基本信息
- 項目名稱：
- 半自動式游泳池壁清洗機器“飛水走壁”
- 小類：
- 機械與控制
- 大類：
- 科技發(fā)明制作B類
- 簡介：
- 半自動式游泳池壁清洗機器“飛水走壁”是專門針對游泳池壁與水面相接區(qū)域的池壁清洗問題而設計的。該機器為輕便式半自動手推式車，主要由機架及扶手機構、導向與行進機構、翻轉機構和洗刷機構組成。機架及扶手機構控制運行方向；導向與行進機構可使車體自動前進；翻轉機構便于機器推行與存放；洗刷機構用于清洗池壁。該作品可以快速、有效的清洗游泳池壁，從而代替現(xiàn)行人工下水的清洗方式，可以較大的節(jié)省人力資源以及提高工作效率。該作品也填補了池壁清洗市場的空白，具有十分廣闊的推廣應用前景。
- 詳細介紹：
- 半自動式游泳池壁清洗機器“飛水走壁”主要由刷體機構、導向與行進機構、翻轉機構、機架及扶手機構組成。工作時只需一人操作，先將清洗機推行到泳池邊沿，讓它的一對洗刷機構沿滑動導桿垂落到泳池水面，啟動洗刷與驅動電動機，刷頭會在對池壁保持一個合適壓力狀態(tài)下快速旋轉，實現(xiàn)對水面一線池壁的清洗。與此同時，機器會在電動機的驅動下慢慢自動向前行進，實現(xiàn)省力的半自動化作業(yè)。 刷體機構中包含機器的執(zhí)行元件——刷頭，它是經(jīng)同步帶傳動，由微型電機驅動。由于部件或浸入水中或接近水面，因此零件采用了耐蝕的材料，同時也對微型電動機進行了防護設計。 為保證刷頭工作時始終準確保持在沿水面一線上，我們采用浮塊機構，首先讓洗刷部件穿在滑動導桿上，其次在洗刷部件上設置一個浮塊，只要浮力恰當， 洗刷機構沿滑動導桿垂落到泳池水面時，刷頭就一定會工作在需要的位置。根據(jù)洗刷機構部件的重量，經(jīng)計算和試驗，最終確定了浮塊的大小，確保了在不同的游泳館、不同的水位時刷子始終能保持沿水面一線上，效果很令人滿意。 我們創(chuàng)意設想的關鍵技術在于巧妙地解決了刷子如何緊貼壁面，實現(xiàn)清洗的問題。 其方法巧妙之處在于：在底板下設計一對斜向安裝的橡膠輪，并為它設置專用驅動電動機，當電動機經(jīng)同步帶傳動驅動它轉動時，由于機身重力的存在，斜向摩擦力的與池壁垂直向外方向的分力形成了對洗刷機構的拉力，使得刷子緊緊的貼緊壁面。正由于地面光滑，拉力才不會過大，輪子的磨損也不會很快。與此同時，斜輪還產生一個使機器向前運動的驅動力，這樣一來，機器無需人力推行，也可以自動向前直線運行。 由于斜輪是固定安裝的，不能換向，只能由電動機驅動前行，因此我們設置了一對輔輪，它比斜輪的高度略低，在遇到跳臺等需后退、或需推行的情況時，扳壓扶手桿翹起（包括斜輪的機器前端），可用輔輪自由推行。 滑動導桿擁有足夠的長度，這利于機器工作，但不利于搬運與存放，為此我們設計了一個翻轉機構，用來收攏滑動導桿及其上的洗刷機構部件。從工作位置到可穩(wěn)定擺放，滑動導桿需要翻轉200度左右。為實現(xiàn)這一功能，我們采用了錐齒輪傳動與雙搖桿機構，讓支撐在扶手上的手動搖柄轉過180度，驅動雙搖桿機構使相連的主動錐齒輪轉過一定角度，使固定在滑動導桿上的從動輪轉過所需角度。顯然，這里主動錐齒輪的齒數(shù)應多于從動輪的齒數(shù)。另外，為了確保被翻轉構件工作與收攏時均穩(wěn)定可靠，我們對手動搖柄設計了定位鎖銷機構。
作品圖片
作品專業(yè)信息
設計、發(fā)明的目的和基本思路、創(chuàng)新點、技術關鍵和主要技術指標
