一種吸鐵屑裝置設計

王大志 曾實現 薛蕊 馮康達 李顏伸

摘要：針過對機加工車間回收難的問題，設計了一種廢料自動回收與分離裝置，該裝置主要包括控制系統、底盤驅動、路徑檢測、廢料回收裝置。控制部分采用性價比較高的STM32F103RBT6單片機作為主控芯片，控制板資源豐富;采用直流減速電機作為底盤驅動、底盤采用鋁質金屬材料，結構穩定;采用電機差速方式轉向，轉向靈活迅速;采用光電開關檢測結合隨機覆蓋路徑規劃方法和手機藍牙控制兩種方式，簡單易行;廢料回收裝置通過在傳送帶內部加上用磁鐵實現地面垃圾和鐵屑的吸附與傳送，節能可靠。

關鍵詞：一種廢料自動回收與分離裝置;STM32F103RBT6單片機;手機藍牙控制;節能可靠

1緒論

我國地大物博，礦產資源種類多，其中也有相當豐富的鐵礦資源，但是這些礦產資源中可供開發利用的少。經探明，我國鐵礦資源有以下特征：我國鐵礦資源品位低，低于世界鐵礦資源品位平均水平，遠低于俄羅斯、巴西等國家;鐵礦資源中，貧礦占比遠大于富礦，其中貧礦占比約為80%，中小型礦多于大型礦，并且鐵礦資源中，占多數的是類型復雜的礦石，多數鐵礦難利用。通過我國鐵礦資源現狀可以了解到，我國鐵礦總儲量雖然大，但是開發利用的難度較大，因此我國鐵資源其實并不豐富。那么，對于廢鐵回收的意義重大，一方面不僅可以降低不可再生資源的浪費比率，另一方面還可以從一定程度上減少我們國家從國外進口鐵礦石的數量。通過金工實習了解到，機械加工制造過程中，會產生大量的鐵屑物，廢料的處理是車間5S管理中的重要工作，直接影響車間管理水平。鐵屑按其形狀可分為顆粒狀、卷曲狀和細粉狀，其中顆粒狀、卷曲狀廢料收集起來相對容易，而對于細粉狀廢料收集過程則相對繁瑣。目前，廢料收集通常采用人力、機械、電磁、真空方式，常用的廢料收集方法有設置廢料坑，制作專用的排料器或者通過人工收集，廢料坑位置相對固定且占用一定的生產空間，專用排料器適用面狹窄，功能單一，人工收集工作強度大，勞動效率低。經查找資料了解俄羅斯的一家普通機加工車間工人通過在塑料瓶內放入強性永磁鐵，通過人工移動塑料瓶將地上的廢料吸附在塑料瓶外部，當塑料瓶底部吸附滿廢料之后將吸附廢料的塑料瓶放入收集箱內，取出永磁鐵，廢料因失去磁力掉落在收集箱，從而實現收集。利用此原理，若能設計出一個廢料自動回收裝置，將在一定程度上降低工人們的勞動強度，從而實現節省人力。

2工作原理

通過對普通機加工車間廢料回收現狀的調研，設計出了基于永磁技術的鐵屑自動回收與分離裝置。包括控制部分、底盤驅動部分、轉向機構部分、鐵屑收集裝置部分、檢測部分。整體系統結構簡圖如圖1。

3???? 結構設計

3.1? 控制器選型

控制部分控制部分作為整個裝置運行的指揮中心，所以選擇好控制器是本設計的重要任務之一。

采用單片機控制，單片機具有以下特點：單片機具有高集成度，小體積的特點，同時單片機運行時可靠性高、控制功能強、使用功耗低，另外單片機便于生產便攜式產品、外部引腳有很多可供拓展功能、性價比極高。

3.2.底盤驅動選型

采用輪式底盤驅動，輪式底盤驅動結構簡單，造價低，質輕機動性能好，能耗低，適合于在平整路面工作，運行時不損壞路面，聲音低，效率高。

3.3? 路徑檢測

采用避障方式，即在裝置上加裝避障傳感器，當遇到障礙物時，自主避開。

3.4? 廢料分離與傳送機構

（1）???? 廢料分離機構

采用永磁鐵吸附。永磁鐵是指在開路狀態下能保證永久具有磁性的磁體，永磁鐵具有的最大優點是節能環保，它不需要供電就能正常工作，減少了不可再生能源的利用和消耗。

（2）???? 廢料傳送機構

考慮到磁鐵可以對鐵屑進行吸附且不會跟其他垃圾混合，設計出這種廢料收集裝置，通過裝置內部轉軸的轉動帶動傳送帶運行，在傳送帶內部加上永磁鐵，小車在行進過程中，地面上的鐵屑自動被吸附在傳送帶上，并隨傳送帶的運動方向開始移動。當到達右側斜坡部分，傳送帶失去磁力，吸附在上面的鐵屑掉入集屑槽，從而完成對鐵屑的收集，而其他垃圾通過傳送帶和底部從動板摩擦帶入垃圾收集槽。廢料收集裝置平面圖見圖2。

4結論

廢料回收與分離裝置的工作原理是通過裝置內部轉軸的轉動帶動傳送帶運行，在傳送帶內部加上永磁鐵，小車在行進過程中，地面上的廢料通過邊刷和主刷轉動傳送到傳送帶上，并隨傳送帶的運動方向開始移動。當轉動到垃圾收集槽前，鐵屑被吸附到傳送帶上，垃圾掉入垃圾收集槽，鐵屑再經過一段距離到鐵屑收集槽中。為防止摩擦力過小使廢料在傳送帶上產生堆積和張緊力過大損耗轉軸功率，在傳送帶上加上擋板，保證廢料收集的有效性。將回收與分離裝置安裝在能夠自主規劃路徑的運行底盤上，可以實現廢料的自動和手機遙控回收與分離工作，減少人力，節約資源。

參考文獻：

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[4]?? 雷華.我國工業廢料回收中的化學應用分析[J].化工設計通訊，2016，42（10）：112+117.

作者簡介：

王大志（2000-），男，山東省濟寧人。曾實現，，1979.12，山東嘉祥人，碩士，副教授，研究方向為智能控制。.薛蕊（1981-），女，山東省濟寧人，碩士，副教授，研究方向：控制工程。