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基本信息
- 項(xiàng)目名稱：
- 胡蜂巢摘取器創(chuàng)新設(shè)計(jì)制作
- 小類：
- 機(jī)械與控制
- 大類：
- 科技發(fā)明制作B類
- 簡介：
- 本裝置涉及機(jī)械領(lǐng)域，特別是涉及一種密封柔性切割裝置，具體是一種胡蜂巢摘取器，由袋子部分和切割部分組成，主要裝備消防部隊(duì)用于地面作業(yè)機(jī)械化摘取胡蜂巢。通過直流無刷外轉(zhuǎn)子電機(jī)高速旋轉(zhuǎn)帶動(dòng)尼龍切割繩，實(shí)現(xiàn)對(duì)胡蜂巢的柔性切割。電機(jī)控制采用目前電力電子技術(shù)應(yīng)用最廣泛、研究最熱的脈沖寬度調(diào)制實(shí)現(xiàn)，是利用微處理器數(shù)字的輸出對(duì)模擬電路進(jìn)行控制的一種非常有效的技術(shù)。
- 詳細(xì)介紹：
- 本項(xiàng)目設(shè)計(jì)的胡蜂巢摘取器以袋子部分為密封載體，通過無刷外轉(zhuǎn)子電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)尼龍切割繩進(jìn)行柔性切割，脈沖寬度調(diào)制控制電樞電壓以實(shí)現(xiàn)連續(xù)穩(wěn)定調(diào)速，主要裝備消防部隊(duì)用于地面作業(yè)機(jī)械化摘取胡蜂巢。 該裝置主要由袋子部分和切割部分組成。袋子部分在整個(gè)工作過程中承擔(dān)密封任務(wù)，由鋼圈、內(nèi)袋、外袋、支撐架組成。切割部分主要用于對(duì)胡蜂巢根部的切割，由切割機(jī)構(gòu)和轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)組成。切割機(jī)構(gòu)是由壓蓋、切割繩、電機(jī)以及連接零件通過螺紋緊固鏈接組成。轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)可向擋板方向轉(zhuǎn)向，用于垂直位置的切割，以增強(qiáng)該裝置的空間適應(yīng)性。 工作時(shí)，一個(gè)操作者將袋子部分舉起，拉動(dòng)收緊繩初步密封胡蜂巢；另一操作者舉起切割部分，啟動(dòng)電機(jī)并調(diào)節(jié)至合理轉(zhuǎn)速帶動(dòng)切割繩旋轉(zhuǎn)切割胡蜂巢。在整個(gè)過程中，一直拉緊收緊繩保持密封效果。端頭打結(jié)的拉繩通過通孔銷、彈簧、支架的軸心孔及中空的伸縮桿內(nèi)部到操作者手中，轉(zhuǎn)向蓋下底有插銷孔，與通孔銷配合插入支架中，并用螺栓聯(lián)接。必要時(shí)，操作者可以通過拉繩使轉(zhuǎn)向蓋旋轉(zhuǎn)切割。切割完成時(shí)，胡蜂巢整體落入密封的內(nèi)袋，并順著外袋滾落地面完成工作。 該裝置具有小、輕、巧等特點(diǎn)，既克服了傳統(tǒng)手工摘取蜂巢的困難，又解決了園林機(jī)械振動(dòng)噪聲大的缺陷。該裝置不僅適用于一維簡單蜂巢，還可以推廣到二維甚至多維蜂巢的切割。在產(chǎn)品性能成熟之后可以大量裝備消防部隊(duì)，亦或推廣到普通居民，達(dá)到消防資源人力物力的優(yōu)化配置效果。由于本裝置的切割原理簡單實(shí)用及控制技術(shù)的廣泛應(yīng)用，通過部分修改和整合，本裝置也可作為小型園林多功能作業(yè)機(jī)械，能夠完成簡單的枝葉修飾、水果采摘等工作，從而避免了多項(xiàng)目混合作業(yè)造成的設(shè)備重復(fù)使用，具有很大的使用價(jià)值及市場(chǎng)推廣價(jià)值。
