軌道交通實訓資源多功能處理器研發設計

肖敬偉

摘 要：該文所設計的是用于清理實訓室、教室中的鐵屑及細小垃圾的多功能處理器。該裝置通過傳動系統兩側的盤形刷開始運動，使其分別順時針和逆時針轉動，將兩側的垃圾掃到中間，傳給中間的滾刷，然后，再由滾刷將垃圾掃入垃圾箱內實現清掃功能。此設備屬于小型清掃工具，可以對各種細小垃圾進行清理，兩側的清掃刷可方便清掃墻角及靠近障礙物的地方。該文在研究中，通過查閱搜集大量資料，對不同清掃設備進行分析對比最終確定出一種較為理想的多功能處理器設計方案。然后根據已定方案進行具體結構的設計計算，并使該設備的結構更加緊湊可靠。確定出各個機構零部件的尺寸以及型號后，并對其進行了校對以保證其能夠滿足設計要求。由于該設備的零部件相對比較普通易于制造，因此，該設備的制造成本較低，是一種較為理想的經濟實用型的清掃工具。

關鍵詞：清掃機 盤形刷 滾刷 成本低

中圖分類號：G642 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2016）04（b）-0004-02

1 緒論

1.1 多功能處理器的市場現狀

目前，市場上能夠進行多功能處理垃圾的產品層出不窮，例如：電動掃地車、掃地機器人等。這些掃地機是近幾年來人們為“偷懶”而研發出的產品。隨著人們對掃地機需求量的增加，市場上出現了各種款式的掃地機，有的適用于街道、庫房等，也有的適用于現在城市家庭的電動掃地機，還有許多不同功能的掃地機。電動類的掃地機有單吸口式、中刷對夾式、浮動式滾刷、升降V刷清掃系統等。雖然品牌繁多但也有利有弊，例如：單吸口式的處理器清潔方式對地面浮灰有用，但對地面久積的灰塵及靜電吸附的灰塵清潔效果不理想。中刷對夾式清掃系統對大的顆粒物及地毯清潔效果好，但對地面微塵處理稍差。它們都存在的缺點是清掃有噪音并且體積龐大。還有工業型的掃地機，它是采用環保新能源蓄電池為動力[1]，在小型車輛底盤上加裝風機、電機，下面安裝邊刷、滾刷掃吸結合的清掃機械。雖然它的工作效率高，效果好，但是不適用于教室、小型工廠以及家庭使用。還有掃地機器人，它是一種能對地面進行自動吸塵的智能家用電器。目前，掃地機器人的智能化程度并不如想像中的那么先進。機器畢竟是機器，不可能完全代替人工打掃衛生。隨著生活水平的提高，掃地機器人因為操作簡單、使用方便快捷越來越多地走入了人們生活，成為了小家電中重要的一員。但是在使用過程中如果操作不慎[2]，也會引發火災。現在存在于市場的處理器大多數都是體積較大，不易使用，耗電比較大，成本高的。

1.2 多功能處理器的概述

（1）項目背景分析：鐵屑、刨花、細小垃圾是裝備制造企業生產中的廢料，是工廠的主要污染來源，它量大而蓬松，有些還含有大量的油，一散落、滴漏，便會污染環境。尤其是鐵屑里面大量的油污滴到地面會嚴重腐蝕水泥地面，大大降低地面的承載能力。工廠要搞好環境，做到文明生產，處理好鐵屑是很有必要的，一些著名企業在這一方面都做了很多工作，精心處理。目前國內大多數工廠，對這一方面不夠重視，鐵屑露天堆放，拋灑嚴重，對環境造成了嚴重影響。機械加工產生的鐵屑，不進行處理就會成為危害社會環境的污染源。若進行科學處理后回收利用，則可變廢為寶，成為國家和企業的巨大財富。

多功能處理器研究應用后的目的是科學處理廢料、變廢為寶、方便快捷。鐵屑、刨花處理是工廠非常重要的一個環節，這也給鐵屑、刨花處理裝備帶來了發展機遇，各種專用的處理設備層出不窮。目前鐵屑粉碎機、鐵屑輸送機、鐵屑處理器等都已研發出來，但其體積龐大[3]，造價高昂，使其只能適用于大型工廠而不能廣泛適用，所以，如何減小處理器體積、降低成本、實用性強非常重要。

處理器是一種非常便捷的處理工具，隨著科技的發展，處理器的適用范圍將更加廣闊，不久后還可能代替吸塵器的功能，所以，科學處理廢料、變廢為寶、方便快捷便是重中之重。

（2）多功能處理器的適用范圍。處理器面向的市場主要是各大中小學校實訓室、車間、大中型企事業單位、商業場所、市場等。鐵屑處理器除在學校實訓室、工廠、車間、企事業單位使用外，還可以應用在多種場合，如，家庭清掃、路面清理等。針對特定式環境可以控制設備的大小、耐磨性、靈活性等[4]，后期，根據需要，可以設計不同型號和功能的設備，以滿足要求。

