邢智慧

（沈陽城市建設(shè)學院，遼寧 沈陽110167）

1 概述

隨著經(jīng)濟的發(fā)展，人們生活水平的提高，更多的人已經(jīng)不僅僅局限于物質(zhì)追求，對生活環(huán)境的追求也日趨明顯。所以，改善環(huán)境、保持環(huán)境、創(chuàng)造環(huán)境也成為人們追求高生活質(zhì)量的標準。

室內(nèi)大廳的地面，比如教學樓、辦公樓、商場的地面，保持干凈、整潔、衛(wèi)生，需要清潔工人付出辛勤的勞動。然而目前，室內(nèi)大廳的清潔工作仍以人工手持掃把、拖布清掃為主，清掃時工人需要低頭彎腰，對身體的損耗非常大，非常勞累。所以，研究一款靈巧方便的清潔工具，改善清潔工人勞動時的身體姿態(tài)，從而減輕工人的勞動強度，是非常必要的。

本文擬設(shè)計一種地面垃圾清理機，能同時完成清掃地面、垃圾收集、擦拭地面的功能，能節(jié)省下大量人力，減少工人勞動強度，提高工作效率。

2 方案設(shè)計

采用電動機作為系統(tǒng)的動力源，將會使垃圾清理機成本大幅增加，同時電動機噪音大，電線不易過長，行走不方便，不能大面積的清掃。采用人力作為該裝置的動力源，通過結(jié)構(gòu)上的設(shè)計，使垃圾清理機本身小巧靈活，將以往人們打掃時彎腰的姿勢變?yōu)橹绷⑿凶叩淖藙?，這一改變將大大減輕人們的勞動強度，提高工作效率。另外，該裝置還具有垃圾收集、擦拭地面的功能，滿足了清掃過程中工具齊全性的要求，真正實現(xiàn)一機多用，為徹底清潔提供了方便。

3 結(jié)構(gòu)設(shè)計

3.1 工作原理

該垃圾清理機主要由支撐架、掃地裝置、擦地裝置、撿拾裝置、收集裝置五部分組成。通過各構(gòu)件有機有序的配合工作，可以使人保持直立行走的姿勢，向前推動整套裝置，與此同時即可完成掃地、收集垃圾、擦地的功能。當不需要工作時，該垃圾清理機相當于一個臨時的垃圾箱，可以向里投擲垃圾，方便運輸、清潔，而且可拆卸。

具體的結(jié)構(gòu)如圖1 所示。該垃圾清理機主要由轉(zhuǎn)向輪1、清潔毛刷2、撮子3、驅(qū)動輪4、鏈輪拖布5、支撐架6、鏈條7 組成。工作時，工人手扶支撐架6，動力便傳至機體兩側(cè)的驅(qū)動輪4處，驅(qū)動輪4 所在的輪軸一側(cè)裝有鏈輪，通過鏈傳動，將動力傳至機體前端清潔毛刷2 所在傳動軸一側(cè)的鏈輪處，這樣就能使清潔毛刷實現(xiàn)清掃地面的功能。在此過程中，四個導向輪1 起導向、支撐的作用。撮子3 安裝在支撐架6 上，在工作時，撮子架上端會安裝一個垃圾袋，當清潔毛刷清掃垃圾時，它能夠?qū)⑵涫占链樽永铩．斃^多時，可以用腳踩撮子架，將垃圾倒入垃圾袋中，垃圾袋可以隨時替換。在清掃的過程中，鏈輪拖布5 會一直工作，清潔毛刷2 清掃完地面后，鏈輪拖布5 緊接著會擦拭地面，實現(xiàn)工人一次走過，完成掃地、拖地兩項工作。

圖1 地面垃圾清理機示意圖

3.2 關(guān)鍵部件設(shè)計

3.2.1 清掃裝置

利用鏈傳動原理完成清潔毛刷的清掃工作。通過合理選擇鏈輪直徑的大小，獲得一定的轉(zhuǎn)速比，從而獲得不同的轉(zhuǎn)速，方便完成預期動作。如圖2 所示。

