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塑料袋與濕垃圾分離投放有新招

2021-05-07 07:52上海民辦打一外國語小學(xué)馮一諾
發(fā)明與創(chuàng)新 2021年19期
關(guān)鍵詞:轉(zhuǎn)輪摩天輪垃圾袋

◎上海民辦打一外國語小學(xué) 馮一諾

一、課題由來

2019年7月1日,《上 海 市 生活垃圾管理條例》正式實施。居民將日常生活中產(chǎn)生的垃圾分為可回收物、有害垃圾、干垃圾、濕垃圾四類投放到對應(yīng)的垃圾桶內(nèi),其中將干垃圾投放到垃圾桶內(nèi)很方便,而濕垃圾投放則有些苦惱,因為裝濕垃圾的塑料袋是干垃圾,要先把濕垃圾倒入濕垃圾桶,再把空袋子投到干垃圾桶里,而且在分離濕垃圾和塑料袋時,經(jīng)常會把手弄臟,還要忍受濕垃圾散發(fā)的氣味。少數(shù)人嫌麻煩,索性把塑料袋連同濕垃圾一同投入濕垃圾桶,這樣實際上沒有做到生活垃圾分類。

如何解決這個煩惱呢?我嘗試設(shè)計制作一臺分離投放塑料袋與濕垃圾的小型設(shè)備,將它放置在小區(qū)垃圾桶旁邊。

二、查新情況

在設(shè)計前,我上網(wǎng)查找垃圾分類投放設(shè)備的相關(guān)資料,發(fā)現(xiàn)只有幾種適用于黃沙等工業(yè)原料破袋的設(shè)備,但這些設(shè)備都無法用于塑料袋與濕垃圾分離投放。

通過查新,我得知目前國內(nèi)還沒有專門用于塑料袋與濕垃圾分離投放的自動化設(shè)備。

三、研究過程

(一)設(shè)計構(gòu)思

作品設(shè)計的關(guān)鍵在于如何實現(xiàn)塑料袋與濕垃圾自動分離、如何自動分類投入垃圾桶。當(dāng)翻看自己乘坐摩天輪的照片時,我想到可以利用摩天輪的旋轉(zhuǎn)設(shè)計裝置,完成分離和投放塑料袋與濕垃圾等一系列操作。

分離投放塑料袋與濕垃圾的小型自動化設(shè)備酷似一臺微型摩天輪,將它放置在小區(qū)的干濕垃圾桶中間,居民在投放袋裝濕垃圾時,只需要把濕垃圾袋掛在設(shè)備上即可?!拔⑿湍μ燧啞蓖ㄟ^感應(yīng)啟動,它上面的棘輪棒轉(zhuǎn)動,從底部劃破塑料袋,實現(xiàn)塑料袋和濕垃圾分離,濕垃圾靠重力落到濕垃圾桶里,然后,塑料袋被轉(zhuǎn)輪傳送到干垃圾桶上方,靠自重和輔助裝置脫鉤落入干垃圾桶。完成上述動作后,設(shè)備自動停止,等待下一次感應(yīng)啟動。

需要說明的是,棘輪棒在垃圾袋底部旋轉(zhuǎn),既可以充分撕破垃圾袋,又不至于把塑料袋帶到濕垃圾中。

這臺自動化設(shè)備的控制線路中需要加裝光電傳感器、延時啟動和延時斷電繼電器,設(shè)備的電路控制原理圖如下:

(二)設(shè)備構(gòu)造

分離投放塑料袋與濕垃圾的小型自動化設(shè)備上部形似摩天輪,“摩天輪”上裝有掛鉤,下部是基座,內(nèi)部有線路電器原件,控制設(shè)備運轉(zhuǎn)。

(三)制作過程

1.零部件的選擇購置

借鑒電動自行車的驅(qū)動方式,我選擇將24V蓄電池作為設(shè)備的動力源。蓄電池為兩臺微型電機提供動力,一臺微型電機用于驅(qū)動棘輪棒,另一臺微型電機驅(qū)動轉(zhuǎn)輪。

家用電動車48V電瓶由4塊蓄電池串聯(lián)組成,每塊電瓶電壓為12V,能夠滿足60kg重的大人騎行30km,所以我決定用2塊蓄電池串聯(lián)成24V蓄電池。

我購置家用轎車的雨刮電機作為驅(qū)動棘輪棒的電機。這種微型電機使用12V或24V電源,轉(zhuǎn)速范圍為每分鐘4轉(zhuǎn)~每分鐘2000轉(zhuǎn),能夠滿足功能需求。

