机械吸尘黑板擦的研究设计

陈鉴++邵春光

摘要：黑板擦及粉笔的发展见证了世界教育事业的一步步发展，为人类传播知识，普及教育，立下了汗马功劳。随着社会的发展和科技的进步，黑板已经由最初的写字类黑板，发展到了先进的影音及显像类黑板。然而黑板及黑板擦在世界范围内的概念进化并没有在教育领域有彻底的革新，在国外，由于小班教学及教育发展较成熟，大多使用第二代产品白板及油墨笔教学，这种黑板没有粉尘的危害，但成本较高。在国内，由于我国的发展及人口现状，绝大多数场合还是使用的第一代黑板及粉笔，并且这种现状在未来较长一段时间内无法改变。这种配合的最大缺点就是粉笔灰扬尘问题，文章对这些危害身体健康的问题提出了不同的解决方案。

关键词：环保；教学；黑板擦

中图分类号：TS951.71 文献标识码：A文章编号：1006-8937（2014）20-0014-02

1项目背景

在当今中国，粉笔仍是教师授课必备工具，几乎所有的中小学教师都在使用传统的粉笔上课，而由粉笔的粉尘造成的危害不可忽视。

据国家及地区相关部门的调查显示，教师病近年来呈现上升趋势，已经是不可忽视的问题。其主要原因是老师上课经常用到粉笔，而粉笔的不合理制造及使用，导致了一些列的危害。其中粉尘引起的尘肺以及各种急慢性呼吸道疾病是目前职业病中危害最严重和最广泛的一种。

粉笔由碳酸钙硫酸钙组成，教师在使用粉笔时会产生大量的粉笔粉尘。由于粉尘不能尽快散去，飘在空气中，危害师生的身体健康。同时，粉笔的制造和使用也会引发很多社会环境问题。

粉笔对人体危害的形式主要有以下几个方面：

①肺部影响：粉尘对教师身体的危害，尤其是对肺部的危害较为显著。会引发常见慢性、急性肺炎等疾病。

②上呼吸道影响：会引起病变，鼻炎、哮喘、鼻咽、支气管等部分的癌变等常见问题。

③眼睛影响：严重伤害眼部粘膜，形成慢性炎症，诱发近视。

针对以上情况，为有效解决粉笔扬尘对教师造成的生理危害，本小组研究并设计了该款机械式吸尘黑板擦，采用非电力系统式机械系统，结构简单性能可靠，同时具备出色的吸尘效果，在中小学教学系统有广泛的应用前景。

2研究内容及研究重点

2.1理论模型

转速-风速模型；通过电机模型可以得到一定电压下的风扇转速，下面根据流体力学连续性方程讨论风速与风扇转速的关系：

转速➡风量➡风速

风速与扇叶转速有一定的关系，假设（如图1所示）为扇叶某圆周上的截面：

取扇叶上任意一点Vn为风扇上该点线速度Vn=2 πrn/60，即为风在此点的水平速度，那么竖直向上的速度Vz=Vn·tan