擦起電”的原理設(shè)計吸附單元。吸附單元主要由馬達、靜電板、摩擦板等幾部分組成。通過馬達驅(qū)動摩擦板作定軸轉(zhuǎn)動，進而使轉(zhuǎn)動的摩擦板與靜電板進行摩擦產(chǎn)生靜電;通過產(chǎn)生的靜電的吸附作用將擺動清掃單元掃進的毛發(fā)吸附到靜電板上。

1.3 防靜電推送單元結(jié)構(gòu)設(shè)計

為了使吸附單元吸附的毛發(fā)能夠順利脫離靜電板并進入下一個工作單元，因此設(shè)計防靜電推送單元，它主要由毛發(fā)脫離單元和推送單元等兩部分組成。毛發(fā)脫離單元主要采用雨刮器的工作原理進行設(shè)計，通過直線電機提供動力帶動防靜電刮片作直線運動達到刮離毛發(fā)的目的;推送單元主要由電機、錐齒輪機構(gòu)、連桿機構(gòu)等幾部分組成，其三維結(jié)構(gòu)如圖2所示。

1.4 擠壓遞進單元結(jié)構(gòu)設(shè)計

為將防靜電推送單元收集的毛發(fā)遞送到切割單元實現(xiàn)毛發(fā)的切割和收集，設(shè)計擠壓遞進單元。擠壓遞進單元主要由電機、齒輪機構(gòu)以及一對圓柱滾輪組成，圓柱滾輪采用防靜電塑膠材料。通過齒輪機構(gòu)將電機動力傳遞到主動圓柱滾輪軸上，進而帶動這一對滾輪作轉(zhuǎn)向相反的轉(zhuǎn)動，再通過兩輪的擠壓摩擦作用將頭發(fā)順次遞送到切割單元。

1.5 切割單元結(jié)構(gòu)設(shè)計

為實現(xiàn)對擠壓遞進單元遞送進來的毛發(fā)的切割和收集，設(shè)計切割單元。切割單元主要由電機、動刀片與靜刀片以及刀座等組成。電機工作驅(qū)動動刀片定軸轉(zhuǎn)動，動刀片與刀架上的靜刀片形成剪刀，不斷地將從兩個滾輪之間擠壓進來的毛發(fā)切割、剪碎。

2 基于靜電吸附原理的毛發(fā)收集裝置的工作原理

通過擺動清掃單元的齒輪機構(gòu)將該單元的電機動力傳遞到轉(zhuǎn)軸上，帶動清掃推板及清掃海綿板整體擺動進行清掃，將大量的毛發(fā)掃入收集裝置;由靜電吸附單元的馬達驅(qū)動摩擦板與靜電板相互摩擦產(chǎn)生靜電，對擺動清掃單元掃入裝置的毛發(fā)進行吸附;由防靜電推送單元中的毛發(fā)脫離單元的直線電機驅(qū)動防靜電刮片往復移動，使被吸附的毛發(fā)脫離靜電板并落在推送單元處，通過推送單元的齒輪機構(gòu)將動力傳動到連桿機構(gòu)，帶動推送單元內(nèi)箱體往復運動，將落下的毛發(fā)送入擠壓遞進單元;通過擠壓遞進單元的電機驅(qū)動該單元的齒輪機構(gòu)運動，帶動一對相反轉(zhuǎn)向的圓柱滾輪轉(zhuǎn)動，將防靜電推送單元收集的散狀的毛發(fā)進行擠壓遞進送入到切割單元，通過切割單元的電機帶動動刀片高速轉(zhuǎn)動，使動刀片與刀座上的靜刀片咬合實現(xiàn)對毛發(fā)的切割、剪碎，并落入到收集槽中，這樣完成了毛發(fā)集中收集的一個工作循環(huán)。

3 結(jié)束語

本文針對學生宿舍、寵物店、理發(fā)店等有較多散落毛發(fā)的場合的毛發(fā)收集問題，提出了一種利用靜電摩擦產(chǎn)生靜電實現(xiàn)對毛發(fā)吸附收集的裝置，詳細的介紹了該裝置的主要組成部分及其機械結(jié)構(gòu)設(shè)計，包括擺動清掃單元、靜電吸附單元、防靜電推送單元、擠壓遞進單元以及切割單元等，并對該裝置的工作原理進行了介紹。該毛發(fā)收集裝置不僅可以用于毛發(fā)的收集，也可以用于地面上的灰塵和小紙屑的清理，并且具有噪音相對較小、功率較低等優(yōu)點。本文將摩擦產(chǎn)生靜電巧妙地應(yīng)用在了解決毛發(fā)收集的問題上，這不僅為毛發(fā)收集裝置的設(shè)計與研究提供了一定的參考，同時也為靜電的進一步利用提供了參考。

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