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  • 多功能集塵式粉筆自動擦除機的研究與應用

    時間:2024-10-13 13:12:50 研究生論文 我要投稿
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    多功能集塵式粉筆自動擦除機的研究與應用

      【摘 要】為實現環保、自動的黑板粉筆字的課堂擦除,減少教師在課上不必要的體力和精力消耗,本文設計了一種可以收集粉筆塵的多功能粉筆自動擦除機。對自動擦除機的粉塵擦拭機構、傳動機構、導向機構、控制裝置、防塵裝置、吸塵裝置等進行了研究和結構設計。這種多功能粉筆自動擦除機結構簡單、擦拭粉塵效率高、防塵效果顯著、易于操控并帶有吸塵裝置,可提高課堂教學效率,改善課堂教學環境。

    多功能集塵式粉筆自動擦除機的研究與應用

      【關鍵詞】粉筆自動擦除;多功能;集塵式;效率

      引言

      由上課寫字、擦黑板帶來的 “粉筆綜合癥” 已成為廣大老師的頭號健康隱患,并且傳統的黑板擦在擦黑板的過程中需要的時間長,影響上課的時間,也消耗了老師的體力( 市場上也有部分自動除塵黑板擦這樣的產品,但大多數只實現某一特定功能,且操作不方便,費用高,所以使用率非常低[1]。因此,有必要研制一種簡易的粉筆自動擦除機器,真正實現環保、自動的黑板粉筆字的課堂擦除。

      1 工作原理及設計方案

      集塵式多功能自動粉筆擦除機的模型圖見圖1所示。

      這種自動粉筆擦除機由粉塵擦拭機構、傳動機構、導向機構、控制裝置、防塵裝置、吸塵裝置等六大部分組成。系統由電動機提供動力來執行粉塵的擦拭,開關控制部分采用遙控開關與限位開關結合控制。達到效率高,操作簡單,移動方便,成本低廉。

      從圖1可以看出,本裝置的黑板擦擦片由長方體擦片12和圓柱擦片9兩部分組成;圓柱體擦片9可以在電機18的驅動下使其軸17旋轉從而帶動圓柱擦片9旋轉,通過旋轉的方式擦拭黑板;從而實現圓柱擦片9進行初步清潔擦拭,長方體擦片進行深度清潔擦拭的效果。黑板1的上表面安裝有齒條和導向軌道,齒輪5沿著齒條運動。軸11和軸17分別用于安裝長方體擦片12和圓柱擦片9,軸11、軸17和刮塵板13安裝在上框架2和下框架14之間。圓柱擦片9的軸17上安裝有齒輪,以與驅動電機18的齒輪配合,從而達到電機驅動軸17轉動的目的。

      上框架2和下框架14的側面均安裝著沿著黑板1背面運動的導向輪8。沿著黑板1的上表面上齒條運動的齒輪5,由電機6驅動;下框架14的上表面安裝有集塵盒16,用于收集擦拭過程中產生的粉塵,集塵盒16可以拆卸,便于定期清理集塵盒16,并在集塵盒里面裝有吸塵器(圖中未標出),用于把整個盒子里面的粉塵吸收;在距圓柱擦片9的距離很近處安裝有刮塵板13,刮塵板13和圓柱擦片9的表面近似接觸,刮塵板13可以將圓柱擦片9在工作過程中產生的大部分粉塵刮下,刮下的粉塵,由于重力,直接落入集塵盒16中,并在集塵盒中合適位置安裝一個吸塵器(圖中未標出),這樣可以減少粉塵在黑板擦內的擴散,可以減少粉塵溢出黑板擦盒子的可能,且保持了圓柱擦片9的整潔度。黑板擦的兩側面安裝有限位開關21,用于限制黑板擦的運動界限。通過對電機6和電機18的控制,可以實現兩個電機正轉、反轉、啟動、停止。防塵罩20的上安裝有手柄,當黑板擦電量耗盡或者故障時,可以手動推動黑板擦運動。

