【正文】 接有臥式掃刷，主要功用是把吸嘴下方的垃圾再次揚(yáng)起，降低塵粒的懸浮速度，使垃圾更容易吸到集塵箱。 當(dāng)盤刷處于下放外伸浮動(dòng)工作狀態(tài)，在行進(jìn)清掃作業(yè)過 程中，由于駕駛原因或路面設(shè)計(jì)的原因，有可能與前方的道路固定設(shè)施如護(hù)欄枉芏、路緣石等發(fā)生碰撞。盤刷水平接觸地面，會(huì)使整個(gè) 盤刷的刷毛同時(shí)與路面接觸旋轉(zhuǎn)，加快了刷毛的磨損，縮短了刷毛的使用壽命。這樣才能保證足夠的清掃寬度。當(dāng)盤刷下放，刷毛與路面相接觸后，由于盤刷自重和外加力作用刷毛會(huì)產(chǎn)生變形彎曲，對(duì)路面產(chǎn) 生一定壓力，用以清掃垃圾。剛度適中的刷毛可使 刷毛在離開路面時(shí)釋放出大小適當(dāng)?shù)膹椥粤ψ饔迷诶鴫m粒上使其獲得理想的速度。由圖 4可見，盤刷轉(zhuǎn)速不同時(shí)，刷毛接地點(diǎn)相對(duì)于路面的絕對(duì)運(yùn)動(dòng)速度和方向的變化情況。絕對(duì)速度的大小，將影響到垃圾在刷毛作用下所獲得的速度及被拋射的距離，而速度的方向決定垃圾被拋射的方向。因此，若保持盤刷的轉(zhuǎn)速和接地速度都不變，提高清掃車行駛速度可以增大刷毛接地點(diǎn)的絕對(duì)速度，但會(huì)減小絕對(duì)速度的和內(nèi)傾角，這二者的變化趨勢(shì)相反。（ 4)彈簧和鏈條組成盤刷系統(tǒng)的避讓機(jī)構(gòu)，當(dāng)清掃車在清掃作業(yè)中碰到護(hù)欄或者障礙物體時(shí)，該機(jī)構(gòu)便可以回縮，彈簧伸長，拉力增加，緩沖沖擊，當(dāng)過障礙后，在彈簧力的作用下盤刷又恢復(fù)常態(tài)，進(jìn)行正常工作，該機(jī)構(gòu)能有效的使盤刷安全的越過障礙。 (6)液壓馬達(dá)是用來驅(qū)動(dòng)盤刷旋轉(zhuǎn)的裝置，使盤刷按照一定方向、一定的轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)。其清掃過程如圖 6所示，盤刷和吸嘴以及滾刷均分布于整個(gè)待吸掃區(qū)域中，盤刷往車體外伸，傾斜放置地面呈 一定角度接觸，其接觸區(qū)域?yàn)樯刃螆A弧區(qū)，使清掃作業(yè)時(shí)，塵埃往同一方向拋射。 2021 屆畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 16 圖 6 清掃區(qū)域 、盤刷清掃機(jī)理 盤刷的轉(zhuǎn)動(dòng)是由液壓馬達(dá)的旋轉(zhuǎn)來驅(qū)動(dòng)的。如果在盤刷底面整體觸地旋轉(zhuǎn)的情況下，如圖 7（ a），就會(huì)造成廢物沿著整個(gè)圓周的切線方向被拋出，這樣不僅起不到清掃收集廢物的作用，卻會(huì)造成廢物四溢、揚(yáng)塵四起，使路面更加混亂，城市更加不整潔。盤刷內(nèi)側(cè)觸地位置的確定，以扇形角度 ? 為 120176。 、盤刷系統(tǒng)機(jī)構(gòu)參數(shù)設(shè)計(jì)計(jì)算 在進(jìn)行盤刷系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)，首先需要構(gòu)思整個(gè)系統(tǒng)功能的實(shí)現(xiàn)及各參數(shù)的設(shè)計(jì)。 圖 9 盤刷系統(tǒng)整體參數(shù)簡圖 2021 屆畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 18 圖 9中，盤刷支撐架轉(zhuǎn)軸到連桿機(jī)構(gòu)中豎桿 OA 的距離為 1L ，調(diào)節(jié)桿 AB 的長度為2L ，支撐桿 OC 的長度為 3L ，豎桿 BC到盤刷中心的距離為 4L ，盤刷底面直徑為 d ，豎桿兩鉸點(diǎn) OA 間距離為 1H ，豎桿鉸點(diǎn) B 到盤刷底面的距離為 2H ，盤刷下放角度為 ? ，盤刷工作時(shí)底面與地平面夾角為 ? ，掃路車底盤車架間距離為 5L ，盤刷支架外伸距離為6L ，盤 刷外伸角度為 ? ，清掃寬度為 B 。