作品圖片
作品專業(yè)信息
設(shè)計(jì)、發(fā)明的目的和基本思路、創(chuàng)新點(diǎn)、技術(shù)關(guān)鍵和主要技術(shù)指標(biāo)
- 發(fā)明目的： 目前，國內(nèi)摘取胡蜂巢主要采用傳統(tǒng)人工方式，雖然能達(dá)到摘取蜂巢目的，但由于蜂巢大小及地點(diǎn)的復(fù)雜性，其弊端是顯而易見的。 基本思路： 1.前期準(zhǔn)備；2.方案選定；3.機(jī)械加工；4.電機(jī)確定；5.控制器整合；6.整機(jī)裝配調(diào)試。 一、整機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與幾何建模 1）整體布置設(shè)計(jì) 該裝置主要針對(duì)高空作業(yè)以及危險(xiǎn)摘除任務(wù)，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上應(yīng)滿足裝置零部件簡單、輕巧。 2）袋子部分設(shè)計(jì)與制作 袋子主要承擔(dān)整個(gè)過程中的密封任務(wù)。 3）切割機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)與制作 切割機(jī)構(gòu)用于完成切割蜂巢。 4）轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)與制作 轉(zhuǎn)向蓋通過螺栓固定實(shí)現(xiàn)旋轉(zhuǎn)。 二、制作材料選擇 設(shè)計(jì)要求裝置的零件結(jié)構(gòu)簡單且輕巧，同時(shí)成本要低。 三、最優(yōu)切割轉(zhuǎn)速研究 改變電壓調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速，對(duì)相應(yīng)紙板切割試驗(yàn)，記錄試驗(yàn)數(shù)據(jù)。 四、電機(jī)類型選擇確定 電機(jī)選用結(jié)構(gòu)簡單、效率高、壽命長等優(yōu)點(diǎn)的無刷直流電動(dòng)機(jī)。 五、電機(jī)控制器設(shè)計(jì)制作 電機(jī)控制器采用脈沖寬度調(diào)制(PWM)來控制電機(jī)電樞電壓的方法，實(shí)現(xiàn)連續(xù)穩(wěn)定調(diào)速，具體由電子調(diào)速器和脈沖發(fā)生器組成。 創(chuàng)新點(diǎn)： 1、地面工作代替高空作業(yè)； 2、電機(jī)尼龍切割繩柔性切割，具有退讓性； 3、彌補(bǔ)了國內(nèi)市場(chǎng)胡蜂巢摘取機(jī)械的空白； 4、轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)巧妙、簡潔實(shí)用。 技術(shù)關(guān)鍵及指標(biāo)： 1、無刷外轉(zhuǎn)子電機(jī)尼龍切割繩柔性切割； 2、內(nèi)外袋結(jié)合； 3、轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)制作； 4、電機(jī)控制器。
科學(xué)性、先進(jìn)性
