轨道交通实训资源多功能处理器研发设计

肖敬伟

摘 要：该文所设计的是用于清理实训室、教室中的铁屑及细小垃圾的多功能处理器。该装置通过传动系统两侧的盘形刷开始运动，使其分别顺时针和逆时针转动，将两侧的垃圾扫到中间，传给中间的滚刷，然后，再由滚刷将垃圾扫入垃圾箱内实现清扫功能。此设备属于小型清扫工具，可以对各种细小垃圾进行清理，两侧的清扫刷可方便清扫墙角及靠近障碍物的地方。该文在研究中，通过查阅搜集大量资料，对不同清扫设备进行分析对比最终确定出一种较为理想的多功能处理器设计方案。然后根据已定方案进行具体结构的设计计算，并使该设备的结构更加紧凑可靠。确定出各个机构零部件的尺寸以及型号后，并对其进行了校对以保证其能够满足设计要求。由于该设备的零部件相对比较普通易于制造，因此，该设备的制造成本较低，是一种较为理想的经济实用型的清扫工具。

关键词：清扫机 盘形刷 滚刷 成本低

中图分类号：G642 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2016）04（b）-0004-02

1 绪论

1.1 多功能处理器的市场现状

目前，市场上能够进行多功能处理垃圾的产品层出不穷，例如：电动扫地车、扫地机器人等。这些扫地机是近几年来人们为“偷懒”而研发出的产品。随着人们对扫地机需求量的增加，市场上出现了各种款式的扫地机，有的适用于街道、库房等，也有的适用于现在城市家庭的电动扫地机，还有许多不同功能的扫地机。电动类的扫地机有单吸口式、中刷对夹式、浮动式滚刷、升降V刷清扫系统等。虽然品牌繁多但也有利有弊，例如：单吸口式的处理器清洁方式对地面浮灰有用，但对地面久积的灰尘及静电吸附的灰尘清洁效果不理想。中刷对夹式清扫系统对大的颗粒物及地毯清洁效果好，但对地面微尘处理稍差。它们都存在的缺点是清扫有噪音并且体积庞大。还有工业型的扫地机，它是采用环保新能源蓄电池为动力[1]，在小型车辆底盘上加装风机、电机，下面安装边刷、滚刷扫吸结合的清扫机械。虽然它的工作效率高，效果好，但是不适用于教室、小型工厂以及家庭使用。还有扫地机器人，它是一种能对地面进行自动吸尘的智能家用电器。目前，扫地机器人的智能化程度并不如想像中的那么先进。机器毕竟是机器，不可能完全代替人工打扫卫生。随着生活水平的提高，扫地机器人因为操作简单、使用方便快捷越来越多地走入了人们生活，成为了小家电中重要的一员。但是在使用过程中如果操作不慎[2]，也会引发火灾。现在存在于市场的处理器大多数都是体积较大，不易使用，耗电比较大，成本高的。

1.2 多功能处理器的概述

（1）项目背景分析：铁屑、刨花、细小垃圾是装备制造企业生产中的废料，是工厂的主要污染来源，它量大而蓬松，有些还含有大量的油，一散落、滴漏，便会污染环境。尤其是铁屑里面大量的油污滴到地面会严重腐蚀水泥地面，大大降低地面的承载能力。工厂要搞好环境，做到文明生产，处理好铁屑是很有必要的，一些著名企业在这一方面都做了很多工作，精心处理。目前国内大多数工厂，对这一方面不够重视，铁屑露天堆放，抛洒严重，对环境造成了严重影响。机械加工产生的铁屑，不进行处理就会成为危害社会环境的污染源。若进行科学处理后回收利用，则可变废为宝，成为国家和企业的巨大财富。

多功能处理器研究应用后的目的是科学处理废料、变废为宝、方便快捷。铁屑、刨花处理是工厂非常重要的一个环节，这也给铁屑、刨花处理装备带来了发展机遇，各种专用的处理设备层出不穷。目前铁屑粉碎机、鐵屑输送机、铁屑处理器等都已研发出来，但其体积庞大[3]，造价高昂，使其只能适用于大型工厂而不能广泛适用，所以，如何减小处理器体积、降低成本、实用性强非常重要。

处理器是一种非常便捷的处理工具，随着科技的发展，处理器的适用范围将更加广阔，不久后还可能代替吸尘器的功能，所以，科学处理废料、变废为宝、方便快捷便是重中之重。

（2）多功能处理器的适用范围。处理器面向的市场主要是各大中小学校实训室、车间、大中型企事业单位、商业场所、市场等。铁屑处理器除在学校实训室、工厂、车间、企事业单位使用外，还可以应用在多种场合，如，家庭清扫、路面清理等。针对特定式环境可以控制设备的大小、耐磨性、灵活性等[4]，后期，根据需要，可以设计不同型号和功能的设备，以满足要求。

