一種手扶式垃圾清掃機(jī)的設(shè)計(jì)

朱曉輝 史勇 羅祥忠 馬延偉

摘要：針對現(xiàn)有手扶式垃圾清掃機(jī)清掃功能單一、種類少的問題，設(shè)計(jì)一種多用途、適用范圍廣的手扶式掃地機(jī)。選用清潔環(huán)保能源，利用清掃滾刷的作用力使垃圾進(jìn)入垃圾箱，結(jié)構(gòu)簡單，修理維護(hù)方便，為垃圾清掃機(jī)具的設(shè)計(jì)和研發(fā)提供技術(shù)參考。

關(guān)鍵詞：掃地機(jī);清掃;設(shè)計(jì);清雪;電氣控制

掃地車是常見的清掃機(jī)械，能對地面進(jìn)行大面積清掃，有利提高工作效率、減輕人工勞力，但無法對人行道、草地等小面積區(qū)域進(jìn)行清掃。機(jī)場使用的草坪清掃車大多由內(nèi)燃機(jī)提供動(dòng)力，可實(shí)現(xiàn)大面積且平整草坪的清掃工作，但不適用于小面積或不平整草坪，且內(nèi)燃機(jī)噪音大，與我國建設(shè)綠色現(xiàn)代化城市的需求不匹配。針對現(xiàn)有手扶式垃圾清掃機(jī)清掃功能單一、種類少等問題，設(shè)計(jì)一種多用途、適用范圍廣的手扶式掃地機(jī)。其使用清潔環(huán)保的能源，結(jié)構(gòu)簡單，成本低，修理維護(hù)方便，可滿足人行街道、小片草地、稀樹草地等小面積區(qū)域的除雪和清掃需求。

1 手扶式垃圾清掃機(jī)設(shè)計(jì)方案

1.1 設(shè)計(jì)方案

手扶式掃地機(jī)裝置主要由輸送機(jī)構(gòu)、清掃機(jī)構(gòu)、調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)、機(jī)架、傳動(dòng)系統(tǒng)、電氣控制系統(tǒng)等組成，裝置的總體結(jié)構(gòu)如圖1所示。

鏈板式輸送機(jī)構(gòu)位于掃地機(jī)機(jī)架內(nèi)部。清掃機(jī)構(gòu)懸掛于機(jī)架前，采用螺紋桿調(diào)節(jié)清掃滾的方位。清掃滾和鏈板式輸送均利用電動(dòng)機(jī)提供動(dòng)力。電動(dòng)機(jī)用直流無極調(diào)速，通過齒輪傳遞動(dòng)力，效率高，傳動(dòng)穩(wěn)定。電氣控制裝置調(diào)速簡單、變向方便。

1.2 工作原理

使用電機(jī)作為動(dòng)力來源，分別用不同的電機(jī)帶動(dòng)輸送裝置和清掃裝置。集堆時(shí)使用一個(gè)電機(jī)，既可以省電，也能在清雪時(shí)提供更多電能，延長作業(yè)時(shí)間。輸送裝置能大角度輸送清掃物，并將其放入垃圾箱內(nèi)。

平地作業(yè)時(shí)，由電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)清掃滾刷和輸送裝置運(yùn)動(dòng)，將垃圾掃至輸送機(jī)構(gòu)，并送至位于機(jī)架后部的垃圾箱內(nèi)。清雪作業(yè)時(shí)，清掃滾刷單獨(dú)反向高速轉(zhuǎn)動(dòng)，將雪拋送至綠化帶處并集堆。在凸凹不平的地方作業(yè)時(shí)，清掃滾反向轉(zhuǎn)動(dòng)，將垃圾集堆后掃入垃圾箱。清掃機(jī)配備大體積的垃圾箱，且垃圾箱兩側(cè)設(shè)有拉手，方便運(yùn)送。滾筒有2個(gè)手搖柄，可通過螺旋絲杠和連桿改變滾筒角度，以適應(yīng)不同體積的垃圾和不同的地形。

2 手扶式垃圾清掃機(jī)關(guān)鍵零部件設(shè)計(jì)

