陈斌赫 张志杰 庄田 邹泽平 祝志芳
摘 要：餐盘清洗在日常生活中是必不可少的一项工作。为减轻人工劳力，设计了一种采用喷淋清洗和超声波清洗相结合的碗筷餐盘清洗装置，提高餐盘清洗速度和质量。该装置包括配套使用的收集篮和链条传动的收集架及自动上下料和传送带装置，通过两种传动装置结合加上控制模块便可实现全自动化工作。应用Pro/E软件中的MECHANICA对挂钩杆进行了理论计算与受力分析，验证了装置的合理性。
关键词：餐盘清洗;Pro/E;三维建模;受力分析
中图分类号：TM925.5 文献标志码：A 文章编号：2095-2945（2019）05-0041-02
目前在国内，对于商用洗碗机的研究设计仅仅只有十几年的历史，在基础研究方面的投入显得十分不足。但随着人们生活水平越来越好且对公共健康开始重视，商用洗碗机的普及率也会随之上升。本文通过对碗筷餐盘清洗装置进行综合分析，以及各种结构的受力计算、建模、有限元分析，通过详实的分析和严密的逻辑设计、精确的公式演算，得出一个相对完善的全自动化、喷淋清洗和超声波清洗相结合的碗筷餐盘清洗装置[1]。
1 碗筷餐盘清洗装置的总体结构
碗筷餐盘结构如图1所示，收集篮底面和四面设计为网格状以便清洗方便，其两条上长边外侧均匀分布数个外伸的吊耳，用于与收集架上的支撑杆连接，以实现自动上下收集篮完成连续工作;洗碗装置为半开式箱体结构，入口和出口处的收集架为开式，略高于中部，中间清洗，烘干，消毒部分为封闭式。装置有两个收集架，入口出口各一个，两个收集架作用类似。水槽是装置进行清洗工作的位置，其底部宽度略宽于收集篮宽度，为了让超声波分布均匀在两侧面上装有超声波发生器。
使用时将餐盘的收集篮放上入口处收集架，收集架上红外传感检测到有收集篮上架后便开始工作，控制入口处收集架的电机运转带动链条向下运动，收集篮跟随链条下降最后脱离收集架至传送带。传送带将收集篮运送至水槽中，接着水槽底部压力传感器触发。在经过喷淋-超声波-喷淋清洗后[2]，传送带将收集篮运至烘干消毒区，经过干燥和紫外线消毒后最终由将收集篮运送至出口收集架下，收集架将收集篮升起等待取走餐盘。
2 理论计算
为保证设计能够满足机械结构强度需求，对设计结构进行理论计算与验证分析，选取其中关键零件挂钩杆进行简化受力分析。钩子位置如图2所示。
由图2尺寸可以计算对于直径为8mm的横杆，弯曲应力为
扭转切应力为
按第三强度理论校核
按照第三强度理论校核，该横杆完全符合强度要求，故横杆出符合安全设计准则，横杆尺寸设计合理。
3 有限元分析
为了验证计算的可靠性，保证装置的安全工作，在装置三维模型的基础上英语Pro/E软件中的MECHANICA分析功能[3]，将力通过软件加载在建好的模型上模拟受力的真实情况，通过软件操作后的得到应力分布图如图3所示。
如图3所示，应力主要分布在横杆两端和钩子与横杆的连接处，而从图中来看应力最大处应力大小为16.6MPa，这个值比横杆在安全系数为2.5的情况下的许用应力=55MPa要小得多，所以通过软件模拟分析装置横杆处安全。
4 结束语
本文对超声波餐盘洗清装置的功能进行详细的分析[4]，完成了餐盘收集篮的上下运输机构的设计，包括挂钩杆的结构设计和链条型号的选择，使之更适合运输篮筐。对挂钩杆进行了强度校核以及有限元分析，并从机构和强度等方面论证了该机械机构的设计生产可行性。在人们生活水平日益提高的今天，有着广阔的市场前景。
参考文献：
[1]孙爱东.洗碗机行业现状与发展前景[J].电器制造商，2001（12）：44-45.
[2]李玉平，周里群.超声波洗碗机技术[J].家电科技，2004（02）.
[3]北京兆迪科技有限公司.Pro/ENGINEER中文野火版5.0产品设计实例精解[M].第四版.北京：机械工业出版社，2017.
[4]庞斌.超声波臭氧组合清洗技术试验研究与样机研制[D].西北农林科技大学，2010.
