一種手扶式垃圾清掃機的設計

朱曉輝 史勇 羅祥忠 馬延偉

摘要：針對現有手扶式垃圾清掃機清掃功能單一、種類少的問題，設計一種多用途、適用范圍廣的手扶式掃地機。選用清潔環保能源，利用清掃滾刷的作用力使垃圾進入垃圾箱，結構簡單，修理維護方便，為垃圾清掃機具的設計和研發提供技術參考。

關鍵詞：掃地機;清掃;設計;清雪;電氣控制

掃地車是常見的清掃機械，能對地面進行大面積清掃，有利提高工作效率、減輕人工勞力，但無法對人行道、草地等小面積區域進行清掃。機場使用的草坪清掃車大多由內燃機提供動力，可實現大面積且平整草坪的清掃工作，但不適用于小面積或不平整草坪，且內燃機噪音大，與我國建設綠色現代化城市的需求不匹配。針對現有手扶式垃圾清掃機清掃功能單一、種類少等問題，設計一種多用途、適用范圍廣的手扶式掃地機。其使用清潔環保的能源，結構簡單，成本低，修理維護方便，可滿足人行街道、小片草地、稀樹草地等小面積區域的除雪和清掃需求。

1 手扶式垃圾清掃機設計方案

1.1 設計方案

手扶式掃地機裝置主要由輸送機構、清掃機構、調節機構、機架、傳動系統、電氣控制系統等組成，裝置的總體結構如圖1所示。

鏈板式輸送機構位于掃地機機架內部。清掃機構懸掛于機架前，采用螺紋桿調節清掃滾的方位。清掃滾和鏈板式輸送均利用電動機提供動力。電動機用直流無極調速，通過齒輪傳遞動力，效率高，傳動穩定。電氣控制裝置調速簡單、變向方便。

1.2 工作原理

使用電機作為動力來源，分別用不同的電機帶動輸送裝置和清掃裝置。集堆時使用一個電機，既可以省電，也能在清雪時提供更多電能，延長作業時間。輸送裝置能大角度輸送清掃物，并將其放入垃圾箱內。

平地作業時，由電動機帶動清掃滾刷和輸送裝置運動，將垃圾掃至輸送機構，并送至位于機架后部的垃圾箱內。清雪作業時，清掃滾刷單獨反向高速轉動，將雪拋送至綠化帶處并集堆。在凸凹不平的地方作業時，清掃滾反向轉動，將垃圾集堆后掃入垃圾箱。清掃機配備大體積的垃圾箱，且垃圾箱兩側設有拉手，方便運送。滾筒有2個手搖柄，可通過螺旋絲杠和連桿改變滾筒角度，以適應不同體積的垃圾和不同的地形。

2 手扶式垃圾清掃機關鍵零部件設計

2.1 鏈板

鏈板如圖2所示。兩孔中間由軸相連，軸與鏈條相連;鏈板軸距與鏈條軸距相等，可使鏈板與鏈條同步轉動。鏈板有凹槽的一面向上，用于垃圾、樹葉、雪等輸送;用板條代替皮帶增大摩擦力，使一些較小垃圾能順利提升至垃圾箱內，避免垃圾下滑造成堵塞。

2.2 清掃機收集板

清掃板由2個同軸的螺栓連接在機架上，且可以轉動。清掃板由板和輪組成，一共有4排小輪子，其離地間隙小，可減小板與地面的摩擦力。板的最前沿有一排輪子，遇到凸凹物會帶著板整體抬升，避免與地面沖擊。板子后方位于輸送鏈上沿附近，用以提高垃圾被疏松的能力。整個板體呈曲線形，方便清掃滾將垃圾掃到輸送裝置上。清掃板的具體結構如圖3所示。

2.3 調節裝置

調節裝置由機械結構組成如圖4所示，主要通過旋轉可伸縮的螺紋桿進行調節。與可調板相連的螺紋桿縮短時，清掃滾架被拉向機身;由于下拉桿與清掃滾架鉸接，因此清掃滾下方遠離機身。同理，當旋轉可伸縮的螺紋桿伸長時，清掃滾下端向機身靠近。當旋轉與吊桿相連的螺紋桿時，螺紋桿伸長，吊桿下降，帶動拉桿與清掃滾架一起下降。當螺紋桿縮短時，吊桿上升，下拉桿帶動清掃滾架和清掃滾一起下降。

3 手扶式垃圾清掃機電氣控制系統設計

3.1 電氣控制系統

電氣控制示意圖如圖5所示。接通電源后打開啟動開關1，掃地機正常工作，運動監測裝置對主要運動部件進行檢測。一旦有異物卡住或其他原因造成機器停止工作，報警燈及聲音報警裝置就會警報，提醒使用者清除故障操作。啟動開關2時，清掃滾工作，檢測裝置對其運動進行檢測，防止發生硬件損壞。掃地機使用清潔電能，可更換電瓶，充電方便。家庭使用時可直接充電和接市電。

3.2 電氣控制電路

掃地機采用繼電器控制，利用其常開和常閉觸點進行自鎖和互鎖控制，如圖6所示。當Q1開關閉合時，掃地機進入待運行狀態。按下SB1，繼電器KM1閉合，電機M1，M2同時工作，掃地機進入正常清掃狀態。集堆作業或清掃雪時，按下SB2，電機M2轉動，掃地機進入掃雪和集堆作業狀態。

4 結語

掃地機一機多用，應用范圍廣，結構簡單，成本低。同時，其使用節能環保的清潔能源，可連續作業，且磨損少，不易出故障，適于在人行街道、小片草地、稀樹草地、私家小院進行清掃及除雪作業，應用前景十分廣闊。

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