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基本信息
- 項(xiàng)目名稱：
- 半自動(dòng)式游泳池壁清洗機(jī)器“飛水走壁”
- 小類：
- 機(jī)械與控制
- 大類：
- 科技發(fā)明制作B類
- 簡(jiǎn)介：
- 半自動(dòng)式游泳池壁清洗機(jī)器“飛水走壁”是專門針對(duì)游泳池壁與水面相接區(qū)域的池壁清洗問題而設(shè)計(jì)的。該機(jī)器為輕便式半自動(dòng)手推式車，主要由機(jī)架及扶手機(jī)構(gòu)、導(dǎo)向與行進(jìn)機(jī)構(gòu)、翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)和洗刷機(jī)構(gòu)組成。機(jī)架及扶手機(jī)構(gòu)控制運(yùn)行方向；導(dǎo)向與行進(jìn)機(jī)構(gòu)可使車體自動(dòng)前進(jìn)；翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)便于機(jī)器推行與存放；洗刷機(jī)構(gòu)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(bǔ)了池壁清洗市場(chǎng)的空白，具有十分廣闊的推廣應(yīng)用前景。
- 詳細(xì)介紹：
- 半自動(dòng)式游泳池壁清洗機(jī)器“飛水走壁”主要由刷體機(jī)構(gòu)、導(dǎo)向與行進(jìn)機(jī)構(gòu)、翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)、機(jī)架及扶手機(jī)構(gòu)組成。工作時(shí)只需一人操作，先將清洗機(jī)推行到泳池邊沿，讓它的一對(duì)洗刷機(jī)構(gòu)沿滑動(dòng)導(dǎo)桿垂落到泳池水面，啟動(dòng)洗刷與驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)，刷頭會(huì)在對(duì)池壁保持一個(gè)合適壓力狀態(tài)下快速旋轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)對(duì)水面一線池壁的清洗。與此同時(shí)，機(jī)器會(huì)在電動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)下慢慢自動(dòng)向前行進(jìn)，實(shí)現(xiàn)省力的半自動(dòng)化作業(yè)。 刷體機(jī)構(gòu)中包含機(jī)器的執(zhí)行元件——刷頭，它是經(jīng)同步帶傳動(dòng)，由微型電機(jī)驅(qū)動(dòng)。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(shí)也對(duì)微型電動(dòng)機(jī)進(jìn)行了防護(hù)設(shè)計(jì)。 為保證刷頭工作時(shí)始終準(zhǔn)確保持在沿水面一線上，我們采用浮塊機(jī)構(gòu)，首先讓洗刷部件穿在滑動(dòng)導(dǎo)桿上，其次在洗刷部件上設(shè)置一個(gè)浮塊，只要浮力恰當(dāng)， 洗刷機(jī)構(gòu)沿滑動(dòng)導(dǎo)桿垂落到泳池水面時(shí)，刷頭就一定會(huì)工作在需要的位置。根據(jù)洗刷機(jī)構(gòu)部件的重量，經(jīng)計(jì)算和試驗(yàn)，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(shí)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(shè)想的關(guān)鍵技術(shù)在于巧妙地解決了刷子如何緊貼壁面，實(shí)現(xiàn)清洗的問題。 其方法巧妙之處在于：在底板下設(shè)計(jì)一對(duì)斜向安裝的橡膠輪，并為它設(shè)置專用驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)，當(dāng)電動(dòng)機(jī)經(jīng)同步帶傳動(dòng)驅(qū)動(dòng)它轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，由于機(jī)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(duì)洗刷機(jī)構(gòu)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(huì)過大，輪子的磨損也不會(huì)很快。