多功能清洁装置设计说明

多功能清洁装置设计说明设计者：乔海祥 刘源远 何友光 孙敏靖 孔秋 何欣 张宇舟 谭文凤 李杏 刘日强 凌丹指导老师：郭克希 李荣军（长沙理工大学 长沙 410076）作品内容简介“多功能清洁装置”作品设计的目的是应用于地面液体物质的回收与处理和环卫清洁工作。应用于地面卫生清洁工作，它是一种自动先扫后拖的扫拖一体化的装置，由拖地机构和清扫机构两部分组成，两部分可以同步工作实现扫拖一体化，也可以单独分离使用，满足各种不同场地的使用。“多功能清洁装置”不同于现在市场上销售的各类吸尘器产品，它是以清洁地面卫生耗能较低，用水较少，效率较高，清洁效果较佳的要求来设计，以机械原理和控制原理来取代最原始的手工扫、擦劳动，可以实现轻松、高效清洁地面卫生的目的。弥补了吸尘器产品耗能大，效率低，对粘性固、液垃圾无法清理的不足。“多功能清洁装置”符合节能节水、实用环保等要求。它还可以根据不同需求制造出不同规格大小的产品，以满足不同场合的需要，适当改进后可以推广应用到其它生产生活领域，有着广阔的开发前景和市场应用前景。已申请专利号：200820158899.X。1设计的背景及意义1.1背景传统的清洁地面卫生是一项比较繁重的劳动，特别是在一些大的公共场所，需要耗费较多的人力和时间。比如说，一个拖地工人要花费很长一段时间来拖干净一个火车站候车大厅，中途还要不停的去清洗脏拖把并换水，要消耗掉很多宝贵的水资源。而目前正在研究和开发的一些智能吸尘器，由于瞄准的都是高端家用市场，其制造成本和使用成本太高，难以推广应用。面对这些问题，我们设计一种新型的“多功能清洁装置”产品 。设计主要目标是符合节能、节水、实用、环保等要求，而且结构简洁，价廉物美。1.2意义随着现代科技的迅猛发展，自动控制技术在环卫清洁方面也越来越受到重视。但很多自动装置和设备不但需要较大的投入，而且维护、保养等方面的消耗也比较大，使用场所有也非常有限；此外，这些自动设备往往对操作者的素质要求也比较高，因此，在我国往往得不到普遍的推广和应用。目前，一些科研机构和生产厂家正在研究和开发的一些“自动吸尘器”，它们的工作需要消耗较多的电能，清洁强度不高，而且它们的设计目标也主要是用于室内、家用场合，难以满足实际需求。迄今为止，还没有制造出一种真正环保节能节水满足实际应用的清洁地面卫生的产品，因此，我们的设计具有较好的市场前景和现实意义。2设计原理（主要以环卫装置介绍）本装置由拖地机构和清扫机构组成，两机构可组合使用，也可独立使用。2.1拖地机构电机或人推车，车轮转动带动吸水传送带（也称带毛传送带）转动，压力板向下压，使吸水传送带与地面接触清擦地面。擦过地的吸水传送带首先传送到污水池进行第一次刷洗，再传到清水池，进行第二次清洗，最后经湿度控制压杆传出循环清擦地面。工作中，水泵将清水池的水抽到污水池上方冲洗刚出污水池的传送带，污水池的水可以过滤到清水池反复使用，可减少污水的排放。备用水池自动补充在拖地过程中水的损耗，拖地机构原理见图1。 图1 拖地机构原理（未工作状态、工作状态）拖地机构外观结构见图2。图2 拖地机构外观结构2.2清扫机构滚刷和夹带逆时针转动，滚刷将固体垃圾物扫到传送带上，再通过传送带和夹带一起将垃圾夹送到高处的垃圾箱中，清扫机构原理见图3。图3 清扫机构原理清扫机构外观结构见图4。图4 清扫机构外观结构组合剖视图见图5。图5 组合剖视3设计过程及性能分析3.1可调压力板可调压力板主要是利用弹簧的自动调节能力和拉线的无级控制，使拖布接触地面 ，并产生一定压力，使清擦地面的效果更佳。工作时，拉线拉紧，压力板整体下移，调节弹簧压紧到最大，压滚将拖布压至接触地面，使拖布与地面产生适宜弹力，若地板不平，水平调节弹簧将发挥作用，使拖布以适宜角度 图6 可调压力板结构接触地面，达到最佳拖地效果。 未工作时，拉线放松，压力调节弹簧自动调整，使压力板整体上移，压滚、拖布与地面分离，小车运动也不影响已拖过地面，结构见图6。3.2导向轴导向轴的设计采用表面正螺纹结构，通过实验测定，饱和湿度的传送带通过正螺纹的导向轴时，湿度可以保留到饱和度的78，通过光面导向轴，湿度达不到饱和度的15；传送带在工作时吸水量一般是湿度饱和度的65左右。所以导向轴表面正螺纹结构增加了机构对地面污水的吸收功能，导向轴部分结构见图7。 图7 导向轴结构3.3水箱设计水箱设计采用循环过滤装置，分隔为清水池和污水池，对擦过地的传送带进行两次刷洗，导出时再冲洗一次，保证清洗效果，也很好地节约拖地用水。水箱外观图见图8。 图8 水箱结构3.4性能分析1） 功能特点“多功能清洁装置”设计结构合理，功能较强， 具有清洁（固体垃圾、灰尘、污液）一体化功能，弥补了吸器对粘性固、液垃圾无法清除的不足。使用方便，拖、扫机构可单独使用，在无电动力情况下，人推着也能工作，实物外照片见图9。2） 工作效率工作时，有效清扫宽度为0.5m，有效擦地宽度 图9 实物照片为0.4m；在正常的工作速度下，每小时清洁地面面积为800。工作效率是吸尘器的3倍,人工清扫的7倍，提高了环卫工人的工作效率。3） 节能环保分析采用36V直流电机为动力源，蓄电池提供电能，输入功率为250W，变频调速控制，操作安全。电机的动力是用于机械的传动，机械的传动主是轴的转动，阻力小，耗能较少，在完成相同工作量的前提下，比吸尘器节约电能65%左右。采用水循环过滤装置，大大节约擦地用水。在一般情况下，换一次水可以连续使用一个小时左右，比传统的擦地要节约90%以上的用水。4主要创新点1）利用正螺纹导向轴结构，实现了装置吸水功能；可调压力板采用拉线控制上下行程，易于实现对传送带工作状态控制和对地压力调节。2）本装置应用于环卫，将垃圾清扫与运输集成于一体，具有固体垃圾扫、运连续进行功能，实现了对固体垃圾、灰尘、污液同时清洁功能，弥补了其它清洁机器不能一步完成清洁工作的不足。3）采用水泵和过滤机构实现了水的循环利用，节约了清洁卫生用水。5应用前景1）“多功能清洁装置”可以应用于特殊场地的液体回收与处理装置，也可以应用于地面卫生的清洁工作。使用方便，节能节水，且批量生产成本低廉，有着广阔的市场应用前景。 2）“多功能清洁装置”的设计理念贴近生活，适当改进可以推广应用到其它生产生活领域，如特殊场地地面清洁消毒、地板的打蜡等，有较强的应用开发前景。参考文献1 孙恒，陈作摸机械原理M第六版，北京：高等教育出版社20052 濮良贵，纪名刚机械设计M第七版，北京：高等教育出