雨傘烘干器設(shè)計(jì)及其在公交系統(tǒng)中的應(yīng)用

王澤林 楊衡 王逸群 韋智恒

摘 要：人們?cè)谟晏斐擞霉步煌üぞ邥r(shí)，雨傘上攜帶著的雨水，很大影響乘車心情和舒適度，在緊急制動(dòng)時(shí)還有一定的安全隱患。本文介紹了一種雨傘烘干裝置，夾緊雨傘并通過風(fēng)機(jī)和電熱絲加熱達(dá)到快速干燥目的。

關(guān)鍵詞：雨傘烘干;烘干裝置;公共交通

0 引言

改革開放以來，我國基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)飛速發(fā)展，公共交通體系日益完善，人民幸福感和生活品質(zhì)持續(xù)提升。鑒于國家對(duì)綠色環(huán)保型社會(huì)的倡導(dǎo)，為吸引更多居民選擇低碳環(huán)保的出行方式，公共交通系統(tǒng)設(shè)計(jì)者也將在保證實(shí)用性和環(huán)保性基礎(chǔ)上，更加注重乘客的舒適度創(chuàng)新，如乘車WIFI、掃碼支付等應(yīng)用。

人們?cè)谟晏鞌y傘乘用交通工具，傘上殘留的雨水不僅會(huì)刮蹭其他乘客的衣服，影響體驗(yàn)，鑒于公交交通空間狹小，高峰時(shí)期人群密集，濕滑的車廂在剎車時(shí)還可能引發(fā)危險(xiǎn)。

團(tuán)隊(duì)本著問題導(dǎo)向，了解公共交通日常使用者的需求和看法，考察了車廂內(nèi)部的布局設(shè)施，以設(shè)計(jì)布局適用性更強(qiáng)的雨傘烘干裝置，希望在乘客乘車過程中，及時(shí)對(duì)雨傘進(jìn)行干燥處理，保護(hù)車廂環(huán)境和行車安全，進(jìn)而提高乘車者在雨天出行的舒適性。

1 總體設(shè)計(jì)

由于雨傘自然風(fēng)干的過程時(shí)間非常長，在公交上分發(fā)傘套不環(huán)保且成本高，因此項(xiàng)目旨在研究在車內(nèi)合適位置設(shè)計(jì)一款能夠?qū)⒂陚愣虝r(shí)間內(nèi)烘干的裝置，該裝置應(yīng)具備以下特點(diǎn)：

1）適用于折疊傘及長柄傘，且空間占用小，烘干面積全，能有效減少傘身附著的雨水。

2）可以快速干燥雨傘，并有效收集雨水。

3）應(yīng)合理利用車內(nèi)能源，環(huán)保少污染。

4）在公共交通系統(tǒng)中得到有效的運(yùn)用，方便乘客乘車，保障乘客安全，增強(qiáng)乘車舒適度。

1.1設(shè)計(jì)思路

烘干器的烘干思路是利用高速熱風(fēng)將雨傘表面的水分快速風(fēng)干。其設(shè)計(jì)有四大主要模塊：固定模塊、通風(fēng)模塊、加熱模塊、控制模塊，四個(gè)模塊協(xié)同工作達(dá)到風(fēng)干的目的。由于市面上有長短兩種類型的傘，結(jié)構(gòu)上有很大差異，所以設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)綜合考慮。而且該裝置主要應(yīng)用在公交車上，因此設(shè)計(jì)很大方面從便捷性、短時(shí)性、空間性、適應(yīng)性、環(huán)境友好性上考慮。

2.模塊確定

（1）固定模塊

由于是對(duì)傘面進(jìn)行烘干，所以我們將固定的位置選在了雨傘桿尾部，固定的方式則采用夾緊，利用摩擦力使其穩(wěn)固。為了適應(yīng)不同粗細(xì)桿的傘，我們采用彈性的橡膠，且通過設(shè)置夾角，使其不同位置所容許空間不同，達(dá)到更強(qiáng)的適應(yīng)性。

（2）通風(fēng)模塊

我們選用電機(jī)帶動(dòng)風(fēng)扇轉(zhuǎn)動(dòng)的方式來產(chǎn)生高速風(fēng)?？紤]到風(fēng)干的快速性要求，設(shè)計(jì)三個(gè)電機(jī)提供強(qiáng)勁的風(fēng)力，同時(shí)有更大的熱風(fēng)覆蓋面，使傘面各處均能受風(fēng)。同時(shí)為了倡導(dǎo)能源的節(jié)約利用，設(shè)計(jì)風(fēng)道將發(fā)動(dòng)機(jī)的熱風(fēng)導(dǎo)入。