- 胡蜂巢摘取器通過直流無刷外轉(zhuǎn)子電機(jī)高速旋轉(zhuǎn)帶動(dòng)尼龍切割繩，實(shí)現(xiàn)對(duì)胡蜂巢的柔性切割。 本裝置在地面工作代替高空作業(yè)的優(yōu)勢(shì)顯得尤為突出。尼龍繩柔性切割蜂巢的理念更是打破了傳統(tǒng)觀念的束縛，不但解決了園林機(jī)械切割振動(dòng)及噪聲大的弊端，而且切割繩對(duì)硬物避讓性的特點(diǎn)也避免了造成不必要損失的后果。 綜上所述，科學(xué)的尼龍柔性切割與先進(jìn)的控制技術(shù)應(yīng)用結(jié)合于此胡蜂巢摘取器，整機(jī)美觀實(shí)用、輕巧便攜，從切割到摘除全程實(shí)現(xiàn)機(jī)械化，適用于多維胡蜂巢且密封性好，集多模塊于一體，易裝卸搬運(yùn)，操作方便快捷。本裝置也可以擴(kuò)展到其他有類似需要的環(huán)境，具有很大的使用價(jià)值及市場(chǎng)推廣價(jià)值。 參考文獻(xiàn)： [1]崔俊，張躍寧，李幸輝，張雅林，王培新，李有忠，李孟樓．中國襲人胡蜂防治研究進(jìn)展[J]．西北林學(xué)院學(xué)報(bào)，2007． [2]劉小春，首珩．無刷直流電動(dòng)機(jī)的單片機(jī)控制[J]．自動(dòng)化技術(shù)與應(yīng)用，2009．
獲獎(jiǎng)情況及鑒定結(jié)果
- 2010年11月在某校第二屆“XX杯”學(xué)生課外學(xué)術(shù)科技作品競賽中榮獲科技發(fā)明類一等獎(jiǎng)； 2011年3月24日，提出專利申報(bào)，申報(bào)號(hào)：201120080559.1； 為確保作品的創(chuàng)新性，該作品正在查新，由于提交時(shí)間緊迫，查新報(bào)告只附于紙質(zhì)作品中。
作品所處階段
- 專利申請(qǐng)受理；實(shí)驗(yàn)階段
技術(shù)轉(zhuǎn)讓方式
- 無
作品可展示的形式
- 實(shí)物模型；圖紙；現(xiàn)場(chǎng)演示
使用說明,技術(shù)特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì),適應(yīng)范圍,推廣前景的技術(shù)性說明,市場(chǎng)分析,經(jīng)濟(jì)效益預(yù)測(cè)
- 工作時(shí)，一個(gè)操作者將袋子部分舉起，拉動(dòng)收緊繩初步密封胡蜂巢；另一操作者舉起切割部分，啟動(dòng)電機(jī)并調(diào)節(jié)至合理轉(zhuǎn)速帶動(dòng)切割繩旋轉(zhuǎn)切割胡蜂巢。在整個(gè)過程中，一直拉緊收緊繩保持密封效果。端頭打結(jié)的拉繩通過通孔銷、彈簧、支架的軸心孔及中空的伸縮桿內(nèi)部到操作者手中，轉(zhuǎn)向蓋下底有插銷孔，與通孔銷配合插入支架中，并用螺栓聯(lián)接。必要時(shí)，操作者可以通過拉繩使轉(zhuǎn)向蓋旋轉(zhuǎn)切割。切割完成時(shí)，胡蜂巢整體落入密封的內(nèi)袋，并順著外袋滾落地面完成工作。 該裝置具有小、輕、巧等特點(diǎn)，既克服了傳統(tǒng)手工摘取蜂巢的困難，又解決了園林機(jī)械振動(dòng)噪聲大的缺陷。由于本裝置的切割原理簡單實(shí)用及控制技術(shù)的廣泛應(yīng)用，本裝置也可作為小型園林多功能作業(yè)機(jī)械，能夠完成簡單的枝葉修飾、水果采摘等工作，具有很大的使用價(jià)值及市場(chǎng)推廣價(jià)值。 總之，通過對(duì)胡蜂巢摘取器的改進(jìn)與整修，使其功能不僅限于摘取蜂巢，更可延伸到有類似需要的領(lǐng)域，裝備消防部隊(duì)的同時(shí)亦可推廣到各園林單位，其經(jīng)濟(jì)效益是不言而喻的。
