洗地吸干機的設計【全套含CAD圖紙】

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洗地吸干機在社會經濟中的地位與作用吸干機是時在吸塵機的基礎上發(fā)展而來，經研究而發(fā)展起來的另一類新型地面清洗機，吸塵器是利用空氣負壓吸附的方法，將地面上的塵埃和垃圾吸入到吸塵器的集塵室，從而達到對地面清潔的目的。洗地吸干機通過用洗滌液對地面進行清洗,并將污水吸干,達到清潔地面的目的?？捎糜谏虉龀?、酒店賓館、工廠地面、市政廣場、辦公大樓等等，為各種清潔要求極高的場所提供全面周到的清潔服務，它省時省力，節(jié)約您的清潔經費，在現(xiàn)在節(jié)能減排的時代里發(fā)揮著巨大的作用。1.2 洗地吸干機介紹洗地吸干機是集噴液、洗地、清潔、吸水、吸塵為一體的機電一體化產品,它是在吸塵器的基礎上,經研究而發(fā)展起來的另一類新型地面清洗機。洗地吸干機通過用洗滌液對地面進行清洗,并將污水吸干,達到清潔地面的目的,本文主要介紹洗地吸干機的工作原理及設計要點。1.3 本課題的主要研究內容本課題主要研究的內容是：洗地吸干機的噴液、洗地、清潔、吸水、吸塵的原理及構造。1.4 洗地吸干機的工作原理及作用負壓吸附是吸干機的重要組成部分，其工作原理主要采用真空發(fā)生器對負壓罐進行空氣抽吸，該洗地吸干機采用AC220V，50HZ電源提供電源，一路分給真空泵，一路分給電動機。此洗地吸干機設有一個清水缸，一個污水缸，清洗機工作的時候，清水缸的水通過水管提供給刷子洗地；以電動機驅動、皮帶聯(lián)接，使洗地刷子轉動，結合水泵提供的水達到了洗地的作用；而真空泵(風機)的作用是把污水缸里的空氣抽真空，使其工作壓力小于大氣壓力，從而把洗地污水抽到污水缸里。1.5 洗地吸干機的研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢洗地吸干機的功能是噴灑、洗地、搜集污水。對這種設備的要求是效率高，省人力，清污效果好，滿足大型商場、地鐵、廣場等地的使用。洗地吸干機的形式很大程度上取決于洗地面積的大小及時間要求，目前市面上采用，本課題研究步進式裝鋼機，端進料方式，液壓驅動方式，傳統(tǒng)的傳動方式為機械式傳動即平移是采用齒輪齒條的傳動方式。其優(yōu)點是：功率大、結構緊湊、響應速度快等。2 方案確定本篇論文的具體要求為：（1）適宜地面：磁磚地面、膠地板、金剛砂地面、環(huán)氧地坪等（2）清洗能力：1000m2/h（3）行進方式：手推（4）電源：220V，50Hz（外接電纜）（5）操作方便，安全可靠根據(jù)以上要求，大致確定出如下參數(shù)：驅動系統(tǒng)刷驅動工作效率1000/h清潔寬度500mm吸水寬度（帶吸水扒）760mm墊/刷盤壓力18.1-31.75刷馬達220V,0.56KW,240rpm真空馬達220V,700W吸水高度1016mm電制220V/50Hz噪音68.5dBA凈/污水箱50/50L尺寸(長*寬*高)1270*550*1090重量200kg以上參數(shù)及尺寸的確定，將在后面章節(jié)陸續(xù)闡述。3 系統(tǒng)原理設計循環(huán)系統(tǒng)、傳動系統(tǒng)、操作系統(tǒng)的設計是吸干機設計最重要的環(huán)節(jié)，它與主要工作機理的關系密切，兩者的設計通常需要同時進行。其設計要求，一般是必須從實際出發(fā)，重視調查研究，注意吸收國內外先進技術，力求做到設計出的系統(tǒng)重量輕、體積小、效率低、工作可靠、結構簡單、操作和維護保養(yǎng)方便、經濟性好。