一种手扶式垃圾清扫机的设计

朱晓辉 史勇 罗祥忠 马延伟

摘要：针对现有手扶式垃圾清扫机清扫功能单一、种类少的问题，设计一种多用途、适用范围广的手扶式扫地机。选用清洁环保能源，利用清扫滚刷的作用力使垃圾进入垃圾箱，结构简单，修理维护方便，为垃圾清扫机具的设计和研发提供技术参考。

关键词：扫地机;清扫;设计;清雪;电气控制

扫地车是常见的清扫机械，能对地面进行大面积清扫，有利提高工作效率、减轻人工劳力，但无法对人行道、草地等小面积区域进行清扫。机场使用的草坪清扫车大多由内燃机提供动力，可实现大面积且平整草坪的清扫工作，但不适用于小面积或不平整草坪，且内燃机噪音大，与我国建设绿色现代化城市的需求不匹配。针对现有手扶式垃圾清扫机清扫功能单一、种类少等问题，设计一种多用途、适用范围广的手扶式扫地机。其使用清洁环保的能源，结构简单，成本低，修理维护方便，可满足人行街道、小片草地、稀树草地等小面积区域的除雪和清扫需求。

1 手扶式垃圾清扫机设计方案

1.1 设计方案

手扶式扫地机装置主要由输送机构、清扫机构、调节机构、机架、传动系统、电气控制系统等组成，装置的总体结构如图1所示。

链板式输送机构位于扫地机机架内部。清扫机构悬挂于机架前，采用螺纹杆调节清扫滚的方位。清扫滚和链板式输送均利用电动机提供动力。电动机用直流无极调速，通过齿轮传递动力，效率高，传动稳定。电气控制装置调速简单、变向方便。

1.2 工作原理

使用电机作为动力来源，分别用不同的电机带动输送装置和清扫装置。集堆时使用一个电机，既可以省电，也能在清雪时提供更多电能，延长作业时间。输送装置能大角度输送清扫物，并将其放入垃圾箱内。

平地作业时，由电动机带动清扫滚刷和输送装置运动，将垃圾扫至输送机构，并送至位于机架后部的垃圾箱内。清雪作业时，清扫滚刷单独反向高速转动，将雪抛送至绿化带处并集堆。在凸凹不平的地方作业时，清扫滚反向转动，将垃圾集堆后扫入垃圾箱。清扫机配备大体积的垃圾箱，且垃圾箱两侧设有拉手，方便运送。滚筒有2个手摇柄，可通过螺旋丝杠和连杆改变滚筒角度，以适应不同体积的垃圾和不同的地形。

2 手扶式垃圾清扫机关键零部件设计

2.1 链板

链板如图2所示。两孔中间由轴相连，轴与链条相连;链板轴距与链条轴距相等，可使链板与链条同步转动。链板有凹槽的一面向上，用于垃圾、树叶、雪等输送;用板条代替皮带增大摩擦力，使一些较小垃圾能顺利提升至垃圾箱内，避免垃圾下滑造成堵塞。

2.2 清扫机收集板

清扫板由2个同轴的螺栓连接在机架上，且可以转动。清扫板由板和轮组成，一共有4排小轮子，其离地间隙小，可减小板与地面的摩擦力。板的最前沿有一排轮子，遇到凸凹物会带着板整体抬升，避免与地面冲击。板子后方位于输送链上沿附近，用以提高垃圾被疏松的能力。整个板体呈曲线形，方便清扫滚将垃圾扫到输送装置上。清扫板的具体结构如图3所示。

2.3 调节装置

调节装置由机械结构组成如图4所示，主要通过旋转可伸缩的螺纹杆进行调节。与可调板相连的螺纹杆缩短时，清扫滚架被拉向机身;由于下拉杆与清扫滚架铰接，因此清扫滚下方远离机身。同理，当旋转可伸缩的螺纹杆伸长时，清扫滚下端向机身靠近。当旋转与吊杆相连的螺纹杆时，螺纹杆伸长，吊杆下降，带动拉杆与清扫滚架一起下降。当螺纹杆缩短时，吊杆上升，下拉杆带动清扫滚架和清扫滚一起下降。

3 手扶式垃圾清扫机电气控制系统设计

3.1 电气控制系统

电气控制示意图如图5所示。接通电源后打开启动开关1，扫地机正常工作，运动监测装置对主要运动部件进行检测。一旦有异物卡住或其他原因造成機器停止工作，报警灯及声音报警装置就会警报，提醒使用者清除故障操作。启动开关2时，清扫滚工作，检测装置对其运动进行检测，防止发生硬件损坏。扫地机使用清洁电能，可更换电瓶，充电方便。家庭使用时可直接充电和接市电。

3.2 电气控制电路

扫地机采用继电器控制，利用其常开和常闭触点进行自锁和互锁控制，如图6所示。当Q1开关闭合时，扫地机进入待运行状态。按下SB1，继电器KM1闭合，电机M1，M2同时工作，扫地机进入正常清扫状态。集堆作业或清扫雪时，按下SB2，电机M2转动，扫地机进入扫雪和集堆作业状态。

4 结语

扫地机一机多用，应用范围广，结构简单，成本低。同时，其使用节能环保的清洁能源，可连续作业，且磨损少，不易出故障，适于在人行街道、小片草地、稀树草地、私家小院进行清扫及除雪作业，应用前景十分广阔。

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