      系統安裝有防護蓋板,確保集塵效果和安全,如圖2所示。

      2 關鍵結構設計

      2.1 粉塵擦拭機構

      粉塵擦拭機構主要由上框架、下框架、長方體擦片、圓柱體擦片、圓柱體擦片軸、長方體擦片固定架組成,上框架與下框架上各安裝,其中一個齒輪通過電機一驅動,從而實現整個黑板擦沿著黑板的水平運動。長方體擦片、圓柱體擦片的軸的兩端分別安裝在上框架與下框架上,長方體擦片的一個面與黑板面直接接觸,對黑板進行擦拭;圓柱體擦片可以在電機二的驅動下使其旋轉,通過旋轉的方式擦拭黑板;從而實現圓柱擦片與長方體擦片相結合對黑板進行擦拭,以達到更好的清潔擦拭的效果。

      2.2傳動機構

      傳動機構主要由電機、齒輪、齒條、傳動軸組成,動力為電機,分為兩個部分,一部分驅動黑板擦整體沿著黑板左右運動,另一部分驅動圓柱體擦片旋轉[2]。

      2.3導向機構

      導向機構是在齒條兩側各加一塊平板,平板的長度與齒條相當,平板的高度高于齒條[3]。

      2.4集塵裝置

      集塵裝置由防塵裝置、吸塵裝置組成,工作時

      防塵裝置主要由防塵盒組成,防塵盒組成,其將所有組成構件包裹,從而防止粉塵的彌漫。

      吸塵裝置主要由吸塵器組成。當黑板擦工作時,吸塵器亦開始工作,擦拭黑板產生的粉塵會被吸塵器吸收,不至于使粉塵蔓延到防塵盒外,該種方式的吸塵裝置,結構簡單、操作簡便。

      3 控制系統設計

      控制裝置由控制面板、限位開關、限位擋板擋板、電源適配器、遙控器組成,電源適配器可以將220v交流電轉換成電機所需要的電壓、電流;當左側的限位開關觸碰到左側的擋板時,控制面板改變流過電機的電流方向,從而改變電機的轉向;同理,當右側的限位開關觸碰到右側的擋板時,控制面板改變流過電機的電流方向,從而改變電機的轉向;而遙控器能夠實現無線對黑板擦工作狀態的控制,如此,黑板擦進行擦拭黑板的工作[4]。

      4 結束語

      (1)本集塵式多功能自動粉筆擦除機具有雙重擦片,由長方體擦片、圓柱體擦片組成,兩擦片同時工作,擦拭效果顯著。

      (2)操作簡便,按按按鈕即可完成粉筆字擦除。控制部分中限位開關的巧妙利用,大大方便了使用者。當左側的限位開關觸碰到左側的擋板時,控制面板改變流過電機的電流方向,從而改變電機的轉向;同理,當右側的限位開關觸碰到右側的擋板時,控制面板改變流過電機的電流方向,從而改變電機的轉向,如此,黑板擦周而復始的沿著黑板工作,僅當黑板擦拭干凈后,使用者按下“關”按鈕時,切斷電源,黑板擦停止工作。

      (3)裝置傳動效率高。傳動部分主要由齒輪與齒輪、齒輪與齒條傳動,能力傳遞效率較高。

      (4)具有多種國內。集擦拭粉塵、收集粉塵、防止粉塵污染的功能于一體,提高了擦拭粉筆粉塵的便捷性和效率,能有效的防止粉塵自由散落到處飛揚污染環境,對師生的身體健康非常有益。

      (5)結構簡單。本裝置結構簡單、實用,擦拭粉塵效率高,防塵效果顯著,便于推廣。

      (6)便于安裝、維護。不需要對現存的普通的黑板進行改造太多,既可以將本裝置安裝到黑板上。

      (7)控制簡便。其開關控制部分采用遙控開關與限位開關結合控制,通過遙控開關可以控制黑板擦的左右移動及停止與否,同時,限位開關可以避免因人員操作不當而使黑板擦脫離軌道的情況。

      參考文獻:

      [1]李榮兵,余心明,苑愛峰,戴青,全自動黑板除塵器的機械結構設計,2009,05,22(3),90-91.

      [2]楊家軍,張衛國,機械設計基礎,華中科技大學出版社,2003.

      [3]張瑩,機械設計基礎,機械工業出版社,1997.

      [4]張建明,機電一體化系統設計,高等教育出版社,2000.

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