與此同時(shí)，斜輪還產(chǎn)生一個(gè)使機(jī)器向前運(yùn)動(dòng)的驅(qū)動(dòng)力，這樣一來，機(jī)器無需人力推行，也可以自動(dòng)向前直線運(yùn)行。 由于斜輪是固定安裝的，不能換向，只能由電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)前行，因此我們?cè)O(shè)置了一對(duì)輔輪，它比斜輪的高度略低，在遇到跳臺(tái)等需后退、或需推行的情況時(shí)，扳壓扶手桿翹起（包括斜輪的機(jī)器前端），可用輔輪自由推行。 滑動(dòng)導(dǎo)桿擁有足夠的長(zhǎng)度，這利于機(jī)器工作，但不利于搬運(yùn)與存放，為此我們?cè)O(shè)計(jì)了一個(gè)翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)，用來收攏滑動(dòng)導(dǎo)桿及其上的洗刷機(jī)構(gòu)部件。從工作位置到可穩(wěn)定擺放，滑動(dòng)導(dǎo)桿需要翻轉(zhuǎn)200度左右。為實(shí)現(xiàn)這一功能，我們采用了錐齒輪傳動(dòng)與雙搖桿機(jī)構(gòu)，讓支撐在扶手上的手動(dòng)搖柄轉(zhuǎn)過180度，驅(qū)動(dòng)雙搖桿機(jī)構(gòu)使相連的主動(dòng)錐齒輪轉(zhuǎn)過一定角度，使固定在滑動(dòng)導(dǎo)桿上的從動(dòng)輪轉(zhuǎn)過所需角度。顯然，這里主動(dòng)錐齒輪的齒數(shù)應(yīng)多于從動(dòng)輪的齒數(shù)。另外，為了確保被翻轉(zhuǎn)構(gòu)件工作與收攏時(shí)均穩(wěn)定可靠，我們對(duì)手動(dòng)搖柄設(shè)計(jì)了定位鎖銷機(jī)構(gòu)。
作品圖片
作品專業(yè)信息
設(shè)計(jì)、發(fā)明的目的和基本思路、創(chuàng)新點(diǎn)、技術(shù)關(guān)鍵和主要技術(shù)指標(biāo)
- 作品設(shè)計(jì)、發(fā)明目的：游泳館每天清洗池壁大約5次，國(guó)內(nèi)還沒有專用的機(jī)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(dòng)式游泳池壁清洗機(jī)器—“飛水走壁”，就是針對(duì)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(jìn)行工作。主要由刷體機(jī)構(gòu)、導(dǎo)向與行進(jìn)機(jī)構(gòu)、翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)、機(jī)架及手扶機(jī)構(gòu)組成。刷子為執(zhí)行裝置，由電機(jī)驅(qū)動(dòng)同步帶傳動(dòng)；翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)由四桿機(jī)構(gòu)與錐齒輪傳遞動(dòng)力并控制懸桿旋轉(zhuǎn)角度；導(dǎo)向與行進(jìn)結(jié)構(gòu)電機(jī)通過同步帶驅(qū)動(dòng)導(dǎo)向輪子，并解決了刷子對(duì)壁的壓力問題；限位浮塊機(jī)構(gòu)使刷子的位置始終保持在清洗區(qū)域。 創(chuàng)新點(diǎn)：1、限位浮塊的設(shè)計(jì)，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(qū)動(dòng)輪的設(shè)計(jì)，解決了刷子對(duì)池壁的壓力，還實(shí)現(xiàn)了半自動(dòng)化作業(yè)；3、滑動(dòng)導(dǎo)桿的定量前置與后置，使車精確的繞過跳臺(tái)等障礙。 技術(shù)關(guān)鍵：1、浮塊機(jī)構(gòu)：通過試驗(yàn)選定浮塊機(jī)構(gòu)，當(dāng)洗刷機(jī)構(gòu)沿滑動(dòng)導(dǎo)桿垂落到水面時(shí)，刷頭就會(huì)落在工作所需的位置；2、斜導(dǎo)向輪：在底板下設(shè)計(jì)斜向安裝的橡膠輪，并設(shè)專用電動(dòng)機(jī)，利用其向前的分力為車體的前進(jìn)提供驅(qū)動(dòng)力；側(cè)向分力以保證刷子在工作時(shí)緊貼壁面；3、翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)：采用錐齒輪傳動(dòng)與雙搖桿機(jī)構(gòu)，用來收攏滑動(dòng)導(dǎo)桿。并在手動(dòng)搖柄設(shè)計(jì)定位銷鎖機(jī)構(gòu)，確保翻轉(zhuǎn)構(gòu)件工作與收攏時(shí)均穩(wěn)定可靠。 技術(shù)指標(biāo)：1、YS7124三相交流異步電動(dòng)機(jī)，額定功率0.37kw，轉(zhuǎn)速1400r/min；2、直流電動(dòng)機(jī)額定功率14W，額定電壓24V，轉(zhuǎn)速為300r/min；3、錐齒輪的傳動(dòng)比為1：2。
