洗地吸干机设计

1、目 录摘 要1关键词11 前言21.1 洗地吸干机介绍21.2 本课题的主要研究内容21.3 洗地吸干机的工作原理及作用21.4 洗地吸干机的研究现状及发展趋势22 设计要求23 系统原理设计33.1 水循环系统设计33.2 机构总体方案43.2.1 机构原理43.2.2 结构架设计43.2.3 电源54 管系及附件设计54.1 水箱54.1.1 清水箱54.1.2 污水箱54.2 真空泵的选择54.2.1 确定真空泵的主要参数54.2.2 电机功率的确定64.3 管系74.4 管道内径计算74.5 管道壁厚的计算84.9 螺钉校核85 洗刷机105.1 洗刷机原理105.2 洗刷机扭矩及转速

2、105.3 阀门的选择116 吸水扒116.1 吸水扒的原理117 环保性与经济性分析127.1 环保性分析127.2 经济性分析128 结束语12参考文献13致 谢14洗地吸干机设计摘 要：本文主要阐述的是一种集喷水，刷洗，吸污于一体的地面清洗设备洗地吸干机。该洗地吸干机适合需要深度清洁的场所，如商场超市、酒店宾馆、工厂地面、市政广场、办公大楼等等。为各种清洁要求极高的场所提供全面周到的清洁服务，它省时省力，节约您的清洁经费。首先通过分析系统工作原理，确定系统总体方案、绘制系统总体布局图；其次就是载荷计算及动力选择；再次，确定对重要零部件的设计计算与较核。确定零部件的参数，绘制零件图；最后绘

3、制装配图，撰写设计说明书。关键词：吸干机；吸水扒；洗刷机；The Design Of Scrubber Machine Abstract: This paper of graduation design mainly describes a set of spray, brushing, suction sewage in one of the floor cleaning equipment, floor machines. The scrubber is suited for a place where in need of deep cleaning, such as supermark

4、ets, shopping malls, hotels, factory floor, Municipal Plaza, office buildings, etc. Providing a comprehensive and thoughtful cleaning service for a variety of cleaning, which saves time and effort , saving your clean funds. First, by analyzing the system works, to determine the overall system progra

5、m, the overall layout of the drawing system; The second is the calculation of the load and selection of power; Again to determine the important parts design calculations of the machine .And determine the parameters of the components, drawing pieces in figure; Finally ,draw assembly drawings, writing

6、 the design specification.Key words: Dryers; Squeegee; Washing machine1 前言吸干机是时在吸尘机的基础上发展而来，经研究而发展起来的另一类新型地面清洗机，吸尘器是利用空气负压吸附的方法，将地面上的尘埃和垃圾吸入到吸尘器的集尘室，从而达到对地面清洁的目的。洗地吸干机通过用洗涤液对地面进行清洗,并将污水吸干,达到清洁地面的目的。可用于商场超市、酒店宾馆、工厂地面、市政广场、办公大楼等等，为各种清洁要求极高的场所提供全面周到的清洁服务，它省时省力，节约您的清洁经费，在现在节能减排的时代里发挥着巨大的作用。1.1 洗地吸干机介绍洗地

7、吸干机是集喷液、洗地、清洁、吸水、吸尘为一体的机电一体化产品,它是在吸尘器的基础上,经研究而发展起来的另一类新型地面清洗机。洗地吸干机通过用洗涤液对地面进行清洗,并将污水吸干,达到清洁地面的目的,本文主要介绍洗地吸干机的工作原理及设计要点。1.2 本课题的主要研究内容本课题主要研究的内容是：洗地吸干机的喷液、洗地、清洁、吸水、吸尘的原理及构造。1.3 洗地吸干机的工作原理及作用负压吸附是吸干机的重要组成部分，其工作原理主要采用真空发生器对负压罐进行空气抽吸，该洗地吸干机采用AC220V，50HZ电源提供电源，一路分给真空泵，一路分给电动机。此洗地吸干机设有一个清水缸，一个污水缸，清洗机工作的时

