碗筷餐盤清洗裝置的設計

陳斌赫 張志杰 莊田 鄒澤平 祝志芳

摘? 要：餐盤清洗在日常生活中是必不可少的一項工作。為減輕人工勞力，設計了一種采用噴淋清洗和超聲波清洗相結合的碗筷餐盤清洗裝置，提高餐盤清洗速度和質量。該裝置包括配套使用的收集籃和鏈條傳動的收集架及自動上下料和傳送帶裝置，通過兩種傳動裝置結合加上控制模塊便可實現全自動化工作。應用Pro/E軟件中的MECHANICA對掛鉤桿進行了理論計算與受力分析，驗證了裝置的合理性。

關鍵詞：餐盤清洗;Pro/E;三維建模;受力分析

中圖分類號：TM925.5? ? ? 文獻標志碼：A? ? ? ? ?文章編號：2095-2945（2019）05-0041-02

目前在國內，對于商用洗碗機的研究設計僅僅只有十幾年的歷史，在基礎研究方面的投入顯得十分不足。但隨著人們生活水平越來越好且對公共健康開始重視，商用洗碗機的普及率也會隨之上升。本文通過對碗筷餐盤清洗裝置進行綜合分析，以及各種結構的受力計算、建模、有限元分析，通過詳實的分析和嚴密的邏輯設計、精確的公式演算，得出一個相對完善的全自動化、噴淋清洗和超聲波清洗相結合的碗筷餐盤清洗裝置[1]。

1 碗筷餐盤清洗裝置的總體結構

碗筷餐盤結構如圖1所示，收集籃底面和四面設計為網格狀以便清洗方便，其兩條上長邊外側均勻分布數個外伸的吊耳，用于與收集架上的支撐桿連接，以實現自動上下收集籃完成連續工作;洗碗裝置為半開式箱體結構，入口和出口處的收集架為開式，略高于中部，中間清洗，烘干，消毒部分為封閉式。裝置有兩個收集架，入口出口各一個，兩個收集架作用類似。水槽是裝置進行清洗工作的位置，其底部寬度略寬于收集籃寬度，為了讓超聲波分布均勻在兩側面上裝有超聲波發生器。

使用時將餐盤的收集籃放上入口處收集架，收集架上紅外傳感檢測到有收集籃上架后便開始工作，控制入口處收集架的電機運轉帶動鏈條向下運動，收集籃跟隨鏈條下降最后脫離收集架至傳送帶。傳送帶將收集籃運送至水槽中，接著水槽底部壓力傳感器觸發。在經過噴淋-超聲波-噴淋清洗后[2]，傳送帶將收集籃運至烘干消毒區，經過干燥和紫外線消毒后最終由將收集籃運送至出口收集架下，收集架將收集籃升起等待取走餐盤。

2 理論計算

為保證設計能夠滿足機械結構強度需求，對設計結構進行理論計算與驗證分析，選取其中關鍵零件掛鉤桿進行簡化受力分析。鉤子位置如圖2所示。

由圖2尺寸可以計算對于直徑為8mm的橫桿，彎曲應力為

扭轉切應力為

按第三強度理論校核

按照第三強度理論校核，該橫桿完全符合強度要求，故橫桿出符合安全設計準則，橫桿尺寸設計合理。

3 有限元分析

為了驗證計算的可靠性，保證裝置的安全工作，在裝置三維模型的基礎上英語Pro/E軟件中的MECHANICA分析功能[3]，將力通過軟件加載在建好的模型上模擬受力的真實情況，通過軟件操作后的得到應力分布圖如圖3所示。

如圖3所示，應力主要分布在橫桿兩端和鉤子與橫桿的連接處，而從圖中來看應力最大處應力大小為16.6MPa，這個值比橫桿在安全系數為2.5的情況下的許用應力=55MPa要小得多，所以通過軟件模擬分析裝置橫桿處安全。

4 結束語

本文對超聲波餐盤洗清裝置的功能進行詳細的分析[4]，完成了餐盤收集籃的上下運輸機構的設計，包括掛鉤桿的結構設計和鏈條型號的選擇，使之更適合運輸籃筐。對掛鉤桿進行了強度校核以及有限元分析，并從機構和強度等方面論證了該機械機構的設計生產可行性。在人們生活水平日益提高的今天，有著廣闊的市場前景。

參考文獻：

[1]孫愛東.洗碗機行業現狀與發展前景[J].電器制造商，2001（12）：44-45.

[2]李玉平，周里群.超聲波洗碗機技術[J].家電科技，2004（02）.

[3]北京兆迪科技有限公司.Pro/ENGINEER中文野火版5.0產品設計實例精解[M].第四版.北京：機械工業出版社，2017.

[4]龐斌.超聲波臭氧組合清洗技術試驗研究與樣機研制[D].西北農林科技大學，2010.