一種地面垃圾清理機設計

邢智慧

（沈陽城市建設學院，遼寧 沈陽110167）

1 概述

隨著經濟的發展，人們生活水平的提高，更多的人已經不僅僅局限于物質追求，對生活環境的追求也日趨明顯。所以，改善環境、保持環境、創造環境也成為人們追求高生活質量的標準。

室內大廳的地面，比如教學樓、辦公樓、商場的地面，保持干凈、整潔、衛生，需要清潔工人付出辛勤的勞動。然而目前，室內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，從而減輕工人的勞動強度，是非常必要的。

本文擬設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，能節省下大量人力，減少工人勞動強度，提高工作效率。

2 方案設計

采用電動機作為系統的動力源，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，通過結構上的設計，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為直立行走的姿勢，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，真正實現一機多用，為徹底清潔提供了方便。

3 結構設計

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。

具體的結構如圖1 所示。該垃圾清理機主要由轉向輪1、清潔毛刷2、撮子3、驅動輪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的驅動輪4處，驅動輪4 所在的輪軸一側裝有鏈輪，通過鏈傳動，將動力傳至機體前端清潔毛刷2 所在傳動軸一側的鏈輪處，這樣就能使清潔毛刷實現清掃地面的功能。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，它能夠將其收集至撮子里。當垃圾較多時，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 關鍵部件設計

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，獲得一定的轉速比，從而獲得不同的轉速，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。具體結構如圖3 所示。

圖3 收集裝置

4 參數設計

4.1 整體外觀參數設計

4.1.1 高度

根據大多數人的身高，設計車體整體高度為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域，還應保證合適的空間安放清潔毛刷、傳動軸、拖布，經過多次試驗，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。

最終確定各數據分別為：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，同時也保證了系統的平穩性。

4.2 車輪及鏈輪鏈條參數

根據試驗，最終確定垃圾清理機關鍵部件的參數為：

4.2.1 車輪

驅動輪4 直徑：d1=120mm，轉向輪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：z鏈1=29；

小鏈輪直徑：d鏈2=60mm，小鏈輪齒數：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：z鏈3=7；

小鏈輪直徑：d鏈4=60mm，小鏈輪齒數：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

通過以上參數設計，最終確定了地面垃圾清理機的具體參數，并依此參數完成樣機的制作，具體如圖4 所示。

圖4 地面垃圾清理機樣機外觀圖

5 結論

本文對地面垃圾清理機進行了結構設計、參數選擇及樣機試制。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、結構簡單、操作方便舒適，能夠將人們從傳統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試及試驗，發現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，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，通過對該機具的設計、參數選擇、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，具有一定的生產使用價值。