吊扇扇葉清灰裝置設(shè)計(jì)

余 浩 李芳環(huán) 劉海峰 周 潔

（武昌工學(xué)院機(jī)械工程學(xué)院，湖北 武漢430065）

吊扇誕生最早可追溯到1882 年，直到現(xiàn)在依然活躍在公眾視野，它一般安置于建筑空間內(nèi)部頂端，打掃時(shí)常常成為被忽視的對(duì)象。吊扇作為很多家庭、大型廠(chǎng)房、養(yǎng)殖場(chǎng)、室內(nèi)種植業(yè)等通風(fēng)降溫的設(shè)備，對(duì)促進(jìn)空氣流動(dòng)、降溫排濕等方面有著不俗的作用，但是吊扇在使用年限久了以后會(huì)出現(xiàn)集灰的現(xiàn)象，當(dāng)集灰到達(dá)一定程度后，不僅會(huì)影響到吊扇的工作效率、影響美觀(guān)，也會(huì)使吊扇的動(dòng)平衡失調(diào)，進(jìn)而影響到吊扇的使用壽命，也具有一定的安全隱患，而吊扇一般懸掛在高處，扇葉也不好固定，扇葉的灰塵清理十分困難。本裝置為解決上述問(wèn)題設(shè)計(jì)了吊扇扇葉清灰裝置。

1 總體的結(jié)構(gòu)及工作原理

1.1 總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

1.1.1 吊扇清灰裝置的零件說(shuō)明

針對(duì)生活中的吊扇清灰，分析其可行性，設(shè)計(jì)了初步方案，而后市場(chǎng)調(diào)研，最終確定設(shè)計(jì)方案：吊扇扇葉的清灰裝置。包括：伸縮桿粗桿（1）、伸縮桿細(xì)桿（2）、連接柄（3）、承灰托盤(pán)（4）、上撐架（5）、吸塵泵（6）、輸灰管（7）、落塵口（8）、軸承座（9）、橡膠滾輪（10）、上刷盤(pán)（11）、下刷盤(pán)（12）、上軸桿（13）、第一輪輪轂電機(jī)殼（14）、下軸桿（15）、第二輪轂電機(jī)殼（16）、夾緊區(qū)（17）、開(kāi)關(guān)（18）、吊扇扇葉（19）。

1.1.2 零部件安裝說(shuō)明

伸縮桿粗桿、伸縮桿細(xì)桿為空心圓桿、伸縮桿細(xì)桿同心內(nèi)嵌在伸縮桿粗桿內(nèi)部，伸縮桿粗桿的內(nèi)徑和伸縮桿細(xì)桿的外徑相等，伸縮桿粗桿上設(shè)有緊固螺栓，緊固螺栓的軸線(xiàn)垂直于伸縮桿粗桿的軸線(xiàn)，旋緊緊固螺栓，緊固螺栓的底部壓緊伸縮桿粗桿以固定伸縮桿細(xì)桿和伸縮桿粗桿相對(duì)位置，該裝置的伸縮桿細(xì)桿的上端通過(guò)螺栓夾緊固定有兩個(gè)同心的圓環(huán)，兩個(gè)圓環(huán)中，上方的圓環(huán)和一上撐架為一整體，上撐架為一水平的條板狀結(jié)構(gòu)，下方的圓環(huán)和一連接柄為一整體，連接柄為具有五度傾角的桿狀結(jié)構(gòu)，連接柄的另一端連接有一承灰托盤(pán)，承灰托盤(pán)為一上表面內(nèi)凹的碗結(jié)構(gòu)，承灰托盤(pán)的上頂面和水平面具有三十度的傾角，所述上撐架下方通過(guò)第一輪轂電機(jī)殼連接有一上刷盤(pán)，承灰托盤(pán)通過(guò)第二輪轂電機(jī)殼連接有一下刷盤(pán)（如圖1）。

