基本信息
- 项目名称：
- 会呼吸的黑板擦
- 来源：
- 第十二届“挑战杯”省赛作品
- 小类：
- 能源化工
- 大类：
- 科技发明制作B类
- 简介：
- 会呼吸的黑板擦，通过内部风机的转动，在板擦内部与外部之间形成压强差，使外部压强大于板擦内部压强，从而使粉笔灰通过刷毛固定板上的空隙吸入板擦的内部。它有黑板擦外壳、刷毛、吸尘室、风机、粉尘出口阀、风机的开关、回收器等七部分组成。技术上的可行性，设计的科学性，使其具有很高的推广价值。
- 详细介绍：
- 一．产品介绍 1．设计目的 基于粉笔灰的巨大危害和传统黑板擦的弊端，本着“低碳环保，节能减排”的理念，“会呼吸的黑板擦”通过风机的使用避免了粉尘的飘扬，给师生营造一个良好的环境。通过对粉笔灰的回收再利用，能够降低粉笔的生产成本，为企业创造更大的利润。在生产过程中通过对废弃材料的利用，既降低的生产成本，又实现了废弃物的循环再利用。 2．工作原理 会呼吸的黑板擦，通过内部风机的转动，在板擦内部与外部之间形成压强差，使外部压强大于板擦内部压强，从而使粉笔灰通过刷毛固定板上的空隙吸入板擦的内部，关上风机后，粉尘会在重力作用下自动落入吸尘室内，大大的减少了粉尘的飘扬。粉尘积累到一定量时，打开下部的粉尘出口阀，可以回收粉笔 灰，进行粉笔灰的再利用，降低生产成本。 3．技术指标 ⑴刷毛：刷毛采用尼龙丝 尼龙丝纤细柔软，弹力比较好，有较好的摩擦作用，加上其耐磨、不吸水的特性，所以成了刷毛的首选材料。尼龙(Nylon,Polyamide,简称PA)是指由聚酰胺类树脂构成的塑料。此类树脂可由二元胺与二元酸通过缩聚制得，也可由氨基酸脱水后形成的内酰胺通过开环聚合制得。此黑板擦主要采用PA1010材料制成的刷毛，其主要性能有： 1.机械强度高，韧性好，有较高的抗拉、抗压强度，耐疲劳性能突出，制件经多次反复屈折仍能保持原有机械强度。 2.耐腐蚀，十分耐碱和大多数盐液，还耐弱酸、机油、汽油，耐芳烃类化合物和一般溶剂。 3.有自熄性，无毒，无臭，耐候性好,对生物侵蚀呈惰性，有良好的抗菌、抗霉能力。 ⑵风机 风机的电动机采用36ZYT永磁直流电动机 ⑶外壳及固定板 外壳及固定板使用低密度聚乙烯塑料，又称“高压软塑料”。它是由乙烯单体用微量氧作引发剂，在1200-2000个大气压、温度为100-300℃条件下，用氧、有机过氧化物或偶氮化合物为引发剂进行聚合而成。低密度聚乙烯塑料成本低，透明，化学惰性，密封能力好，易于成型加工，强度高，韧性好，刚性强，耐热耐寒，具有良好的耐环境应力开裂，耐撕裂强度等性能。 ⑷电池 电池使用Alkaline 高伏碱性9V型号电池。 ⑸出口阀 出口阀使用一薄铁片，铁片的一端固定在黑板擦底部，另外一端可自由活动，在黑板擦靠近可自由活动的铁片的一段内部固定一小磁铁，利用磁铁的吸引力可对铁片进行固定，把铁片自由端移开即可释放粉尘。 4．使用说明 使用时打开风机开关，电机带动扇叶转动，在板擦内外形成压强差，把擦掉的粉笔灰吸入吸尘室。 当吸尘室内的粉笔灰积累到一定量时，打开下部的铁片，将粉笔灰转存至回收盒内，进行循环利用，然后将铁片拨到原处，即关闭出口阀。 动力不足时，打开电池舱门更换电池。 5．性能测试 在设计出成品后，我们对作品进行了多次测试。通过测试，我们发现了一系列问题。首先是开孔太小，导致粉尘不能被吸入。在此基础之上，我们开大了吸尘孔，满足了粉笔灰通过吸尘孔进入吸尘室的要求。其次是最下面吸尘孔位置过低，出现了粉尘通过吸尘孔溢出的现象。我们提高了最下面吸尘孔的位置。最后，在测试中还发现尚有一定量的粉尘飘扬，考虑是电机功率过低的原因，在增大了电机功率之后，该问题得到了很大程度上的改善。经实际测试，作品吸收粉尘的效率能达到80%左右，能满足实际应用的要求。 6．产品优势 “会呼吸的黑板擦”吸入的时危害师生身心健康的粉笔灰，呼出的是可再循环再利用的原材料。一呼一吸间既节能环保，又具有良好的经济效益。相比于传统黑板擦，具有以下优势： ⑴改善了师生工作、学习的环境，大大减轻了粉笔灰所带来的危害。 ⑵降低了粉笔的生产成本。在粉笔的制作过程中，矿物质和熟石膏的制备，在总生产成本中占有很大的比例。回收的粉笔灰能作为原材料直接配制成混合液，大大降低了原材料矿物质和熟石膏的成产成本。 ⑶有利于废物的回收再利用。该黑板擦的外壳主体采用塑料材质，这部分可以使用各种废弃塑料，既降低了生产成本，又实现了节能减排，低碳环保。 二．对作品创新性、先进性、科学性的说明 1创新性：我们的创新点有五：1.吸尘性。我们在黑板擦的内部安装了风机，扇叶与电动机用塑料板隔开，电机和扇叶之间的连接轴承通过塑料板中间开孔，利用电池带动小型风机旋转，从而造成黑板擦内部与外部之间的气压不同，利用压差将粉笔灰吸入黑板擦的吸尘室内。2.经济型。将收集来的粉笔灰重新利用生产粉笔，降低粉笔的生产成本。 3.环保。刷毛和刷板。刷毛我们利用回收的牙刷的毛制造而成，从而减少成本。刷板上开空隙，从而使粉笔灰很容易的吸入吸尘室内。阻力较小。4.磁性出口阀。我们在黑板擦内设计了吸尘室和磁性出口阀，吸尘室用于积累粉笔灰，当风机开关关闭，即可打开出口阀，将粉笔灰收集入回收器内。粉尘的出口阀是磁性开关。5.外形美观。黑板擦的外形我们进行了改进，由以前的长方体改成鼠标形状的。这样既便于拿又美观。而且所加风机较小，轻便快捷。 2先进性：我们设计的“会呼吸的黑板擦”，优点体现在：软毛刷将粉笔擦下来之后，风机的旋转造成黑板擦外的气压比黑板擦内的气压大，从而使粉尘通过刷板的孔隙吸入黑板擦壳体（即吸尘室）内，避免了粉尘的飘扬。在吸尘室的底部装有粉尘出口阀，它是利用磁性制造而成的。在黑板擦的底部出口阀处，固定一个小磁铁，然后开关利用小铁片制造而成。小铁片利用轴承固定在出口阀的另一端，利用阀将粉尘卸掉，并且还可以对回收的粉笔灰重新利用，制造粉笔。可以营造一个清新的环境，废物的重新利用又可实现循环经济、低碳环保。而且，我们所设计的黑板擦明显的造价较低，并且人工擦黑板一定程度上可锻炼身体，活跃同学们的思路。 3科学性：我们利用了电机带动扇叶工作，扇叶与电动机用塑料板隔开，避免了电机受损。并设计了磁力出口阀，避免了收集的粉尘无故泄露。 三. 推广前景 目前市场上出售的粉笔48支/盒，价格1.8元/盒。采用粉笔灰的循环利用可降低约50％的成本，节省的成本可用来购买电池等消耗品。 现阶段，我国大部分地区使用的仍是传统的黑板擦。粉笔灰飘扬造成的危害，是一个不容忽视的问题。老师，是无私奉献的园丁，哺育着祖国的新一代；学生，是祖国的花朵，是祖国建设的中流砥柱。关注师生的身心健康，就是对祖国的未来负责。广阔的市场前景，必将大大促进“会呼吸的黑板擦的“推广。 我国是一个拥有13多亿人民的人口大国，还处于社会主义初级阶段。会呼吸的黑板擦，价格低廉，使用方便，将其广泛运用，符合我国的基本国情。 其次，风机吸尘已经是比较成熟的技术。各种各样的风机已经运用到生活的各个方面。成熟的技术，是“会呼吸的黑板擦“成功投入市场的保证。 另外“会呼吸的黑板擦“相比于目前市场上的产品具有技术简单易行，易于操作的优点，有利于产品的市场推广。 好的产品也需要良好的市场作支撑，在我国实行科教兴国的政策背景下，仅高校数量就在1500所以上，而每所学校所需要的黑板擦数量是很大的。仅以郑州大学为例，所需要的黑板擦数目就在1000块以上，这就决定了“会呼吸的黑板擦“具有极其广阔的市场前景。 综合作品在技术、价格、实用性等方面的优势，“会呼吸的黑板擦”必将具有很高的推广价值。
作品图片
作品专业信息
设计、发明的目的和基本思路、创新点、技术关键和主要技术指标