- 作品設計、發(fā)明目的：游泳館每天清洗池壁大約5次，國內還沒有專用的機械裝置清除池壁，完全由人工下水清洗，效率低下、開銷大。半自動式游泳池壁清洗機器—“飛水走壁”，就是針對泳池水面與池壁相接區(qū)域的清洗。 基本思路：“飛水走壁”只需一人操作，便可進行工作。主要由刷體機構、導向與行進機構、翻轉機構、機架及手扶機構組成。刷子為執(zhí)行裝置，由電機驅動同步帶傳動；翻轉機構由四桿機構與錐齒輪傳遞動力并控制懸桿旋轉角度；導向與行進結構電機通過同步帶驅動導向輪子，并解決了刷子對壁的壓力問題；限位浮塊機構使刷子的位置始終保持在清洗區(qū)域。 創(chuàng)新點：1、限位浮塊的設計，保證刷頭始終保持在工作位置（水面與池壁交界處）；2、斜向驅動輪的設計，解決了刷子對池壁的壓力，還實現(xiàn)了半自動化作業(yè)；3、滑動導桿的定量前置與后置，使車精確的繞過跳臺等障礙。 技術關鍵：1、浮塊機構：通過試驗選定浮塊機構，當洗刷機構沿滑動導桿垂落到水面時，刷頭就會落在工作所需的位置；2、斜導向輪：在底板下設計斜向安裝的橡膠輪，并設專用電動機，利用其向前的分力為車體的前進提供驅動力；側向分力以保證刷子在工作時緊貼壁面；3、翻轉機構：采用錐齒輪傳動與雙搖桿機構，用來收攏滑動導桿。并在手動搖柄設計定位銷鎖機構，確保翻轉構件工作與收攏時均穩(wěn)定可靠。 技術指標：1、YS7124三相交流異步電動機，額定功率0.37kw，轉速1400r/min；2、直流電動機額定功率14W，額定電壓24V，轉速為300r/min；3、錐齒輪的傳動比為1：2。
科學性、先進性
- 目前市場上還沒有出現(xiàn)游泳池壁與水面相接區(qū)域池壁的專用清洗機械。而國內甚至國外游泳池壁的清洗工作主要由工作人員下水完成。 與現(xiàn)有技術相比，作品具有以下優(yōu)勢： 1. 提高清洗效率。目前人工清洗由兩名工作人員下水完成，清洗一個標準游泳池的時間在30分鐘左右。而該作品清洗一個標準游泳池的時間為15分鐘左右，較大的提高了清洗效率。 2. 提高清洗質量。人工下水清洗是由工作人員用刷子洗刷池壁，這種清洗方式效果不佳。而該作品洗刷機構的設計，使得每處池壁由前后四個刷子分別清洗，通過試驗證明清洗效果令人滿意。 3. 節(jié)約成本。據(jù)調查，傳統(tǒng)的人工清洗游泳池壁方式，游泳管需雇傭2-3人，每年的費用開支在4-5萬元人名幣，而購買使用該游泳池壁清洗機，預計一年游泳館對游泳池壁的清洗只需投入2萬元人民幣，較大的節(jié)約了游泳館的清洗成本。 綜上所述，該游泳池壁清洗機改變了傳統(tǒng)的人工頻繁下水清洗的方式，較大的提高清洗效率和清洗質量，降低了工作人員的勞動強度，降低了清洗費用。
獲獎情況及鑒定結果
- 榮獲浙江省第四屆機械設計競賽一等獎：2008年1月，在浙江科技學院舉辦，浙江省大學生科技競賽委員會評審、鑒定、評出、展示； 榮獲全國第三屆機械創(chuàng)新設計大賽一等獎：2008年10月，在武漢海軍工程大學舉辦，評審機構：全國大學生機械創(chuàng)新設計大賽組委會、教育部機械基礎課程教學指導分委員會； 榮獲浙江省第十一屆“挑戰(zhàn)杯”大學生課外學術科技作品競賽特等獎：2009年6月，在浙江師范大學舉辦，浙江省大學生科技競賽委員會評審、鑒定、評出、展示；
作品所處階段
- 中試階段
技術轉讓方式
作品可展示的形式
- 錄像 圖片 實物、產品
