一种气动拖把挤压器的研究

朱宇慧

摘 要：本项目着重研究一种代替人手挤去拖把中过多水分的简单挤压清洁工具：利用压缩气体产生动力，辅之以设计制作的仿指形挤压网组，模仿手指完成拖把挤水功能。拖把挤压器执行部分设计成书本的样子，称之为“铁卷”，赋予它文化的内涵，让它时刻提醒学生"从生活中挤时间，从书本中挤知识"。设计完成后，又制作了此款气动拖把挤压器。在理论和实验两个角度讨论这种设计的有效性。

关键词：拖把挤压器；脱水；清洁工具；气动式；仿指形网条

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.03.175

0 引言

美丽校园离不开大家的辛苦劳动，在用拖把清洁教室地面的过程中发现，涮用普通拖把后无论用手挤还是用脚踩，都难以挤掉拖把中过多的水分（从卫生角度考虑，这两种方法也不可行）。为了挤掉拖把中过多水分，保持洗涮槽及周围地面洁净，降低值日学生冬天从结冰的洗涮槽附近行走会滑倒的安全隐患，并提高清洁教室地面的质量，应用多种知识，开展了此项代替人手挤去拖把中过多水分的简单挤压清洁工具——气动拖把挤压器的设计研究与制作工作。

1 已有成果查询情况

目前查询到18家生产拖把挤压器的公司、一项专利，已有产品或利用交流电为动力或无动力源属于纯机械力产品，本项目设计制作产品无同类竞品。

2 气动拖把挤压器的设计

2.1 设计思路

为了更好地实现拖把挤压脱水的效果，选择仿生学的方法，通过模拟双手挤压脱水的方式来设计挤压器。这样可以使得拖把在不同的位置上，即使受压后的尺寸不同，也可以达到理想的脱水效果。

2.2 仿指形网条的设计

选用弹簧钢材料，上下成对设计波浪状仿指形网条，并将这些网条适当间隔水平排列，待网条运动起来，伸缩弯曲弹性变形好，可以较好地包裹拖把头，达到模拟双手“十指相扣”的挤压效果。（见附图1）

2.3 运动机构（含布置图）的设计

为了让这些网条运动起来，设计对开的运动机构，同时考虑到拖把头本身直径的因素，把对开的两个平面间隔开布置。

挤压器把水从拖把中挤压出来的功能，与“时间就如同海绵里的水，……”、开卷有益”等文化特点结合在一起，形成“把运动机构设计成书的形状的设计方案，以下称之为“铁卷”。

铁卷的“封面”与“书脊”之间设计成铰链连接，使得封面可以实现回转运动。把仿指形网条水平方向上分别布置在铁卷运动封面与固定封底之间，模拟出上下伸展的具有弹性的“手指挤压面”。在运动的封面接近固定封底的过程中，可以对拖把形成弹性挤压的“仿生学”挤压效果。（见附图1）

2.4 能量采集及动力设计

考虑到使用的安全性，避免使用安全电压以上的“电动”方式，避免压力波动巨大的“液压”方式，因此系统的驱动使用了“气动”方案。设计一个控制踏板，踏板上表面控制一个气压缸。气压缸与两个单向阀配合便构成了气压系统的能量源——气泵。执行机构选择使用双作用气缸连接运动的封面，与固定的封底，压缩气体往复地进入气缸便可以实现活动封页的开闭运动。由于气压缸的压力较小，当封页闭合之后，操作者可以再踏上一只脚，最终给拖把头施加足夠的压力，从而完成脱水任务（附图2，附图3）。

2.5 控制机构工作原理

气泵部分提供压缩空气作为能量来源，执行部分双作用缸在气压作用下可以控制铁卷的开闭，控制部分通过轻触开关所连接的回路进行控制。

3 气动拖把挤压器的制作与挤水效果分析

零部件准备后，通过焊接的方式完成运动机构的制作，使用仿生学的基本原理，通过气动控制的操作方式，让拖把挤压器模拟人手对拖把头加压的过程，挤压效果相对于一般的挤压方法，更彻底，少残留，更高效。这项技术同时还可以用在对其他任何柔软且不规则形状物体进行均匀挤压的场合。

参考文献：

[1]李松晶.轻松看懂液压启动系统原理图[J].化学工业出版社，2013（03）.

[2]成大先.机械传动手册第五版[K].化学工业出版社，2010（10）.

[3]王先奎.机械制造工艺学第三版[K].机械工业出版社，2012（01）.