【導讀】鍵外購件使掃路車產(chǎn)品性能和可靠性大大提高。但目前我國掃路車的水平與國外。發(fā)達國家相比，還存在一定的差距，特別是在產(chǎn)品的可靠性方面。文中介紹了道路清掃車的改裝設計說明。敘述了在改裝道路清掃車過程中容易出。對清掃系統(tǒng)進行了詳細的設計，敘述了相關專用設備的工作原理，并進行。對掃盤、吸嘴、集塵箱、風機等設備的選擇進行了仔細的對比分析。證道路清掃作業(yè)的安全性。

　　

【正文】 （ ） 為 風機轉 速 2 900r/min， 為發(fā)動轉速 2 200 3 800r/min， 為風 機帶輪， 副發(fā)動機帶輪。 取 。 當 時發(fā)動機基本處于最大功率，經(jīng)濟油耗工況下工作，滿足設計要求。 驗算帶速 （ ） 帶速 在 525m/s 范圍，滿足要求。 初選中心距 15 取 =450mm，符合 2 帶長 （ ） 參照表 132， 窄 帶 SPZ 取 L=1250mm。 實際中心距 驗算小帶輪包角 （ ） 滿足要求 。 求 v 帶根數(shù) Z （ ） 式中 ： —— 單根 V帶 的基本功率 ； —— 單 根 V帶 i 時 額定功率的增量 ； —— 包角修正系數(shù) ； —— 帶常修正系數(shù) 。 查 表 135 的 =。 故傳 動比 i 查表 得 = 又 = 查 137和 132 得 ， （ ） 取 Z=4 根 。 作用在帶輪上的力 查表 得 SPZ 窄 V帶 單位長度 質量 q=，由 （ ） 作用在軸上壓力為 （ ） 帶輪結構件零件圖 。 16 集塵箱的設計 集塵系統(tǒng) ,主要工作部分為位于車體中上部的集塵箱。集塵箱是集塵系統(tǒng)的核心 ,集塵箱的結構直接決定了其流場分布 ,從而決定了集 塵效率。圖為設計清掃車集塵箱的結構示意圖。清掃車工作時 ,從吸盤中吸入的垃圾隨著高速氣流一起進入集塵箱內 ,由于集塵箱體內部空間大 ,氣流在集塵箱內速度迅速下降 ,當氣流速度下降到一定程度 ,在重力的作用下 ,垃圾將會與氣流分離并將沉降在集塵箱的底部 ,而氣流則會經(jīng)由集塵箱的頂部 ,在風機的作用下排出集塵箱 ,輸送到吸盤作為二次回吹 [11]。 圖 集塵箱結構 為提高集塵箱體的容積利用率和降塵效率，對集塵箱體的結構進行了一系列的優(yōu)化，其目的有三個： （ 1） 提高集塵箱體的容積利用率和降塵效率； （ 2） 降 低在靠近底部位 置的氣流速度 ,有利于垃圾的沉降與堆積； （ 3） 提高氣流在集塵箱內部的停留時間。 圖 為 本設計垃圾箱結構示意圖，提高吸盤至集塵箱體內部的管道高度，增加圓弧擋板。這樣高速氣流主要集中在從吸盤導管的出口處與集塵箱內部擋板處，而且高度氣流所占面積很小。在離開內部擋板后，氣流速度迅速下降。在集塵箱體內部大部分區(qū)域，氣流速度比較均勻，相對于不均應氣流 ,其最高氣流速度較低，這有利于垃圾與氣流的分離。 集塵箱卸載擺臂 的設計 集塵箱卸載才用擺臂卸載，才用法擺臂卸載有利于卸載時整車的穩(wěn)定。 17 擺臂的結構形式如圖 所示 : 圖 集塵箱卸載擺臂結構 擺臂的材料為 45 鋼，擺臂折點采用接點表面焊接而成。 擺臂的校核， 擺臂受力如圖所示，擺臂在上升 時候 B 點受力最大，故校核 B 點滿足強度則整個擺臂滿足要求 ， 可對 擺臂 進行剛度和強度驗算 。 