新型自动无尘黑板的设计

王　鑫，仪登利，王小宁，王俊生

新型自动无尘黑板的设计

王鑫，仪登利，王小宁，王俊生

（辽宁工业大学 机械工程与自动化学院，辽宁 锦州 121001）

针对传统黑板擦拭过程中造成粉尘污染，易引发慢性呼吸道疾病的缺陷，设计了一款自动清理的无尘黑板。由书写装置、除尘装置和传动装置、支架4部分组成。将柔性黑板板面固定在传动装置上，通过电机带动黑板板面的转动，实现书写区域的上下移动。柔性板在转动的过程中，与其背面除尘装置中的湿润的板擦毛条相互摩擦，将粉尘吸附擦除。整个装置不仅实现了书写区与粉尘擦除区的分离，而且能够达到无飞溅式吸附除尘，极大地降低了粉尘污染，彻底解决黑板粉尘污染问题。

粉尘污染；黑板；除尘装置；分离

随着多媒体教学的开展，虽然黑板和粉笔经历了漫长时间的变化，但黑板在教学中的影响与地位是无法被取代的，粉尘污染一直存在。因此，针对传统黑板在擦拭过程中的粉尘污染和费力耗时等问题，我们改进黑板结构，设计出无尘、无污染的自动化程度高的新型自动无尘黑板。

1　产品结构及原理

黑板的结构及工作原理如图1所示。本设计由书写装置、除尘装置和传动装置、支架4部分组成。书写装置是以韧性强的背光纸作为黑板平面，不但视觉效果清晰，而且易清理、耐磨擦、价格低。利用上下轴和传动齿轮组成的传动装置，将书写黑板固定在框架内，并在电机的带动下，实现书写位置的移动。电动机由双极开关控制，通过开关控制黑板在任意位置启停，可实现书写与字迹擦除区的不同位置［1］。黑板板面在传动装置的带动下，将干净的、无字迹的板面传送到黑板正面，将准备清理的黑板板面传送到黑板背面，实现书写区与清理区分离，大大减少了粉尘污染。黑板背面的除尘装置内装有上中下3条固定的3段可拆卸滑道式板擦毛条，中间板擦毛条上面的润湿装置使板擦毛条处于润湿状态，当要擦除字迹时，润湿的板擦毛条将对黑板板面进行第一次无尘清理，润湿的板擦毛条吸附了粉笔颗粒［2］。由于是在湿润状态操作，因此，除尘过程避免了粉尘飞扬，实现无尘操作。随着板面的继续转动，当其通过上部或下部固定的板擦毛条时，将对黑板板面进行第二次吸干除尘处理，加快黑板的使用效率［3］。

12.从动轴图1　黑板结构图Fig.1 The blackboard structure

本装置中的润湿板擦毛条结构如图2所示。润湿装置主要对中间湿润毛条进行润湿，水管一端与板擦毛条接触，通过水管上的流量调节阀［4］进行湿润度调节，以使板擦毛条达到最佳润湿，最佳清理、吸附效果。本设计中湿润毛条与干燥毛条都采用如图2所示5、6、7、8结构，便于日后黑板的清理及维护。

考虑到黑板的的无尘性，黑板四周由轻质塑料板密封，致使清理过程漂浮的粉尘不会飘落到教室中，造成污染。与此同时，为了提高使用寿命和达到最佳的清理效果，在黑板四周留有3个板擦毛条的手动拆卸口，便于使用者对板擦毛条的清理或替换［5］。黑板的微型电机电源为12V直流稳压电源提供，确保使用过程的安全与节能［6］。

图2　润湿结构图Fig.2 The wetting structure

2　产品创新点

第一，黑板板面采用新型黑板纸，视觉效果清晰，易清理，耐磨擦且价格低；黑板板面可自动正反旋转，扩大了书写区域，实现书写区与粉尘清理区分离，降低粉尘污染；板面可在任意位置停歇，实现了局部清理和全幅清理粉尘的功能。

第二，板擦毛条为上下两层设计，上层毛条由喷淋装置润湿，实现无飞溅式吸附除尘，实现绿色环保；下层毛条板擦干爽，加快黑板使用效率；板擦毛条为普通毛条材质，取材广泛，价格低；毛条由固定滑道外壳和三段式可拆卸滑道构成，方便拆卸和清理。

第三，喷淋装置简单，利用输液管设计蓄水瓶和滴灌水管对板擦毛条进行喷淋润湿，将粉笔灰吸附于毛条上，达到无尘效果。

第四，传动机构简单，采用MC尼龙材料做传动齿轮，耐磨性强、抗冲击、耐疲劳，可以无润滑运行且无噪音成本低廉。

第五，整个装置由12V电源驱动，安全稳定，操作和控制方便。

3　结语

新型自动无尘黑板经反复试验确定其粉尘吸收处理能力达到了95%以上，真正实现了教室无粉尘污染。本装置不仅环保无污染、制造简便，而且使用安全方便、价格低廉，具有较好的市场前景。

［1］ 孙志礼.机械设计［M］.北京：科学出版社，2008.

［2］ 巩云帆.机械设计课程设计［M］.北京：科学出版社，2008.

［3］ 熊晓航.机械设计习题与设计实例［M］.锦州：辽宁工业大学，2013.

［4］ 姚玉英.化工原理［M］.天津：科学技术出版社，2000.

［5］ 王军，李明，王国庆.“机器人技术与创新实践”课程配套实验装置设计与研究［J］.实验室科学，2013，16（4）：11-13.

［6］ 成大先.机械设计手册［K］.北京：化学工业出版社，2010.

Design of new-type automatic dustless blackboard

WANGXin，YI Deng-li，WANGXiao-ning，WANGJun-sheng
（School ofMechanical Engineeringand Automation，LiaoningUniversityofTechnology，Jinzhou 121001，China）

According to the dust pollution caused by the traditional blackboard erasing process defects，which could easily cause chronic respiratory disease，this paper designs a self-cleaning dustless blackboard.This one is composed of a writing device，dust removing device，a driving device and a bracket.The flexible blackboard face is fixed on the transmission device driving the rotation of the blackboard，through the motor，realizes the writing region moving up and down.Flexible plate in the process of rotation，and the back side of the blackboard eraser dust removing device for wet wool mutual friction，will erase the dust adsorption.The whole device can separate the writing area and the dust erased area，and can achieve the non-existence of splash adsorption dust，which greatly reduces the dust pollution，completelysolves the problemofdust pollution ofthe blackboard.

Dust pollution；Blackboard；Dust removal device；Separation

TS951.7+1

A

1674-8646（2015）04-0059-02

2015-03-09

辽宁省教育厅项目（L2012228）；辽宁工业大学大学生创新项目（2014008）作者简介：王鑫（1991-），男，辽宁朝阳人，从事过程装备与控制研究。

仪登利（1979-），女，吉林德惠人，副教授，从事过程机械及控制研究。