通過稱量得出,居民一次投放的濕垃圾質(zhì)量小于4kg,為保證能撕破垃圾袋,所以將轉(zhuǎn)輪承受的質(zhì)量設(shè)計為13kg。轉(zhuǎn)輪的半徑 為0.2m,通 過 請 教 老 師、查閱資料與計算,得出轉(zhuǎn)輪的轉(zhuǎn)矩為13×9.8×0.2=39.2N·M,轉(zhuǎn)輪的功率為24.61W。需購置的驅(qū)動轉(zhuǎn)輪的微型電機功率必須大于轉(zhuǎn)輪的功率,經(jīng)過篩選,我決定使用90ZYT55PX216直流微型減速電機,并配置轉(zhuǎn)速調(diào)速器,滿足轉(zhuǎn)輪帶動袋裝濕垃圾所需的轉(zhuǎn)矩、轉(zhuǎn)速等要求。

我網(wǎng)購了干濕垃圾桶各一個,垃圾桶桶口尺寸為33cm×21.5cm,高度為35cm,桶的容量為20L,比小區(qū)里干濕垃圾桶(100L)小很多,但方便在家里做課題實驗。

2.主要部件的加工制作

轉(zhuǎn)輪和掛鉤的作用是懸掛袋裝濕垃圾和傳送塑料袋。我設(shè)計轉(zhuǎn)輪的直徑為400mm,用厚度為10mm的塑料板加工制作。

我將掛鉤裝在轉(zhuǎn)輪上面,均勻分布,且能承受13kg的質(zhì)量而不變形。為了方便塑料袋從轉(zhuǎn)輪上脫落,我在掛鉤處加裝了隨動蓋板,隨動蓋板由膠木制成,輔助塑料袋從轉(zhuǎn)輪上脫落。

棘輪棒的作用是從袋裝濕垃圾底部撕開塑料袋。棘輪棒的長度需與日常家用垃圾袋寬度一致,通過測量,我設(shè)定棘輪棒的長度為20cm,直徑為10mm。

棘輪棒上的棘刺要將薄薄的垃圾袋劃開,所以我把刺長定為12mm左右。

棘輪棒

3.組裝設(shè)備

我將24V蓄電池、棘輪棒驅(qū)動電機、轉(zhuǎn)輪驅(qū)動電機、延時繼電器、開關(guān)、加工制作的棘輪棒、轉(zhuǎn)輪和掛鉤等零部件安裝在尼龍板上。

設(shè)備總裝圖

接著,我用延時繼電器、開關(guān)等裝配控制線路。

控制線路

4.設(shè)備運轉(zhuǎn)與調(diào)試

通過反復(fù)實驗和調(diào)試,分離投放塑料袋與濕垃圾的小型自動化設(shè)備能夠?qū)崿F(xiàn)感應(yīng)啟動、塑料袋與濕垃圾分離及分類投放、自行停止等功能。

垃圾破袋、濕垃圾入桶演示圖:

轉(zhuǎn)輪傳送塑料袋演示圖:

塑料袋投入干垃圾桶演示圖:

四、作品創(chuàng)新點

分離投放塑料袋與濕垃圾的小型自動化設(shè)備無需安裝、安全可靠、方便實用,完全能夠代替人工完成塑料袋與濕垃圾分離、將塑料袋與濕垃圾分別投入干濕垃圾桶等動作,徹底消除人們投放濕垃圾時“臟手、異味”等煩惱。

通過控制元器件,設(shè)備感應(yīng)啟動,完成塑料袋與濕垃圾的分離、分類投放后自行停止工作,等待感應(yīng)下一袋濕垃圾。

五、完善設(shè)想

設(shè)備的動作及控制系統(tǒng)采用微型直流電機、反射式光電傳感器、延時啟動和延時斷電繼電器等部件,設(shè)備感應(yīng)啟動、棘輪棒破袋、塑料袋傳動、設(shè)備停止等動作間隔時間調(diào)試困難,需要進一步優(yōu)化部件選型,研究選用PLC控制系統(tǒng)。

老師推薦:

本項目一定程度上解決了垃圾投放時干濕垃圾分離的痛點,解放了人們的雙手。設(shè)備設(shè)計比較合理,適合擺放在生活小區(qū)垃圾投放點供居民使用,具有一定的使用價值。

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