圖 集塵箱卸載擺臂結構 軸的撓度和轉角如圖 所示，若軸在垂直面內撓度為 cf ，在水平面內撓度為 sf 和轉角為 δ，可分別用下式計算： EILbaFfc 3221? （ ） EILbaFfs 3222? （ ） ? ?EIL ababF 31 ??? （ ） 18 式中 : 1F —— 齒輪齒寬中間平面上的徑向力（ N）； 2F —— 齒輪齒寬中間平面上的圓周力（ N）； E —— 彈性模量（ MPa）， E =105 MPa； I —— 慣性矩（ mm4），對于實心軸， 644dI ?? ； d —— 軸的直徑（ mm），花鍵處按平均直徑計算； a 、 b —— 齒輪上的作用力距支座 A、 B 的距離（ mm）； L —— 支 座間的距離（ mm）。 軸的全撓度為 ??? sc fff mm。 擺臂 在垂直面和水平面內撓度的允許值為 ??cf =～ ， ??sf =～。 擺臂上的銷軸校核，銷軸 3 的材料都為 45 鋼。銷軸 3 的直徑分別為72mm、 90mm、 50mm。 銷軸結構如圖 所示： 圖 集塵箱卸載擺臂結構銷軸 擺臂作業(yè)時 ，對 三銷 軸校核。計算輸入軸的支反力。 744 8c os22 11111 ???? dTdTF gt ?N 124 48c os22 2 112 22 ???? dTdTF yt ?N 644 8)1c os (22 3 113 13 ????? dTdTF gt ?N 19 （ 1）垂直面內支反力 對點取矩，由力矩平衡可得到 2 點的支反力，即 bFLF 22 ? （ ） 將有關數(shù)據(jù)代入（ ）式，解得， 2F =11868N 同理，對 2 點取矩，由力矩平衡公式可解得， NF 64201 ? 。 （ 2）水平面 內的支反力 由力矩平衡和力的平衡可知 bFaF BHAH ? （ ） 1tBHAH FFF ?? （ ） 將相應數(shù)據(jù)代入（ ）、（ ）兩式，得到： NF NFBHAH 1812268??? （ 3）計算垂直面內的彎矩 B 點的最大彎矩為 56700?? aFM ABA Nmm （ 4）計算水平面 內的彎矩 296700?? aFM AHBH Nmm （ 5）計算合成彎矩 222 TMMM BHBA ??? 3 0 8 4 9 019800567002 9 6 7 0 0 222222 ??????? TMMM BHBA Nmm 作用在齒輪上的徑向力和軸向力，使軸在垂直面內彎曲變形，而圓周力使軸在水平面內彎曲變形。在求取支點的垂直面和水平面內的支反力之后，計算相應的彎矩BM 、 BHM 。軸在轉矩 T 和彎矩的同時作用下，其應力為 332dMWM ?? ?? （ ） 式中 : 222 TMMM BHB ??? （ ）； d —— 軸的直徑（ mm）， W —— 抗彎截面系數(shù)（ mm3）。 將數(shù)據(jù)代入得 20 1 3 0 8 4 9 03232 33 ?????? dMWM ?? MPa 在 作業(yè) 時， ???? 400MPa，符合要求。 經(jīng)校核 3 銷軸都滿足強度要求。 舉升液壓缸銷軸的校核 ，舉升液壓缸銷軸 L=840mm， d=40mm，材料 45 鋼。 銷軸受力如圖 所示： 圖 液壓舉升銷軸受力示意圖 銷軸作業(yè)時 ，對 銷 軸校核。