- 设计目的：粉尘对老师和学生的危害性日益突出。“会呼吸”的黑板擦可以回收利用粉笔灰，来制造粉笔，降低粉笔的生产成本。另外，黑板擦的材料利用回收已废弃的材料制造的。从而在实现了节能环保要求的基础上，为老师和学生创造了清新健康的环境,同时也符合低碳经济的要求。 基本思路：风机开关开启后，风机的旋转造成黑板擦外的气压比黑板擦内的气压大，形成压强差，从而使粉尘通过刷板的孔隙吸入黑板擦壳体（即吸尘室）内，避免了粉尘的飘扬。 创新点：将风机装在黑板擦内部，吸入飘扬的风尘。回收利用废弃材料，节能环保，降低成本。 技术关键：通过风机有效吸入风尘，尽最大可能降低粉尘的飘扬。 主要技术指标：1.外壳总体为18*11*8.4，即长为18cm,宽为11cm,厚度为8.4cm，可利用体积为1663.2cm3，，其中，电动机和电池所占用的体积为1000cm3。2.电池型号9V ALKALINE 电池3个。3.电动机的型号36ZYT，19.1mN.m,3500r/min,7w,24V.I<0.7A。4刷毛采用PA1010材料制成的尼龙丝。5外壳及固定板使用低密度聚乙烯塑料。
科学性、先进性
- 科学性：利用了电机带动扇叶工作，扇叶与电动机用塑料板隔开，避免了电机受损。并设计了磁力出口阀，避免了收集的粉尘无故泄露。同时现在风机技术已经较为成熟，技术上的可行性，保证了作品的科学性。 先进性：软毛刷将粉笔擦下来之后，风机的旋转造成黑板擦外的气压比黑板擦内的气压大，从而使粉尘通过刷板的孔隙吸入黑板擦壳体（即吸尘室）内，避免了粉尘的飘扬。在吸尘室的底部装有粉尘出口阀，它是利用磁性制造而成的。在黑板擦的底部出口阀处，固定一个小磁铁，然后开关利用小铁片制造而成。小铁片利用轴承固定在出口阀的另一端，利用阀将粉尘卸掉，并且还可以对回收的粉笔灰重新利用，制造粉笔。可以营造一个清新的环境，废物的重新利用又可实现循环经济、低碳环保。而且，我们所设计的黑板擦明显的造价较低，并且人工擦黑板一定程度上可锻炼身体，活跃同学们的思路。
获奖情况及鉴定结果
- 我们团队所设计的“会呼吸的黑板擦”凝结了团队成员之智慧，是由全体成员一点一点设计出来的，是我们团队精神的象征。这是我们团队近期刚设计出来的，目前还没有参加其他的比赛。也没有获得任何的奖励。
作品所处阶段
- 作品仍处于实验室阶段。我们在模型的基础之上，设计了成品。相信随着不断改进，产品一定会越来越实用。
技术转让方式
- 寻找有意生产“会呼吸的黑板擦”的厂家，进行技术入股，是产品早日进入市场，造福社会。
作品可展示的形式
- 作品可以实物、产品的形式，进行展示。
使用说明,技术特点和优势,适应范围,推广前景的技术性说明,市场分析,经济效益预测
- 使用说明：工作时打开风机开关，吸入粉尘；停止工作，只需关闭开关即可。 技术特点：1.利用软刷毛与黑板之间的摩擦力，将粉尘擦除，并通过吸尘孔进入吸尘室。2.利用风机产生较大的内外压差，将附于刷毛上的粉尘吸入黑板擦的吸尘室内。3.利用磁性开关实现粉尘输出黑板擦，从而进行回收再利用。 优势：较低的生产成本，又能改善了师生工作，学习的环境，同时降低了粉笔的生产成本，还有利于废物的回收再利用。 作品适用于一切学校。我们所设计的黑板擦只有14.2元，并且粉尘的后处理工作比较完善，实现循环再利用。据我们所进行的市场调查，许多学校也表示，现有的人工黑板擦和全自动黑板擦都不是很令人满意，我们的产品造价较低，而且对粉笔灰的清理做到了行之有效，所以产品的经济型效益可观。
同类课题研究水平概述
- 市场上目前使用最广泛的全自动黑板擦，是用四个电动机作动力，其中两个电动机装在一个与黑板同样大小的框架上，并且通过减速器使其与横梁一起做上下移动，另外两个电动机使一排软毯作圆周运动并使其擦去黑板上的粉笔字迹，使用者只需按动按钮即可实现自动化操作。 但是就目前而言，这种产品的推广还是有一定难度的，它还存在着很多方面的不足：首先是总价比较高，电动机用量过多，耗资过大，并且粉笔灰的后处理不完善，导致一定程度的浪费。 此外还有一些黑板擦是使用水进行运作的，缺点就更大了，水痕导致留有字迹，而且若是在冬天，课间十分钟水分不可能干掉，而且造价较高。当然，也有人发明手工黑板擦，却不尽完善。大部分在粉尘处理上有一定缺憾，而且粉尘都被扔掉。 当前市场上的黑板擦，虽然都越来越趋于实用，但都没能从根本上解决粉笔灰飘扬的问题。而飘扬的粉笔灰，正是严重危害师生身心健康的罪魁祸首。