2.1 鏈板

鏈板如圖2所示。兩孔中間由軸相連，軸與鏈條相連;鏈板軸距與鏈條軸距相等，可使鏈板與鏈條同步轉(zhuǎn)動(dòng)。鏈板有凹槽的一面向上，用于垃圾、樹葉、雪等輸送;用板條代替皮帶增大摩擦力，使一些較小垃圾能順利提升至垃圾箱內(nèi)，避免垃圾下滑造成堵塞。

2.2 清掃機(jī)收集板

清掃板由2個(gè)同軸的螺栓連接在機(jī)架上，且可以轉(zhuǎn)動(dòng)。清掃板由板和輪組成，一共有4排小輪子，其離地間隙小，可減小板與地面的摩擦力。板的最前沿有一排輪子，遇到凸凹物會帶著板整體抬升，避免與地面沖擊。板子后方位于輸送鏈上沿附近，用以提高垃圾被疏松的能力。整個(gè)板體呈曲線形，方便清掃滾將垃圾掃到輸送裝置上。清掃板的具體結(jié)構(gòu)如圖3所示。

2.3 調(diào)節(jié)裝置

調(diào)節(jié)裝置由機(jī)械結(jié)構(gòu)組成如圖4所示，主要通過旋轉(zhuǎn)可伸縮的螺紋桿進(jìn)行調(diào)節(jié)。與可調(diào)板相連的螺紋桿縮短時(shí)，清掃滾架被拉向機(jī)身;由于下拉桿與清掃滾架鉸接，因此清掃滾下方遠(yuǎn)離機(jī)身。同理，當(dāng)旋轉(zhuǎn)可伸縮的螺紋桿伸長時(shí)，清掃滾下端向機(jī)身靠近。當(dāng)旋轉(zhuǎn)與吊桿相連的螺紋桿時(shí)，螺紋桿伸長，吊桿下降，帶動(dòng)拉桿與清掃滾架一起下降。當(dāng)螺紋桿縮短時(shí)，吊桿上升，下拉桿帶動(dòng)清掃滾架和清掃滾一起下降。

3 手扶式垃圾清掃機(jī)電氣控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

3.1 電氣控制系統(tǒng)

電氣控制示意圖如圖5所示。接通電源后打開啟動(dòng)開關(guān)1，掃地機(jī)正常工作，運(yùn)動(dòng)監(jiān)測裝置對主要運(yùn)動(dòng)部件進(jìn)行檢測。一旦有異物卡住或其他原因造成機(jī)器停止工作，報(bào)警燈及聲音報(bào)警裝置就會警報(bào)，提醒使用者清除故障操作。啟動(dòng)開關(guān)2時(shí)，清掃滾工作，檢測裝置對其運(yùn)動(dòng)進(jìn)行檢測，防止發(fā)生硬件損壞。掃地機(jī)使用清潔電能，可更換電瓶，充電方便。家庭使用時(shí)可直接充電和接市電。

3.2 電氣控制電路

掃地機(jī)采用繼電器控制，利用其常開和常閉觸點(diǎn)進(jìn)行自鎖和互鎖控制，如圖6所示。當(dāng)Q1開關(guān)閉合時(shí)，掃地機(jī)進(jìn)入待運(yùn)行狀態(tài)。按下SB1，繼電器KM1閉合，電機(jī)M1，M2同時(shí)工作，掃地機(jī)進(jìn)入正常清掃狀態(tài)。集堆作業(yè)或清掃雪時(shí)，按下SB2，電機(jī)M2轉(zhuǎn)動(dòng)，掃地機(jī)進(jìn)入掃雪和集堆作業(yè)狀態(tài)。

4 結(jié)語

掃地機(jī)一機(jī)多用，應(yīng)用范圍廣，結(jié)構(gòu)簡單，成本低。同時(shí)，其使用節(jié)能環(huán)保的清潔能源，可連續(xù)作業(yè)，且磨損少，不易出故障，適于在人行街道、小片草地、稀樹草地、私家小院進(jìn)行清掃及除雪作業(yè)，應(yīng)用前景十分廣闊。

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