科學(xué)性、先進(jìn)性
- 目前市場(chǎng)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(jī)械。而國(guó)內(nèi)甚至國(guó)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(shù)相比，作品具有以下優(yōu)勢(shì)： 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(gè)標(biāo)準(zhǔn)游泳池的時(shí)間在30分鐘左右。而該作品清洗一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)游泳池的時(shí)間為15分鐘左右，較大的提高了清洗效率。 2. 提高清洗質(zhì)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(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)，使得每處池壁由前后四個(gè)刷子分別清洗，通過試驗(yàn)證明清洗效果令人滿意。 3. 節(jié)約成本。據(jù)調(diào)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(fèi)用開支在4-5萬元人名幣，而購(gòu)買使用該游泳池壁清洗機(jī)，預(yù)計(jì)一年游泳館對(duì)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(jī)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(zhì)量，降低了工作人員的勞動(dòng)強(qiáng)度，降低了清洗費(fèi)用。
獲獎(jiǎng)情況及鑒定結(jié)果
- 榮獲浙江省第四屆機(jī)械設(shè)計(jì)競(jìng)賽一等獎(jiǎng)：2008年1月，在浙江科技學(xué)院舉辦，浙江省大學(xué)生科技競(jìng)賽委員會(huì)評(píng)審、鑒定、評(píng)出、展示； 榮獲全國(guó)第三屆機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)大賽一等獎(jiǎng)：2008年10月，在武漢海軍工程大學(xué)舉辦，評(píng)審機(jī)構(gòu)：全國(guó)大學(xué)生機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)大賽組委會(huì)、教育部機(jī)械基礎(chǔ)課程教學(xué)指導(dǎo)分委員會(huì)； 榮獲浙江省第十一屆“挑戰(zhàn)杯”大學(xué)生課外學(xué)術(shù)科技作品競(jìng)賽特等獎(jiǎng)：2009年6月，在浙江師范大學(xué)舉辦，浙江省大學(xué)生科技競(jìng)賽委員會(huì)評(píng)審、鑒定、評(píng)出、展示；
作品所處階段
- 中試階段
技術(shù)轉(zhuǎn)讓方式
作品可展示的形式
- 錄像 圖片 實(shí)物、產(chǎn)品
使用說明,技術(shù)特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì),適應(yīng)范圍,推廣前景的技術(shù)性說明,市場(chǎng)分析,經(jīng)濟(jì)效益預(yù)測(cè)