8、候，清水缸的水通过水管提供给刷子洗地；以电动机驱动、使洗地刷子转动，结合水泵提供的水达到了洗地的作用；而真空泵(风机)的作用是把污水缸里的空气抽真空，使其工作压力小于大气压力，从而把洗地污水抽到污水缸里1。1.4 洗地吸干机的研究现状及发展趋势洗地吸干机的功能是喷洒、洗地、搜集污水。对这种设备的要求是效率高，省人力，清污效果好，满足大型商场、地铁、广场等地的使用。洗地吸干机的形式很大程度上取决于洗地面积的大小及时间要求，目前市面上采用，本课题研究步进式装钢机，端进料方式，液压驱动方式，传统的传动方式为机械式传动即平移是采用齿轮齿条的传动方式。其优点是：功率大、结构紧凑、响应速度快等2。2 设计

9、要求本篇论文的具体要求为：（1）适宜地面：磁砖地面、胶地板、金刚砂地面、环氧地坪等（2）清洗能力：1000/h（3）行进方式：手推（4）电源：220V，50Hz（外接电缆）（5）操作方便，安全可靠3 系统原理设计循环系统、传动系统、操作系统的设计是吸干机设计最重要的环节，它与主要工作机理的关系密切，两者的设计通常需要同时进行。其设计要求，一般是必须从实际出发，重视调查研究，注意吸收国内外先进技术，力求做到设计出的系统重量轻、体积小、效率低、工作可靠、结构简单、操作和维护保养方便、经济性好。其总体方案如图一：图1 水循环原理图Fig l Water cycle principle diagram

10、3.1 水循环系统设计洗地吸干机的水循环系统可分为两个过程(如图3)，一为清洗过程，二为吸污过程。其中，箱体分成两部分，即清水缸和污水缸。清水缸负责提供干净的水源，为洗地所需要水，可以在其内部添加洗洁剂，从而达到更快洗涤的作用，清水缸可在清洗之前通过漏斗将其注满，同时在注的同时需要将清洗缸下面的阀门关闭。而污水缸则是储存污水的地方，其主要通过真空泵抽吸使其内部变为负压，在真空泵工作时，与其联动的电磁阀及放泄阀门应该关闭，以达到抽吸真空的要求，当污水缸的负压值达到指定要求时，真空泵停止工作。图2 水循环系统设计Fig 2 Water cycle system design 注水过程：在清水缸顶部

11、设置了漏斗，可将水从漏斗中注入，直到注满为止，注入时可以观测到清水柜的液位计。清洗过程：当进行清洗工作时，打开清水缸出口阀门，让清水从清水缸顺着水管1流过截止阀2，并通过水管3到刷洗系统4截止阀可以控制水的流量。清洗缸顶部的透气阀门始终开启，保证注水和放水的顺畅。吸污部分：在清洗的过程中，真空泵5工作，将空气沿箭头6方向由污水缸抽出，使污水缸形成负压，在吸水扒紧压地面的情况下，污水缸与外面的大气压强差产生的压力将吸水扒中的污水压进污水缸，完成吸污工作。在工作结束后，手动将污水由水管8排出。3.2 机构总体方案机构包含了结构架，传动机构。结构架主要是该洗地机的力的承载体，将承受各部件重力及工作运

12、转时抗振动及各部件运行时带来的力矩。吸干机的传动则主要是为控制各部件的运行，要做到省时省力、方便快捷。总之，该机构的设计涉及到结构架的设计、传动机构设计。3.2.1 机构原理本机构涉及到吸水扒的角度调整。详细原理会在下面章节中详细阐述。3.2.2 结构架设计本结构架主要分为两层，上层承载污水箱和清水箱的重力，下层主要搁置真空泵，清洗机等。在设计时需要考虑到整个设备的重心，在吸干机还没有洗地的时候，清水箱装满清水，整个设备的重心前移，而在洗地完成时，污水箱装满污水，整个设备的重心后移。真空泵、洗刷机电机在运行时会产生振动，在设计结构架时也要考虑到振动对整个机架产生的影响。具体尺寸见总图。3.2.