而合理的盤刷觸地角度是由機(jī)構(gòu)調(diào)節(jié)盤刷內(nèi)傾和側(cè)傾共同作用的結(jié)果。而扇面的形成光靠盤刷的內(nèi)傾還不夠，同時(shí)還需要合適的側(cè)傾角度才 圖 10 盤刷側(cè)傾角度示意圖 能保證，側(cè)傾角 ? 是由馬達(dá)支座與四連桿鉸接座的相互轉(zhuǎn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)的，如圖 10所示。盤刷下落到正常作業(yè)高度以后，盤刷的觸地2021 屆畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 20 角度很小，對(duì)于觸底壓力的計(jì)算影響不大，故可以簡化。 2021 屆畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 21 圖 11 盤刷連桿機(jī)構(gòu)靜力學(xué)分析 由 11圖，以點(diǎn) O 建立力矩平衡方程： ? ? ? ? ? ?1 2 3 3 3 4 3 8 1 7G + G L c o s c o s c o s s in2 c A X TG L L N L L F H N L? ? ? ?? ? ? ? ? ? 2021 屆畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 22 圖 12 盤刷組件及桿 BC靜力學(xué)分析 如圖 12， 以點(diǎn) C 建立力矩平衡方程： 1 8 3 4B X CF H N L G L?? 2021 屆畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 23 圖 13 桿 AB 靜力學(xué)分析 由圖 13， 點(diǎn) A受力為 FAX 和 FAY ，同時(shí)還受重力 1G 和 FBX 、 FBY ，得： AX BXFF? 綜合這 3式得： ? ?7C 1 2 331 2 3 37L si nN = G + G +G c os c ossi nTCTNLG G G N LNL????? ? ?? 由公式 ， ? ?2 13 3P = 5 . 3 1 0 1 0 . 1 8 ( 2 ) a r c c o s 1BmE J hd h Z vLR? ? ? ?? ? ? ?? ? ? ?? ? ? ? 2021 屆畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 24 式中： d —— 刷毛直徑， m ； Rm —— 盤刷半徑， m ； L —— 刷毛自由長度， m ； E —— 刷毛的彈性模量， Pa ； J —— 刷毛斷面的慣性矩； h —— 刷毛的變形量， m ； n —— 盤刷的轉(zhuǎn)速， /minr ； mV —— 盤刷的圓周線速度， /ms BZ —— 工作刷毛數(shù)。有些障礙物過大，盤刷系統(tǒng)無法逾越，此時(shí)盤刷系統(tǒng)將與障礙物產(chǎn)生硬性碰撞，會(huì)導(dǎo)致?lián)p壞。避讓機(jī)構(gòu)最組要的部分是避讓彈簧。如圖 14 所示，彈簧 ED 正常清掃作業(yè)長度為1S ，桿 OC長度為 3L ，點(diǎn) D 為彈簧與桿 OC 鉸接點(diǎn)， OD 長度為 7L ，桿 BC 長度為 1H ，彈簧與桿 OC 的下壓方向夾角為 ? ，彈簧與桿 OC 外伸方向夾角為 ? ，機(jī)構(gòu)下壓角度為 ? ，機(jī)構(gòu)外伸角度為 ? 