【科创比赛案例参考】推式简易型马路垃圾快速收集器

海南省定安县平和思源实验学校 周道锋 | 指导教师 吴宏锋

研究背景

目前,城市的部分大的街道已实现大型吸式圾车清扫,但大多数马路还是依赖环卫工人的手工劳作。为了给城镇带来整洁面貌,早上四点钟环卫工人就到街道上清理垃圾。作为邻居,我经常看到环卫工人陈阿姨下班回家时疲惫不堪的样子。我想,要是有一种小型、轻便、电动的清扫机代替人工扫地就好了。

设计目标

研制“推式简易型马路垃圾快速收集器”,使卫工人能轻松地推着清扫器行进,垃圾被电动机扫到输送带上并自动掉进在后面的网袋里,可提高清扫效率,减少疲劳。

具体设想:将一条斜置垃圾运输带安装在四着地轮的架子上,运输带由轮子带动往上运转。在运输带下端前方附近安装一个滚扫轮,由小电动机带动滚扫轮将垃圾扫到运输带上,运输带再把垃圾运到顶端,然后自动掉到后面的网袋里。在滚扫轮两端分别向外侧设置一支斜板片形成大喇叭口,推进时使两侧的垃圾顺着斜板滑到中间位置。安装斜板的目的是加大扫面积,从而提高清扫效率。

制作过程

(1)架子:用于架设垃圾运输带以及电动机等设。在4cm扁不条上锯出长80cm、宽35cm的木条各3根,用扁铁焊成6直角形。符不余相对排好,木条按设计距离横放中间,再用直角铁在交叉位置用螺丝钉上。

(2)管轮:2个管轮架设在架子的上下端,以辅助运送带运转。取直径57.5cm的塑料管分别锯出34cm2段。用厚夹板锯出同塑料管内径大小的2个把圆夹板塞在塑管的两端,再用小钉子从管壁外侧对看夹板钉进去。用3mm厚铁片根据塑料管外径锯出4个圆,在每个圆铁靠近边缘处钻几个小孔。在圆心钻一个直径8mm的孔,取8mm粗钢筋锯6cm长,钢筋一端塞进圆铁的中心孔里焊牢,在管轮两端固定上一段圆铁做轴。在直径7.5cm的管轮一端安装一个槽轮表面贴上防滑橡胶带。

(3)轮子:两个后轮用来支起斜架子,右边大带动上面的轮子进行反向转动,使运送带带着垃圾从下向上运动。将厚1mm夹板锯出2个直径27cm的圆在圆板后面涂上万能胶并贴上12mm厚同木板厚的软橡胶。这两个轮作为后轮。再用同样厚的夹板锯出直径16cm的一个圆,在后面钉上许多小钉子,在轮的中心位置安装上一个槽轮。把一个大轮和钉上钉的轮固定在一段木条的轴上,两轮边缘接触;另一个大轮也固定在一段木条的上。买2个直径8cm定向轮作为前轮。

(4)垃圾运送带:将下端垃圾向上运送。用直角尺在长190cm、宽34.5cm的彩条布上横向相隔12cm画线,在布两端10cm涂万能胶,再将涂上万能胶的部分叠在一起形成一个圈带。准备长34cm、宽6c薄铁皮,将铁皮按长向2cm画线,再沿着线弯成90°,在2cm部分上两端距边缘cm处等距离钻2个小孔。把弯好的铁皮用细铁丝钉在彩条布的画线上,作为垃圾运送带。

(5)架子下端触地小斜坡:便于滚扫轮将垃扫到运送带上。在架子下端两侧焊上8cm长角铁,把一块38cm×16cm铁皮的/3钉成夹层,再把铁皮压成稍弯。把36cm×6cm的薄胶片一端剪成4cm的栅栏状把胶片插入夹层中,最后把铁皮用螺丝钉拧在角铁上,使胶片触地。