計算輸入軸的支反力。 17 44 8c os22 ???? dTdTF gt ?N （ 1）垂直面內支反力 對點取矩，由力矩平衡可得到 A、 B 點的支反力，即 bFLF BA ? （ ） 將有關數(shù)據(jù)代入（ ）式，解得， AF = BF =8724N （ 2）水平面內的支反力 由力矩平衡和力的平衡可知 bFaF BHAH ? （ ） tBHAH FFF ?? （ ） 將相應數(shù)據(jù)代入（ ）、（ ）兩式，得到 NFF BHAH 4268?? （ 3）計算垂直面內的彎矩 B 點的最大彎矩為 5600?? aFM ABA Nmm （ 4）計算水平面內的彎矩 700?? aFM AHBH Nmm 21 （ 5）計算合成彎矩 222 TMMM BHBA ??? 190341980056700296700 222222 ??????? TMMM BHBA Nmm 作用在齒輪上的徑向力和軸向力，使軸在垂直面內彎曲變形，而圓周力使軸在水平面內彎曲變形。在求取支點的垂直面和水平面內的支反力之后，計算相應的彎矩BM 、 BHM 。軸在轉矩 T 和彎矩的同時作用下，其應力為 332dMWM ?? ?? （ ） 式中 : 222 TMMM BHB ??? （ ）； d —— 軸的直徑（ mm）， W —— 抗彎截面系數(shù)（ mm3）。 將數(shù)據(jù)代入得 3 0 8 4 9 03232 33 ?????? dMWM ?? MPa 在 作業(yè) 時， ???? 400MPa，符合 要求。 經(jīng)校核 3 銷軸都滿足強度要求。 掃盤掃刷的設計 掃刷的設計要求，清掃效果好，效力高。從掃刷接地點受力分析塑料掃刷，從形狀上分有片形、圓形、橢圓形等；鋼片掃刷為片形，尼龍掃刷和塑料掃刷多為圓形或橢圓形，但也有片形，有的掃刷甚至采用空心塑料管壓扁用作掃刷；不管掃刷為何種形狀，它對掃刷的磨損關系不大。而選用何種材料制造掃刷則對掃刷的磨損影響很大。事實上，與掃刷磨損有關的材料性能有硬度、導熱性、摩擦因數(shù)等諸多因素，掃刷材料的耐磨性是這諸多因數(shù)的綜合反映。材料硬度對掃刷磨損的影響在材料的諸多與磨損有關 的因數(shù)中，對材料耐磨起主要作用的應當是材料的硬度。勿容置疑，鋼片掃刷比尼龍或塑料掃刷硬度更大，耐磨性更好。但是由于鋼片掃刷清掃作業(yè)時容易對路面造成損壞，所以大多數(shù)掃路車使用的是尼龍或塑料掃刷，特別是清掃瀝青路面的掃路車。由于影響掃刷耐磨性的材料性能主要是掃刷材料的硬度，硬度越高，耐磨性越好，所以要提高掃刷的耐磨性就要提高掃刷材料的硬度，但是掃刷材料的硬度提高會使掃刷變脆，導致掃刷工作時易于折斷。這就是說：掃刷要求材料不但具有高的硬度，并且還要有高的韌性。材料導熱性對掃刷磨損的影響掃路車進行清掃工作時，掃刷以 一定的壓力與地面接觸，旋轉時與地面產(chǎn)生摩擦。掃刷與地面的摩擦，使掃刷接地端發(fā) 22 熱。對于鋼片掃刷來說，這種發(fā)熱對其耐磨性影響不大，原因之一是鋼片掃刷有較好的導熱性，此外鋼的熔點較高，使其變軟的溫度也較高，鋼片掃刷在摩擦發(fā)熱下不易變軟。但是，尼龍或塑料掃刷的導熱性較差，摩擦發(fā)熱時容易變軟，使硬度降低而加快掃刷的磨損 [12]。 