圖2 清掃裝置

3.2.2 收集裝置

利用杠桿原理，通過一套雙杠桿機構(gòu)將撮體升降至相應位置，通過腳踏方式完成垃圾的傳送，減輕了雙手的工作量及操作的復雜度。具體結(jié)構(gòu)如圖3 所示。

圖3 收集裝置

4 參數(shù)設(shè)計

4.1 整體外觀參數(shù)設(shè)計

4.1.1 高度

根據(jù)大多數(shù)人的身高，設(shè)計車體整體高度為800～1100mm，使得工作時雙臂可自然彎曲，身體保持直立姿勢，消除了傳統(tǒng)打掃時的彎腰動作，減輕勞動負擔，提高工作效率。

4.1.2 寬度

與成人肩同寬，在500～750mm 之間，工作時雙臂無須外擴或夾緊，與正常走路姿勢相似，減少工作疲勞強度。

4.1.3 長度

為了方便清掃，車體前方應有一定的有效可視區(qū)域，還應保證合適的空間安放清潔毛刷、傳動軸、拖布，經(jīng)過多次試驗，定于長度在800～1100mm 之間，既保證了有效的工作面積，又能確保工人可以看清車體前方物體。

最終確定各數(shù)據(jù)分別為：高度：h=1000mm；寬度：b=670mm；長度：l=900mm，長度與高度相差不多，使得整機類似于等腰三角形，增加了整體美觀性，同時也保證了系統(tǒng)的平穩(wěn)性。

4.2 車輪及鏈輪鏈條參數(shù)

根據(jù)試驗，最終確定垃圾清理機關(guān)鍵部件的參數(shù)為：

4.2.1 車輪

驅(qū)動輪4 直徑：d1=120mm，轉(zhuǎn)向輪1 直徑：d2=100mm。

4.2.2 清掃裝置

大鏈輪直徑：d鏈1=90mm，大鏈輪齒數(shù)：z鏈1=29；

小鏈輪直徑：d鏈2=60mm，小鏈輪齒數(shù)：z鏈2=21；

鏈條厚度：s=15mm。

4.2.3 拖地裝置

大鏈輪直徑：d鏈3=90mm，大鏈輪齒數(shù)：z鏈3=7；

小鏈輪直徑：d鏈4=60mm，小鏈輪齒數(shù)：z鏈4=12；

鏈條厚度：s=20mm。

4.2.4 撮子

長：l=310mm；寬：b=470mm；高：h=150mm。

4.2.5 樣機試制

通過以上參數(shù)設(shè)計，最終確定了地面垃圾清理機的具體參數(shù)，并依此參數(shù)完成樣機的制作，具體如圖4 所示。

圖4 地面垃圾清理機樣機外觀圖

5 結(jié)論

本文對地面垃圾清理機進行了結(jié)構(gòu)設(shè)計、參數(shù)選擇及樣機試制。該機能夠一次完成掃地、收集垃圾、擦地的功能。機具實用性強、結(jié)構(gòu)簡單、操作方便舒適，能夠?qū)⑷藗儚膫鹘y(tǒng)的彎腰掃地擦地的姿勢中解放出來，以此減輕工人勞動強度，提高工作效率。

6 展望

通過對垃圾清理機樣機調(diào)試及試驗，發(fā)現(xiàn)該機能夠很好的完成清掃功能，垃圾收集功能及擦地功能需進一步研究、調(diào)試。具體有以下幾點有待進一步研究：

6.1 確定清潔毛刷安裝軸與地面的最佳高度，毛刷的材質(zhì)及長度有待進一步確定。

6.2 在本樣機中，垃圾收集裝置能夠起到收集垃圾的功能，但其安放位置及固定方式還有待進一步研究。

6.3 在本樣機中，擦地裝置選擇海綿材質(zhì)，機具在行進過程中，能夠簡單的擦除地面的浮灰，但是拖布如何拆卸、如何清洗，還有待進一步研究。

總之，通過對該機具的設(shè)計、參數(shù)選擇、樣機制作及試驗進行研究，證實該機能夠有效改善工人的勞動強度，提高勞動效率，具有一定的生產(chǎn)使用價值。