- 該游泳池壁清洗機(jī)主要由刷體機(jī)構(gòu)、導(dǎo)向與行進(jìn)機(jī)構(gòu)、翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)、機(jī)架及扶手機(jī)構(gòu)組成。工作時(shí)只需一人操作，先將清洗機(jī)推行到泳池邊沿，讓它的一對(duì)洗刷機(jī)構(gòu)沿滑動(dòng)導(dǎo)桿垂落到泳池水面，開啟電源，刷頭會(huì)在對(duì)池壁保持一個(gè)合適壓力狀態(tài)下快速旋轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)對(duì)水面一線池壁的清洗。同時(shí)，機(jī)器會(huì)在電機(jī)的驅(qū)動(dòng)下慢慢自動(dòng)向前行進(jìn)，實(shí)現(xiàn)省力的半自動(dòng)化作業(yè)。 作為一種簡(jiǎn)易清洗機(jī)械代替人工下水工作，首先該設(shè)備是一項(xiàng)人性化的設(shè)計(jì)；其次其使用范圍廣，適應(yīng)于游泳館、北方的澡堂等；再者它洗刷效率高、洗刷能力強(qiáng)、價(jià)格較低。 根據(jù)調(diào)查及資料的統(tǒng)計(jì)，目前中國(guó)內(nèi)地約有106000所公共游泳館，而國(guó)外的游泳館則更加普遍化。目前市場(chǎng)上還沒有出現(xiàn)游泳池壁與水面相接處池壁的專用機(jī)械清洗產(chǎn)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。現(xiàn)今較多的游泳館都考慮采用機(jī)械產(chǎn)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(shè)計(jì)改變傳統(tǒng)的人工清洗方式，填補(bǔ)國(guó)內(nèi)外市場(chǎng)的空白，具有廣闊的市場(chǎng)前景。
同類課題研究水平概述
- 目前，國(guó)內(nèi)外還沒出現(xiàn)水與壁面相接處的專用機(jī)械清洗產(chǎn)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(shí)它還浪費(fèi)過多的人力資源，該方法的存在僅僅是因?yàn)橐酝牧畠r(jià)勞動(dòng)力，而隨著現(xiàn)今勞動(dòng)力價(jià)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(lǐng)域的清潔問題上，目前都已經(jīng)有了較成熟的技術(shù)，如池底的清洗。國(guó)內(nèi)外市場(chǎng)上有很多游泳池底的專用清洗設(shè)備，如美國(guó)的iRobot游泳池清潔機(jī)器人Verro 500，機(jī)器從底部吸水，并將水從頂部的出水孔排出，以此使機(jī)器壓緊池壁和池底，這樣就是機(jī)器只能在水中作業(yè)，對(duì)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(jī)器長(zhǎng)期在水下作業(yè)，電機(jī)等一些用電部件都需要有較好的密封性，這使得對(duì)機(jī)器的日常維護(hù)較為麻煩，從而大大提高了機(jī)器的生產(chǎn)成本和維護(hù)費(fèi)用。 日本的MRX-06全自動(dòng)游泳池清洗機(jī)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(jī)械產(chǎn)品的價(jià)格普遍較高，平均都在萬元以上，而且多以進(jìn)口設(shè)備為主，國(guó)內(nèi)該類設(shè)備生產(chǎn)較少。 目前國(guó)內(nèi)對(duì)于游泳池底的專用清洗設(shè)備的生產(chǎn)開發(fā)還處于起步階段，國(guó)內(nèi)生產(chǎn)的池底清洗設(shè)備較少，相比于國(guó)外來說技術(shù)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(shù)。而在池壁清洗方面，還沒有進(jìn)行相應(yīng)的研究。國(guó)外雖在池底清洗方面有了較為成熟的技術(shù)和產(chǎn)品，但在池壁的清洗方面，研究的較少，也沒有出現(xiàn)相應(yīng)的產(chǎn)品。 同時(shí)根據(jù)對(duì)杭州現(xiàn)有的游泳館的相關(guān)調(diào)查，許多游泳館都提出游泳池壁的清洗比較頻繁，平均每場(chǎng)游泳訓(xùn)練結(jié)束，清潔人員就要去下水清洗壁面，而一天之內(nèi)至少有3場(chǎng)的游泳訓(xùn)練。每個(gè)游泳館一般有2個(gè)專門的清潔人員負(fù)責(zé)這個(gè)部分，每次清洗都要花費(fèi)半個(gè)小時(shí)才能清洗干凈一個(gè)游泳池池壁，對(duì)于他們來說，工作量是相當(dāng)?shù)拇蟮?。他們也表示，現(xiàn)在的游泳壁的清洗仍然是一個(gè)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(fèi)了人力資源和有限的時(shí)間，對(duì)泳池來說衛(wèi)生條件也不是很好。
