周道鋒

研究背景

目前，城市里一些大的街道已實(shí)現(xiàn)大型吸式垃圾車清掃，但大多數(shù)馬路還是依賴環(huán)衛(wèi)工人的手工勞作。為了給城鎮(zhèn)帶來(lái)整潔面貌，清晨4 點(diǎn)鐘環(huán)衛(wèi)工人就要到街道上清理垃圾。作為鄰居，我經(jīng)常看到環(huán)衛(wèi)工人陳阿姨下班回家時(shí)疲憊不堪的樣子。我想，要是能有一種小型、輕便、電動(dòng)的清掃機(jī)代替人工掃地就好了。

設(shè)計(jì)目標(biāo)

研制推式簡(jiǎn)易型馬路垃圾快速收集器，使環(huán)衛(wèi)工人能輕松地推著清掃器行進(jìn)，垃圾被電動(dòng)機(jī)掃到輸送帶上并自動(dòng)掉進(jìn)掛在后面的網(wǎng)袋里，可提高清掃效率，減輕工人疲勞。

具體設(shè)想：將1 條斜置的垃圾運(yùn)輸帶安裝在有4 個(gè)著地輪的架子上，運(yùn)輸帶由輪子帶動(dòng)向上方運(yùn)轉(zhuǎn)。在運(yùn)輸帶下端前方安裝1 個(gè)滾掃輪，由小電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)滾掃輪將垃圾掃到運(yùn)輸帶上，垃圾通過(guò)運(yùn)輸帶到達(dá)頂端后，自動(dòng)掉落到后面的收集袋里。在滾掃輪兩側(cè)，分別向外傾斜安裝1 片木板，形成大喇叭口，機(jī)器推進(jìn)時(shí)兩側(cè)較遠(yuǎn)處的垃圾可以順著斜板滑到中間位置被滾掃輪清掃，從而加大清掃面積，提高清掃效率。

制作過(guò)程

架子 用于架設(shè)垃圾運(yùn)輸帶及電動(dòng)機(jī)等設(shè)備。使用長(zhǎng)80 cm 寬4 cm、長(zhǎng)35 cm 寬4 cm 的木條各3 條，把長(zhǎng)木條放在兩側(cè)，短木條橫放在中間，再把長(zhǎng)短木條交叉的位置用螺絲釘上直角鐵用于加固。

管輪 2 個(gè)管輪架設(shè)在架子的上下端，以輔助運(yùn)輸帶運(yùn)轉(zhuǎn)。取直徑5 cm和7.5 cm 的塑料管， 分別鋸出2 段34 cm 長(zhǎng)的管子。用厚夾板鋸出同塑管內(nèi)徑大小的2 個(gè)圓，把圓夾板塞在塑管的兩端，再用小釘子從管壁外側(cè)對(duì)著夾板釘進(jìn)去。用3 mm 厚鐵片根據(jù)塑料管外徑鋸出4 個(gè)圓，在每個(gè)圓鐵片靠近邊緣處鉆幾個(gè)小孔。在圓心鉆1 個(gè)8 mm大的孔，取6 cm 長(zhǎng)、8 mm 粗的鋼筋，將鋼筋一端塞進(jìn)圓鐵的中心孔里焊牢，在管輪兩端固定上一段圓鐵做軸。在直徑7.5 cm 的管輪一端安裝1 個(gè)槽輪，表面貼上防滑橡膠帶。

輪子 2 個(gè)后輪用來(lái)支起斜架子，右邊大輪帶動(dòng)上面的輪子進(jìn)行反向轉(zhuǎn)動(dòng)，使運(yùn)輸帶帶著垃圾從下向上運(yùn)動(dòng)。將厚16 mm 的夾板鋸出2 個(gè)直徑27 cm的圓，在圓板側(cè)邊緣涂上萬(wàn)能膠，并貼上軟橡膠，這2 個(gè)圓板作為后輪。再用同樣厚的夾板鋸出直徑16 cm 的1 個(gè)圓，在圓的側(cè)邊緣釘上許多小釘子，在輪的中心位置安裝1 個(gè)槽輪。把1 個(gè)大輪和釘上釘子的輪固定在一段木條的軸上，兩輪邊緣接觸;另一個(gè)大輪也固定在一段木條的軸上。買2 個(gè)直徑8 cm 定向輪作為前輪。

垃圾運(yùn)輸帶 將垃圾從下往上運(yùn)送。用直角尺在長(zhǎng)190 cm、寬34.5 cm的彩條布上橫向相隔12 cm 畫線，在布兩端10 cm 處涂上萬(wàn)能膠，再將涂上萬(wàn)能膠的部分疊在一起成為一個(gè)圈帶。準(zhǔn)備長(zhǎng)34 cm、寬6 cm 的薄鐵皮，將鐵皮按長(zhǎng)向2 cm 畫線，再沿著線彎成90°，在2 cm 部分上兩端距邊緣2 cm處等距離鉆2 個(gè)小孔。把彎好的鐵皮用細(xì)鐵絲釘在彩條布的畫線上，作為垃圾運(yùn)輸帶。

架子下端觸地小斜坡 便于滾掃輪將垃圾掃到運(yùn)輸帶上。在架子下端兩側(cè)焊上8 cm 長(zhǎng)角鐵， 把1 塊38 cm×16 cm 鐵皮的1/3 釘成夾層，再把鐵皮稍微壓彎。把36 cm×6 cm 的薄膠片一端剪成4 cm 的柵欄狀，把膠片插入夾層中，最后把鐵皮用螺絲釘擰在角鐵上，使膠片觸地。

