面向农村的便携式节水清洁装置设计*

2021-10-13兰州交通大学机电工程学院梁轩铭刘启正高文达李培震张浩

区域治理 2021年28期

兰州交通大学机电工程学院梁轩铭，刘启正，高文达，李培震，张浩

SolidWorks软件是世界上第一个基于Windows开发的三维CAD系统，具有零件建模、曲面建模、钣金设计等主要模块，并且使用了WindowsOLE技术、直观式设计技术、先进的parasolid内核以及良好的与第三方软件的集成技术，SolidWorks成为全球装机量最大、最好用的软件，广泛应用于航空航天、机车、机械、国防、交通、模具、电子通讯、医疗器械、娱乐工业、日用品、消费品、离散制造等行业的模型设计中。

一、便携式节水清洁装置简介

便携式节水清洁把储水部分、增压部分、喷水部分巧妙地组合而成，主要面向农村独居老人，尤其是针对厨房未装水龙头且受条件限制无法安装厨具清洗设备的独居老人家庭，旨在助力清洗厨具，避免滋生细菌，保障厨具安全。工作时，脚踩充压，提升储水罐罐内压力，通过喷头喷射出具有一定压力的水柱或水雾（可调节出水的面积和形状），主要是面向厨房的碗、碟、锅等不易清洗用具，提高清洗效率，节省清洗用水。缺水时，利用安装在罐体两侧提手，将其移动至水井旁或户外公共水龙头处，拧开密封盖加水即可，方便移动携带。也可不移动，原地直接拧开密封盖，通过其他储水装置直接加水，加水拧紧密封盖后即可继续使用。

二、便携式节水清洁装置的设计

（一）总体设计

本设计主要由储水、增压、喷水三大部分组成。桶身为上、下两层，中间有隔板，储水、增压两部分分别位于桶的上、下两层并由导气管连接，喷水部分与储水部分相连。总体结构如图1所示。

图1 清洁装置总体结构

（二）具体设计

1.储水部分

储水部分位于桶身上层，上层底部打孔，以便导气管通过，侧壁打孔，与喷水装置相连，主要功能为储存清洁用水。

储水部分建模时，先在基准面上画出草图，对草图进行拉伸凸台和拉伸切除指令得到桶身，再用拉伸切除指令得到侧壁与底部的孔。对于提手部分，同样是先画草图，然后对草图进行旋转，再对棱角进行倒角处理，得到其中一个提手。由于两个提手是对称分布的，故用镜像指令即可得到另一个提手。顶盖大小要与桶壁大小一致，以达到完美配合的目的，同样是通过拉伸凸台和拉伸切除指令得到顶盖。储水部分建模如图2所示。

图2 储水部分模型

2.增压部分

增压部分主要由脚踩式气泵和导气管组成，位于桶身下层。导气管与气泵相连，通过隔板进入储水部分，在出气口处进行U型弯折，达到防倒灌的目的。侧壁适当切除，确保脚踏板正常活动，主要功能为增加储水部分内部气压，使水进入喷水部分。

对增压部分建模时，要分别构建桶身下层、脚踩式气泵和导气管。构建桶身下层和脚踩式气泵时用到拉伸凸台和拉伸切除指令，构建导气管用到扫描指令。增压部分建模如图3所示。

图3 清洁装置增压模型

3.喷水部分

主要由阀门和喷头组成，阀门与储水部分侧壁连接，喷头可根据需求进行拆卸替换。对喷水部分进行建模时，要分别构建喷头和阀门。构建喷头时用到扫描、拉伸凸台、倒角指令，对阀门建模时用到拉伸凸台，倒角指令。喷水部分建模如图4所示。

图4 清洁装置喷水部分

（三）渲染实物图

最后，在SolidWorks软件环境中完成对便携式节水清洁装置的三维数字化模型的渲染，如图5所示。

图5 渲染图

三、便携式节水清洁装置的意义

在有些农村地区，用水还不是很方便，更别说在厨房安装成套的清洗厨具的设备，尤其是农村独居老人，往往保持着勤俭节约的生活习惯，常常会忽略厨房卫生问题，给身体健康带来安全隐患。

本产品利用机械原理，把常用的“大水漫灌”式的清洗方式，转换成“细水长流”式的清洗方式，在改变清洗方式的同时提高用水率，达到节水和清洁的双目的。使农村独居老人花费较小代价、占用较小空间，就达到安全清洁厨具、保障厨房用具安全的目的。

四、结语

该便携式节水清洁装置机械设计及外形设计借助于SolidWorks三维建模软件。这款便携式节水清洁装置为解决农村缺水地区无法使用流动水而有损老人身体健康的问题提供了一种新的处理方式，使得用水更加便捷更加健康。但是目前对设备部件的详细设计还不够完善，存在气压不足、出水不够持续等问题。故未来的研究方向是能够提供稳定的气压，使得出水更加持续，进而为设备提供更加广阔的应用前景。