。 則知，彈簧的拉伸力 1TN 為： T1 1 0N =p(s )s? 則在面 OABC 內(nèi)，彈簧提供的用于調(diào)節(jié)觸地壓力的提升力 ,1TN 為： ,T 1 177N =N c ossinc osTEExLLy???????式 中 ， = +ar cta n 當(dāng)盤刷發(fā)生磨損到限度位置，盤刷作業(yè)未遇到障礙避讓時(shí)，由于盤刷在作業(yè)中還會(huì)繼續(xù)磨損，單有因?yàn)檎{(diào)節(jié)一到了極限位置，因而會(huì)造成整個(gè)盤刷機(jī)構(gòu)的下壓角度 ? 增加，彈簧伸長，盤刷的觸地壓力將會(huì)減小，所以在設(shè)計(jì)時(shí)必須對(duì)盤刷磨損的情況進(jìn)行考慮。以前面確定的盤刷系2021 屆畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 28 統(tǒng)機(jī)構(gòu)參數(shù)為基礎(chǔ)，結(jié)合盤刷系統(tǒng)設(shè)計(jì)的思路與構(gòu)造，參照整車布局的設(shè)計(jì) 思路與性能參數(shù)，并通過對(duì)該機(jī)構(gòu)的各主要工況進(jìn)行靜力學(xué)分析和計(jì)算，可以確定出盤刷系統(tǒng)各力學(xué)性能參數(shù)如表 3： 表 3 盤刷系統(tǒng)力學(xué)性能參數(shù) 7L =330mm 1d =4mm ?， =190 EX =100mm P=7N/mm 1G = EY =20mm 0S =332mm 2G = EZ =220mm ? =270 3G = L? =100mm ? =130 D=40mm ?， =240 盤刷的參數(shù)選擇與計(jì)算 盤刷接地壓力可用以下經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算： ? ?2 13 3mP = 5 . 3 1 0 1 0 . 1 8 ( 2 ) a r c c o s 1BmE J hd h Z vLR ????? ? ? ??????? ?? 式中： 式中： d — 刷毛直徑，取 210 3m? ； mR — 盤刷半徑，取 m ； L — 刷毛自由長度，取 ； E — 刷毛的彈性模量，取 10 Pa? ； J — 刷毛斷面的慣性矩，取 12 10 m?? ； h 刷毛的最大變形量，當(dāng)刷毛的最大變形量 ? 的時(shí)候，刷毛或以側(cè)面開始沿路面滑動(dòng)，減小其自由長度，因此，取 0． 02m ； ??13 n — 盤刷的轉(zhuǎn)速，取最高轉(zhuǎn)速 120 /minr mV — 盤刷線速度，取 /ms； BZ — 工作刷毛數(shù)，取 500。 (5)驅(qū)動(dòng)盤刷所需的功率： E=Pa+Pb= 盤刷磨損及壽命計(jì)算 對(duì)于掃路車盤掃系統(tǒng)來說，盤刷由于易磨損而造成的使用壽命短的問題是關(guān)系到清掃性能的重要一環(huán)，所以必須加以考慮。但是盤刷刷絲形狀基本對(duì)其磨損影響較小?，F(xiàn)在通常大多使用聚丙烯材料制作盤刷單絲刷頭，用于掃路車，保潔車等特種車 輛刷盤或主2021 屆畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 30 刷組合板用環(huán)衛(wèi)用刷。 （ 3）路面狀況的影響 掃路車主要用于公路、街道、廣場、廠房等道路場所的垃圾清理工作。耐磨性好，持續(xù)時(shí)間長的刷絲，不僅可以為用戶節(jié)省費(fèi)用，同時(shí)也減少了用戶頻繁更換刷絲的苦惱。 通過前面內(nèi)容及分析可知盤刷刷絲的磨損對(duì)掃路車無論是在清掃性能上還是結(jié)構(gòu)功能設(shè)計(jì)上都有較大影響，故需要進(jìn)行分析計(jì)算。 