碗筷餐盤清洗裝置的設(shè)計(jì)

陳斌赫 張志杰 莊田 鄒澤平 祝志芳

摘? 要：餐盤清洗在日常生活中是必不可少的一項(xiàng)工作。為減輕人工勞力，設(shè)計(jì)了一種采用噴淋清洗和超聲波清洗相結(jié)合的碗筷餐盤清洗裝置，提高餐盤清洗速度和質(zhì)量。該裝置包括配套使用的收集籃和鏈條傳動(dòng)的收集架及自動(dòng)上下料和傳送帶裝置，通過兩種傳動(dòng)裝置結(jié)合加上控制模塊便可實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)化工作。應(yīng)用Pro/E軟件中的MECHANICA對(duì)掛鉤桿進(jìn)行了理論計(jì)算與受力分析，驗(yàn)證了裝置的合理性。

關(guān)鍵詞：餐盤清洗;Pro/E;三維建模;受力分析

中圖分類號(hào)：TM925.5? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A? ? ? ? ?文章編號(hào)：2095-2945（2019）05-0041-02

目前在國內(nèi)，對(duì)于商用洗碗機(jī)的研究設(shè)計(jì)僅僅只有十幾年的歷史，在基礎(chǔ)研究方面的投入顯得十分不足。但隨著人們生活水平越來越好且對(duì)公共健康開始重視，商用洗碗機(jī)的普及率也會(huì)隨之上升。本文通過對(duì)碗筷餐盤清洗裝置進(jìn)行綜合分析，以及各種結(jié)構(gòu)的受力計(jì)算、建模、有限元分析，通過詳實(shí)的分析和嚴(yán)密的邏輯設(shè)計(jì)、精確的公式演算，得出一個(gè)相對(duì)完善的全自動(dòng)化、噴淋清洗和超聲波清洗相結(jié)合的碗筷餐盤清洗裝置[1]。

1 碗筷餐盤清洗裝置的總體結(jié)構(gòu)

碗筷餐盤結(jié)構(gòu)如圖1所示，收集籃底面和四面設(shè)計(jì)為網(wǎng)格狀以便清洗方便，其兩條上長邊外側(cè)均勻分布數(shù)個(gè)外伸的吊耳，用于與收集架上的支撐桿連接，以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)上下收集籃完成連續(xù)工作;洗碗裝置為半開式箱體結(jié)構(gòu)，入口和出口處的收集架為開式，略高于中部，中間清洗，烘干，消毒部分為封閉式。裝置有兩個(gè)收集架，入口出口各一個(gè)，兩個(gè)收集架作用類似。水槽是裝置進(jìn)行清洗工作的位置，其底部寬度略寬于收集籃寬度，為了讓超聲波分布均勻在兩側(cè)面上裝有超聲波發(fā)生器。

使用時(shí)將餐盤的收集籃放上入口處收集架，收集架上紅外傳感檢測到有收集籃上架后便開始工作，控制入口處收集架的電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)帶動(dòng)鏈條向下運(yùn)動(dòng)，收集籃跟隨鏈條下降最后脫離收集架至傳送帶。傳送帶將收集籃運(yùn)送至水槽中，接著水槽底部壓力傳感器觸發(fā)。在經(jīng)過噴淋-超聲波-噴淋清洗后[2]，傳送帶將收集籃運(yùn)至烘干消毒區(qū)，經(jīng)過干燥和紫外線消毒后最終由將收集籃運(yùn)送至出口收集架下，收集架將收集籃升起等待取走餐盤。

2 理論計(jì)算

為保證設(shè)計(jì)能夠滿足機(jī)械結(jié)構(gòu)強(qiáng)度需求，對(duì)設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行理論計(jì)算與驗(yàn)證分析，選取其中關(guān)鍵零件掛鉤桿進(jìn)行簡化受力分析。鉤子位置如圖2所示。

由圖2尺寸可以計(jì)算對(duì)于直徑為8mm的橫桿，彎曲應(yīng)力為

扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力為

按第三強(qiáng)度理論校核

按照第三強(qiáng)度理論校核，該橫桿完全符合強(qiáng)度要求，故橫桿出符合安全設(shè)計(jì)準(zhǔn)則，橫桿尺寸設(shè)計(jì)合理。

3 有限元分析

為了驗(yàn)證計(jì)算的可靠性，保證裝置的安全工作，在裝置三維模型的基礎(chǔ)上英語Pro/E軟件中的MECHANICA分析功能[3]，將力通過軟件加載在建好的模型上模擬受力的真實(shí)情況，通過軟件操作后的得到應(yīng)力分布圖如圖3所示。

如圖3所示，應(yīng)力主要分布在橫桿兩端和鉤子與橫桿的連接處，而從圖中來看應(yīng)力最大處應(yīng)力大小為16.6MPa，這個(gè)值比橫桿在安全系數(shù)為2.5的情況下的許用應(yīng)力=55MPa要小得多，所以通過軟件模擬分析裝置橫桿處安全。

4 結(jié)束語

本文對(duì)超聲波餐盤洗清裝置的功能進(jìn)行詳細(xì)的分析[4]，完成了餐盤收集籃的上下運(yùn)輸機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)，包括掛鉤桿的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和鏈條型號(hào)的選擇，使之更適合運(yùn)輸籃筐。對(duì)掛鉤桿進(jìn)行了強(qiáng)度校核以及有限元分析，并從機(jī)構(gòu)和強(qiáng)度等方面論證了該機(jī)械機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)生產(chǎn)可行性。在人們生活水平日益提高的今天，有著廣闊的市場前景。

參考文獻(xiàn)：

[1]孫愛東.洗碗機(jī)行業(yè)現(xiàn)狀與發(fā)展前景[J].電器制造商，2001（12）：44-45.

[2]李玉平，周里群.超聲波洗碗機(jī)技術(shù)[J].家電科技，2004（02）.

[3]北京兆迪科技有限公司.Pro/ENGINEER中文野火版5.0產(chǎn)品設(shè)計(jì)實(shí)例精解[M].第四版.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2017.

[4]龐斌.超聲波臭氧組合清洗技術(shù)試驗(yàn)研究與樣機(jī)研制[D].西北農(nóng)林科技大學(xué)，2010.