(6)旋扫轮:在电动机带动下将地上的垃圾扫运送带上。用直径5cm的塑料管锯出38cm,在管内塞进一段同管腔大小的木头,在两端固定上轴。在管轮上下相对面各画一条直线,在一端的轴上安装上一个直径12cm的槽轮。

(7)电动设备:带动滚扫轮快速转动。包括个小电动机、1节12V直流蓄电池、1个小型开关。在小电动机的轴上安装一个小槽轮。

(8)喇叭口斜板:推动前进时扩大清扫面积使两侧的垃圾顺着斜板自动滑移到中间位置。

(9)部件组装:在长方形架的下端左右各装上一个小轮,右侧半腰装上接触在一起的两个轮,对面安装上另一个大轮,架子成为前低后高的倾斜状。在架子上端装上大管轮,下端装上小管轮,把垃运送带套在上下管轮上,调好松紧度。在大管轮和下面小轮的槽轮上套上一圈皮带。在架子下端两侧装上滚扫轮,斜架半腰固定好小电动机和蓄电池。在架左侧手柄上固定一个小开关,用导线连接好。在滚扫轮和电动机的槽轮上套上小皮带。在滚扫轮前面左右管套上插入一支向外侧指向前斜的薄木板。作品如图1、图2所示。

项目测试

第一次测试

存在问题:木条交叉点固定不好,致使架子变形。当推看扫地问前时,运送带上下移动不畅。

改进方法:改用小扁槽铁焊制架子。

第二次测试

存在问题:由于皮带过小容易打滑,接触大轮小轮槽没有带动垃圾运输带,且左侧电动机槽轮没有带动滚扫轮转动。

改进方法:在皮带中间位置安装一个皮带小轮,调整小槽轮问上翘,使皮带稍微绷紧。小轮和架子上端滚扫轮的槽轮都换成齿轮,用链余代替皮带。左侧电动机和滚扫轮的槽轮上固定上防滑带。

第三次测试

存在问题:当在铺着瓷砖的地板上测试时,小斜坡前沿触地胶片容易插进瓷砖之间的小夹缝影响推进清扫。

改进方法:将胶片触地的平边改成斜边或两三角形状,把在前面的小尖角稍微向上翘弯。

第四次测试

存在问题:因胶片太软,在马路上测试时常被圾垫起来,无法清扫干净。改进方法:用薄铁皮代替胶片,并将铁皮前边剪成斜边,把前面的小角尖稍微向上扳弯。

创新点

“推式简易型马路垃圾快速收集器”可在现有清扫车的基础上进行简易改造,制作简单,成本低廉,清扫速度快,工作效率高。

  • (1)利用电动机带动旋转快速扫地,效率高。
  • (2)设置两轮靠近接触,用第二轮转动带动带从下向上运送垃圾。
  • (3)在前方加设两侧斜板,使垃圾自动滑移到中间位置,扩大了清扫面积。
  • (4)用铁皮做小斜坡,前边缘剪成斜边或三形状,避免铁皮边缘插入马路的防滑缝或防裂缝中。
  • (5)小斜坡触地铁皮替换方便。

专家评语

本项目针对环卫工人劳动强度大的问题,计制作出架子、管轮、轮子、垃圾运送带、旋扫轮、喇叭口等加上电动设备和电源,完成推式简易型马路垃圾快速收集器并多次测试,结构简单,小型便捷,省时省力。主要创新点有:①利用常见的材料和工具完成快速收集器制作;②快速收集器综合应用接触、皮带等传动方式,用弹性触地铁皮适应地面较小起伏。该项目未考虑马路坡度对快速收集器效果的影响,建议细化收集器的适用场景,配刹车装置,通过进一步充实对比实际应用情况加以完善。

文章来源

  • 第三十四届全国青少年科技创新大赛获奖作品集
  • 中国科协青少年科技中心 著/编
  • 出版社:科学普及出版社
  • 2020.5 出版

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