代入相應(yīng)數(shù)值， 求得， T = h 由于盤刷在工作過程中會(huì)經(jīng)歷各種各樣復(fù)雜的工況，難以用具體的公式對(duì) 其各工況進(jìn)行詳盡的描述，故上式只作為對(duì)盤刷性能的一個(gè)參考。吸嘴頂部的出風(fēng)口通過一根可以伸縮的橡膠吸管與垃圾箱箱體相連。吸嘴停止作業(yè)時(shí)，通過液壓缸的作用，而使得吸嘴能夠提升到規(guī)定的高度，保證車輛的通行安全。油缸只對(duì)吸嘴的提升有作用，并沒有對(duì)吸嘴下放起作用，即下放時(shí)，油缸活塞在吸嘴重力的作用下自由伸長，活塞缸腔內(nèi)不產(chǎn)生壓力，這樣使得吸嘴即使在不平路面上工作時(shí)，吸嘴都能隨路面的起伏而上下浮動(dòng)，油缸也隨之自由伸縮，相當(dāng)于吸嘴下放到地面后，就不受到油缸的約束了。這兩根銷成十字交叉布置，如此布置，吸嘴將可2021 屆畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 34 以前后左右擺動(dòng)，是吸嘴在駛過不平的路面時(shí)能保持一定的離 地間隙，而不會(huì)導(dǎo)致漏風(fēng)嚴(yán)重，保持了吸嘴的吸力，使得垃圾吸收干凈，也延長了吸嘴的使用壽命，同時(shí)還能減小吸塵口處的噪音。吸嘴尾部加裝臥式掃刷可以減輕風(fēng)機(jī)的負(fù)荷，又可以提高清掃效率。 圖 16滾輪受力分析 在吸嘴上拉簧、調(diào)節(jié)筒和鏈條的功：可以有效的延長吸嘴的使用壽命。 臥式掃刷的參數(shù)選擇與計(jì)算 臥式掃刷刷接地壓力可用以下經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算： ? ?2 13 3P = 5 . 3 1 0 1 0 . 1 8 ( 2 ) a r c c o s 1BmE J hd h Z vLR? ? ? ?? ? ? ?? ? ? ?? ? ? ? 式中： 式中： d — 刷毛直徑，取 210 3m? ； mR — 盤刷半徑，取 ； L — 刷毛自由長度，取 m ； E— 刷毛的彈性模量，取 10 Pa? J— 刷毛斷面的慣性矩，取 12 10 m?? h刷毛的最大變形量，當(dāng)刷毛的最大變形量 h≥ O． 15L的時(shí)候，刷毛或以側(cè)面開始沿路面滑動(dòng)，減小其自由長度，因此，取 0． 01m； 2021 屆畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 35 n— 盤刷的轉(zhuǎn)速，取最高轉(zhuǎn)速 120r/m mV — 盤刷線速度，取 /s； BZ — 工 作刷毛數(shù)，取 50。 (5)驅(qū)動(dòng)滾盤刷所需的功率： E=Pa+Pb= 滾刷軸的直徑計(jì)算： 對(duì)于承受彎扭復(fù)合作用的軸可用經(jīng)驗(yàn)公式估算其最小直徑： 2021 屆畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 36 3 PdAn? 式中： ? ?63 9 .5 5 1 0 / 0 .2TA ??? P—— 液壓馬達(dá)的功率 n—— 掃刷的轉(zhuǎn)速 當(dāng)彎矩相對(duì)扭矩很小或只受扭矩時(shí)， ??T? 取較大值， A取較小值；反之， ??T? 取較小值，A取較大值。通過查機(jī)械設(shè)計(jì)教程得出 ??T? 和 A值如表 6： 表 6 ??T? 和 A值 軸的材料 A3 1Cr18Ni9Ti 45 40Cr、 35SiMn、42SiMn ??T? /MPa 1525 2035 2545 3555 A 14926 13512 126103 12997 本設(shè)計(jì)采用的臥式掃刷軸采用 45鋼， A取 11