1.3 我國多功能處理器的發展趨勢

多功能處理器是一種清除地面垃圾的專用機械設備，用途很廣泛，適用于各種大中小學校實訓室、車間、大中型企事業單位、商業場所、市場等地面清掃。隨著我國社會經濟的發展，人民物質生活水平的提高和環境保護要求的不斷增強，我國對環境公共衛生和設施的保潔提出了更高要求。因此，近年來國內小型掃地機的研究及產品開發得到了迅速發展。目前在小型處理器技術領域，我國相應的研究和產品開發起步較晚，相對落后，無論是技術水平還是產品系列和應用工藝技術尚難以滿足社會需求[5]。這與我國的經濟規模和發展速度極不適應。因此，發展具有我國特點的小型多功能處理器技術和系列產品具有很重要的意義。

2 多功能處理器的總體設計方案

由于工作的場合對環境要求較高，所以，應該選為噪音低的驅動并且制造出的多功能處理器要體積小、造價低。最初設計了許多方案，最終綜合考慮認為這種方案最有可能實現此要求。

2.1 多功能處理器裝置

多功能處理器裝置如圖1所示。

2.2 該裝置的工作原理

（1）含有自銷裝置，防止工作時出現翻轉；（2）該設備油軸承座，轉動靈活；（3）采用高強度耐油輪，推拉時輕松自如。

此方案彌補了其他方案的缺陷，可以對各種垃圾進行清理，兩側清掃刷可方便清掃靠近障礙物的地方，并且由于兩側清掃刷的存在，大大地增加了清掃寬度，而且轉彎半徑不變，大大地提高了工作效率和清掃效果，可進行長時間工作。除作為走廊清掃工具外，也可作為工廠、實訓室等地方的清掃工具，此方案是一種理想的經濟實用的多功能處理器設計方案。

2.3 多功能處理器的基本結構

多功能處理器主要由6個部分組成，其中包括毛刷、滾刷、滾輪、毛刷盤、刮片和腳部滾輪這幾個部分。

（1）毛刷：采用進口尼龍制造而成，柔軟而又耐用，可以把鐵屑和垃圾物品能輕易收入到垃圾盒內。（2）滾刷：堅硬而又有力度，配合兩邊的毛刷，使清掃更徹底。（3）滾輪：通過它接觸地面，從而帶動毛刷盤，達到自動旋轉清掃垃圾的目的。（4）毛刷盤：由滾輪帶動，毛刷盤自動旋轉，把周圍的垃圾掃到毛刷旁，再由毛刷把垃圾收到垃圾盒箱內。（5）刮片：與地面接觸，刮片把垃圾掃到上面，再由毛刷掃到垃圾盒內。（6）腳部滾輪：保持掃地機的后端更加平穩，打掃出來更加有力。

3 多功能處理器的市場分析

3.1 目標市場

（1）東北各大、中、小學校實訓室。（2）東北各大、中、小車間、工廠。（3）東北的大中型企事業單位和商業場所。

多功能處理器主要市場定位于東北大中小學校的實訓室，他們對車間實訓設備大量使用的同時也有對多功能鐵屑處理器有大量需要，但限于使用技術和維護考慮，目前市場上還沒有類似的產品能滿足它們的需求，采取集中化策略，主要針對這一市場。

3.2 多功能處理器的市場潛力

目前多功能處理器還沒有一個廠家進行批量生產并進行市場銷售，所以，我們的設備有很大發展前景，通過設備的特點與功能使廣大消費者接受我們的東西。我們設計的多功能處理器，能夠及時地將鐵屑收集起來，節約了人力，操作簡單，大大提高了清潔效率[6]。鐵屑處理器既能提高工廠、學校的清潔度，也能為使用單位和個人節省維修和維護費用，對社會起到節能環保作用。盡管沒有明顯競爭對手，我們并不是絕對安全，在這個市場上最大的競爭對手就是自己，針對設備出現的問題我們在技術上還有待提高[7]，在設備造型上還需繼續完善或進行結構性設計，讓設備能以最佳狀態進入市場，并獲得技術競爭優勢，從而快速開辟市場。

4 結語

由于國內外所研制的鐵屑回收器成本高昂，針對國內目前工農業的發展趨勢，該項目的研究是建立在分院多年以來工業產品制作積累的豐富經驗的基礎上而進行的。處理器采用普通塑料為材料，適合一些對車間要求不高的場合，在重載和空載時傾倒用力幾乎相同，方便裝卸。一旦此裝置在學校能夠達到一個普及性的效果，那么就更方便處理學生車間實訓遺留的鐵屑，營造更好的車間環境。能夠及時地將鐵屑收集起來，節約了人力，操作簡單，大大提高了清潔效率。處理器既能提高工廠、學校的清潔度，也能為使用單位和個人節省維修維護費用，對社會起到節能環保的作用。

參考文獻

[1] 濮良貴，紀明剛.機械設計[M].北京：高等教育出版社，2001.

[2] 王旭，王積森.機械設計課程設計[M].北京：機械工業出版社，2003.

[3] 李家寶.結構力學[M].北京：高等教育出版社，1999.

[4] 成大先.機械設計手冊（1-5卷）[M].北京：化學工業出版社，2002.

[5] 鄭玉華.典型機械產品構造[M].北京：科學出版社，2004.

[6] 陳曉勇.環衛保潔清掃自行車臥式滾刷清掃原理[D].四川：西南科技大學，2005.

[7] 李萬生.介紹一種簡易的輔助清掃裝置[J].中國乳品工業，1992（2）：83-84.