鄭州大學(xué) 材料科學(xué)與工程學(xué)院 翟 震 張歡歡 張 雨 姚永麗

一種紙杯自動(dòng)回收機(jī)的設(shè)計(jì)與應(yīng)用

鄭州大學(xué) 材料科學(xué)與工程學(xué)院 翟 震 張歡歡 張 雨 姚永麗

隨著社會(huì)的發(fā)展，環(huán)保意識已經(jīng)慢慢深入人心。對于一次性紙杯，在其使用后經(jīng)常被隨意丟棄，并與普通垃圾混在一起予以處理，無法得到進(jìn)一步地回收利用。因此，需要設(shè)計(jì)一種能夠自動(dòng)壓縮、切割粉碎并有足夠存儲(chǔ)容量的處理裝置，解決紙杯的回收問題。

一、紙杯自動(dòng)回收機(jī)的工作原理與結(jié)構(gòu)

1.工作原理。常用的壓縮機(jī)構(gòu)包括液壓式、凸輪式、連桿滑塊式等，這些機(jī)構(gòu)都存在設(shè)備復(fù)雜、體積較大、可靠性差、操作不便等問題。本文，筆者設(shè)計(jì)了采用直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)作為設(shè)備的壓縮機(jī)構(gòu)，該機(jī)構(gòu)具有體積小、移動(dòng)距離大的優(yōu)點(diǎn)，能夠在不改變驅(qū)動(dòng)輪轉(zhuǎn)向的條件下實(shí)現(xiàn)工作臺(tái)的直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)，且可靠性較強(qiáng)。

總體設(shè)計(jì)思路為：首先利用直線-往復(fù)回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)將紙杯壓縮成扁平狀，其次進(jìn)行縱向和橫向切割成碎片，以減少回收的體積。自動(dòng)回收機(jī)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)如圖1所示。

圖 1 自動(dòng)回收機(jī)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

在圖1中，裝置含有機(jī)架、壓縮機(jī)構(gòu)、切割機(jī)構(gòu)、輸送機(jī)構(gòu)及光電檢測機(jī)構(gòu)（未畫出），所述的機(jī)架由四面立板圍護(hù)而成，包括兩個(gè)對應(yīng)的側(cè)板1和25還有連接板22，2個(gè)側(cè)板1，25在高度方向上的中部設(shè)有隔板,壓縮機(jī)構(gòu)位于隔板的上部，切割機(jī)構(gòu)位于隔板的下部。

2.壓縮機(jī)構(gòu)。在圖1中，壓縮機(jī)構(gòu)包括壓板、驅(qū)動(dòng)板2、驅(qū)動(dòng)皮帶5，壓板的兩側(cè)面上、下分別設(shè)有滑桿3，機(jī)架的兩個(gè)側(cè)板1、25上分別設(shè)有與該滑桿3匹配的上、下,2個(gè)滑槽4，17，壓板的其中一個(gè)側(cè)面上的滑桿3伸出機(jī)架的側(cè)板1并安裝在驅(qū)動(dòng)板2上下兩端的銷孔內(nèi)，該驅(qū)動(dòng)板2的中部設(shè)有滑槽20，驅(qū)動(dòng)皮帶5的表面固定連接有驅(qū)動(dòng)桿21，該驅(qū)動(dòng)桿21安裝在驅(qū)動(dòng)板的滑槽20內(nèi)；驅(qū)動(dòng)皮帶所在的皮帶輪通過支撐桿18連接在機(jī)架上；機(jī)架側(cè)板1上的滑槽4，17的長度大于驅(qū)動(dòng)皮帶5安裝后的長度，驅(qū)動(dòng)板上的滑槽20的長度大于驅(qū)動(dòng)皮帶5安裝后的寬度；驅(qū)動(dòng)皮帶的皮帶輪19通過皮帶16與電機(jī)連接。

