某自動(dòng)化立面墻壁清洗機(jī)的清洗機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)案例1.1清洗機(jī)構(gòu)的工作原理清洗機(jī)構(gòu)由兩個(gè)圓形刷盤(pán)和兩個(gè)圓柱形滾筒刷組成，刷盤(pán)中上方有一個(gè)出水口，通過(guò)蓮蓬頭尾部螺紋安裝在清洗機(jī)構(gòu)出水口處螺紋即可正常使用。清洗機(jī)構(gòu)箱體總長(zhǎng)1500mm，寬800mm，高900mm。吊裝在下面的清洗機(jī)構(gòu)部分重約200KG，通過(guò)吊裝機(jī)構(gòu)的橫向往復(fù)運(yùn)動(dòng)和橫向往復(fù)運(yùn)動(dòng)來(lái)進(jìn)行幕墻的清洗。

1.刷盤(pán)1.滾筒刷3.清水出口4.洗滌劑出口1.Brushplate1.Rollerbrush3.Cleanwateroutlet4.Detergentoutlet

圖6清洗機(jī)構(gòu)正面圖Fig6.Frontviewofcleaningmechanism

洗滌劑和清水的出水口位于兩個(gè)刷盤(pán)的上方，通過(guò)蓮蓬頭里面的限流閥調(diào)節(jié)洗滌劑和出水量的多少，洗滌劑和清水均勻噴出后，流在刷毛上，刷盤(pán)的旋轉(zhuǎn)會(huì)均勻的把洗滌劑涂抹在要清洗的墻壁上，滾筒刷主要起輔助清潔作用，將刷盤(pán)清洗過(guò)程中產(chǎn)生的泡沫和水痕清理干凈，通過(guò)清洗機(jī)構(gòu)的往復(fù)運(yùn)動(dòng)和刷盤(pán)、滾筒刷的旋轉(zhuǎn)，完成清洗工作。圖7清水、洗滌劑噴頭Fig7.cleanwateranddetergentnozzle1.2清洗機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)清洗機(jī)構(gòu)的的兩個(gè)刷盤(pán)和兩個(gè)滾筒刷主要由兩個(gè)Y型三相異步電機(jī)驅(qū)動(dòng)，因?yàn)閅型三相異步電機(jī)可以順時(shí)針旋轉(zhuǎn)也可以反方向旋轉(zhuǎn)，這樣就可以實(shí)現(xiàn)兩個(gè)刷盤(pán)和滾筒刷的雙向旋轉(zhuǎn)，從而加強(qiáng)清潔效果，由于三相異步電機(jī)輸出功率較大，轉(zhuǎn)速較快，通過(guò)無(wú)級(jí)變速皮帶輪可以更好的控制刷盤(pán)的轉(zhuǎn)速。刷盤(pán)旋轉(zhuǎn)的同時(shí)將動(dòng)力輸出給兩端的變向齒輪，從而帶動(dòng)滾筒刷轉(zhuǎn)動(dòng)。1.三相異步電機(jī)1.無(wú)級(jí)變速皮帶輪3.傳動(dòng)皮帶4.換向齒輪5.刷盤(pán)6.滾筒刷1.Threephaseasynchronousmotor1.Continuouslyvariablebeltpulley3.Drivebelt4.Reversinggear5.Brushdisc6.Rollerbrush圖8清洗機(jī)構(gòu)傳動(dòng)部分示意圖Fig8.Schematicdiagramoftransmissionpartofcleaningmechanism圖9無(wú)級(jí)變速皮帶輪示意圖Fig9.Diagramofcontinuouslyvariablebeltpulley在面對(duì)清洗機(jī)構(gòu)在高空中的搖晃問(wèn)題，在清洗機(jī)構(gòu)背側(cè)加裝四個(gè)小型鼓風(fēng)機(jī)，通過(guò)向反方向?qū)С鰵饬?，?lái)產(chǎn)生反作用力來(lái)推動(dòng)清洗機(jī)構(gòu)貼向墻壁。內(nèi)部的鼓風(fēng)機(jī)在向外導(dǎo)出氣流的同時(shí)，還可以起到散熱的作用。1.3鼓風(fēng)機(jī)風(fēng)壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)對(duì)比與其他類型清洗機(jī)的外裝風(fēng)扇的風(fēng)壓系統(tǒng)，鼓風(fēng)機(jī)風(fēng)壓系統(tǒng)有著更明顯的優(yōu)勢(shì)，外置風(fēng)葉會(huì)卷進(jìn)一些垃圾，而內(nèi)置鼓風(fēng)機(jī)則沒(méi)有這個(gè)缺點(diǎn)，同時(shí)還可以幫助清洗機(jī)箱體內(nèi)部熱量的散出。