13、3 电源电源涉及到电压和频率，各国的标准不一样，电频率欧洲为60Hz，中国为50Hz；电压的选取则要根据实际情况的需要，主要是电缆能承受的范围内选取，一般情况下，功率不大，都选取AC220V作为动力电源，根据冰淇淋机的特点，本篇中搅拌机的电机采用常用的单相交流电压AC220V，50Hz的电源。4 管系及附件设计4.1 水箱本篇中清水箱采用钢板肋板水箱，其材质采用普通钢板，具有超卓的强度；侧壁无横向焊缝，便于清洗；材质采用Q235钢，内涂油漆保证防腐；全焊接现场组合，密封性好，确保水质不受二次污染。4.1.1 清水箱清水箱容积为50L。采用方形结构，具体尺寸见总图；安装现场无特殊要求，外壁平整；

14、重量轻，外观整洁，光亮、美观、实用。4.1.2 污水箱污水箱容积为50L。采用方形结构，具体尺寸见总图；安装现场无特殊要求，外壁平整；重量轻，外观整洁，光亮、美观、实用。4.2 真空泵的选择泵都是能量转换装置。泵向系统提供有一定压力和流量的流体，把机械能转换成气体的压力能。本篇根据经济性和可靠性选择真空泵。4.2.1 确定真空泵的主要参数真空泵的作用就是从真空室中抽除气体分子，降低真空室内的气体压力，使之达到要求的真空度。概括地讲从大气到极高真空有一个很大的范围，至今为止还没有一 种真空系统能覆盖这个范围。因此，为达到不同产品的工艺指标、工作效率和设备工作寿命要求、不同的真空区段需要选择不同的

15、真空系统配置。为达到最佳配置， 选择真空系统时，应考虑下述各点：确定工作真空范围：首先必须检查确定每一种工艺要求的真空度。因为每一种工艺都有其适应的真空度范围，必须认真研究确定之。确定极限真空度：在确定了工艺要求的真空度的基础上检查真空泵系统的极限真空度，因为系统的极限真空度决定了系统的最佳工作真空度。一般来讲，系统的极限真空度比系统的工作真空度低20%，比前级泵的极限真空度低50%。被抽气体种类与抽气量：检查确定工艺要求的抽气种类与抽气量。因为如果被抽气体种类与泵内液体发生反应，泵系统将被污染。同时必须考虑确定合适的排气时间与抽气过程中产生的气体量。真空容积：检查确定达到要求的真空度所需要的

16、时间、真空管道的流阻与泄漏。考虑达到要求真空度后在一定工艺要求条件下维持真空需要的抽气速率。真空泵工作压强范围为1013251.3310-2（Pa）。它可以抽除密封容器中的干燥气体，若附有气镇装置，也可以作为其它高真空泵或超高真空泵的前级泵。还可以抽除一定量的可凝性气体。但它不适于抽除含氧过高的，对金属有腐蚀性的、对泵油会起化学反应以及含有颗粒尘埃的气体。本篇中的真空泵由于在公共场合下使用，所以不能产生太大的噪音，故而不能选取转速过高的电机，但是考虑到成本，也不能选取过低的电机带动，因此选取在150r/min，比较适合本篇所描述的洗地吸干机3。主真空泵的选择计算s=2.303v/tlog(p1

17、/p2) （1）其中： s为真空泵抽气速率(l/s) v为真空室容积(l) t为达到要求真空度所需时间(s) p1为初始真空度(torr) p2为要求真空度(torr)要求泵的自吸能力不得低于16KPa，即吸油高度不得大于0.5m，故根据泵的参数选取泵：（共1台）流量：400L/min转速：150r/min4.2.2 电机功率的确定电机功率p按如下进行计算：P=Q*p/（3600*1000*0* 1） （2）Q流量，；p真空泵出口的全风压，Pa；0真空泵的内效率，一般取0.750.85，小真空泵取低值、大真空泵取高值1机械效率，0.98功率：200W；型号：6IK200RGU/6GU7.5K联