圖 掃盤掃刷結構 綜合考慮本設計掃刷如 圖 所 示 ，掃盤直徑 d=216mm, 厚 h=40mm，材料 45，最大掃刷直徑 D= 長度 （ mm）： 200～ 230， 刷毛數(shù)量（根 ）： 500177。10％ ，刷毛直徑 （ mm）： ≥ ， 材質： PP 聚丙烯 或 PE 聚乙烯 。 掃盤的布置形式 吸掃式路面清掃車具有路面清掃范圍寬、連續(xù)工作里程長、清掃保潔效率高、適應性好等特點。由于其吸掃裝置對微細垃圾及塵埃具有良好的吸拾、除塵和輸送效果 ,有效減少了清掃對環(huán)境的污染 ,同時能滿足高等級公路快速往返和低速作業(yè)的要求 ,因而是高等級公路路面保潔最理想的清掃設備 。 大型吸掃式清掃車采用定型汽車底盤和雙發(fā)動機驅動形式 ,其行走系統(tǒng)具有汽車行駛的獨立性和工作可靠性 ,同時副發(fā)動機又可滿足吸掃系統(tǒng)對動力的要求。掌握清掃車的關鍵應用技術 ,正確使用 ,合理維護 ,對保持清掃機械正常運轉、提高出勤率和延長機械使用壽命有著十分重要的作用。 合理選用吸掃裝置的結構形式國產(chǎn)吸掃式清掃車的吸掃裝置有 4 種布置形式 :中置四掃盤后置吸嘴式、中置四掃盤加后置臥刷吸嘴式、前置二掃盤加中置二掃盤吸嘴式和中置二掃盤加中置臥刷雙吸嘴式。中置四掃盤后置吸嘴式清掃車是在吸收國外先進技術的基礎上 ,結合國內實際情況開發(fā)出的新一代路面清掃車 ,具有清掃視線好、易操作、清掃效果好等特點 ,其清掃寬度可達 m,清掃速度可 高達 30 km/h,垃圾吸入粒 23 度大 (最大可達 125 mm),掃凈度可高達 %,且對周圍環(huán)境污染小 ,最適合清掃剛性水泥或其它硬性路面 [13]。 掃盤的布置形式 如 圖 所示： 圖 掃盤布置形式 吸嘴的設計 吸嘴是掃路車的一個重要工作裝置，它是把前方掃刷掃進車輛中部的垃圾由地面輸送到垃圾箱體內的一種垃圾導向輸送裝置。吸嘴結構、性能的好壞直接影響到整車吸塵的效果。 如圖 所 示該機構通過銷軸一端與吸嘴支耳相連，另一端與車架相連，通過液壓缸和拉桿使吸嘴升降。吸嘴體通過銷軸可繞該機構上下跳動，前后左右方向無法擺動。當遇到地面高低不平時，由 于吸嘴無法擺動，隨著地面的升高，吸嘴體整體提升，而地勢低的一邊間隙就加大了，從而造成底部漏風，吸力下降，地面無法清掃干凈。 吸嘴就能克服這種道路條件帶來的問題。吸嘴升降直接由油缸的伸縮來控制。液壓缸一端通過拉桿形卸扣與吸嘴支耳相連，液壓缸為單作用缸，吸嘴放下時，活塞桿伸長，腔內無壓力，吸嘴隨路面高低而升降，油缸也會跟隨伸縮，使吸嘴不受約束。前方導向桿通過鉸接機構與吸嘴相連。鉸接機構由鉸接座和銷軸、組成。鉸接座的兩個銷孔成十字交叉布置，銷軸連接導向桿和鉸接座，銷軸連接鉸座和吸嘴體。吸嘴體可繞銷軸前后擺動，繞銷 軸左右擺動。當路面高低不平時，吸嘴始終與地面保持平行，這樣離地間隙也均勻不變，風機吸力也不受影響，同時降低對地面撞擊的噪音，提高吸嘴的耐用性。提高對密度大、 有粘性的垃圾的吸力。 為的到最好的吸塵效果，要求進風面積越小越好，要求滿足吸入塵粒的最小當量直徑，綜合城市和本車性能能吸入最大塵粒當量直 徑 R=157mm 的垃圾有紙張、塑料袋、質量小于 的固體顆粒。 由于清掃車在清掃過程中不斷的前進運動，當立即從地面被氣流吹起、懸浮再被吸嘴 吸入的時間超過了對吸嘴的有效作用時間，垃圾被吸入就無法吸走。