連凱莘 吳卓林 劉威辰 喬穌予

摘? 要：文章提供一種集共享單車輸送、清洗、水回收功能于一體的新型的共享單車自動(dòng)清洗機(jī)器，涉及自動(dòng)感應(yīng)和電控裝置，屬于機(jī)械工程領(lǐng)域。此自動(dòng)清洗裝置具有連續(xù)清洗、節(jié)能環(huán)保、水資源循環(huán)利用的特點(diǎn)，在工作中可以大量減少人力，增加清洗強(qiáng)度，同時(shí)可以大大提升工作效率，提高裝卸效率，節(jié)約時(shí)間。該設(shè)計(jì)裝置有助于提升行業(yè)的發(fā)展水平，促進(jìn)共享單車清洗行業(yè)發(fā)展。

關(guān)鍵詞：共享單車;自動(dòng)清洗;裝置

中圖分類號(hào)：F572? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A? ? ? ? ?文章編號(hào)：2095-2945（2019）17-0029-03

Abstract： This paper provides a new type of automatic cleaning machine for the shared bicycle， which integrates the functions of conveying， cleaning and water recovery of the shared bicycle. This automatic cleaning device has the functions of continuous cleaning， energy saving and environmental protection， as well as water resource recycling. It can greatly reduce manpower， increase cleaning intensity， and greatly improve work efficiency， loading and unloading efficiency， and save time. The design device helps to improve the development level of the industry and promote the development of the shared bicycle cleaning industry.

Keywords： shared bicycle; automatic cleaning; device

1 概述

伴隨著社會(huì)進(jìn)程的加快和我國(guó)經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)速度的加快，城市共享單車?yán)鏾fo等在全國(guó)各地快速發(fā)展。ofo 是全球第一個(gè)無樁共享單車出行平臺(tái)，也是國(guó)內(nèi)共享單車行業(yè)的領(lǐng)先者，為全球20個(gè)國(guó)家提供了超過60億次高效綠色的出行，更是被國(guó)外青年和央視評(píng)為中國(guó)的“新四大發(fā)明”[1]。中國(guó)的城市公共自行車超過六百萬輛，越來越多的歐美國(guó)家也加入到了啟用城市公共自行車的行列當(dāng)中來[2]。與此同時(shí)，城市公共自行車的清潔維護(hù)也成為了一個(gè)嚴(yán)峻的問題。在如此龐大的數(shù)量面前，如果繼續(xù)使用以往的人力清潔方法，不僅人力清潔效率低，費(fèi)時(shí)費(fèi)力，且由于個(gè)人水平不一，甚至有可能因操作不當(dāng)對(duì)自行車產(chǎn)生損壞[3]。

因此，本文設(shè)計(jì)了一款能節(jié)省人力、物力及財(cái)力的城市公共自行車自動(dòng)清潔裝置，該裝置能夠?qū)崿F(xiàn)以下目標(biāo)：（1）通過設(shè)置水循環(huán)系統(tǒng)，使清洗的水通過集水槽回收到水箱中，在水箱中設(shè)置自來水管來進(jìn)行補(bǔ)充彌補(bǔ)清洗用水的不足，再通過水泵供給清潔液噴頭組和鏈條清洗噴頭進(jìn)行清洗以實(shí)現(xiàn)水的循環(huán)，進(jìn)而達(dá)到節(jié)約用水的目的;（2）實(shí)現(xiàn)共享單車的自動(dòng)清洗，保證清洗強(qiáng)度的情況下能達(dá)到節(jié)省人力，提升工作效率的目的;（3）通過自動(dòng)清洗，保證清洗均勻和一致性，進(jìn)而保證共享單車的清洗質(zhì)量。

