【導(dǎo)讀】械化養(yǎng)護(hù)水平有著重大意義。文中介紹了SLCX小型多功能養(yǎng)護(hù)車設(shè)計說明。對養(yǎng)護(hù)系統(tǒng)進(jìn)行了詳細(xì)的設(shè)計，敘述了相關(guān)專用設(shè)備的工作原理，并。進(jìn)行了比較分析。對掃盤、集塵箱、風(fēng)機(jī)、推雪鏟等設(shè)備的選擇進(jìn)行了仔細(xì)的對比分。保證道路清掃作業(yè)的安全性。路暢通、平坦，減少交通隱患，實現(xiàn)綠色交通。

　　

【正文】 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(guān)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(guān)的材料性能有硬度、導(dǎo)熱性、摩擦因數(shù)等諸多因素，掃 21 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(guān)的因數(shù)中，對材料耐磨起主要作用的應(yīng)當(dāng)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，所以大多養(yǎng)護(hù)車使用的是尼龍或塑料掃刷，特別是清掃瀝青路面的養(yǎng)護(hù)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(dǎo)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(dǎo)熱性對掃刷磨損的影響掃路車進(jìn)行清掃工作時，掃刷以一定的壓力與地面接觸，旋轉(zhuǎn)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)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(dǎo)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(dǎo)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 [20]。 圖 掃盤掃刷結(jié)構(gòu) 綜合考慮本設(shè)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(zhì)： PP 聚丙烯 或 PE 聚乙烯 。 計算驅(qū)動主刷所需的功率 1 m g bp p p p? ? ?()kw （ ） mp —— 克服刷毛和路面間摩擦力所需功率， kw gp —— 刷毛變形所需的功率， kw 22 bp —— 克服空氣阻力所消耗的功率， kw 計算克服刷毛和路面間摩擦力所需的功率 1 ()1000 mm Np ? ? ???? （ kw） （ ） 式中： N—— 變形刷毛作用在路面上的壓力， N； 1? —— 刷和路面間的摩擦因數(shù)，對于高碳鋼的刷毛 1? =； ?—— 機(jī)器工作時的行駛速度； m? —— 刷的圓周線速度， /ms； ?—— 從 發(fā)動機(jī)到刷的傳動效率。 計算刷毛作用到路面上的壓力 N可以用以下經(jīng)驗公式計算： 2 12 35 .3 1 0 [ 1 0 .1 8 ( 2 ) ] a r c c o s 1Bm mE J hN d h z vlR ????? ? ? ? ??????? ?? （ ） 式中： d—— 刷毛直徑，鋼毛刷 44 10d ??? ； mR —— 刷的半徑，圓盤刷 mR =； l —— 刷毛的自由長度， l =。 E —— 刷毛材料的彈性模量，鋼絲 E = 112 10 aP? ； J —— 刷毛斷面的慣性矩， 4m ； h —— 刷毛的變形量，通常采用的范圍為 h =~。 Bz —— 工作刷毛的數(shù)量 00500 10? 。 2 12 35 .3 1 0 [ 1 0 .1 8 ( 2 ) ] a r c c o s 1Bm mE J hN d h z vlR ????? ? ? ? ??????? ?? ? ?2 11124 32 1 0 0 .0 25 .3 1 0 4 1 0 0 .0 2 5 0 0 1 0 .1 8 5 .2 2 a r c c o s 10 .2 0 .3 5? ??? ??? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ????? ???? ????? N 消耗在刷毛變形上的功率 3270 .2 6 1 0gb nEp z hdL ???? ()kw ? ? ? ?? ? 232a r c s i n2mmmmR h R h hRR????? gp? 掃刷旋轉(zhuǎn)時空氣阻力所消耗的功率 ? ()kw （ ） ? 將數(shù)據(jù)代入得 1 m g bp p p p? ? ?()kw （ ） ? 清掃機(jī)的生產(chǎn)率 Q 生產(chǎn)率是指清掃機(jī)連續(xù)工作一小時的清掃面積 23 3500 nQ Bvk? 2( / )mh （ ） ? 3 5 0 0 2 5 0 0 4 .1 6 0 .8 5? ? ? ? 2/mh 式中： nk —— 清掃行程的重疊系數(shù)， ~ ? 。 掃盤的布置形式 SLCX 小型多功能養(yǎng)護(hù)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(yīng)性好等特點。由于其吸掃裝置對微細(xì)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(shè)備。 SLCX 多功能養(yǎng)護(hù)車采用定型汽車底盤和雙發(fā)動機(jī)驅(qū)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(jī)又可滿足吸掃系統(tǒng)對動力的要求。掌握清掃機(jī)構(gòu)的關(guān)鍵應(yīng)用技術(shù) ,正確使用 ,合理維護(hù) ,對保持清掃機(jī)械正常運轉(zhuǎn)、提高出勤率和延長機(jī)械使用壽命有著十分重要的作用。 合理選用吸掃裝置的結(jié)構(gòu) 形式國產(chǎn)吸掃式清掃機(jī)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(jìn)技術(shù)的基礎(chǔ)上 ,結(jié)合國內(nèi)實際情況開發(fā)出的新一代路面清掃結(jié)構(gòu) ,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(dá) ,清掃速度可 高達(dá) 30 km/h,垃圾吸入粒度大 (最大可達(dá) 125 mm),掃凈度可高達(dá) %,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 [21]。 掃盤的布置形式如圖 所示： 24 圖 掃盤布置形式 掃刷處于工作狀態(tài)時的接地方位必須保證正確的拋塵方向、足夠大的清掃區(qū)域和清掃機(jī)的最大清掃寬度見圖 。若掃刷的整個圓周平面接地旋轉(zhuǎn)，就會將垃圾塵粒沿側(cè)刷的圓周的切線方向向四周拋射，這樣不僅達(dá)不到定向輸送垃圾的作用，反而造成了垃圾灰塵的飛揚(yáng)擴(kuò)散，即二次污染，并且整個側(cè)刷工作面于路面接觸旋轉(zhuǎn)，加快了刷毛的磨損，縮短了毛刷的使用期。 圖 掃刷轉(zhuǎn)速對接地點速度及方向的影響 a)整個圓周平面接地旋轉(zhuǎn) b)前外側(cè)約 120176。的毛刷與地面接觸 圖 側(cè)刷與地面接觸方式 為了實現(xiàn)定向拋射垃圾塵粒，防止二次污染，需要加大毛刷與地面的接觸面積， 25 所以掃刷的前方外側(cè)中心角為 120176。 見圖 。掃刷工作時，只有前外側(cè)約 120176。范圍內(nèi)的刷毛與地面接觸，這樣就可以順利的將垃圾輸送到吸嘴吸拾區(qū)域內(nèi)，再進(jìn)行收集。 噴水頭、水泵、進(jìn)塵管、水箱的選擇設(shè)計 濕式噴霧輸送的主要目的是利用霧化水對微細(xì)塵粒進(jìn)行攔截捕獲、收集以及濕塵團(tuán)的碰撞凝聚作用提高系統(tǒng)除塵效率。由于微細(xì)塵粒的懸浮速度低，雖然易于輸送，但其沉降速度也低，難以從輸送氣流中分離出來，是造成清掃機(jī)除塵不凈，產(chǎn)生二 次揚(yáng)塵污染的主要原因。