1.3 我国多功能处理器的发展趋势

多功能处理器是一种清除地面垃圾的专用机械设备，用途很广泛，适用于各种大中小学校实训室、车间、大中型企事业单位、商业场所、市场等地面清扫。随着我国社会经济的发展，人民物质生活水平的提高和环境保护要求的不断增强，我国对环境公共卫生和设施的保洁提出了更高要求。因此，近年来国内小型扫地机的研究及产品开发得到了迅速发展。目前在小型处理器技术领域，我国相应的研究和产品开发起步较晚，相对落后，无论是技术水平还是产品系列和应用工艺技术尚难以满足社会需求[5]。这与我国的经济规模和发展速度极不适应。因此，发展具有我国特点的小型多功能处理器技术和系列产品具有很重要的意义。

2 多功能处理器的总体设计方案

由于工作的场合对环境要求较高，所以，应该选为噪音低的驱动并且制造出的多功能处理器要体积小、造价低。最初设计了许多方案，最终综合考虑认为这种方案最有可能实现此要求。

2.1 多功能处理器装置

多功能处理器装置如图1所示。

2.2 该装置的工作原理

（1）含有自销装置，防止工作时出现翻转；（2）该设备油轴承座，转动灵活；（3）采用高强度耐油轮，推拉时轻松自如。

此方案弥补了其他方案的缺陷，可以对各种垃圾进行清理，两侧清扫刷可方便清扫靠近障碍物的地方，并且由于两侧清扫刷的存在，大大地增加了清扫宽度，而且转弯半径不变，大大地提高了工作效率和清扫效果，可进行长时间工作。除作为走廊清扫工具外，也可作为工厂、实训室等地方的清扫工具，此方案是一种理想的经济实用的多功能处理器设计方案。

2.3 多功能处理器的基本结构

多功能处理器主要由6个部分组成，其中包括毛刷、滚刷、滚轮、毛刷盘、刮片和脚部滚轮这几个部分。

（1）毛刷：采用进口尼龙制造而成，柔软而又耐用，可以把铁屑和垃圾物品能轻易收入到垃圾盒内。（2）滚刷：坚硬而又有力度，配合两边的毛刷，使清扫更彻底。（3）滚轮：通过它接触地面，从而带动毛刷盘，达到自动旋转清扫垃圾的目的。（4）毛刷盘：由滚轮带动，毛刷盘自动旋转，把周围的垃圾扫到毛刷旁，再由毛刷把垃圾收到垃圾盒箱内。（5）刮片：与地面接触，刮片把垃圾扫到上面，再由毛刷扫到垃圾盒内。（6）脚部滚轮：保持扫地机的后端更加平稳，打扫出来更加有力。

3 多功能处理器的市场分析

3.1 目标市场

（1）东北各大、中、小学校实训室。（2）东北各大、中、小车间、工厂。（3）东北的大中型企事业单位和商业场所。

多功能处理器主要市场定位于东北大中小学校的实训室，他们对车间实训设备大量使用的同时也有对多功能铁屑处理器有大量需要，但限于使用技术和维护考虑，目前市场上还没有类似的产品能满足它们的需求，采取集中化策略，主要针对这一市场。

3.2 多功能处理器的市场潜力

目前多功能处理器还没有一个厂家进行批量生产并进行市场销售，所以，我们的设备有很大发展前景，通过设备的特点与功能使广大消费者接受我们的东西。我们设计的多功能处理器，能够及时地将铁屑收集起来，节约了人力，操作简单，大大提高了清洁效率[6]。铁屑处理器既能提高工厂、学校的清洁度，也能为使用单位和个人节省维修和维护费用，对社会起到节能环保作用。尽管没有明显竞争对手，我们并不是绝对安全，在这个市场上最大的竞争对手就是自己，针对设备出现的问题我们在技术上还有待提高[7]，在设备造型上还需继续完善或进行结构性设计，让设备能以最佳状态进入市场，并获得技术竞争优势，从而快速开辟市场。

4 结语

由于国内外所研制的铁屑回收器成本高昂，针对国内目前工农业的发展趋势，该项目的研究是建立在分院多年以来工业产品制作积累的丰富经验的基础上而进行的。处理器采用普通塑料为材料，适合一些对车间要求不高的场合，在重载和空载时倾倒用力几乎相同，方便装卸。一旦此装置在学校能够达到一个普及性的效果，那么就更方便处理学生车间实训遗留的铁屑，营造更好的车间环境。能够及时地将铁屑收集起来，节约了人力，操作简单，大大提高了清洁效率。处理器既能提高工厂、学校的清洁度，也能为使用單位和个人节省维修维护费用，对社会起到节能环保的作用。

参考文献

[1] 濮良贵，纪明刚.机械设计[M].北京：高等教育出版社，2001.

[2] 王旭，王积森.机械设计课程设计[M].北京：机械工业出版社，2003.

[3] 李家宝.结构力学[M].北京：高等教育出版社，1999.

[4] 成大先.机械设计手册（1-5卷）[M].北京：化学工业出版社，2002.

[5] 郑玉华.典型机械产品构造[M].北京：科学出版社，2004.

[6] 陈晓勇.环卫保洁清扫自行车卧式滚刷清扫原理[D].四川：西南科技大学，2005.

[7] 李万生.介绍一种简易的辅助清扫装置[J].中国乳品工业，1992（2）：83-84.