為了提高清 24 掃效 果，可以提高氣流速度，但這將加強風機和風壓，提高清掃效果。 吸嘴結構如圖 。 圖 吸嘴結構 噴水頭、水泵 、進塵管 和水箱的選擇設計 參照同類車型水泵選擇三缸活塞，三缸活塞泵的性能參數(shù) 見 表 。 表 活塞泵性能參數(shù) 額定轉速 最高轉速 流量 最高壓力 最大耗用功率 820r/min 1200r/min 30L/min 3Mpa 在清掃過程中，要求灑水根據(jù)作業(yè)要求 選擇 2020YBS 型 精細霧化 噴嘴 ， 2020YBS型精細霧化噴嘴 性能參見 表 。 表 2020YBS 型精細霧化噴嘴性能參數(shù) 流量代碼 入口接頭 噴射角度 噴嘴流量 平均粒徑 異物直徑 Ybs003 螺紋 80 根據(jù)噴水頭和作業(yè)時間選擇水箱，令噴水頭每分鐘的噴 水量為 Q,時間 t，噴石頭流 量為 v,則 （ ） 設清掃時間為 12 小時，則水箱的容積為 為 （ ） 25 水箱設計為方形，其效容積 5 能滿足設計要求。 進塵管選擇 GL19pu351 風管 ， 材料 ： B 彈性鋼絲生產(chǎn) ； 直徑： Φ60mm130mm； 風速： 35/s。 用途：用于固體如粉塵，粉末和纖維和屑片和顆粒，氣體和液體環(huán)境，真空吸塵器，輸送系統(tǒng)。食品和制藥工業(yè)適用 。 本章小結 本章對道路清掃車的主要零部件進行選擇和設計，并對所選擇零部件和設計零部件進行結構分析，性能分析，對其實用性、經(jīng)濟型、安全性等作 整體分析和精選。 26 第 4 章 清掃系統(tǒng)的動力設計與計算 清掃系統(tǒng)的動力選擇 液壓系統(tǒng)要實現(xiàn)其工作目的必須經(jīng)過動力源 —— 控制機構 —— 機構三個環(huán)節(jié)。其中動力源主要是液壓泵；傳輸控制裝置主要是一些輸油管和各種閥的連接機構；執(zhí)行機構主要是液壓馬達和液壓缸。這三種機構的不同組合就形成了不同功能的液壓回路。 泵 — 馬達回路是清掃作業(yè)的主要回路，按照泵循環(huán)方式的不同有開式回路和閉式回路兩種。 開式回路中馬達的回油直接通回油箱，工作油在油箱中冷卻及沉淀過濾后再由液壓泵送入系統(tǒng)循環(huán)，這樣可以防止元件的磨損。但油箱的體 積大，空氣和油液的接觸機會多，容易滲入。 閉式回路中馬達的回油直接與泵的吸油口相連，結構緊湊，但系統(tǒng)結構復雜，散熱條件差，需設輔助泵補充泄漏和冷卻。而且要求過濾精度高，但油箱體積小，空氣滲入油中的機會少，工作平穩(wěn)。 設計的道路清掃車清掃系統(tǒng)的動力系統(tǒng)有機械傳動、液壓傳動、還有氣壓傳動。機械傳動效力高，但機構太過復雜，制造成本高。氣壓傳動效力太低，故選擇液壓傳動。采用取力器從變速器取力，取力器驅動液壓泵，液壓泵驅動掃盤馬達、水泵馬達和液壓缸 【 11】 。 掃盤的驅動馬達選擇 綜合清掃道路實際情況選擇掃盤轉速 為 200r/min 左右 。故選擇山東濟寧液壓件廠生產(chǎn) 的 BM100P 擺線液壓馬達 4 個 。馬達與掃盤通過聯(lián)軸器連接。聯(lián)軸器選擇凸緣聯(lián)軸器 （ GB/T58431986） YLD9。 