其總體方案如下：3.1 水循環(huán)系統(tǒng)設計洗地吸干機的水循環(huán)系統(tǒng)可分為兩個過程(如圖1)，一為清洗過程，二為吸污過程。其中，箱體分成兩部分，即清水缸和污水缸。清水缸負責提供干凈的水源，為洗地所需要水，可以在其內部添加洗潔劑，從而達到更快洗滌的作用，清水缸可在清洗之前通過漏斗將其注滿，同時在注的同時需要將清洗缸下面的閥門關閉。而污水缸則是儲存污水的地方，其主要通過真空泵抽吸使其內部變?yōu)樨搲?，在真空泵工作時，與其聯(lián)動的電磁閥及放泄閥門應該關閉，以達到抽吸真空的要求，當污水缸的負壓值達到指定要求時，真空泵停止工作。注水過程：在清水缸頂部設置了漏斗，可將水從漏斗中注入，直到注滿為止，注入時可以觀測到清水柜的液位計。清洗過程：當進行清洗工作時，打開清水缸出口閥門，讓清水從清水缸順著水管1流過截止閥2，并通過水管流到刷洗系統(tǒng)，截止閥可以控制水的流量。清洗缸頂部的透氣閥門始終開啟，保證注水和放水的順暢。吸污部分：在清洗的過程中，真空泵5工作，將空氣沿箭頭6方向由污水缸抽出，使污水缸形成負壓，在吸水扒緊壓地面的情況下，污水缸與外面的大氣壓強差產生的壓力將吸水扒中的污水壓進污水缸7，完成吸污工作。在工作結束后，手動將污水由水管8排出。3.2 機構總體方案本機構包含了結構架，傳動機構。結構架主要是該洗地機的力的承載體，將承受各部件重力及工作運轉時抗振動及各部件運行時帶來的力矩。吸干機的傳動則主要是為控制各部件的運行，要做到省時省力、方便快捷?？傊摍C構的設計涉及到結構架的設計、傳動機構設計。3.2.1 機構原理本機構涉及到兩部分、一部分是吸水扒的角度調整、升降，第二部分是洗地盤的升降系統(tǒng)。本篇所涉及到的吸水扒的角度的調降、升降及底盤的升降都是通過鋼絲來傳遞力，做到節(jié)省力。詳細原理會在下面各章節(jié)中詳細闡述。3.2.2 結構架設計本結構架主要分為兩層，上層承載污水箱和清水箱的重力，下層主要擱置真空泵，清洗機等。在設計時需要考慮到整個設備的重心，在吸干機還沒有洗地的時候，清水箱裝滿清水，整個設備的重心前移，而在洗地完成時，污水箱裝滿污水，整個設備的重心后移。真空泵、洗刷機電機在運行時會產生振動，在設計結構架時也要考慮到振動對整個機架產生的影響。具體尺寸見總圖。4 管系及附件設計4.1 水箱本篇中清水箱采用鋼板肋板水箱，其材質采用普通鋼板，具有超卓的強度；側壁無橫向焊縫，便于清洗；材質采用Q235鋼，內涂油漆保證防腐；全焊接現(xiàn)場組合，密封性好，確保水質不受二次污染；4.1.1 清水箱清水箱容積為50L。采用方形結構，具體尺寸見總圖；安裝現(xiàn)場無特殊要求，外壁平整；重量輕，外觀整潔，光亮、美觀、實用。4.1.2 污水箱污水箱容積為50L。采用方形結構，具體尺寸見總圖；安裝現(xiàn)場無特殊要求，外壁平整；重量輕，外觀整潔，光亮、美觀、實用。4.2 真空泵的選擇泵都是能量轉換裝置。泵向系統(tǒng)提供有一定壓力和流量的流體，把機械能轉換成氣體的壓力能。本篇根據(jù)經濟性和可靠性選擇真空泵。4.2.1 確定真空泵的主要參數(shù)真空泵工作壓強范圍為1013251.3310-2（Pa）。它可以抽除密封容器中的干燥氣體，若附有氣鎮(zhèn)裝置，也可以作為其它高真空泵或超高真空泵的前級泵。還可以抽除一定量的可凝性氣體。但它不適于抽除含氧過高的，對金屬有腐蝕性的、對泵油會起化學反應以及含有顆粒塵埃的氣體。