餐桌自动清理装置设计

黄水华，徐国欢

（1.方大特钢科技股份有限公司，江西 南昌 330012；2.南昌工程学院机械工程学院，江西 南昌 330099）

0 引言

随着社会经济的发展，人们的生活品质不断提升，向往的生活有了更高的要求，希望生活更加智能化，环境更加舒适[1]。人们每天都接触的餐桌也有了很大的变化，材质也从之前普遍的木制变为现在的玻璃、大理石、藤艺、复合材料等等。各式各样的餐桌给人们就餐带来了便利同时，也愉悦了心情。然而，在享受完美味佳肴后需要及时清洗餐桌[2]。这对大多数快餐店、食堂、饭店等人流量大的地方来说，人工清洗餐桌费时费力，因此，设计一种经济实用、方便操作的餐桌清理装置具有较大的实用意义。

根据调查，目前市场上使用率最高的是圆形餐桌，本文针对4～6人用餐用圆形餐桌（直径约1000mm）设计了一种自动清理装置，旨在减轻餐饮工作人员的工作强度，提高人们的生活质量和幸福感。

1 餐桌自动清理装置总体方案

餐桌自动清理装置主要由伸缩装置、清洗系统、传动装置三部分组成[3]，如图1所示。

图1 餐桌自动清理装置示意图

2 伸缩装置的设计

目前市面上很多作品都要用到伸缩装置，日常生活中常见的伸缩装置主要有直线式伸缩装置和平行四边形铰接伸缩装置两种，鉴于直线式伸缩装置结构简单、稳定性好，本餐桌清理装置的伸缩装置为直线式伸缩装置，由固定杆、伸长杆和驱动电机三部分组成，如图2所示，其中固定杆为外径Ф32mm，内径Ф25mm的空心杆，杆长500mm，伸长杆为直径Ф25mm的实心杆，杆长500mm。清洗餐桌前，启动驱动电机正向开关，伸长杆实现正向直线运动，在达到合适的位置时关闭电机正向开关，伸缩杆停止伸长并固定。清洗餐桌后，启动驱动电机反向开关，伸长杆实现反向直线运动，在伸长杆缩回到初始位置时关闭电机反向开关，伸缩杆停止运动。

图2 伸缩装置示意图

3 清洗系统的设计

清洗系统由清洁液输送装置、清洁刷和收集器三部分组成。

（1）清洁液输送装置：由清洁液槽、微型抽水泵和U型管组成，如图3所示。清洁液槽长150mm，宽43mm，高23mm，上表面厚2mm，其他面厚1mm，清洁液进口直径Ф15mm，出口直径Ф7mm。清洁液输送装置在清洁刷的正上方，U型管与清洁液槽、微型抽水泵和清洁刷相连，在清洁液槽中加入清洁液，打开微型抽水泵的开关，微型抽水泵将清洁液通过U型管输送给正下方的清洁刷。

图3 清洁液输送装置示意图

（2）清洁刷：主要由高压出水管道、清洁海绵和橡胶挡板组成，其中清洁海绵选用可拆卸且去污能力强的纳米海绵，如图4所示。清洁刷长500mm，宽50mm，高25mm，橡胶档板厚8mm，高压出水管道直径Ф10mm，清洁海绵圆弧段半径R7.5mm。高压出水管道与清洁液输送装置中的微型抽水泵相连，泵出清洁液清洗桌面，在擦拭餐桌过程中，纳米海绵自动吸附桌面表面的污渍，且能够拆卸清洗。橡胶挡板的作用是挡住清洁液让其留在清洁刷中，防止漏出，此外，由于餐桌上时常会有纳米海绵难以擦去的残渣，橡胶挡板在运动时可以刮除这些残渣，从而更好地清洗桌面。

图4 清洁刷示意图

（3）收集器：主要用来收集废液和残渣，兼有固定伸缩装置和清洁刷的作用，如图5所示。收集器长540mm，宽124mm，高130mm，厚2mm。清洁刷完成清洗桌面工作后，自动将废液和残渣倒入收集器中，收集器低端槽口是为了让收集器能够伸进餐桌的下部，与餐桌完美对接，从而更好地收集废液和残渣。

图5 收集器示意图

4 传动装置

餐桌自动清理装置工作对象是直径1000mm左右的圆形餐桌，因此清洁刷必须要在桌面进行360°旋转才能完成整个桌面的清洁工作。为了让清洁刷能够稳定地在桌面旋转，采用传动准确、效率高、使用寿命长和结构紧凑的直齿锥齿轮传动装置，如图6所示。锥齿轮传动比i=1，z1=z2=21。锥齿轮传动装置由一对锥齿轮和一个电动机组合而成，左边轴线垂直的锥齿轮为主动轮，与电动机和伸缩装置相连接，右边轴线水平的锥齿轮为从动轮，与清洁刷相连。启动电动机的开关，电动机驱动主动轮，主动轮带动从动轮，从动轮带动清洁刷进行匀速转动，可360°清洗桌面，餐桌桌面清洗完成后，清洁刷回到初始位置，关闭电动机，清洁装置停止工作。

图6 锥齿轮传动装置示意图

5 仿真验证

采用三维建模仿真软件对餐桌自动清理装置的工作过程进行了仿真验证，餐桌自动清理装置模型如图7所示。首先启动电动机5，伸缩杆4拉伸到桌面1任意需要清理位置后关闭5，然后启动压力泵8将清洁液槽7中的清洁液输送到清洁刷6后，关闭8，启动电动机3，锥齿轮2带动清洁刷6绕桌面匀速360°旋转，完成了桌面的清洁后，6回到初始位置，关闭电动机3，启动电动机5，伸缩杆4复位，餐桌面废液和残渣入收集器9，关闭电动机5，完成餐桌的自动清理工作。餐桌自动清理装置的仿真工作过程顺畅，能连续完成桌面自动清理工作，说明本设计方案可行。

图7 餐桌自动清理装置模型图

6 结束语

餐桌自动清理装置主要包括伸缩装置、清洗系统和传动装置三个部分，伸缩装置可调节清洁刷在餐桌面上的清洁范围，清洗系统给清洁刷提供清洁液和收集餐桌清洁过程中的废液和饭菜残渣，传动装置采用一对参数相同的直齿锥齿轮实现匀速传动，并且使清洁刷在餐桌面能360°旋转，实现整个桌面无死角清理。餐桌自动清理装置适用于食常、饭店等就餐人流量大的场合，操作方便，经济实惠，省时省力，更重要的是能将人们从繁冗的体力劳动中解放出来，提升生活质量和幸福指数。