智能黑板擦清洁器的设计

韦兰昱 彭业仟 陈理明 伍新华 朱继元

摘要：针对目前大多数学校使用的教学工具仍是由老式黑板与黑板擦组合在一起。黑板擦在清理过程中会造成粉尘到处飞扬，容易吸入人的鼻腔进入呼吸道，引发各种呼吸道疾病。 利用毛刷和扇叶的“吸引器”原理结合实际设计所制作的智能黑板擦清洁器可以解决粉尘这一问题，同时也保护了使用者的身体健康。

关键词：粉尘;智能;黑板擦

1 引言

如图1所示为学校教师常用的黑板擦，教师在使用完黑板擦并对它进行清理的时候会飞散出大量的粉尘，且极易被清理者吸入体内[1]，甚至于导致大批量师生患上一种新兴的病症——尘肺病[2]。粉尘的化学成分是硫酸钙，化学式CaSO4，熔点1450度，相对密度2.96，难溶于水。故而粉尘会对人体的肺部，呼吸道，眼睛，皮肤，耳朵等部位造成伤害，会造成呼吸道炎症，诱发慢性支气管炎，有概率引发哮喘等各类疾病。针对此问题，市面上也出产了一些产品去解决，例如白板，但这套设备价格昂贵，很多学校以及教育机构承担不起，所以推广率不高，并未解决粉尘带给我们的困扰。为此我们设计了一款简便小巧，成本低，操作简单的智能黑板擦清洁器。它是一款不仅能够快速且不费力的清理干净黑板擦，同时也能保护我们的环境，符合绿色发展理念的新型黑板擦清洁器。它由外壳、电动马达、锂电池、清洗刷、扇叶和收纳盒组成，目前设计的主要功能为自动清理表面沾有粉尘的黑板擦。

2 智能黑板擦清洁器的设计

2.1功能原理

智能黑板擦清洁器主要实现两项功能：使粉尘从黑板擦上脱离以及对粉尘有效收集。使粉尘从黑板擦上脱离有拍打、板刮、用刷子刷等几种方法[3]，通过多次实验，我们选择采用使用刷子类用具将粉尘从黑板擦上剥离，刷子使用原创蜂窝结构圆形清灰毛刷。智能黑板擦清洁器的工作原理与吸尘器工作原理相似，通过滚筒内的小型电动机所带动的毛刷旋转，将黑板擦上的粉末清除，接着通过与毛刷同轴旋转的叶片所产生的竖直向下的气流，将被毛刷从黑板擦上清理下来的粉笔灰带到储灰盒，而气流通过粉末储存仓中的过滤网进而从排气口排出，从而达到清理黑板擦且将清理后的粉笔灰收集起来的效果。

2.2结构设计

为了降低吸尘器的气流阻力，并考虑粉笔粉尘10μm颗粒的沉降特性，我们所设计的智能黑板擦清洁器总体上采用顺流方式布局，利用粉尘的自重和气流的挟带力使粉尘下落，从而具有重力沉降与气流过滤双重收尘机制。本装置如图2所示主要由圆筒状的塑料外壳，黑板擦放置槽，清灰毛刷导轨，蜂窝结构圆形清灰毛刷，过滤网，小型电动机，电池组，电源，吸尘叶片，开关组成。其中，粉笔灰储存仓，过滤网，小型电动机，叶片，毛刷为内部结构，而黑板擦放置槽，电池组，电源，开关为外部结构与圆筒状外壳为一体。要说明的是，过滤网在粉笔灰存储仓上，而排风口在圆筒状外壳上，智能黑板擦清洁器工作时，过滤网和排风口位于同一轴线上，处于两个相互平行的平面上。电源线插口使用两脚扁形，电压220V，使用者只需将电源接通，按下开关即可对黑板擦进行清理，便于师生的操作。

3 黑板擦工作过程

将黑板擦放进装置的黑板擦放置槽内，按下开关，设备启动，毛刷开始将粉尘从黑板擦下表面分離，通过吸尘叶片产生的气流以及粉尘的自重将粉尘收纳进储灰盒，这样就省去了人工手动清洁板擦的工作时间，也不会造成粉尘乱飞的现象。清理时，只需将储灰盒取出倒出其中的粉尘便可，易于清理。

4结束语

本文所述的智能黑板擦清洁器将生活中常见现象与理论知识联系起来，综合考虑外形、结构、材料选择等很多方面的因素，这种智能黑板擦清洁器为现有黑板-黑板擦-粉笔构架的附加设备，可置于讲台的一旁，并不需要对现有黑板-黑板擦-粉笔构架作任何改变。使用它可使师生轻松方便地将对黑板擦进行清理，且不会产生危害人体的粉尘，极大地改变了教室内外的清洁卫生，十分符合当下新兴的环保绿色理念。

参考文献

[1]胡震禹，万卉.新型电动黑板擦吸尘器的研制[J].中国现代教育装备，2008（10）

[2]孟娟娟，周晶，齐宝宁.粉尘危害控制研究进展[J].科技风，2018（18）

[3]娄天祥，纪海宾，黎少辉，唐昌松.自动黑板擦清洁机的设计[J].机械工程师，2017（07）.