使用說明,技術特點和優(yōu)勢,適應范圍,推廣前景的技術性說明,市場分析,經(jīng)濟效益預測
- 該游泳池壁清洗機主要由刷體機構、導向與行進機構、翻轉機構、機架及扶手機構組成。工作時只需一人操作，先將清洗機推行到泳池邊沿，讓它的一對洗刷機構沿滑動導桿垂落到泳池水面，開啟電源，刷頭會在對池壁保持一個合適壓力狀態(tài)下快速旋轉，實現(xiàn)對水面一線池壁的清洗。同時，機器會在電機的驅動下慢慢自動向前行進，實現(xiàn)省力的半自動化作業(yè)。 作為一種簡易清洗機械代替人工下水工作，首先該設備是一項人性化的設計；其次其使用范圍廣，適應于游泳館、北方的澡堂等；再者它洗刷效率高、洗刷能力強、價格較低。 根據(jù)調查及資料的統(tǒng)計，目前中國內地約有106000所公共游泳館，而國外的游泳館則更加普遍化。目前市場上還沒有出現(xiàn)游泳池壁與水面相接處池壁的專用機械清洗產品。由于游泳池壁的清洗次數(shù)比較頻繁，采用人工清洗方法來說，工作量較大?，F(xiàn)今較多的游泳館都考慮采用機械產品來替代現(xiàn)有的人工下水清洗方式。 綜上可知：該作品的設計改變傳統(tǒng)的人工清洗方式，填補國內外市場的空白，具有廣闊的市場前景。
同類課題研究水平概述
- 目前，國內外還沒出現(xiàn)水與壁面相接處的專用機械清洗產品，而游泳池壁的清洗工作主要由工作人員下水完成，這種方法效率較低且清洗效果不佳，同時它還浪費過多的人力資源，該方法的存在僅僅是因為以往的廉價勞動力，而隨著現(xiàn)今勞動力價格的上漲，這也較大程度上增大了游泳館的成本。 在游泳池其它領域的清潔問題上，目前都已經(jīng)有了較成熟的技術，如池底的清洗。國內外市場上有很多游泳池底的專用清洗設備，如美國的iRobot游泳池清潔機器人Verro 500，機器從底部吸水，并將水從頂部的出水孔排出，以此使機器壓緊池壁和池底，這樣就是機器只能在水中作業(yè)，對于池壁與水面的交界處及水面以上部位不能清洗到位。由于機器長期在水下作業(yè)，電機等一些用電部件都需要有較好的密封性，這使得對機器的日常維護較為麻煩，從而大大提高了機器的生產成本和維護費用。 日本的MRX-06全自動游泳池清洗機器人，能清除游泳池底部的污垢，但同樣不能清洗池壁與水面的交界處及水面以上部位。 現(xiàn)有的游泳池清洗類機械產品的價格普遍較高，平均都在萬元以上，而且多以進口設備為主，國內該類設備生產較少。 目前國內對于游泳池底的專用清洗設備的生產開發(fā)還處于起步階段，國內生產的池底清洗設備較少，相比于國外來說技術還不是很成熟，但研究也已經(jīng)加大，也有了較多的專利技術。而在池壁清洗方面，還沒有進行相應的研究。國外雖在池底清洗方面有了較為成熟的技術和產品，但在池壁的清洗方面，研究的較少，也沒有出現(xiàn)相應的產品。 同時根據(jù)對杭州現(xiàn)有的游泳館的相關調查，許多游泳館都提出游泳池壁的清洗比較頻繁，平均每場游泳訓練結束，清潔人員就要去下水清洗壁面，而一天之內至少有3場的游泳訓練。每個游泳館一般有2個專門的清潔人員負責這個部分，每次清洗都要花費半個小時才能清洗干凈一個游泳池池壁，對于他們來說，工作量是相當?shù)拇蟮?。他們也表示，現(xiàn)在的游泳壁的清洗仍然是一個不容易解決的問題，只是還沒重視起來。傳統(tǒng)的清洗方法是人工下水清洗，這樣不僅浪費了人力資源和有限的時間，對泳池來說衛(wèi)生條件也不是很好。