本篇中的真空泵由于在公共場合下使用，所以不能產生太大的噪音，故而不能選取轉速過高的電機，但是考慮到成本，也不能選取過低的電機帶動，因此選取在150r/min，比較適合本篇所描述的洗地吸干機。主真空泵的選擇計算s=2.303v/tlog(p1/p2) 其中： s為真空泵抽氣速率(l/s) v為真空室容積(l) t為達到要求真空度所需時間(s) p1為初始真空度(torr) p2為要求真空度(torr)要求泵的自吸能力不得低于16KPa，即吸油高度不得大于0.5m，故根據(jù)泵的參數(shù)選取泵：（共1臺）流量：400L/min轉速：150r/min4.2.2 電機功率的確定電機功率p按如下進行計算：P=Q*p/（3600*1000*0* 1）Q流量，m3/h; p真空泵出口的全風壓，Pa；0真空泵的內效率，一般取0.750.85，小真空泵取低值、大真空泵取高值1機械效率，0.98電機規(guī)格：功率：810W；轉速：150r/min電制：3xAC220V，50Hz4.2.3 電機的選擇4.2.3.1電機的選擇根據(jù)動力源和工作條件，選用交流電機，Y系列三相異步電動機。根據(jù)傳輸機構的布置以及最大回轉直徑300mm，主傳動采用普通電動機，外加變頻器調速，調速范圍：10/1400rmin-1，40/800rmin-1，20/1250rmin-1，并可無級調速，由工件的最大直徑，及摩擦力預估工作機的功率。工作機有效功率為：P=FV=63KW由已知條件得電動機有效功率 ，式中為系統(tǒng)總的傳動效率。電動機到傳動機構總傳動效率 式中： p為帶的傳動效率， f為閉式齒輪的傳動效率， v為圓錐滾子軸承的傳動效率， 為聯(lián)軸器的傳動效率， 為傳動效率。4.2.3.2 確定電動機型號 根據(jù)已知條件加工的最大轉速為：1250rmin式中為一軸的齒數(shù)，為小齒輪齒數(shù) 方案電動機型號額定功率（KW）同步轉速（r/min）滿載轉速（r/min）總傳動比1Y2-90S-83.71200100050選取電動機型號為Y2-90S-8，同步轉速為1200 ,對應額定功率為3.7KW，外伸軸直徑244.3 管系在系統(tǒng)中，管道是必不可少的，要確定其尺寸，首先要確定使用管系的材質，如鋼管、銅管、橡膠管以及尼龍管等等。要根據(jù)系統(tǒng)的壓力、尺寸及價格合適選取。選定材質后，可根據(jù)材質、流速、壓力及系統(tǒng)流量確定管子內徑和壁厚。4.4 管道內徑計算各管路根據(jù)所處位置的流量進行計算，具體尺寸參見圖紙。4.5 管道壁厚的計算各管路根據(jù)所處位置的流量進行計算，具體尺寸參見圖紙。4.6 軸的設計校核4.6.1 軸的尺寸估算由機械零設計表選取軸的材料為45鋼調質，其力學性能如下： 受轉矩T的實心圓軸，其切應力： 寫成軸的設計公式，軸的最小直徑： mm式中：軸的抗截面系數(shù)， ； P軸傳遞的功率，kW； 軸的轉速，； 許用切應力， ；C與軸材料有關的系數(shù)，可由下表查得；對與受彎矩較大的軸宜取較小的值。當軸上有鍵槽時，應適當增大軸徑；單鍵增大3，雙鍵增大7。表4-10 軸強度計算公式中的系數(shù)C軸的材料Q235,20Q235,Q275,3545,121520253035404552C16014813512511811210610298根據(jù)所選的材料45鋼，查表可得，。花鍵軸的最高轉速軸所傳遞的功率由公式： =0.44 軸的初步估算：為了滿足輸出軸與花鍵軸的配合，因此該軸的軸徑不能太小。