18、轴器型号：GMK20-14/17P转速：150r/min4.3 管系在系统中，管道是必不可少的，要确定其尺寸，首先要确定使用管系的材质，如钢管、铜管、橡胶管以及尼龙管等等。要根据系统的压力、尺寸及价格合适选取。选定材质后，可根据材质、流速、压力及系统流量确定管子内径和壁厚。4.4 管道内径计算 （3）各管路根据所处位置的流量进行计算，具体尺寸以图纸中所标尺寸为准，因为管道阻力计算与实际可能出入会较大。对于真空容器和靠重力驱动的水管中流速、流量与压力的关系：流速:V=C(RJ)=CPR/(gL)流量：Q=VA=CA(RJ)=P/(gSL)式中：C管道系数，C=R(1/6)/n；L管道长度；P管道

19、两端的压力差；R管道的水力半径，R=d/4，D内径；n管道管内壁糙率；液体密度；g重力加速度；A管道的过流面积；S管道的摩阻。各管路根据所处位置的流量进行计算，具体尺寸参见图纸。4.5 管道壁厚的计算（4）n-安全系数，当7MPap17.5MPa时，选取7各管路根据所处位置的流量进行计算，具体尺寸参见图纸。4.9 螺钉校核螺钉的受力为保证联接的紧密性,必须规定螺钉的间距t，然后决定螺钉的数目.每个螺钉在危险剖面上承受的拉力为工作载荷和预紧力之和=+ （5）式中 F 驱动力（N） Z螺钉数目 P工作压力（pa） 预紧力 =K K=1.51.8 D危险剖面直径(m)螺钉的强度条件为 （6） （7）

20、式中 计算载荷（N）；=1.3抗拉许用应力(MPa) n=1.22.5螺纹内径 螺钉材料屈服极限表1 不同型号钢材屈服极限Table 1 Different models yield limit steel钢 号10Q215Q235354540Cr（MPa)210220240320360650900根据以上分析 取 k=1.5 n=1.5螺钉数目Z=6 选择刚的材料为Q235 =240 MPa所以 = MPa=2512 N=K=1.52512=3768 N所以根据式（7） m连接螺栓强度校核：材料：45按优质碳素结构钢钢号和一般技术条件。热处理：HRC3540。细牙螺母的支承面对螺纹轴心线的垂

21、直度按GB1184-80形状和位置公差附录一表3规定的9级公差。其他技术条件按GB2259-80零件及技术条件。 螺母规格：56-76-M101.5。 螺栓为普通连接螺栓，规格为：M6或M10（GB/27-1988）。 根据机械设计上对紧螺栓联接的强度计算，有 根据上述计算，此夹紧方案符合要求。5 洗刷机洗刷机和吸水扒是吸干机最重要的核心部件，他的工作的稳定性及高效率直接影响到洗地的效率，要做到其节能、可靠十分重要。常用的洗刷机的运转通常是通过电动机带动，也有小型的通过柴油机带动，本篇主要讲通过电动机带动的。同时选用皮带作为转速传动。5.1 洗刷机原理洗刷机刷子直径确定：根据本篇中的洗刷机效率

22、为100/h，如果在作业时，洗刷机移动的速度为1.5m/s，自转速度为2.5转/秒，即150rpm，那么可以得出洗刷机刷子面积为：S=100/3600=0.278m2,设置2个洗刷盘，因此其单个直径为0.344m，取0.35m。5.2 洗刷机扭矩及转速洗刷机的直径、转速和对地面的压力是洗刷的主要参数，将直接影响到洗刷的效果及传动轴的结构及轴径的直径，对整个洗刷机的价格也有直接影响，下面将阐述一下本文关于扭矩计算的过程和方法：J=1/2*mr2；（洗刷机运行时）=w/t；M=J；M=uMgRM= M+ MP = M*n/9550其中：J洗刷机转动惯量，kgm2；洗刷机角角速度，rad/s2；M洗

23、刷机所需扭矩，N.m；g重力加速度，N/s2；u摩擦系数，取0.6；N对地压力，N；S洗刷机对地面积，；n洗刷机转速，r/min；w额定角速度，rad/s；t角速度从0到额定角速度所需时间,取1.5s；J=1/2*mr2=1/2*32*10*0.062=0.96kgm2= (2n/60)/t=( 2x3.14x40/60)/1.5=10.5rad/s2M=J=13.4*2.8=10N.m洗刷机对地摩擦力所产生的静力矩M=uNR=0.6*32/2*10*0.06=5.76 N.m考虑5%的轴摩擦和电机90%的传动效率，故有M=1.05* M+ M/0.9=17.5 N.mP = M*n/9550