2 整體裝置的構(gòu)造圖

本文設(shè)計(jì)的新型共享單車自動(dòng)清洗裝置的規(guī)格尺寸為長(zhǎng)1米，寬0.8米，高1.5米。該裝置主要包括輸送機(jī)和清洗機(jī)兩大部分。輸送機(jī)上設(shè)有N（N為5-15的整數(shù)）組自行車固定裝置，每組自行車固定裝置分別固定一個(gè)車輪。清洗機(jī)設(shè)置在輸送機(jī)上方，清洗機(jī)包括清洗箱、烘干機(jī)、清潔液噴頭組、感應(yīng)模塊、鏈條清洗噴頭、循環(huán)水系統(tǒng)和兩個(gè)電動(dòng)毛刷。具體的裝置示意圖如圖1所示。

3 清洗裝置的工作流程說明

3.1 輸送機(jī)和清洗機(jī)

結(jié)合圖1至圖5來對(duì)清洗裝置進(jìn)行說明，輸送機(jī)1上設(shè)有N組自行車固定裝置12，N為5-15的整數(shù)，每組自行車固定裝置12固定一個(gè)車輪;清洗機(jī)13設(shè)置在輸送機(jī)1上方，清洗機(jī)13包括清洗箱10、烘干機(jī)7、清潔液噴頭組5、感應(yīng)模塊4、鏈條清洗噴頭9、循環(huán)水系統(tǒng)14和兩個(gè)電動(dòng)毛刷11，清洗箱10的兩側(cè)分別設(shè)有進(jìn)口和出口，在進(jìn)口的正上方設(shè)有感應(yīng)模塊4，出口的正上方設(shè)有烘干機(jī)7，在清潔箱10內(nèi)設(shè)有滑動(dòng)架15，滑動(dòng)架15通過直線運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)沿著輸送機(jī)長(zhǎng)度方向能往復(fù)地運(yùn)動(dòng)，每個(gè)電動(dòng)毛刷11的兩端各自和滑動(dòng)架15的頂部和底部連接并能夠轉(zhuǎn)動(dòng)，在電動(dòng)毛刷11沿進(jìn)口方向的一側(cè)和出口方向的一側(cè)各設(shè)置有兩個(gè)清潔液噴頭組5，在進(jìn)口側(cè)的清潔液噴頭組5和電動(dòng)毛刷11之間設(shè)有鏈條清洗噴頭9，循環(huán)水系統(tǒng)設(shè)置在清洗箱10內(nèi)，循環(huán)水系統(tǒng)14供水給清潔液噴頭組5和鏈條清洗噴頭9。

每個(gè)電動(dòng)毛刷11由電機(jī)II21驅(qū)動(dòng)，每個(gè)電動(dòng)毛刷11的高度低于車把，和自行車鏈條高度相近處所述電動(dòng)毛刷11上的刷毛是有特殊的塑料軟毛制成，防止清洗過程夾鏈條;感應(yīng)模塊4為接近開關(guān)。在輸送機(jī)的電機(jī)一側(cè)設(shè)有控制面板2，控制面板與控制柜相連，控制柜內(nèi)設(shè)有PLC，控制面板2上設(shè)有輸送機(jī)1啟動(dòng)開關(guān)、總開關(guān)和急停開關(guān)。

3.2 固定裝置

圖1和圖3每組自行車固定裝置12進(jìn)行說明，包括兩個(gè)擋桿12-2和兩組夾板12-1;自行車的前輪的兩側(cè)和后輪的兩側(cè)各設(shè)置有一組夾板12-1，每組夾板12-1固接在所述鏈板1-1上，每組夾板12-1含有兩個(gè)夾板12-1，每組夾板12-1的兩個(gè)夾板之間各設(shè)置有一個(gè)擋桿12-2，每個(gè)擋桿12-2與自行車輪相貼。

3.3 鏈板輸送機(jī)

圖1說明對(duì)輸送機(jī)1為鏈板輸送機(jī)進(jìn)行說明，每組所述自行車固定裝置12設(shè)置在鏈板輸送機(jī)的鏈板上，每組自行車固定裝置12中心的距離和自行車前后輪中心的距離相等。