表 BM100P 擺線液壓馬達主要參數(shù) 排量 額定 壓力 額定 轉速 額定 扭矩 最大 被壓 輸出 功率 重量 總效率 100mm/L 10Mpa 200r/min 4Mpa ＞ 60% 水泵馬達的選擇 根據(jù)水泵參數(shù)，驅動水泵所需扭矩： （ ） 27 綜合選 擇 YMB61BJL 型中壓雙作用 葉片馬達 1 個 ，馬達與掃盤通過聯(lián)軸器連接。聯(lián)軸器選擇凸緣聯(lián)軸器 （ GB/T58431986） YLD3。 表 YMB61BJL型中壓雙作用葉片馬達主要參數(shù) 排量 額定 壓力 最高 壓力 額定 轉速 最高 轉速 轉矩 重量 安裝 尺寸 7Mpa 1000r/min 2020r/min 腳架 安裝 液壓缸的選擇 掃盤升降液壓缸的選擇 根據(jù)裝配尺寸和升降力， 選擇煙臺市生產(chǎn)液壓缸廠成產(chǎn)的輕型拉桿液壓缸 W70l12LB100B40R700AB 液壓 缸 2 個 。 W70l12LB100B40R700AB 液壓缸裝配尺寸見裝配圖。 集塵箱舉液壓缸的選擇 根據(jù)裝配尺寸和舉升力，選擇武漢油缸廠成產(chǎn)的DGJB60C L1100 的 液壓 缸 1 個 DGJB60C L 液壓缸裝配尺寸見裝配圖。 液壓泵的選 擇 液壓泵驅動掃盤馬 達 4 個 ，水 泵 1 個 ， 液壓缸 3 個 。應液壓缸工作時個馬達都不工作， 5 個 馬達同時工作，故泵能驅動馬達則能滿足，由液壓馬達性能參數(shù)和液壓損失、液力損失和泄漏故液壓泵應滿足 式中 ： 、 和 分別泵、掃盤驅動馬達和水泵驅動馬達的流量， 分別為掃盤驅動馬達和水泵驅動馬達的流量和轉速。 液壓泵的額定液壓應大一液壓馬達和液 壓缸中的任何一個，故液壓泵的額定壓力大 于 16Mpa。 綜 上選擇長江液壓件廠生產(chǎn)的外嚙合齒 輪泵 CBG2040。 表 外嚙合齒輪泵 CBG2040 的主要參數(shù) 排量 額定壓力 最高壓力 額定 轉速 最高 轉速 工作 油溫 容積效率 總效率 驅動 功率 176。 92% 83% 油路控制 液壓回路控制常用的有機械式、電磁閥控制等 。電磁閥控制 己廣泛使用并相當成熟，操作性能得到了很大的提高 。 該設計采用電磁閥控制，該液壓系統(tǒng)中掃盤上升和舉升集塵箱卸載的時候需要保壓，該系統(tǒng)采用彈簧蓄能器，對掃盤上升和集塵箱上升后保壓。蓄能器選擇 CF7Ea10BF 蓄能器。 該液壓系統(tǒng)中，掃盤和集成箱上升需控制上升速度系統(tǒng)需要裝置節(jié)流閥 ，根基上 28 升速度要求，掃盤上升時間為 60S 此選擇節(jié)流閥為 YF2QS010 節(jié)流閥。 油路控制原理見 圖 。 圖 液壓控制圖原理圖 作業(yè)循環(huán)表見表 所示： 表 掃車作業(yè)循環(huán)表 動作 名稱 電磁鐵狀態(tài) 1YA 2 YA 3 YA 4 YA 5 YA 6 YA 7 YA 掃盤下降 + + 掃盤作業(yè) + + 掃盤上升 + 掃盤鎖止 集塵箱上升 + + 集塵箱鎖止 + + 清掃作業(yè) + 運輸行走 取力器的選擇 取力器驅動液壓泵，應液壓泵驅 動功率為 故取力器的輸出功率應大于泵的 29 驅動功率，參照二類底盤和變速器型號選擇 東風 4205KP01