24、=17.5*150/9550=0.275kW取P =0.28 kW本片论文所阐述的有2个刷盘，故采用两个0.28kW的单相交流电机驱动。选择型号：6IK250RGU/6GU10K5.3 阀门的选择流体控制阀的种类很多，如溢流阀、截止阀，行程控制阀等等，根据系统的需要进行选取。本篇阀门的具体选取参见图纸。6 吸水扒吸水机是吸干机的最主要的部件之一，负责将污水从地面吸到污水箱，其吸收能力直接关系到地面的干净程度，设计出可靠高效的吸水机十分重要。6.1 吸水扒的原理在洗地吸收污水时，将已经抽成负压的污水箱的进水阀门打开，这样，大气就会将污水从吸水扒孔压入到污水管道中来，通过污水管道再进入到污水箱。所

25、以吸水扒上的吸水孔的设计就至关重要，既不能涉及太大，也不能设计太小。如果设计太大，空气会直接进入污水箱，不利于污水的吸收，也不能设计太小，太小会容易形成堵塞，同时阻力会很大，影响到吸水的效率。所以可以通过设计成中型水孔，增加吸水扒的长度。为了能增加吸水扒的长度，本篇将吸水扒设计成弧状，这样能增加吸水孔，提高吸水的效率，节约洗地的时间。拉动手把，使其绕支点架旋转，从而张紧铁线，带动水扒绕旋转螺栓转动，使其脱离地面，旋转螺栓具有定位和供旋转体旋转的运动副的作用。拉下手把后，以机架上的螺栓为支点，旋转手把，使其卡住清洗机外壳，即可使水扒在升起后固定。为了在不工作的情况下方便移动清洗机，防止水扒震动，

26、甚至突然掉下，因此设计了防震弹簧。水扒上升后，弹簧的弹力通过铁线传递，使得手把卡紧动清洗机的外壳，防止震动。弹簧的弹力的大小可以利用与其相连的螺母调节。7 环保性与经济性分析现代社会里，节能环保成为时代主题，对人们的日常生活影响越来越大，受到社会的广泛关注，因为一个产品在设计开发时都必须要以此作为前提，而经济性则是每个用户都关心的话题，下面就简单地分析洗地吸干机的环保性。7.1 环保性分析对于洗地吸干机而言，本篇采用了环保污水罐，无泄漏，无产生对大气污染的废气废渣，绝对做到了环保；而对于系统的效率相对其他驱动方式，做到了平稳，效率高，以此做到了节能。7.2 经济性分析洗地吸干机，就其特点本身就

27、是节约时间，省人工、材料，节约能源的效果，具有较好的经济价值和实用性。8 结束语以上论文所述，洗地吸干机不论在技术上具有无与伦比的优势，在节能环保及经济性上都堪称完美，所以可以大力推广，为我国的国民经济建设发挥出应有的作用，并对本机的总体方案进行论证与拟定，从而对其进行具体的结构设计。首先通过计算，确定本机所需负压的大小，然后确定真空泵大小及电机功率，绘制出本机的原理图。洗地吸干机具有如下特点：(1) 集喷液、洗地、清洁、吸水、吸尘为一体；(2) 洗地盘升降机构和水扒升降机构的设计，使本机在非工作状态下更加容易移动；(3) 出水调节，达到控制清水缸向洗地盘提供水量的大小；(4) 配备防浪挡板，