同類課題研究水平概述
- 胡蜂又稱黃蜂，是毒性最強(qiáng)的蜂種，是社會(huì)性昆蟲，它們組成各自的群體并建造共棲的巢穴。多數(shù)胡蜂在樹上用蜂蠟或干草等材料建造結(jié)構(gòu)復(fù)雜的巢穴。 全球氣候變暖，國家出臺(tái)了一系列退耕還林的政策，胡蜂的數(shù)量大增，也導(dǎo)致蜇人事件頻繁發(fā)生。胡蜂活動(dòng)時(shí)間主要在春夏，正在成為傷害城市公共安全的新問題，摘除馬蜂窩已成為消防部門的一項(xiàng)常務(wù)性服務(wù)，引起了社會(huì)的廣泛關(guān)注。 目前，國內(nèi)市場(chǎng)上還沒有專門摘取胡蜂巢的機(jī)械裝置，大多數(shù)情況下只能求助于消防部隊(duì)，依靠經(jīng)過特殊訓(xùn)練的消防隊(duì)員手工、水攻或火攻摘取。手工摘蜂巢既費(fèi)時(shí)又費(fèi)力，很多時(shí)候是高空作業(yè)，而且胡蜂逃出數(shù)量很多，危險(xiǎn)性大；水攻則需要準(zhǔn)備高壓水槍，事先還要疏散人群，以防被激怒的蜂群螫傷，這勢(shì)必會(huì)受到當(dāng)?shù)丨h(huán)境及人為因素的影響，這些都是國內(nèi)傳統(tǒng)常用摘取蜂巢方法的弊端。 除了現(xiàn)在最常用的傳統(tǒng)摘取蜂巢方法外，拍打或網(wǎng)捕、攜藥毒殺和巢穴熏殺等冷門方法也偶爾被用到。拍打或網(wǎng)捕只是解決了局部胡蜂襲人問題，根本不能解決問題的實(shí)質(zhì)，而且操作危險(xiǎn)困難。攜藥毒殺是用小紗網(wǎng)拍輕輕捕獲胡蜂，然后將毒性較強(qiáng)的“農(nóng)藥+糖液”，涂在胡蜂的胸、腹部，再放飛。攜藥胡蜂回巢后，其他胡蜂即會(huì)舔食其體上的有毒糖液，致使全巢中毒。這種方法雖然可以達(dá)到消滅胡蜂的目的，但是一些農(nóng)藥對(duì)環(huán)境的破壞是顯而易見的，難免遺留新的環(huán)境問題。巢穴熏殺方法的基本思想與攜藥毒殺方法類似，主要是發(fā)現(xiàn)胡蜂巢穴后，在夜晚將農(nóng)藥撒到巢內(nèi)或巢口；對(duì)樹木或建筑物上的胡蜂巢，可用農(nóng)藥噴巢；或在小棉球內(nèi)吸入5～10mL的敵敵畏，然后綁在竹竿一端，將帶藥棉球插入胡蜂巢內(nèi)，即可毒死整群胡蜂。這種方法的弊端也同攜藥毒殺方法，由于采用了敵敵畏等農(nóng)藥，很容易引起新的環(huán)境問題，造成巨大的損失。 在國外，對(duì)胡蜂巢的摘取也只限于傳統(tǒng)的手工摘取及簡單的園林機(jī)械套用。利用一些割草機(jī)械在高空對(duì)胡蜂巢切割不但很難把握平衡，操作費(fèi)力繁瑣，振動(dòng)噪聲大，而且對(duì)硬物毫無退讓性，難免造成不必要的損失。 綜上所述，為了減少胡蜂對(duì)居民的危害，消除不必要的隱患，研制出一種專門摘取胡蜂巢，簡單、經(jīng)濟(jì)又實(shí)用的機(jī)械裝置是十分必要的。但是目前國內(nèi)外尚無關(guān)于胡蜂巢摘取器這方面的相關(guān)報(bào)道和產(chǎn)品，類似的實(shí)用型專利也甚為罕見，有的也只停留于理論構(gòu)想階段。因此，針對(duì)于胡蜂巢摘取器，國內(nèi)外研究水平相當(dāng)，目前尚屬空白。