1.2 機(jī)構(gòu)工作原理

該裝置主要通過(guò)輪轂電機(jī)帶動(dòng)輪轂電機(jī)殼的旋轉(zhuǎn)，帶動(dòng)刷盤(pán)與扇葉表面摩擦而清理扇葉外表面。調(diào)整好伸縮桿粗桿（1）、伸縮桿細(xì)桿（2）的總體長(zhǎng)度，手持伸縮桿粗桿（3），移動(dòng)裝置整體，將需要清灰的吊扇扇葉（19）夾持在上刷盤(pán)（11）和下刷盤(pán)（12）之間（如圖2），上刷盤(pán)和下刷盤(pán)之間會(huì)壓迫夾持吊扇扇葉（19），其中夾緊區(qū)（17）會(huì)擁有比上刷盤(pán)和下刷盤(pán)其他接觸區(qū)域更大的夾緊力，可以保證有效的將扇葉表面沉積灰塵清理干凈。

進(jìn)行清灰時(shí)，調(diào)整好伸縮桿粗桿、伸縮桿細(xì)桿的總體長(zhǎng)度，手持伸縮桿粗桿，移動(dòng)裝置整體，將需要清灰的吊扇扇葉夾持在上刷盤(pán)和下刷盤(pán)之間，上刷盤(pán)和下刷盤(pán)之間會(huì)壓迫夾持吊扇扇葉，其中夾緊區(qū)會(huì)擁有比上刷盤(pán)和下刷盤(pán)其他接觸區(qū)域更大的夾緊力，再打開(kāi)開(kāi)關(guān)，第二輪轂電機(jī)、第一輪轂電機(jī)和吸塵泵通電工作，第一輪轂電機(jī)、第二輪轂電機(jī)通過(guò)第一輪轂電機(jī)殼（14）、第二輪轂電機(jī)殼帶（16）動(dòng)上刷盤(pán)、下刷盤(pán)同向轉(zhuǎn)動(dòng)，上刷盤(pán)、下刷盤(pán)上的刷毛對(duì)吊扇扇葉的上下兩個(gè)面進(jìn)行刷灰清灰處理，一些重量大的灰塵和泥土?xí)怀谢彝斜P(pán)（4）所承接，并由落塵口（8）被吸塵泵（6）吸取到輸灰管（7）內(nèi)，輸灰管外接集灰盒或者浸水盒（盒中盛有水，輸灰管的管口位于液面以下，輸灰管輸送的灰塵會(huì)溶解或者沉淀在水中）將灰塵收集，扇葉葉片邊緣會(huì)貼在橡膠滾輪（10）的外圓面，這樣就能保證在對(duì)吊扇扇葉清灰時(shí)，扇葉不會(huì)隨意轉(zhuǎn)動(dòng)而會(huì)跟隨用者轉(zhuǎn)動(dòng)所操控的裝置移動(dòng)，此時(shí)即完成了單片扇葉的清理。清理下一片吊扇扇葉時(shí)，需關(guān)閉開(kāi)關(guān)后，取下裝置，重復(fù)上述操作進(jìn)行下一個(gè)吊扇扇葉的清理。

2 關(guān)鍵部件的設(shè)計(jì)及特點(diǎn)

2.1 裝置主要組成部分

該裝置外形整體結(jié)合吊扇使用場(chǎng)所以及實(shí)際清理吊扇灰塵而設(shè)計(jì)的，裝置主要是由伸縮桿裝置、輪轂電機(jī)裝置、吸塵泵裝置等部分構(gòu)成。

2.2 部分裝置的特點(diǎn)