4.6.2 花鍵軸的校核由于花鍵軸的配合，在旋轉時花鍵軸上受到扭矩作用。則輸出的轉矩為： 式中 b動片寬度； R回轉缸內徑； p1進油口壓力； 機械效率，取=0.96； p2出油口壓力，取p2=0.3MPa。故： 由彎矩所產生的彎曲應力應不超過許用彎曲應力，彎曲應力的計算公式： 回轉缸扭轉時的當量彎矩； 軸截面的抗彎截面系數(shù)。式中軸規(guī)格： （mm）又 回轉產生的轉矩；根據(jù)轉矩性質而定的應力校正系數(shù)。對于不變的轉矩，??；對于脈動的轉矩，?。粚τ趯ΨQ循環(huán)的轉矩，取。假定回轉缸轉矩不變，選擇軸的材料為45鋼。通過查機械設計手冊可得材料的相關力學性能， 所以 又， 因此軸的強度滿足要求。但是軸也受到扭矩作用且在花鍵最小截面上產生最大剪應力： 其中 抗扭系數(shù)= 那么 =從計算結果看來軸的剪切應力滿足設計要求。4.7 軸承的校核每天8小時以上經常運轉或連續(xù)長時間運轉，對于機床、振動篩、破碎機等軸承的預期壽命為20000-30000h,根據(jù)文獻12表13-3取軸承的預期計算壽軸上軸承的校核 （1）求兩個軸承受到的徑向載荷由軸的校核過程可知（2）計算軸承的軸向力由于軸向力相當小，可知，查文獻11表（GB/T281-1994）6-1-50有圓柱孔調心球軸承，查文獻12表13-6取沖擊載荷因數(shù)（3）計算軸承的壽命根據(jù)文獻12式13-6所以所以軸承滿足壽命要求，可知，其他軸承也滿足壽命要求。4.8 鍵的選擇和校核（1）確定鍵的類型和尺寸由于是靜連接，選用A型普通平鍵。由表9-14（GB/T1095-1979）查得當軸徑時鍵取為。參照半聯(lián)軸器與軸的配合長度為和普通平鍵的長度系列，取鍵長。（2）強度驗算由文獻12式（6-1）式中 由文獻12表6-2查取許用擠壓應力為，滿足強度要求。4.9螺釘校核螺釘?shù)氖芰楸ＷC聯(lián)接的緊密性,必須規(guī)定螺釘?shù)拈g距t，然后決定螺釘?shù)臄?shù)目.每個螺釘在危險剖面上承受的拉力為工作載荷和預緊力之和=+式中 F 驅動力（N） Z螺釘數(shù)目 P工作壓力（pa） 預緊力 =K K=1.51.8 D危險剖面直徑(m)螺釘?shù)膹姸葪l件為 (3-13)式中 計算載荷（N）;=1.3抗拉許用應力(MPa) n=1.22.5螺紋內徑 螺釘材料屈服極限（見表3-1）表3-1 常用螺釘材料的屈服極限鋼 號 10 Q215 Q235 35 45 40Cr（MPa) 210 220 240 320 360650900 9000根據(jù)以上分析 取 k=1.5 n=1.5螺釘數(shù)目Z=6 選擇剛的材料為Q235 =240 MPa所以 = MPa=2512 N=K=1.52512=3768 N所以根據(jù)式（3-13） m 連接螺栓強度校核：材料：45按優(yōu)質碳素結構鋼鋼號和一般技術條件。（1） 熱處理：HRC3540。（2） 細牙螺母的支承面對螺紋軸心線的垂直度按GB1184-80形狀和位置公差附錄一表3規(guī)定的9級公差。（3） 其他技術條件按GB2259-80零件及技術條件。 螺母規(guī)格：56-76-M101.5。 螺栓為普通連接螺栓，規(guī)格為：M824或M10220（GB798-76）。 根據(jù)機械設計上對緊螺栓聯(lián)接的強度計算，有 根據(jù)上述計算，此夾緊方案符合要求。5 洗刷機洗刷機和吸水扒是吸干機最重要的核心部件，他的工作的穩(wěn)定性及高效率直接影響到洗地的效率，要做到其節(jié)能、可靠十分重要。