[实用新型]具有集尘功能的黑板擦

说明书

本实用新型是一种可自动集尘的黑板擦，且不需要电能或其他能源，属于简易卫生的教学用品。

现有的黑板擦大多没有除尘装置，使用时粉尘飞散，影响教师和学生的健康。现有的电动吸尘黑板擦，则由于体积大、份量重、结构复杂、成本高，易损坏等原因，而不便于推广。

本新型克服了现有黑板擦上述缺点，提供了一种揩擦性能好，集尘效率高，且轻便耐用的揩擦工具，它的揩擦和集尘过程同时进行，从根本上解决了普通板擦前侧粉尘堆积、散落、擦过的黑板面上有浮尘的问题，使揩擦性能提高。它有效地解决了教师尘染全身的苦恼，解决了教室长期以来粉尘污染的问题。它的使用同普通板擦一样方便，且结构简单，成本低廉，便于生产，因此适合各类学校普及。

发明本新型的基本思想是直接利用擦拭黑板过程中手挥动板擦所作的功，将揩体连续地接触黑板擦拭字迹，揩体携带粉尘离开黑板，揩体上粉尘的清除和收集的过程，同时进行，提供一种机械型的手动揩擦，集尘装置。它包括：（1）揩擦体它是由表面为可粘附粉尘的耐磨纤维毡、绒布、或其他材料的圆辊状揩擦体；（2）摩擦驱动机构  它是由表面为与黑板面有较大的摩擦系数，具有较大的弹性变形刚度的材料构成的摩擦轮；（3）变速传动机构  它是由揩擦体中心旋转轴，摩擦轮中心旋转轴，以及实现轴间变速的齿轮付或其他传动系统构成；（4）用于支承、定位、和提供揩体室  传动室，集尘仓以及除尘件的壳体和前盖。擦拭过程中，摩擦轮在黑板上纯滚动，通过变速传动机构驱动辊状揩体绕其平动的轴心转动。与黑板接触处的揩体相对黑板滑动，擦掉字迹；同时由于辊状揩体绕自轴的转动，揩体材料连续地接触黑板清除字迹，携带字迹粉尘转移到壳体内，并由置的除尘件，将揩体上的粉尘清掉，使在重力作用下，落入下面的集尘仓。

下面进一步分析本实用新型在擦拭过程中运动、受力、和摩擦功率之间的关系。

设正常擦拭每个辊状揩体与黑板面间的摩擦力为F，揩体与黑板面之间的滑动摩擦系数为f1，摩擦轮与黑板面间的静摩擦系数为f2，变速传动机构的传动比为i，挥动黑板擦的速度为v，辊状揩体半径为R，忽略轴系及刮尘件处的摩擦损失，则当摩擦轮与辊状揩体转动方向相反时有：

辊状揩体相对与其轴心的转动角速度为  v×i×R；

与黑板接触处的揩体的擦拭速度为  v＋v×i；

手加在黑板擦上的侧向力为  F＋F×i；

手加在黑板擦上的垂直于黑板面方向的正压力为  F／f1＋F×i／f2；

黑板擦的摩擦功率为  （F＋F×i）×v＝F×v＋F×i×v；

其中F×i×v为由于摩擦轮的存在而增加的揩体摩擦功率。

可以看出  摩擦轮上的摩擦力及增加的摩擦功率均与传动比i成正比例。当i＝0时辊状揩体基本上不转动，相当于普通板擦擦拭，摩擦轮不需要摩擦力；当i≠0时，摩擦轮处需静摩擦力F＊i来驱动辊状揩体转动，以完成擦拭字迹和粉尘从揩体上的清除，同时也增加了擦拭功率。当变速传动机构为一级齿轮付或交叉带传动（轮绳机构）时，辊状揩体与摩擦轮转动方向相反，并且通过改变齿数比或带轮直径比，可以得到不同的传动比i。

当变速传动机构为正常带传动时，揩体与摩擦轮同向转动，只要传动比  i≠1，则辊状揩体不在黑板上纯滚动，揩体以速度（1－i）×v擦拭字迹，这时摩擦轮所需静摩擦力仍为F×i，但摩擦功和手的侧向力分别减小为F×（1－i）×v和（1－i）×F。

摩擦轮提供足够的摩擦力  F×i，关键在于它与黑板面间的静摩擦系数f2和正压力，故摩擦轮表面要用橡胶等与黑板面有较大的摩擦系数的材料构成，而摩擦轮上面的正压力则通过控制摩擦轮与辊状揩体半径之差、以及揩擦材料厚度、压缩变形刚度等因素来解决。

辊状揩体的转动方向及传动比i决定了驱动辊状揩体转动所需要的摩擦轮静摩擦力、手的侧向力、和擦拭功率的大小。根据摩擦轮及揩体与黑板面之间的摩擦系数和手握板擦用力习惯的不同，可以选用不同的传动比。

与普通黑板擦相比，由于同黑板同时接触的面积大大减少，本新型黑板擦的使用需较小的侧向力和正压力，使用更为轻便，由于辊状揩体的转动，无尘的揩体材料连续地擦拭黑板字迹，同时也使揩擦速度和有效揩擦功率增大，改善擦字效果。由于板擦侧面及其与黑板面之间不在有粉尘堆积，擦过的黑板面上没有浮尘。