2.2.1 伸縮桿裝置

主要由伸縮桿粗桿、伸縮桿細(xì)桿、軸承座、橡膠滾輪架等部分組成，所述伸縮桿細(xì)桿上連接有兩組平行的軸承座，兩個(gè)軸承座之間通過(guò)軸承共同連接有一軸桿，軸桿上嵌套有一橡膠滾輪。伸縮桿粗桿的下端上嵌合有一開(kāi)關(guān)(18)，開(kāi)關(guān)為雙路自鎖開(kāi)關(guān)，所述的第二輪轂電機(jī)、第一輪轂電機(jī)和吸塵泵(6)的輸電端均通過(guò)導(dǎo)線(xiàn)并聯(lián)在開(kāi)關(guān)一端的兩個(gè)接電口上，開(kāi)關(guān)另一端的兩個(gè)接電口通過(guò)導(dǎo)線(xiàn)連接在外接直流電源上。該部分主要設(shè)計(jì)創(chuàng)新在于橡膠滾輪的應(yīng)用，第二輪轂電機(jī)、第一輪轂電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，夾緊區(qū)會(huì)作用在扇葉上有一個(gè)方向?yàn)橹赶蛳鹉z滾輪的側(cè)的一個(gè)切向力，被清灰的吊扇扇葉會(huì)有一個(gè)靠近橡膠滾輪的力，會(huì)貼在橡膠滾輪的外圓面，這樣就能保證在對(duì)吊扇扇葉清灰時(shí)，扇葉不會(huì)隨意轉(zhuǎn)動(dòng)而會(huì)跟隨用者轉(zhuǎn)動(dòng)所操控的裝置移動(dòng)。而橡膠滾輪可以轉(zhuǎn)動(dòng)，可以保證輪轂電機(jī)負(fù)責(zé)的裝置部分在沿著狹長(zhǎng)的吊扇扇葉的長(zhǎng)徑（較長(zhǎng)的邊）運(yùn)動(dòng)時(shí)，橡膠滾輪可以輔助裝置相對(duì)于吊扇扇葉長(zhǎng)徑運(yùn)動(dòng)，以免切向力使吊扇扇葉給裝置造成壓迫增大摩擦力，使裝置移動(dòng)滯緩不流暢。

2.2.2 輪轂電機(jī)裝置

輪轂電機(jī)是定子和轉(zhuǎn)子和普通電機(jī)相反的電機(jī)結(jié)構(gòu)，它的軸桿是定子、機(jī)殼為轉(zhuǎn)子，上軸桿上部?jī)?nèi)嵌固定在上撐架內(nèi)部，上軸桿垂直于上撐架，輪轂電機(jī)的機(jī)殼也就是第一輪轂電機(jī)殼下方連接有上刷盤(pán)，上刷盤(pán)的上部采用塑料制作的圓臺(tái)結(jié)構(gòu)，上刷盤(pán)的下部填充有彈性的刷毛，刷毛之間的間距不得小于一毫米。下軸桿下部?jī)?nèi)嵌固定在承灰托盤(pán)中，在裝置的側(cè)視方向，（如圖3）下軸桿相對(duì)于伸縮桿細(xì)桿會(huì)有五度的偏轉(zhuǎn)，輪轂電機(jī)的機(jī)殼也就是第二輪轂電機(jī)殼上方連接有下刷盤(pán)，下刷盤(pán)的下部采用塑料制作的圓臺(tái)結(jié)構(gòu)，下刷盤(pán)的上部填充有彈性的刷毛，刷毛之間的間距不得小于一毫米，致使下刷盤(pán)刷毛上表面一側(cè)和上刷盤(pán)下表面刷毛面貼合，下刷盤(pán)刷毛上表面一側(cè)和上刷盤(pán)下表面刷毛面重合，致使重合部分的上刷盤(pán)和下刷盤(pán)之間的刷毛會(huì)相互穿插，使重合部分形成一個(gè)夾緊區(qū)，扇葉即可被上、下刷盤(pán)壓緊，對(duì)扇葉表面有效壓應(yīng)力可以確保吊扇葉片不晃動(dòng)，結(jié)合輪轂電機(jī)，灰塵可被有效清理。

2.3 吸塵泵裝置

伸縮桿粗桿豎直放置時(shí)，承灰托盤(pán)的最低點(diǎn)開(kāi)設(shè)有一小孔，形成一落塵口，落塵口的外部通過(guò)管道連接有一吸塵泵，吸塵泵的另一端通過(guò)一軟質(zhì)的輸灰管連接。輸灰管口埋入水盆即可溶解灰塵，經(jīng)濟(jì)效益高，同時(shí)裝置小巧輕便，簡(jiǎn)潔實(shí)用。

3 結(jié)論

本裝置主要實(shí)現(xiàn)的是對(duì)吊扇清灰的合理利用，整個(gè)裝置專(zhuān)用于吊扇清理，有效清理吊扇扇葉灰塵，而且清理效率高：在清理時(shí)，因?yàn)閵A緊區(qū)的設(shè)立防止扇葉脫位，有利于扇葉的相對(duì)位置固定，提高清理效率。應(yīng)用范圍廣。金屬和塑料搭配框架結(jié)構(gòu)讓裝置安全而輕便，多零件構(gòu)成易于保養(yǎng)，可長(zhǎng)期循環(huán)利用。