1.小型鼓風(fēng)機(jī)1.鼓風(fēng)機(jī)出風(fēng)口1.Smallairblower1.Airoutletofairblower圖10鼓風(fēng)機(jī)示意圖圖11清洗機(jī)構(gòu)出風(fēng)口位置示意圖Fig.10schematicdiagramofblowerFig11.Airoutletpositionofcleaningmechanism1.4換向齒輪的選用與校核由于傳動(dòng)齒輪方面沒(méi)有嚴(yán)格限制,結(jié)構(gòu)并不復(fù)雜，故小傳動(dòng)換向齒輪選用40Cr,作調(diào)質(zhì)處理,硬度241HB～286HB,平均硬度取260HB;下方大傳動(dòng)齒輪選用45鋼,調(diào)質(zhì)處理,硬度為229HB～286HB,平均硬度取240HB.齒輪采用箱體內(nèi)的非對(duì)稱支承結(jié)構(gòu)安裝。圖12換向齒輪示意圖Fig11.Schematicdiagramofreversinggear齒面接觸強(qiáng)度計(jì)算初步計(jì)算：轉(zhuǎn)矩T1：T1=18238.50N?mm齒寬系數(shù)Ψd,由表11.13,取Ψd=1.0Ad值,由表11.16,估計(jì)β≈13°,取A接觸疲勞極限σHlim,由圖11.17c,得σH初步計(jì)算的許用接觸應(yīng)力σH:σH1σH2傳動(dòng)比i：i初步計(jì)算小齒輪直徑d1d1≥Αd初步齒寬b：b=ψd?d校核計(jì)算圓周速度v：v=精度等級(jí)由表11.6，選用8級(jí)齒數(shù)Z1、模數(shù)m和螺旋角β:Z取Z2=105m由表11.3,取mβ=使用系數(shù)KA由表11.9K動(dòng)載系數(shù)Kv,由圖11.9K齒間載荷分配系數(shù)K?α:Ft=Kεα==εβ=εγ=εα+εβ=3.17αt=cos由此得K齒向載荷分布系數(shù)KHβ,由表1KH載荷系數(shù)KK=彈性系數(shù)ZE,由表11.Z節(jié)點(diǎn)區(qū)域系數(shù)ZH,由圖11.Z重合度系數(shù)Zε,由式11.31,因εβ>1,取εβ=1故Zε=螺旋角系數(shù)ZZ接觸最小安全系數(shù)SHmin,由表1S總工作時(shí)間t?:t?=4×250×16=16000?應(yīng)力循環(huán)次數(shù)NLNN接觸壽命系數(shù)ZN,由圖11.18:ZN1=0.97許用接觸應(yīng)力σH:σH1σH2驗(yàn)算:σH=ZEZHZε189.8×2.45×0.77×0.99×2×3.37×18238.50根據(jù)計(jì)算結(jié)果，換向齒輪疲勞強(qiáng)度復(fù)合要求。1.5清洗結(jié)構(gòu)的附加硬件介紹1）高度傳感器圖13高度傳感器Fig13.Heightsensor在日常生活中有許多領(lǐng)域都使用高靈敏度傳感器。本設(shè)計(jì)采用了氣象領(lǐng)域常用的頻繁氣壓變送器。在價(jià)格低廉的同時(shí)，其精度在同類傳感器中也更為精確。測(cè)量大氣壓差、高度的數(shù)據(jù)，通常小于10cm。應(yīng)用范圍內(nèi)有更好的激光位移傳感器，但是激光位移傳感器大多應(yīng)用于高精度機(jī)械加工領(lǐng)域，其誤差雖然非常小，但是考慮到成本問(wèn)題，最后還是選用了較為普通，精度也符合當(dāng)前要求的大氣壓力變送器。安裝在清洗機(jī)構(gòu)的箱體外側(cè)，實(shí)時(shí)將數(shù)據(jù)回傳至操作界面。2）轉(zhuǎn)速傳感器速度傳感器施加到刷盤(pán)，滾筒刷部分，用于將數(shù)據(jù)反饋到遙控器上來(lái)控制刷盤(pán)的速度。圖12轉(zhuǎn)速傳感器Fig11.Speedsensor3）位移傳感器位移傳感器施加到屋頂?shù)牡跹b部分的伺服電機(jī)處以控制清洗機(jī)構(gòu)的水平位移。圖13位移傳感器Fig13.Displacementtransducer4）光電傳感器光電傳感器應(yīng)用于清洗機(jī)構(gòu)箱體的頂部和底部。用于控制清洗機(jī)構(gòu)在幕墻水平位移，負(fù)責(zé)清洗機(jī)構(gòu)的測(cè)距和控制。它能精確測(cè)量清洗機(jī)構(gòu)邊緣與墻壁障礙物之間的距離。圖14光電傳感器Fig14.Photoelectricsensor1.6清洗機(jī)構(gòu)硬件控制原理圖15程序控制框圖Fig15.Programcontrolblockdiagram清洗機(jī)構(gòu)工作時(shí)有三種工作狀況。工作狀況一，Y軸移動(dòng)固定在建筑物頂部