常用的洗刷機的運轉通常是通過電動機帶動，也有小型的通過柴油機帶動，本篇主要講通過電動機帶動的。同時選用皮帶作為轉速傳動。5.1 洗刷機原理電機傳動主要由五部分組成(如圖2)，分別是：電機、換向體、刷子底座、皮帶、皮帶張緊機構。電機1通電，旋轉帶動與之相接的過渡輪3繼而使緊貼著過渡輪的皮帶因摩擦力運動起來，通過皮帶4的摩擦帶動2個刷子底座2，使刷子旋轉工作。兩個過渡輪除了起著換向、傳動的作用外，還有增大皮帶與刷子底座接觸面積的作用。刷子主要是尼龍制的條狀物，其與刷子底座是螺旋擰合，易于拆裝。相對于清洗機正面，兩刷子斜著安裝，以有利于空間分配和清洗徹底。假設電機的轉軸是右旋的，由圖2可看出因皮帶的纏繞路線，使得刷子底座與皮帶接觸皆在右邊，其所受的摩擦力也相反，使刷子在轉動的時候不會滑動，洗得更干凈。5.2 閥門的選擇流體控制閥的種類很多，如溢流閥、截止閥，行程控制閥等等，根據(jù)系統(tǒng)的需要進行選取。本篇閥門的具體選取參見圖紙。5.3 傳動比洗地吸干機中的洗刷機采用電動機帶動，但是考慮到洗刷機的刷子和地面產生較大的摩擦，為此為了避免電動機因為地面摩擦過大，造成電動機過載，也要考慮到電機轉速會過高，需要降低刷子的轉速，所以不能采用電動機直接帶動，需要采用電動機和洗刷機刷子之間的間接傳動，同時也不能選擇齒輪傳動，只能選擇皮帶傳動。在確定傳動比時，首先要知道刷子設計轉速，那么在實際經驗和地面摩擦有效轉速大致為75r/min，而電機的轉速則為150 r/min，所以確定傳動比為2：1，而主動軸和從動軸直徑之比為1：2。5.4 升降機構設計底盤升降結構(如圖3和提升吸水扒及洗刷機提升機構原理圖)主要是利用連桿機構，當洗刷機和吸水扒在進行工作時，控制桿處于位置A，吸水扒限位擋板處于框架結構內的位置B，洗刷機出于框架結構的位置C，當用力壓控制桿時，控制桿處于位置A，吸水扒限位擋板處于框架結構內的位置B，洗刷機出于框架結構的位置C，而吸水扒則由位置D，提升到了位置D，洗刷機由位置E提升到了位置E，連桿以腳踏板和底架的接觸點為支點，帶動底盤上升。根據(jù)杠桿原理，在整個工作過程中，可以比較省力地將底盤抬高。6 吸水扒吸水機是吸干機的最主要的部件之一，負責將污水從地面吸到污水箱，其吸收能力直接關系到地面的干凈程度，設計出可靠高效的吸水機十分重要。6.1 吸水扒起降機構設計吸水扒起降系統(tǒng)是運用杠桿原理讓平時一直處于工作狀態(tài)(即緊壓地面)的吸水橡皮脫離地面，上升至一定高度，以使清洗機可輕易移動的裝置。水扒起降系統(tǒng)可分為兩部分，一部分是水扒的杠桿機構，另一部分是水扒的搖桿機構(如圖4)。6.2 吸水扒的原理在洗地吸收污水時，將已經抽成負壓的污水箱的進水閥門打開，這樣，大氣就會將將污水從吸水扒孔壓入到污水管道中來，通過污水管道再進入到污水箱。所以吸水扒上的吸水孔的設計就至關重要，既不能涉及太大，也不能設計太小。如果設計太大，空氣會直接進入污水箱，不利于污水的吸收，也不能設計太小，太小會容易形成堵塞，同時阻力會很大，影響到吸水的效率。所以可以通過設計成中型水孔，增加吸水扒的長度。為了能增加吸水扒的長度，本篇將吸水扒設計成弧狀，這樣能增加吸水孔，提高吸水的效率，節(jié)約洗地的時間。拉動手把，使其繞支點架旋轉，從而張緊鐵線，帶動水扒繞旋轉螺栓轉動，使其脫離地面，旋轉螺栓具有定位和供旋轉體旋轉的運動副的作用。拉下手把后，以機架上的螺栓為支點，旋轉手把，使其卡住清洗機外殼，即可使水扒在升起后固定。