（3）加熱模塊

參考吹風(fēng)機(jī)的原理，每個(gè)電機(jī)風(fēng)扇的上方裝有一層加熱絲。但考慮到整個(gè)烘干器裝置設(shè)計(jì)的高度大小，風(fēng)程較長，溫度可能會(huì)有所下降，因此我們?cè)诟咚亠L(fēng)通過的一部分區(qū)域也設(shè)置有加熱絲，維持風(fēng)的溫度。

（4）控制模塊

一是壓力傳感器，當(dāng)傘被固定好時(shí)，壓力傳感器受壓產(chǎn)生信號(hào)，使整個(gè)電路開始工作。二是溫度傳感器，將裝置內(nèi)的溫度控制在合理的工作范圍內(nèi)，以免太低使風(fēng)干效果不佳，太高使能源浪費(fèi)，對(duì)傘面產(chǎn)生損壞。

（5）其余模塊

進(jìn)口設(shè)置雙向門，便于傘的放入與取出。設(shè)置進(jìn)風(fēng)口和出風(fēng)口，形成風(fēng)路。安裝防護(hù)隔層，保護(hù)電機(jī)同時(shí)起到清潔作用。設(shè)置隔熱內(nèi)殼，防止傘面高溫受損。

3.設(shè)計(jì)特色

本次設(shè)計(jì)采用的是側(cè)入式雨傘放置方式，在烘干機(jī)機(jī)殼布局雙向門，適合公交車上的狹小空間。在放取、固定的設(shè)計(jì)上，做到了長短種類傘的統(tǒng)一，不像其他烘干器只能做到但單一種類傘的烘干，更能適應(yīng)公共場所中的多樣性。由于設(shè)計(jì)中有雙向門密封性變差，噪音和漏風(fēng)的情況可能嚴(yán)重。在雙向門結(jié)點(diǎn)等縫隙處加裝一層海綿，以增強(qiáng)密封性。

2 尺寸設(shè)計(jì)

設(shè)計(jì)分為：頂部、傘罩、電機(jī)大罩、電機(jī)小罩、進(jìn)風(fēng)罩、雙向門、防護(hù)隔層及安裝層。以及各種零件的選用。

1.外觀及布局

烘干機(jī)的整體外觀及烘干機(jī)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖所示。

2.尺寸設(shè)計(jì)

團(tuán)隊(duì)設(shè)計(jì)的雨傘烘干器由四個(gè)主要結(jié)構(gòu)部分組成，分別是頂、上半部、下半部、排水殼，各部分模型和尺寸參數(shù)如下。

（1）頂，厚度為25mm。

（2）上半部（傘罩），殼總體尺寸：外徑340mm，內(nèi)徑320mm，高度為1200mm。

安裝頂蓋的凸臺(tái)尺寸：內(nèi)徑290mm，厚度15mm，上沿距頂端25mm。通風(fēng)口尺寸：上沿距頂端125mm，平面中心點(diǎn)距圓心140mm，高度70mm。安裝雙向門的尺寸：平面中心點(diǎn)距圓心120mm。放置防護(hù)隔層的尺寸：半徑170mm的半圓，高度35mm。

（3）下半部（電機(jī)大罩），外徑340mm，內(nèi)徑320mm，高度為180mm。三個(gè)上防護(hù)隔層支承凸起：120deg等分，長24mm，寬15mm。

（4）下半部（電機(jī)小罩*3）：外徑140mm，內(nèi)徑136mm，高度180mm。安裝加熱絲的位置：兩口對(duì)應(yīng)邊所在平面的中心距圓心65mm，深度為5mm，上沿距頂端10mm。

（5）進(jìn)風(fēng)殼，小圓外徑340mm、內(nèi)徑330mm，大圓外徑450mm、外徑440mm，高度300mm。

發(fā)動(dòng)機(jī)熱風(fēng)進(jìn)風(fēng)口：圓心距頂端80mm，直徑80mm。

（6）雙向門*2，寬105mm，高1060mm，厚度10mm。

（7）隔層部分，厚度為4mm。

3 工作參數(shù)設(shè)定

1.壓力：10N及以上時(shí)設(shè)備開始工作，由于橡膠固定傘桿有很長的固定范圍，固定牢固時(shí)產(chǎn)生的力較大，因此壓力不能設(shè)置的過小以免誤開。