3.4 清洗液噴頭

圖1和圖2對(duì)清潔液噴頭組5進(jìn)行說明，包括鋼管和M個(gè)清潔液噴頭，M為3-10的整數(shù)，每個(gè)清潔液噴頭等間距的布置在鋼管上?？拷M(jìn)口處的清潔液噴頭組5的鋼管上連通有清潔液罐，清潔液罐內(nèi)盛裝有清潔液。

3.5 循環(huán)水系統(tǒng)

圖2和圖4對(duì)循環(huán)水系統(tǒng)進(jìn)行說明，包括水箱14-2、水泵14-1和集水槽14-6，水箱14-2設(shè)置在輸送機(jī)1的下方。

集水槽14-6的槽底部設(shè)置有漏水孔且集水槽14-6上設(shè)置有過濾網(wǎng)，集水槽14-6設(shè)置在水箱14-2的頂部，水箱14-2內(nèi)設(shè)置有自來水管14-5和浮動(dòng)機(jī)構(gòu)，浮動(dòng)機(jī)構(gòu)與自來水管14-5相連能使自來水開閉，水箱14-2的底部通過管道與水泵的進(jìn)水口14-1相連通，水泵14-1的出水口、清潔液噴頭組5和鏈條清洗噴頭9三者之間通過管道相連通且管道之間的交匯處設(shè)有三通，清潔液噴頭組5與三通出水口之間、鏈條清洗噴頭9與三通出水口之間各設(shè)有電動(dòng)閥門，電動(dòng)閥門為常開狀態(tài)。

水箱中的自來水管14-5自動(dòng)出水，當(dāng)水量達(dá)到一定的量后，浮動(dòng)機(jī)構(gòu)將自來水管14-5關(guān)閉，當(dāng)水量少于設(shè)定的水量時(shí)，自來水自動(dòng)出水，水箱中的水通過泵送入的清潔液噴頭組5和鏈條清洗噴頭9進(jìn)行共享單車清洗的清洗工作，清洗后的水流入的水箱上的集水槽14-6，集水槽14-6的水通過漏水孔并經(jīng)過過濾流入到水箱中。

通過自來水和收集水相結(jié)合供水來實(shí)現(xiàn)清洗，實(shí)現(xiàn)水的循環(huán)利用，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)節(jié)約用水，更加的經(jīng)濟(jì)。

3.6 浮動(dòng)機(jī)構(gòu)

圖4對(duì)浮動(dòng)機(jī)構(gòu)進(jìn)行說明，包括浮動(dòng)球14-3和支撐桿14-7，浮動(dòng)球14-3上設(shè)有連桿，連桿的端部設(shè)有密封活塞，密封活塞與自來水管14-5的出水口相對(duì)，連桿的中間與支撐桿14-7的一端鉸接，支撐桿14-7的另一端固接在水箱14-2的底部。浮動(dòng)球14-3通過自身重力下沉，將密封活塞打開，自來水管14-5出水，水箱的水達(dá)到一定量后，浮動(dòng)球14-3浮起來后帶動(dòng)浮動(dòng)球14-3上的連桿，使密封活塞將自來水關(guān)閉，從而保證水箱的水充足，進(jìn)而保證清洗供水。

3.7 直線運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)

圖5對(duì)直線運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)進(jìn)行說明，包括四個(gè)齒輪19、四個(gè)齒條18、四個(gè)滑塊17和四個(gè)直線導(dǎo)軌16，滑動(dòng)架15的兩側(cè)的上端和下端各固接有兩個(gè)滑塊17，每個(gè)滑塊17在每個(gè)直線導(dǎo)軌16上滑動(dòng)，每個(gè)直線導(dǎo)軌16固定在清洗箱10上，滑動(dòng)架15的頂部和底部各設(shè)有兩個(gè)齒輪19，且滑動(dòng)架15頂部和底部的齒輪19通過傳動(dòng)軸22連接，傳動(dòng)軸22通過軸承座固定在滑動(dòng)架15上，每個(gè)齒輪19與每根齒條18嚙合，滑動(dòng)架15上的兩個(gè)傳動(dòng)軸22分別通過電機(jī)I20驅(qū)動(dòng)。電機(jī)工作，帶動(dòng)齒輪在齒條上直線運(yùn)動(dòng)，進(jìn)而帶動(dòng)滑動(dòng)架15沿著直線導(dǎo)軌16做直線運(yùn)動(dòng)。

