新型自動無塵黑板的設計

王　鑫，儀登利，王小寧，王俊生

新型自動無塵黑板的設計

王鑫，儀登利，王小寧，王俊生

（遼寧工業大學 機械工程與自動化學院，遼寧 錦州 121001）

針對傳統黑板擦拭過程中造成粉塵污染，易引發慢性呼吸道疾病的缺陷，設計了一款自動清理的無塵黑板。由書寫裝置、除塵裝置和傳動裝置、支架4部分組成。將柔性黑板板面固定在傳動裝置上，通過電機帶動黑板板面的轉動，實現書寫區域的上下移動。柔性板在轉動的過程中，與其背面除塵裝置中的濕潤的板擦毛條相互摩擦，將粉塵吸附擦除。整個裝置不僅實現了書寫區與粉塵擦除區的分離，而且能夠達到無飛濺式吸附除塵，極大地降低了粉塵污染，徹底解決黑板粉塵污染問題。

粉塵污染；黑板；除塵裝置；分離

隨著多媒體教學的開展，雖然黑板和粉筆經歷了漫長時間的變化，但黑板在教學中的影響與地位是無法被取代的，粉塵污染一直存在。因此，針對傳統黑板在擦拭過程中的粉塵污染和費力耗時等問題，我們改進黑板結構，設計出無塵、無污染的自動化程度高的新型自動無塵黑板。

1　產品結構及原理

黑板的結構及工作原理如圖1所示。本設計由書寫裝置、除塵裝置和傳動裝置、支架4部分組成。書寫裝置是以韌性強的背光紙作為黑板平面，不但視覺效果清晰，而且易清理、耐磨擦、價格低。利用上下軸和傳動齒輪組成的傳動裝置，將書寫黑板固定在框架內，并在電機的帶動下，實現書寫位置的移動。電動機由雙極開關控制，通過開關控制黑板在任意位置啟停，可實現書寫與字跡擦除區的不同位置［1］。黑板板面在傳動裝置的帶動下，將干凈的、無字跡的板面傳送到黑板正面，將準備清理的黑板板面傳送到黑板背面，實現書寫區與清理區分離，大大減少了粉塵污染。黑板背面的除塵裝置內裝有上中下3條固定的3段可拆卸滑道式板擦毛條，中間板擦毛條上面的潤濕裝置使板擦毛條處于潤濕狀態，當要擦除字跡時，潤濕的板擦毛條將對黑板板面進行第一次無塵清理，潤濕的板擦毛條吸附了粉筆顆粒［2］。由于是在濕潤狀態操作，因此，除塵過程避免了粉塵飛揚，實現無塵操作。隨著板面的繼續轉動，當其通過上部或下部固定的板擦毛條時，將對黑板板面進行第二次吸干除塵處理，加快黑板的使用效率［3］。

12.從動軸圖1　黑板結構圖Fig.1 The blackboard structure

本裝置中的潤濕板擦毛條結構如圖2所示。潤濕裝置主要對中間濕潤毛條進行潤濕，水管一端與板擦毛條接觸，通過水管上的流量調節閥［4］進行濕潤度調節，以使板擦毛條達到最佳潤濕，最佳清理、吸附效果。本設計中濕潤毛條與干燥毛條都采用如圖2所示5、6、7、8結構，便于日后黑板的清理及維護。

考慮到黑板的的無塵性，黑板四周由輕質塑料板密封，致使清理過程漂浮的粉塵不會飄落到教室中，造成污染。與此同時，為了提高使用壽命和達到最佳的清理效果，在黑板四周留有3個板擦毛條的手動拆卸口，便于使用者對板擦毛條的清理或替換［5］。黑板的微型電機電源為12V直流穩壓電源提供，確保使用過程的安全與節能［6］。

圖2　潤濕結構圖Fig.2 The wetting structure

2　產品創新點

第一，黑板板面采用新型黑板紙，視覺效果清晰，易清理，耐磨擦且價格低；黑板板面可自動正反旋轉，擴大了書寫區域，實現書寫區與粉塵清理區分離，降低粉塵污染；板面可在任意位置停歇，實現了局部清理和全幅清理粉塵的功能。

第二，板擦毛條為上下兩層設計，上層毛條由噴淋裝置潤濕，實現無飛濺式吸附除塵，實現綠色環保；下層毛條板擦干爽，加快黑板使用效率；板擦毛條為普通毛條材質，取材廣泛，價格低；毛條由固定滑道外殼和三段式可拆卸滑道構成，方便拆卸和清理。

第三，噴淋裝置簡單，利用輸液管設計蓄水瓶和滴灌水管對板擦毛條進行噴淋潤濕，將粉筆灰吸附于毛條上，達到無塵效果。

第四，傳動機構簡單，采用MC尼龍材料做傳動齒輪，耐磨性強、抗沖擊、耐疲勞，可以無潤滑運行且無噪音成本低廉。

第五，整個裝置由12V電源驅動，安全穩定，操作和控制方便。

3　結語

新型自動無塵黑板經反復試驗確定其粉塵吸收處理能力達到了95%以上，真正實現了教室無粉塵污染。本裝置不僅環保無污染、制造簡便，而且使用安全方便、價格低廉，具有較好的市場前景。

［1］ 孫志禮.機械設計［M］.北京：科學出版社，2008.

［2］ 鞏云帆.機械設計課程設計［M］.北京：科學出版社，2008.

［3］ 熊曉航.機械設計習題與設計實例［M］.錦州：遼寧工業大學，2013.

［4］ 姚玉英.化工原理［M］.天津：科學技術出版社，2000.

［5］ 王軍，李明，王國慶.“機器人技術與創新實踐”課程配套實驗裝置設計與研究［J］.實驗室科學，2013，16（4）：11-13.

［6］ 成大先.機械設計手冊［K］.北京：化學工業出版社，2010.

Design of new-type automatic dustless blackboard

WANGXin，YI Deng-li，WANGXiao-ning，WANGJun-sheng
（School ofMechanical Engineeringand Automation，LiaoningUniversityofTechnology，Jinzhou 121001，China）

According to the dust pollution caused by the traditional blackboard erasing process defects，which could easily cause chronic respiratory disease，this paper designs a self-cleaning dustless blackboard.This one is composed of a writing device，dust removing device，a driving device and a bracket.The flexible blackboard face is fixed on the transmission device driving the rotation of the blackboard，through the motor，realizes the writing region moving up and down.Flexible plate in the process of rotation，and the back side of the blackboard eraser dust removing device for wet wool mutual friction，will erase the dust adsorption.The whole device can separate the writing area and the dust erased area，and can achieve the non-existence of splash adsorption dust，which greatly reduces the dust pollution，completelysolves the problemofdust pollution ofthe blackboard.

Dust pollution；Blackboard；Dust removal device；Separation

TS951.7+1

A

1674-8646（2015）04-0059-02

2015-03-09

遼寧省教育廳項目（L2012228）；遼寧工業大學大學生創新項目（2014008）作者簡介：王鑫（1991-），男，遼寧朝陽人，從事過程裝備與控制研究。

儀登利（1979-），女，吉林德惠人，副教授，從事過程機械及控制研究。