折叠雨伞甩干烘干机的探析*

陈晶晶，陈田力，刘云飞，胡文涛，牛海侠

（安徽三联学院机械工程学院，合肥 230601）

0 引言

在生活中，尤其是有雨天气，湿雨伞一直都是人们所烦恼的问题。一到下雨天，湿淋淋的雨伞被带进公共场所，伞布上积累的水珠滴落在地板上，容易造成地面积水，易打滑，这对老人、小孩都是一种威胁。同时也不方便清洁工人的清理，增加工作负担。雨伞简单分为两种：直柄雨伞和折叠雨伞。其中，折叠雨伞在脱水方面，方式、方法的数量远远少于直柄伞。故此，一种能使折叠雨伞在短时间内快速脱水的设备就有待研究设计。本文着重介绍一款折叠雨伞甩干烘干机的主要功能的实现和结构的简单介绍。

1 雨伞脱水设备的研究现状

通过查询资料，雨伞在脱水方面（未分开直柄伞和折叠雨伞）主要有如表1所示的几种形式和缺点。

表1 雨伞在脱水方面的形式和缺点

2 折叠雨伞甩干烘干机的总体设计

折叠雨伞的特殊性在于收拢时和直柄伞形状不同，有水的伞面也不同。另外撑开的折叠雨伞占地面积大，浪费空间。故本文介绍的机器采用雨伞收拢时的状态进行快速脱水。折叠雨伞甩干烘干机主要由夹紧装置、甩干装置、烘干装置、控制装置这4大部分组成。

2.1 夹紧装置

以普通车床加工长轴类零件和铣床切削球类零件为灵感，通过两端夹紧的方式，限制雨伞轴向运动，为避免在甩干过程中因雨伞伞柄与旋转轴心线具有夹角，导致雨伞旋转跳动而造成危险，故在两端采用了“V”型套筒（具体见第3节介绍），来满足定心的要求。对于“V”型套筒，两端各不一样，分为大小两个。固定伞顶一端的为大套筒，不仅起到定心的作用，还限制了伞面在高速旋转时摆动的幅度。固定伞把一端的为小套筒，起到定心的作用，同时小套筒连接旋转手柄，起到了轴向夹紧作用。故可总结为“两端定心，一端夹紧”。

2.2 甩干装置

通过电动机连接到旋转轴，再由旋转轴带动套筒旋转，套筒与雨伞同步旋转，从而达到甩干的目的，甩干装置包含了一个内舱和一个外舱，内筒的作用是令被雨伞旋转甩出的水珠顺着内筒壁流下来，废水进入外舱底部的水箱（也可直接用水管连接）。外舱只充当外壳的作用。另外，甩干装置中的大“V”型套筒作用很是重要，它内部所去除的圆锥体积越大，限制雨伞伞面摆动的幅度越大，整个内舱的大小也会因此改变。

2.3 烘干装置

通过电动机带动风扇旋转，把用电热丝所加热空气全部吹入到内筒内，形成热风，并不断吹拂固定在舱内的折叠雨伞，让伞面上残余的小水珠消失吹拂伞面，达到烘干作用。

2.4 控制装置

控制方面可采用51单片机，利用蜂鸣器、定时和压力感应等模块来控制整个机器运转。在功能上可以添加很多东西，在本文中不再详细介绍。

3 机器各部分详细介绍

3.1 夹紧装置结构

参考相关文献[1-4]，思考总结出“两端定心，一端夹紧”的方法，能够有效地带动雨伞旋转。如图1所示，左边为大的“V”型套筒，右边为小的“V”型套筒，中间为雨伞的简单示意图，两个大小套筒将雨伞定心，三者处在同一中心线上，小套筒内部装有压力传感器，通过不断拧动旋转手柄产生作用力使压力传感器接收到力的值数，小套筒与旋转手柄之间装有一根小轴，通过该轴与之相对应的轴承连接，让大套筒、雨伞、小套筒三者按照一定的速度旋转时，旋转手柄依旧处于静止状态。大套筒、小套筒、旋转手柄的简单结构如图2所示。

图1 大套筒、雨伞、小套筒三者同中心线

图2 大套筒、小套筒、旋转手柄简图

3.2 甩干与烘干装置结构

甩干装置较为简单，由电动机带动大“V”套筒，即完成甩干装置结构；烘干装置由风扇、加热圈构成，并与大“V”套筒同属一根轴上，该轴固定在箱体上，不会跟随套筒一同运转。如图3所示，风扇处于尾端，将中部被加热丝加热过的空气不断吹入舱内，烘干伞面上的残余水分。

图3 风扇、加热圈、大“V”套筒三者同轴

3.3 舱门结构

通过查阅相关资料，最终舱门采用了圆形结构[5-6]，如图4所示，中间白色区域为厚玻璃，方便使用者观察内部，与滚筒式洗衣机舱门相似。灰色区域为操纵面板，黑色区域为屏幕，实时显示机器情况。

图4 舱门与旋转手柄结构图

3.4 烘干装置与内外舱之间的隔离板设计

隔离板的位置正好是内外舱室的分界面，由于内外舱室直径大小不同，故设计出如图5所示的形状。中间镂空的部分是为了方便风扇将加热丝加热好的热空气通过该镂空部分源源不断地吹入内舱室，来吹拂伞面。

图5 隔离板结构图

3.5 整体外形设计

整个折叠雨伞甩干烘干机外观如图6所示。装置使用的是卧式结构，根据文章中的工作原理，也可设计出立式结构，两者根据比较，本文只展示卧式结构。

图6 折叠雨伞甩干烘干机外观图

4 机器使用流程

机器通上电源，流程开始：用户打开舱门，将雨伞放入套筒中，关闭舱门，旋转手柄，待听到蜂鸣，停止旋转。点击“启动”按钮，机器开始运转，等待一段时间。机器停止并发出蜂鸣声提醒用户，用户打开舱门，取出雨伞，关闭舱门，离开。流程结束。

5 控制方案设计

系统控制流程如下。

（1）压力感应检测小套筒受到的力的大小，超过阈值，则运转蜂鸣器，若不超过阈值，则继续等待。

（2）超过阈值，蜂鸣器运转之后，接受“启动”按钮信号，甩干装置内部电源开启，同时定时模块开始计时，否则等待。

（3）定时模块检测到时间超过第一个设定阈值，则关闭甩干装置内部电源，开启烘干装置内部电源，否则等待。

（4）定时模块检测到时间超过第二个设定阈值，关闭烘干装置电源，并运转蜂鸣器提醒用户已完成。

（5）定时模块超过第三个设定阈值，重置，恢复默认值，等待下一次循环。

6 结束语

本文所介绍的折叠雨伞甩干烘干机希望可以为雨伞快速脱水行业提供一个思路和意见，其中创新点在于：（1）采用甩干和烘干相结合的方式；（2）采用卧式甩干；（3）定心夹紧装置采用双“V”型套筒和旋转手柄。