為了在不工作的情況下方便移動清洗機，防止水扒震動，甚至突然掉下，因此設計了防震彈簧(箭頭5所指)。水扒上升后，彈簧的彈力通過鐵線傳遞，使得手把卡緊動清洗機的外殼，防止震動。彈簧的彈力的大小可以利用與其相連的螺母調節(jié)。6.3 水扒角度調節(jié)機構設計在工作的過程中，要求水扒緊密貼地，如果僅靠水扒的重力實現(xiàn)這一目的，有時會帖合不緊，因此設計了水扒角度調節(jié)機構。擰動調節(jié)螺母1，從而帶動與它相連接的螺桿，使得水扒底架以支桿2頂部為支點旋轉，改變水扒角度，將吸水橡皮緊壓地面。松開螺栓3，可以調節(jié)水扒與地面的高度，協(xié)助水扒角度的調整(如圖5)。6.4 水扒的控制在清洗機工作的時侯，為了方便清洗機轉向，水扒也設計了轉向調節(jié)，這主要是通過轉向螺栓4實現(xiàn)。旋轉螺栓具有定位和供水扒旋轉運動的作用。而水扒的寬度要大于清洗機箱體的寬度，在水扒兩端設有保護輪。當清洗機在運動的過程中，出現(xiàn)水扒與障礙物相撞時，保護輪轉動，同時水扒繞轉向螺栓轉動，使水扒不至損壞。7 環(huán)保性與經濟性分析現(xiàn)代社會里，節(jié)能環(huán)保成為時代主題，對人們的日常生活影響越來越大，受到社會的廣泛關注，因為一個產品在設計開發(fā)時都必須要以此作為前提，而經濟性則是每個用戶都關心的話題，下面就簡單地分析洗地吸干機的環(huán)保性。7.1 環(huán)保性分析對于洗地吸干機而言，本篇采用了環(huán)保污水罐，無泄漏，無產生對大氣污染的廢氣廢渣，絕對做到了環(huán)保；而對于系統(tǒng)的效率相對其他驅動方式，做到了平穩(wěn)，效率高，以此做到了節(jié)能。7.2 經濟性分析洗地吸干機，就其特點本身就是節(jié)約時間，省人工、材料，節(jié)約能源的效果，具有較好的經濟價值和實用性。7.3 結束語以上論文所述，洗地吸干機不論在技術上具有無與倫比的優(yōu)勢，在節(jié)能環(huán)保及經濟性上都堪稱完美，所以可以大力推廣，為我國的國民經濟建設發(fā)揮出應有的作用，并對本機的總體方案進行論證與擬定，從而對其進行具體的結構設計。首先通過計算，確定本機所需負壓的大小，然后確定真空泵大小及電機功率，繪制出本機的原理圖。洗地吸干機具有如下特點：(1)集噴液、洗地、清潔、吸水、吸塵為一體；(2)洗地盤升降機構和水扒升降機構的設計，使本機在非工作狀態(tài)下更加容易移動；(3)出水調節(jié)，達到控制清水缸向洗地盤提供水量的大?。?4)配備防浪擋板，避免污水外濺，刷盤無需任何工具，可以輕松拆裝；(5)吸水扒的獨到設計，確保水扒緊扣地面，確保地面一次吸干，厚重的膠條可反復使用，有效降低機器使用成本。洗地吸干機的研制成功，為我國清洗機生產行業(yè)提供了高效優(yōu)質的技術裝備，同時也取得了顯著的經濟效益和社會效益。致 謝：緊張充實的畢業(yè)設計伴隨著我走過了大學的畢業(yè)生活，在這里非常感謝老師在我即將面向新環(huán)境的時候給我敲響了警鐘，指明了我前進的方向，改變了我一生的生活態(tài)度。從張老師這里，我既學會了對待科學一絲不茍的作風，又鍛煉了自己的意志，明白了什么才是走上社會所需要的真才實干。我還要感謝和我一起走過這畢業(yè)生活的同組同學，正是我們彼此幫助，互相友愛，才使我們共同前進。還有就是要感謝大學四年中辛苦育人的老師們，祝你們身體健康，萬事如意！8 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