28、避免污水外溅，刷盘无需任何工具，可以轻松拆装；(5) 吸水扒的独到设计，确保水扒紧扣地面，确保地面一次吸干，厚重的胶条可反复使用，有效降低机器使用成本。洗地吸干机的研制成功，为我国清洗机生产行业提供了高效优质的技术装备，同时也取得了显著的经济效益和社会效益。参考文献1 祁红志.机械制造基础，北京：电子工业出版社，2006.2 王道宏机械制造技术，杭州：浙江大学出版社，2004.3 吴宗泽等.机械设计课程设计手册(第二版)M.高等教育出版社，1996:72-85.4 刘志刚机械制造基础北京；高等教育出版社，2002.5 刘守勇机械制造工艺与机床夹具，北京：机械工业出版社，2001.6 李华机械制

29、造技术，北京：高等教育出版社，2000.7 王先逵机械制造工艺学，北京：清华大学出版社，2002.8 机械设计手册编委会.机械设计手册（新版）第4卷. 北京：机械工业出版社，2004.9 成大先.机械设计手册单行本（液压传动）.北京：化学工业出版社，2004.10 成大先.机械设计手册单行本（润滑与密封）.北京：化学工业出版社，2004.11 成大先.机械设计手册单行本（联接与紧固）.北京：化学工业出版社，2004. 12 成大先.机械设计手册单行本（机械制图极限与配合）.北京：化学工业出版社，2004.13 黄春峰扩散管胀口模具设计锻压技术，1999（6）：1819.14 张利平，张玉鹏气动

30、胀管机的设计制造技术与机床，1996（2）： 3233.15 田林宝，吕小平胀管方法综述锅炉制造，2000（3）： 4549.16 阎红庆全自动立式胀管机研制机械设计与制造，1999（10）： 5355.17 路甬祥.液压气动技术手册. 北京：机械工业出版社，2002.18 徐惠元、曾家驹机械制造工艺学北京：机械工业出版社，2002.19 设计手册单行本（常用工程材料）.北京：化学工业出版社，2004.20 璞良贵、纪名刚.机械设计.M北京:高等教育出版社，2000：186-235.21 Dale LKohlsmithDual-Pressure Circuits:Higher Speeds,L

31、ower CostsHydraulics & Pneumatics，2005（9）：4447.21 Bhandari V B. Design of Machine Elements. New Delhi: Tata McGraw Hill Publishing, 2007.25吨水平定向钻机推进机构设计 1621826498250t单梁桥式起重机小车运行机构设计 1621826498450t门式起重机金属结构设计 1621826498JS750混凝土搅拌机结构设计 1621826498PLC控制的翻转机械手的设计 1621826498PLC控制的移置机械手的设计 1621826498S11-M

32、-10010-0.4型变压器的设计及制造工艺 1621826498SYYZ792铜连铸连轧机（轧机部分）液压系统设计 1621826498X5040升降台铣床数控改造（横向） 1621826498ZL50轮式装载机工作装置及其液压系统设计 1621826498安装支架的冲压工艺及模具设计背负式小型机动除草机设计步进电机驱动的小车电气控制系统设计侧边传动式深松旋耕机的设计茶籽含油量高光谱检测技术研究柴油机活塞的加工工艺及夹具设计车床拨叉加工工艺及夹具设计车载机顶盒硬盘固定架优化和散热分析搭扣冲压模具设计带机架的立式摆线针轮减速机的设计带式输送机自动张紧装置单相电子式预付费电度表的设计低压电动机软

33、启动器的设计电极片多工位级进模设计蝶形螺母注塑模设计多 功 能 钻 机 的 钻 架 设 计仿形刨床液压系统设计封箱机设计盖帽垫片的冲压工艺及模具设计缸体气缸孔镗削动力头设计缸体曲轴孔与凸轮轴镗削动力头的设计钢筋调直机的设计高温高速摩擦磨损试验机设计刮板式脱壳机设计轨道式小型液压升降机机架和小车设计红薯丁切制机构设计红薯条切制机构的设计高压瓶盖注塑模具设计户用型太阳能水泵的设计机床手柄注塑模设计基于JN338的电动机转矩转速测量系统设计基于PLC的包装生产线计数分配环节控制系统设计基于PLC的材料分拣模型控制系统设计基于PLC的加热反应炉电气控制系统的设计基于PLC的食用油灌装生产线的电气控制设计基于PLC的四轴联动机械手控制系统设计基于PLC的污水处理电气控制系统设计基