靜電吸附毛發(fā)收集裝置機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
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摘要：為了解決女生宿舍、理發(fā)店或?qū)櫸锏甑纫子谟休^多毛發(fā)散落的場合的毛發(fā)收集問題，從清掃、吸附、推送、遞進(jìn)和切割等工作流程出發(fā)，巧妙的設(shè)計(jì)了一種利用摩擦起電原理產(chǎn)生靜電以實(shí)現(xiàn)對毛發(fā)進(jìn)行吸附和收集的裝置。文章主要介紹了它的總體組成和工作原理，完成了擺動清掃單元、吸附單元、防靜電推送單元、擠壓遞進(jìn)單元和切割單元等的機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。該裝置的設(shè)計(jì)為毛發(fā)收集裝置特別是長頭發(fā)收集裝置的研究提供了有利的參考。
關(guān)鍵詞：毛發(fā)收集裝置；機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；靜電吸附
引言
目前，散落在地面上的毛發(fā)，特別是一些又長又多的頭發(fā)的收集問題總是會給人帶來很大的困擾，人們通常通過采用掃把和吸塵器這兩種工具來解決此問題，而掃把往往會被很多頭發(fā)纏繞，市面上現(xiàn)有的吸塵器吸毛發(fā)特別是吸較多的長頭發(fā)的效果也較差，還存在功率較大、噪音較高等問題。目前市場上還沒有出現(xiàn)專門針對這種較多毛發(fā)特別是長頭發(fā)收集的裝置，因此本文提出了一種基于摩擦產(chǎn)生靜電吸附原理的毛發(fā)收集裝置，在靜電日益廣泛應(yīng)用的今天，它將具有良好的應(yīng)用市場前景。
1靜電吸附原理的毛發(fā)收集裝置的組成
靜電吸附原理的毛發(fā)收集裝置應(yīng)滿足清掃、吸附、推送、遞進(jìn)和切割等工作流程，因此本文所設(shè)計(jì)的基于靜電吸附原理的毛發(fā)收集裝置主要由擺動清掃單元、吸附單元、防靜電推送單元、擠壓遞進(jìn)單元以及切割單元等五部分組成，總體三維結(jié)構(gòu)如圖1所示。
1.1擺動清掃單元結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
當(dāng)?shù)孛嫔嫌休^多散落的毛發(fā)時，為清理的更徹底，因此首先通過模擬人工的清掃功能設(shè)計(jì)擺動清掃單元。擺動清掃單元由齒輪機(jī)構(gòu)，旋轉(zhuǎn)軸、清掃推板、清掃海綿板及步進(jìn)電機(jī)等幾部分組成。
1.2吸附單元結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
為了將擺動清掃單元掃進(jìn)裝置的毛發(fā)進(jìn)行下一步的處理，利用“摩擦起電”的原理設(shè)計(jì)吸附單元。吸附單元主要由馬達(dá)、靜電板、摩擦板等幾部分組成。通過馬達(dá)驅(qū)動摩擦板作定軸轉(zhuǎn)動，進(jìn)而使轉(zhuǎn)動的摩擦板與靜電板進(jìn)行摩擦產(chǎn)生靜電；通過產(chǎn)生的靜電的吸附作用將擺動清掃單元掃進(jìn)的毛發(fā)吸附到靜電板上。
1.3防靜電推送單元結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
為了使吸附單元吸附的毛發(fā)能夠順利脫離靜電板并進(jìn)入下一個工作單元，因此設(shè)計(jì)防靜電推送單元，它主要由毛發(fā)脫離單元和推送單元等兩部分組成。毛發(fā)脫離單元主要采用雨刮器的工作原理進(jìn)行設(shè)計(jì)，通過直線電機(jī)提供動力帶動防靜電刮片作直線運(yùn)動達(dá)到刮離毛發(fā)的目的；推送單元主要由電機(jī)、錐齒輪機(jī)構(gòu)、連桿機(jī)構(gòu)等幾部分組成，其三維結(jié)構(gòu)如圖2所示。