3.切割機(jī)構(gòu)。切割機(jī)構(gòu)包括切條機(jī)構(gòu)和切塊機(jī)構(gòu)。在圖1中，切條機(jī)構(gòu)包括切條刀片11和刀軸，該刀軸為水平刀軸，其兩端安裝在機(jī)架側(cè)板1，25上；其切條刀片11為圓盤刀片，安裝在刀軸上并位于所留的縫隙的下部。切塊機(jī)構(gòu)包括電機(jī)14和安裝在電機(jī)上的水平切塊圓盤刀片13，該切塊圓盤刀片13位于切條機(jī)構(gòu)下部。切條刀片11有2個(gè)，對稱布置在帶齒的皮帶8下部兩側(cè)。

4.輸送機(jī)構(gòu)。在圖1中，輸送機(jī)構(gòu)安裝在該連接板外部的2個(gè)側(cè)板1，25之間，該輸送機(jī)構(gòu)含有上、下2個(gè)皮帶輪和1根帶齒的皮帶8，該帶齒的皮帶8繞過上述連接板并穿過所留縫隙。其中的上皮帶輪的軸端設(shè)有傳動(dòng)皮帶輪6，該傳動(dòng)皮帶輪6通過皮帶9連接的驅(qū)動(dòng)皮帶所在的皮帶輪7。

5.機(jī)架。在圖1中，機(jī)架由四面立板圍護(hù)而成，包括2個(gè)對應(yīng)的側(cè)板1，25和連接板22，2個(gè)側(cè)板1，25中部驅(qū)動(dòng)桿經(jīng)過的區(qū)域?yàn)橥ㄍ覆课唬送?個(gè)側(cè)板1，25在高度方向上的中部設(shè)有隔板。機(jī)架的下部設(shè)有抽屜式儲(chǔ)料機(jī)構(gòu)12，此外還設(shè)有廢舊紙、塑制品的檢測機(jī)構(gòu)和控制模塊。檢測機(jī)構(gòu)為光電檢測器，安裝在機(jī)架的側(cè)板上?？刂颇K安裝在隔板下部的剩余空間。

6.設(shè)備工作過程。在圖1中，當(dāng)紙杯放入時(shí)，光電探測器自動(dòng)檢測并發(fā)出信號使電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，電機(jī)通過帶傳動(dòng)的形式使推板3沿直線運(yùn)動(dòng)將紙杯壓扁。再由8推動(dòng)其向下運(yùn)動(dòng)，被縱、橫兩方向的切刀切成碎片，落入收集盒內(nèi)。

二、產(chǎn)品特點(diǎn)與應(yīng)用

該設(shè)備體積小、成本較低、安裝方便，采用220 V電源或蓄電池供電，動(dòng)力來源廣泛。內(nèi)置的托盤根據(jù)需要可以設(shè)計(jì)容納200個(gè)紙杯碎片。通過驅(qū)動(dòng)板和滑銷來驅(qū)動(dòng)壓板、壓縮紙杯，輸送機(jī)構(gòu)通過帶齒的皮帶將壓縮后的廢舊紙、塑制品向下傳輸至切割收集機(jī)構(gòu)。該設(shè)備既能處理一次性紙塑杯，又能處理其他需要壓縮切割的廢料，可放置在辦公、餐飲、火車等場所，占用空間小，同時(shí)，也避免了與其他廢棄物混合，實(shí)現(xiàn)了資源的再回收利用。

隨著人們環(huán)保意識的提高，并且基于可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略，一次性紙杯以及其他廢舊物的有效回收是未來面臨的一個(gè)環(huán)保問題。本文，筆者通過直線回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)在壓縮紙杯中的應(yīng)用研究，設(shè)計(jì)出紙杯回收設(shè)備。該設(shè)備具有結(jié)構(gòu)簡單、緊湊、精巧、操作方便、加工成本低等特點(diǎn)，并已獲得了發(fā)明專利。