2.工作溫度：50-70℃，為了避免高溫對(duì)傘造成損害，過高的溫度造成能源浪費(fèi)及車廂舒適度影響。到達(dá)70℃時(shí)，電熱絲斷電。

3.時(shí)間：烘干時(shí)間20s左右，時(shí)間達(dá)到工作電路將自動(dòng)關(guān)閉。延遲時(shí)間1.5s，以確保固定穩(wěn)定。

4.烘干器使用過程

將傘的桿部塞入橡膠固定裝置中，同時(shí)使傘身通過雙向開關(guān)進(jìn)入傘罩內(nèi)。當(dāng)固定牢固后，壓力傳感器感受到壓力，使工作電路啟動(dòng)。三個(gè)電機(jī)開始工作。加熱絲開始工作，并將溫度控制在一定范圍內(nèi)。結(jié)合發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)生的熱風(fēng)，將雨傘烘干。烘干機(jī)工作20s后，電路關(guān)閉，雨傘取出，烘干完成。

4 公共交通應(yīng)用

我國公共交通發(fā)展至今已有近百年歷史，無論是公交車還是地鐵，都各設(shè)備配備完善且配置緊湊。因此，對(duì)其內(nèi)部結(jié)構(gòu)以及相關(guān)環(huán)境進(jìn)行考究，以找出最適合安放烘干器的位置。

1.公交車

在對(duì)公交車內(nèi)部空間結(jié)構(gòu)進(jìn)行細(xì)致分析的基礎(chǔ)上，結(jié)合實(shí)際空間和公交車電源的位置，找到一個(gè)既不妨礙乘客行動(dòng)，又便于乘客拿放傘的位置。為了方便說明，我們把公交車分為前中后三個(gè)部分，上車車門部分為前部，前車門（不包括）到后車門（包括）部分為中部，其余為后部。

前部：上車必經(jīng)之地，隨著近些年信息技術(shù)的發(fā)展，大多乘客選擇手機(jī)掃碼或公交卡支付，老式的投幣箱基本淘汰。因此投幣箱的位置可作為烘干機(jī)擺放的位置，不占公交車原有的空間，且供電較為方便。

中后部：可以在公交車中部靠近后門的地方加裝一到兩個(gè)雨傘烘干器，可在中后部座椅交界處（臺(tái)階間隙）可放置。

另外，在乘客較多時(shí)，在候車站臺(tái)放置雨傘烘干器也是很好的選擇，大家在排隊(duì)乘車時(shí)可提前將雨傘烘干，更大程度降低雨水對(duì)車內(nèi)環(huán)境的影響，并降低烘干器的安裝數(shù)量，對(duì)應(yīng)多輛公交使用。

2.地鐵

相比于公交車站，地鐵站人流量更大且更密集，尤其是發(fā)達(dá)城市的高峰期。地鐵站環(huán)境多為封閉空間，在乘車前有較大緩沖地帶。如果設(shè)置在地鐵站各個(gè)入口設(shè)置烘干器，可以大幅度減少站臺(tái)內(nèi)的雨水清潔工作，車廂內(nèi)也不會(huì)再有雨水。

6 總結(jié)

設(shè)計(jì)了一種雨傘自動(dòng)烘干裝置設(shè)計(jì)方案，給出了裝置結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)思路及參數(shù)等，希望可以為雨傘快速脫水行業(yè)提供一個(gè)思路和意見。其中創(chuàng)新點(diǎn)在于：（1）采用風(fēng)干和烘干相結(jié)合的方式;（2）公交系統(tǒng)中的應(yīng)用建議;（3）方便安全的側(cè)入式結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)等。

作者簡介：

王澤林上海工程技術(shù)大學(xué)機(jī)械與汽車工程學(xué)院

陳志英 上海工程技術(shù)大學(xué)機(jī)械與汽車工程學(xué)院 上海市? 201600

女，上海工程技術(shù)大學(xué)機(jī)械與汽車工程學(xué)院副教授。

基金項(xiàng)目：上海工程技術(shù)大學(xué)大學(xué)生創(chuàng)新訓(xùn)練項(xiàng)目（CX1901009）