滾掃輪 在電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)下將地上的垃圾掃到運(yùn)輸帶上。用直徑5 cm 的塑料管鋸出38 cm 長(zhǎng)，在管內(nèi)塞進(jìn)一段同管腔大小的圓木頭，在兩端固定上軸。在管輪上下相對(duì)面向各畫1 條直線，在一端的軸上安裝1 個(gè)直徑12 cm 的槽輪。

電動(dòng)設(shè)備 帶動(dòng)滾掃輪快速轉(zhuǎn)動(dòng)。包括1 個(gè)小電動(dòng)機(jī)、1 節(jié)12 V 直流蓄電池、1 個(gè)小型開(kāi)關(guān)。在小電動(dòng)機(jī)的軸上安裝上1 個(gè)小槽輪。

喇叭口斜板 可擴(kuò)大清掃面積，使兩側(cè)較遠(yuǎn)處的垃圾能順著斜板滑移到中間位置，從而被滾掃輪清掃。

部件組裝 在長(zhǎng)方形架的下端左右各裝上1 個(gè)小輪，右側(cè)半腰處安裝接觸在一起的2 個(gè)輪，對(duì)面安裝上另一個(gè)大輪，使架子成為前低后高的傾斜狀。在架子上端安裝大管輪，下端安裝小管輪，把垃圾運(yùn)輸帶套在上下管輪上，調(diào)好松緊度。在大管輪和下面小輪的槽輪上套上一圈小皮帶。在架子下端兩側(cè)裝上滾掃輪，在斜架半腰處固定好小電動(dòng)機(jī)和蓄電池。在架子左側(cè)手柄上固定開(kāi)關(guān)。在滾掃輪和電動(dòng)機(jī)的槽輪上套上小皮帶。在滾掃輪前面左右管套上插入1片向外側(cè)傾斜的薄木板。作品如圖1 和圖2 所示，使用垃圾收集器清掃地面效果很好（圖3）。

項(xiàng)目測(cè)試

第1 次測(cè)試

存在問(wèn)題：木條交叉點(diǎn)固定不好，致使架子變形。當(dāng)推著收集器前進(jìn)時(shí)，運(yùn)輸帶上下移動(dòng)不暢。

改進(jìn)方法：改用小扁槽鐵焊制架子。

第2 次測(cè)試

存在問(wèn)題：由于皮帶過(guò)小容易打滑，接觸大輪的小輪槽輪沒(méi)有帶動(dòng)垃圾運(yùn)輸帶，且左側(cè)電動(dòng)機(jī)槽輪沒(méi)有帶動(dòng)滾掃輪轉(zhuǎn)動(dòng)。

改進(jìn)方法：在皮帶中間位置安裝一個(gè)皮帶小槽輪，調(diào)整小槽輪向上翹，使皮帶稍微繃緊。小輪和架子上端滾掃輪的槽輪都換成齒輪，用鏈條代替皮帶。左側(cè)電動(dòng)機(jī)和滾掃輪的槽輪上固定上防滑帶。

第3 次測(cè)試

存在問(wèn)題：當(dāng)在鋪著瓷磚的地板上測(cè)試時(shí)，小斜坡前沿觸地膠片容易插進(jìn)瓷磚之間的小夾縫里，從而影響清掃。

改進(jìn)方法：將膠片觸地的平邊改成斜邊或2 個(gè)三角形狀，把在前面的小尖角稍微向上翹彎。

第4 次測(cè)試

存在問(wèn)題：因膠片太軟，在馬路上測(cè)試時(shí)常被垃圾墊起來(lái)，無(wú)法清掃干凈。

改進(jìn)方法：用薄鐵皮代替膠片，并將鐵皮前邊緣剪成斜邊，把前面的小角尖稍微向上扳彎。

第5 次測(cè)試

薄鐵皮既有強(qiáng)度又有彈性，能始終緊貼地面，在馬路實(shí)地測(cè)試時(shí)清掃收集垃圾效果好。

創(chuàng)新點(diǎn)

推式簡(jiǎn)易型馬路垃圾快速收集器可在現(xiàn)有小清掃車的基礎(chǔ)上進(jìn)行簡(jiǎn)易改造，制作簡(jiǎn)單、成本低廉、清掃速度快、工作效率高。

??利用電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)滾掃輪掃地，效率高。

??設(shè)置兩輪靠近接觸，帶動(dòng)運(yùn)輸帶從下向上運(yùn)送垃圾。

??在滾掃輪前方安裝兩片斜板，使兩側(cè)較遠(yuǎn)處的垃圾能滑移到中間位置被滾掃輪清掃，擴(kuò)大了清掃面積。

??用鐵皮做小斜坡，前邊緣剪成斜邊或三角形狀，避免鐵皮邊緣插入馬路的防滑縫或裂縫中。

??小斜坡觸地鐵皮替換方便。

拓展設(shè)想

??或可制作成“自行車”模式，清掃部分在前方，通過(guò)腳踩推動(dòng)，效率更高。

??或利用電動(dòng)機(jī)動(dòng)力推動(dòng)垃圾收集器工作，更加省力。

??或推動(dòng)清掃器、帶動(dòng)垃圾運(yùn)輸帶轉(zhuǎn)動(dòng)都用電動(dòng)機(jī)動(dòng)力，工人搖控垃圾收集器工作，實(shí)現(xiàn)智能清掃。

專家評(píng)語(yǔ)

本項(xiàng)目針對(duì)環(huán)衛(wèi)工人勞動(dòng)強(qiáng)度大的問(wèn)題，設(shè)計(jì)并完成了推式簡(jiǎn)易型馬路垃圾快速收集器并多次測(cè)試，裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，小型便捷，省時(shí)省力。建議細(xì)化收集器的適用場(chǎng)景，考慮馬路坡度等對(duì)垃圾收集器效果的影響，配剎車裝置，通過(guò)進(jìn)一步充實(shí)對(duì)比實(shí)際應(yīng)用情況加以完善。