1.4擠壓遞進(jìn)單元結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
為將防靜電推送單元收集的毛發(fā)遞送到切割單元實(shí)現(xiàn)毛發(fā)的切割和收集，設(shè)計(jì)擠壓遞進(jìn)單元。擠壓遞進(jìn)單元主要由電機(jī)、齒輪機(jī)構(gòu)以及一對圓柱滾輪組成，圓柱滾輪采用防靜電塑膠材料。通過齒輪機(jī)構(gòu)將電機(jī)動力傳遞到主動圓柱滾輪軸上，進(jìn)而帶動這一對滾輪作轉(zhuǎn)向相反的轉(zhuǎn)動，再通過兩輪的擠壓摩擦作用將頭發(fā)順次遞送到切割單元。
1.5切割單元結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
為實(shí)現(xiàn)對擠壓遞進(jìn)單元遞送進(jìn)來的毛發(fā)的切割和收集，設(shè)計(jì)切割單元。切割單元主要由電機(jī)、動刀片與靜刀片以及刀座等組成。電機(jī)工作驅(qū)動動刀片定軸轉(zhuǎn)動，動刀片與刀架上的靜刀片形成剪刀，不斷地將從兩個滾輪之間擠壓進(jìn)來的毛發(fā)切割、剪碎。
2基于靜電吸附原理的毛發(fā)收集裝置的工作原理
通過擺動清掃單元的齒輪機(jī)構(gòu)將該單元的電機(jī)動力傳遞到轉(zhuǎn)軸上，帶動清掃推板及清掃海綿板整體擺動進(jìn)行清掃，將大量的毛發(fā)掃入收集裝置；由靜電吸附單元的馬達(dá)驅(qū)動摩擦板與靜電板相互摩擦產(chǎn)生靜電，對擺動清掃單元掃入裝置的毛發(fā)進(jìn)行吸附；由防靜電推送單元中的毛發(fā)脫離單元的直線電機(jī)驅(qū)動防靜電刮片往復(fù)移動，使被吸附的毛發(fā)脫離靜電板并落在推送單元處，通過推送單元的齒輪機(jī)構(gòu)將動力傳動到連桿機(jī)構(gòu)，帶動推送單元內(nèi)箱體往復(fù)運(yùn)動，將落下的毛發(fā)送入擠壓遞進(jìn)單元；通過擠壓遞進(jìn)單元的電機(jī)驅(qū)動該單元的齒輪機(jī)構(gòu)運(yùn)動，帶動一對相反轉(zhuǎn)向的圓柱滾輪轉(zhuǎn)動，將防靜電推送單元收集的散狀的毛發(fā)進(jìn)行擠壓遞進(jìn)送入到切割單元，通過切割單元的電機(jī)帶動動刀片高速轉(zhuǎn)動，使動刀片與刀座上的靜刀片咬合實(shí)現(xiàn)對毛發(fā)的切割、剪碎，并落入到收集槽中，這樣完成了毛發(fā)集中收集的一個工作循環(huán)。
3結(jié)束語
本文針對學(xué)生宿舍、寵物店、理發(fā)店等有較多散落毛發(fā)的場合的毛發(fā)收集問題，提出了一種利用靜電摩擦產(chǎn)生靜電實(shí)現(xiàn)對毛發(fā)吸附收集的裝置，詳細(xì)的介紹了該裝置的主要組成部分及其機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，包括擺動清掃單元、靜電吸附單元、防靜電推送單元、擠壓遞進(jìn)單元以及切割單元等，并對該裝置的工作原理進(jìn)行了介紹。該毛發(fā)收集裝置不僅可以用于毛發(fā)的收集，也可以用于地面上的灰塵和小紙屑的清理，并且具有噪音相對較小、功率較低等優(yōu)點(diǎn)。本文將摩擦產(chǎn)生靜電巧妙地應(yīng)用在了解決毛發(fā)收集的問題上，這不僅為毛發(fā)收集裝置的設(shè)計(jì)與研究提供了一定的參考，同時也為靜電的進(jìn)一步利用提供了參考。
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作者：韓曉宇 楊旭 高劍濤 張冶 李帥 于峰 周林 單位：北華大學(xué)