一种纸杯自动回收机的设计与应用

郑州大学 材料科学与工程学院 翟 震 张欢欢 张 雨 姚永丽

一种纸杯自动回收机的设计与应用

郑州大学 材料科学与工程学院 翟 震 张欢欢 张 雨 姚永丽

随着社会的发展，环保意识已经慢慢深入人心。对于一次性纸杯，在其使用后经常被随意丢弃，并与普通垃圾混在一起予以处理，无法得到进一步地回收利用。因此，需要设计一种能够自动压缩、切割粉碎并有足够存储容量的处理装置，解决纸杯的回收问题。

一、纸杯自动回收机的工作原理与结构

1.工作原理。常用的压缩机构包括液压式、凸轮式、连杆滑块式等，这些机构都存在设备复杂、体积较大、可靠性差、操作不便等问题。本文，笔者设计了采用直线往复运动机构作为设备的压缩机构，该机构具有体积小、移动距离大的优点，能够在不改变驱动轮转向的条件下实现工作台的直线往复运动，且可靠性较强。

总体设计思路为：首先利用直线-往复回转运动机构将纸杯压缩成扁平状，其次进行纵向和横向切割成碎片，以减少回收的体积。自动回收机的结构设计如图1所示。

图 1 自动回收机的结构设计

在图1中，装置含有机架、压缩机构、切割机构、输送机构及光电检测机构（未画出），所述的机架由四面立板围护而成，包括两个对应的侧板1和25还有连接板22，2个侧板1，25在高度方向上的中部设有隔板,压缩机构位于隔板的上部，切割机构位于隔板的下部。

2.压缩机构。在图1中，压缩机构包括压板、驱动板2、驱动皮带5，压板的两侧面上、下分别设有滑杆3，机架的两个侧板1、25上分别设有与该滑杆3匹配的上、下,2个滑槽4，17，压板的其中一个侧面上的滑杆3伸出机架的侧板1并安装在驱动板2上下两端的销孔内，该驱动板2的中部设有滑槽20，驱动皮带5的表面固定连接有驱动杆21，该驱动杆21安装在驱动板的滑槽20内；驱动皮带所在的皮带轮通过支撑杆18连接在机架上；机架侧板1上的滑槽4，17的长度大于驱动皮带5安装后的长度，驱动板上的滑槽20的长度大于驱动皮带5安装后的宽度；驱动皮带的皮带轮19通过皮带16与电机连接。

3.切割机构。切割机构包括切条机构和切块机构。在图1中，切条机构包括切条刀片11和刀轴，该刀轴为水平刀轴，其两端安装在机架侧板1，25上；其切条刀片11为圆盘刀片，安装在刀轴上并位于所留的缝隙的下部。切块机构包括电机14和安装在电机上的水平切块圆盘刀片13，该切块圆盘刀片13位于切条机构下部。切条刀片11有2个，对称布置在带齿的皮带8下部两侧。

4.输送机构。在图1中，输送机构安装在该连接板外部的2个侧板1，25之间，该输送机构含有上、下2个皮带轮和1根带齿的皮带8，该带齿的皮带8绕过上述连接板并穿过所留缝隙。其中的上皮带轮的轴端设有传动皮带轮6，该传动皮带轮6通过皮带9连接的驱动皮带所在的皮带轮7。

5.机架。在图1中，机架由四面立板围护而成，包括2个对应的侧板1，25和连接板22，2个侧板1，25中部驱动杆经过的区域为通透部位，此外2个侧板1，25在高度方向上的中部设有隔板。机架的下部设有抽屉式储料机构12，此外还设有废旧纸、塑制品的检测机构和控制模块。检测机构为光电检测器，安装在机架的侧板上。控制模块安装在隔板下部的剩余空间。

6.设备工作过程。在图1中，当纸杯放入时，光电探测器自动检测并发出信号使电机转动，电机通过带传动的形式使推板3沿直线运动将纸杯压扁。再由8推动其向下运动，被纵、横两方向的切刀切成碎片，落入收集盒内。

二、产品特点与应用

该设备体积小、成本较低、安装方便，采用220 V电源或蓄电池供电，动力来源广泛。内置的托盘根据需要可以设计容纳200个纸杯碎片。通过驱动板和滑销来驱动压板、压缩纸杯，输送机构通过带齿的皮带将压缩后的废旧纸、塑制品向下传输至切割收集机构。该设备既能处理一次性纸塑杯，又能处理其他需要压缩切割的废料，可放置在办公、餐饮、火车等场所，占用空间小，同时，也避免了与其他废弃物混合，实现了资源的再回收利用。

随着人们环保意识的提高，并且基于可持续发展战略，一次性纸杯以及其他废旧物的有效回收是未来面临的一个环保问题。本文，笔者通过直线回转机构在压缩纸杯中的应用研究，设计出纸杯回收设备。该设备具有结构简单、紧凑、精巧、操作方便、加工成本低等特点，并已获得了发明专利。