4 整體工作裝置的工作流程原理

共享單車固定在自行車固定裝置上后，按下控制面板上的輸送機(jī)啟動(dòng)開關(guān)，將共享單車送入清洗機(jī)的清洗箱后，清洗箱上方的感應(yīng)模塊感應(yīng)到共享單車后產(chǎn)生信號(hào)并對(duì)PLC發(fā)出指令，PLC通過繼電器開啟水泵使各噴頭工作，開啟電機(jī)II21和電機(jī)I20帶動(dòng)電動(dòng)毛刷工作，同時(shí)PLC對(duì)輸送機(jī)發(fā)出延時(shí)斷電指令，當(dāng)輸送機(jī)將共享單車送入到清洗機(jī)的清洗位置時(shí)停止，共享單車入口側(cè)的清潔液噴頭組將噴出高壓水霧（含自行車專用清潔劑），同時(shí)滑動(dòng)架在電機(jī)I20的驅(qū)動(dòng)下帶動(dòng)電動(dòng)毛刷做往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)，對(duì)車身灰塵及油污進(jìn)行清洗，車身灰塵及油污的清洗時(shí)間通過PLC進(jìn)行設(shè)定，車身灰塵及油污的清洗結(jié)束后，PLC通過繼電器使共享單車在輸送機(jī)帶動(dòng)下繼續(xù)行進(jìn)，出口側(cè)的清潔液噴頭組噴出清水水霧，對(duì)車身清洗液及鏈條上殘留的清洗液進(jìn)行清洗，單臺(tái)共享單車清洗完畢后，通過輸送機(jī)送出清洗箱，烘干機(jī)的感應(yīng)開關(guān)感應(yīng)到共享單車產(chǎn)生信號(hào)傳遞給PLC，PLC通過繼電器使烘干機(jī)工作，完成清洗烘后的烘干工作，最終人將共享單車推出。

5 結(jié)束語

本文設(shè)計(jì)的城市共享單車自動(dòng)清洗機(jī)裝置，計(jì)劃將目前人工清洗單車形式研制成為共享單車自動(dòng)清洗機(jī)設(shè)備，結(jié)合履帶系統(tǒng)、自動(dòng)感應(yīng)和電控裝置為一體，實(shí)現(xiàn)大規(guī)模單車高效自動(dòng)清洗的便捷功能。通過設(shè)置水循環(huán)系統(tǒng)，使清洗的水通過集水槽回收到水箱中，在水箱中設(shè)置自來水管來進(jìn)行補(bǔ)充彌補(bǔ)清洗用水的不足，再通過水泵供給清潔液噴頭組和鏈條清洗噴頭進(jìn)行清洗以實(shí)現(xiàn)水的循環(huán)，進(jìn)而達(dá)到節(jié)約用水的目的的同時(shí)，保證清洗強(qiáng)度的情況下能達(dá)到節(jié)省人力，提升工作效率的目的，從而保證清洗均勻和一致性，進(jìn)而保證共享單車的清洗質(zhì)量。優(yōu)于傳統(tǒng)的人工清洗，改善了技術(shù)人員人工操控的限制，利用機(jī)械清洗來減少因人工操作不當(dāng)對(duì)單車本身的損傷，使得清洗流程更加科學(xué)、規(guī)范和方便，提升作業(yè)效率，節(jié)約資源，提高操作專業(yè)化。

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