落葉收集粉碎一體機

俞鑫 穆健

（聊城大學，山東 聊城252000）

1 整體及機械機構設計

1.1 總功能簡述

落葉收集粉碎一體機主要是完成對路面上落葉的清掃，同時完成對落葉的篩選、粉碎和收集。機器設置成可拆卸，可以隨時處理收集到的落葉。不僅如此，機器還具有升降功能，可以適應不同的路面。

1.2 外形機構的尺寸設計

1.2.1 框架外形結構尺寸設計

推桿設計采用伸縮式，推桿長度為900mm-1200mm，以適應各種身高的人使用。為了使落葉收集粉碎一體機使用便捷，寬度選為1000mm。長度通過綜合考慮各系統所占用的空間，最后確定長度為1200mm。如圖1 所示。

圖1 框架簡圖

1.2.2 吸入口的形狀和收集箱的外形設計

抽吸口的尺寸主要參考葉片的大小確定，根據普通落葉尺寸一般在10mm-20mm 之間。根據葉片的重量確定抽吸的大小和抽吸口的流速，然后根據框架的整體尺寸確定抽吸口的尺寸，抽吸口的大小設置為900mm*300mm，以擴大收集面積。抽吸口處設置了滾刷用以收集葉片，吸口處專門設計了石子過濾口，防止吸入小石子破壞刀具。如圖2 所示。

圖2 吸口

根據底座選取的是1000mm*1200mm，同時根據具體實際的工作情況，底座上要安裝電動機、粉碎箱、收集箱。經過調整所選收集箱的尺寸為1000mm*800mm*500mm。收集箱后方開口，可以外延收集袋大約1m3。收集箱上設計有開口，開口的尺寸為0.2m*0.1m。參考市面上的吸葉機和吸塵器，風速大約在1-2m/s，效率為15%-20%。

根據公式:Q=VF

Q——風量，m2/s;V——風速，m/s;F——風道截面積，m2。

求得Q=0.003 m3/s。取外接收集袋體積為2.6m3，收集一次所需要的時間為T=（0.4+0.6）/（0.02*15%）≈2222s≈37min。收集滿一次所需要的工作時間約為37min，加上處理收集好的落葉的時間，一次性工作時間大約在40min，可以滿足使用者的休息需要。收集箱設計為可拆卸，并且要保證開合方便，這樣的設計主要目的是能夠保證收集箱內的樹葉碎片可以隨時倒出，以保證落葉清理粉碎一體機可以持續工作。如圖3 所示。

圖3 收集箱

1.2.3 軟管外形結構尺寸設計

軟管選擇PVC 塑料，使其強度跟韌度都能夠達到使用要求。尺寸根據吸口大小確定，同時要避免落葉在經過軟管時發生堵塞。最終選擇長度為1000mm，外徑為100mm。內徑為90mm。

1.2.4 粉碎箱外形結構尺寸設計

確定粉碎箱的寬度和高度均為300mm。粉碎箱的長度主要參考底座的尺寸。最終確定為400mm。考慮到粉碎箱內也有吸力通過，所以粉碎箱與刀片之間的距離不易過大，避免因距離過大造成未被攪碎的落葉進入收集箱。如圖4 所示。

圖4 粉碎箱三視圖

1.2.5 控制箱的設計

控制箱內有控制電路，因此要特別注意其安全的設計，盡可能多的使用絕緣材料。根據都做的整體框架尺寸，去除收集箱、粉碎箱所占用空間，所設計的控制箱尺寸為110mm*300mm。

1.2.6 輪子的設計

輪子的尺寸主要是參照吸口的尺寸設計，吸口的設計尺寸為900mm*300mm，輪子的高度設計要比吸口高，在不影響吸力的條件下，離地面要高，避免因吸力過大導致吸入石子的情況。同時，輪子設計為可自由旋轉。最終確定尺寸為高度350mm、厚度為10mm，輪子直徑為200mm、厚度為50mm，數量為3。輪子的材料選用聚氨酯，該材料具有高強度、優秀的耐磨性、耐油性、耐疲勞性以及抗震動性。具體尺寸如圖5 所示。

圖5 輪子

1.2.7 落葉清理粉碎一體機的安裝

每個部件的安裝，裝配零件形成組件是通過SOLIDWORKS軟件指定各零件間約束的過程。安裝后的裝配圖如圖6 所示。

圖6 裝配圖

2 主要機構設計

2.1 粉碎機構設計

2.1.1 粉碎裝置飛刀數量的確定

2.1.2 粉碎機刀片的確定

粉碎機刀片可用全鋼葉片和鑲鋼葉片。長度為260mm，體積大約為128cm2。查閱資料得全鋼密度為：7.85g/cm3，根據m=ρv，得刀重約1kg。熱處理硬度為HRC40-45 度。相應的技術要求主要有耐沖擊、耐高溫、耐磨等。我們采用全鋼葉片制造粉碎機，采用D13B-D18D 型粉碎機刀片。

2.2 電動機的選擇

選擇80BL100S40-430TK9 直流電動機，該電動機的轉速為3000r/min，扭矩為2NM，功率為300W，直接與葉輪連接。

另一個電動機是用來帶動刀具旋轉用于粉碎落葉。選取3000r/min 的80BL110S50-430TK9 直流電動機，額定轉速為3000r/min，空載轉速為4000r/min，額定轉矩為1.6NM，額定電壓為48v，額定功率為500W。

2.3 傳動機構設計

主軸的校核：

根據實心圓軸公式，其切應力

所以軸的最小直徑

式中：WT——軸的抗扭截面系數，mm3;

多重PCR基于PCR-SSP的反應原理，在反應體系內同時加入多種引物，擴增多種目的抗原片段，減少反應次數，增大通量，既可以提高檢測效率，又能更大限度地使用個體極少見的稀有血型DNA樣本。國內報道多重PCR可在一個反應體系內同時檢測Co（a-）、Lu（b-）、Yt（a-）、Kp（b-）[15]，還可穩定地同時檢測 Vel-，Sc1-，GIL-及 In（b-）稀有血型[16]。

P——軸傳遞的功率，kw;

n——軸的轉速，r/min;

C——與軸材料相關的系數

由帶傳動n1=3600r/min，n2=1800r/min，P1=20kW，P2=P1*η，取帶傳動效率η=0.96，則P2=19.2kW。

軸的最小直徑為:

為了保證軸的強度，取d=40mm。

2.4 工作流程

工作流程是通過葉輪旋轉使收集箱內產生真空，從而產生吸力，將落葉吸入至粉碎箱，同時過濾吸入的石子。粉碎箱內有兩把飛刀由直流電動機帶動旋轉粉碎葉片，粉碎的葉片在吸力的作用下進入至收集箱內完成收集。

3 結論

本文中的落葉收集粉碎一體機在結構上參考了蘇州滬潔環保設備有限公司的手扶式吸葉機，同時結合美國百萊瑪設備公司的威猛BC600XL 型切枝機[1]。刀盤采用鍵連接安裝，主軸安裝采用有對稱式的圓錐滾子軸承，生產容易、安裝方便。機身固定在機架上，機架底部安裝有車輪保證移動方便。同時可以在牽引機車的帶動移動，方便運輸。收集箱采用容量大可拆卸形式，保證持續工作時間，方便清理收集箱內收集到的粉碎落葉。該機器適合于街道、公園等地方的清掃，值得一提的是收集到的粉碎落葉還可以進行后續處理，做肥料、燃料等，應用廣泛。