利用濕式噴霧，在除塵之前的輸送過程中，對微細(xì)塵粒經(jīng)行預(yù)處理，使其凝成具有較大沉降速度的粉塵團(tuán)，可以在不過大增加集塵箱空間的基礎(chǔ)上，提高除塵系統(tǒng)對于微細(xì)塵粒捕集率，防止二次污染 [23]。 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(zhuǎn)速 最高轉(zhuǎn)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 精細(xì)霧化 噴嘴 ， 精細(xì)霧化噴嘴 性能參見表 。 表 精細(xì)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，噴水頭流 量為 v,則 錯誤 !未找到引用源。 （ ） 設(shè)清掃時間為 12 小時，則水箱的容積為 錯誤 !未找到引用源。 為 錯誤 !未找到引用源。 （ ） 水箱設(shè)計為方 形，其效容積 35m? 能滿足設(shè)計要求。 進(jìn)塵管選擇 風(fēng)管 ， 材料 ： B 彈性鋼絲生產(chǎn) ； 直徑： Φ60mm130mm； 風(fēng)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 。 推雪鏟的設(shè)計 小型多功能養(yǎng)護(hù)車在冬季積雪路面清雪時前端可安裝犁板式除雪裝置，這種除雪裝置的最大特點 是結(jié)構(gòu)簡單、造價低、性能可靠、安裝方便。推雪鏟通過可拆卸固定 26 連接方式安裝于養(yǎng)護(hù)車底盤前端。前鏟導(dǎo)板的形狀呈復(fù)雜的空間曲面?？蓪π卵?、粉雪、粒雪、壓雪、冰水混合物等采用高速推進(jìn)方式，利用曲面旋移原理清理路面 [24]。 圖 前推雪鏟示意圖 前鏟材質(zhì)選擇時兼顧經(jīng)濟(jì)性，除連接零件外，大部分材質(zhì)選擇 Q235 鋼。選取切削刃材料時除考慮耐磨性、韌性、經(jīng)濟(jì)性等因素外，需考慮工作溫度對其物理性的影響，選取 65Mn 調(diào)制鋼。切削刃是易損件。由于積雪路面情況復(fù)雜多變，為避免鏟刃局部受損而更換整個鏟刃板，把鏟刃設(shè)計成幾塊 拼裝的形式，采用螺栓連接到鏟板上。 切削角是鏟刃的一個重要參數(shù)，直接影響切削阻力及切削刃的強(qiáng)度。實踐證明，在清除新雪、粉雪、壓雪和冰水混合物時，切削角取值為 20176。 30176。范圍內(nèi)效果理想。前鏟行進(jìn)角是鏟板長度方向與車輛行進(jìn)方向所夾的銳角，行進(jìn)角與除雪阻力、排雪性能、推雪鏟長度都有很大關(guān)系。根據(jù)經(jīng)驗及相關(guān)實驗，前鏟進(jìn)行角取值為 50176。 60176。 27 圖 推雪鏟結(jié)構(gòu) 推雪鏟如圖 所示設(shè)計一個特殊的固定架采用螺栓連接與養(yǎng)護(hù)車車架相連接，固定架最小離地高度為 300mm，這樣可以保證除雪時車輛通過一定高度的臺 階或其它障礙。支架支撐除雪部件上來自各個方向的外力，推雪鏟機(jī)架采用三角形結(jié)構(gòu)布置，機(jī)架下部兩水平板之間嵌入橫梁，橫梁通過一個帶螺紋的中心銷與三角形機(jī)架相連接在橫梁與機(jī)架之間設(shè)置一個偏轉(zhuǎn)液壓缸，偏轉(zhuǎn)液壓缸的一端與機(jī)架相連另一端與橫梁連接，液壓缸伸縮帶動橫梁向左或向右偏轉(zhuǎn)。這種結(jié)構(gòu)簡單緊湊，承載能力強(qiáng)，向左或向右擺動空間大，可以滿足構(gòu)件運動及快接的要求，是一種簡單合理的結(jié)構(gòu)布置。 本章小結(jié) 本章對 SLCX 小型多功能養(yǎng)護(hù) 車 的主要零部件 風(fēng)機(jī)、集塵箱、掃盤掃刷、推雪鏟等進(jìn)行選擇和設(shè)計，并對所選擇零部件和設(shè)計零 部件進(jìn)行結(jié)構(gòu)分析，性能分析，對其實用性、經(jīng)濟(jì)型、安全性等作整體分析和精選。 28 第 4 章 清掃系統(tǒng)的動力設(shè)計與計算 清掃系統(tǒng)的動力選擇 根據(jù)小型多功能養(yǎng)護(hù)車的結(jié)構(gòu)特點，主機(jī)以外的所有附加裝置的驅(qū)動完全采用液壓傳動方式實現(xiàn)，主要包括兩大部分：清掃裝置驅(qū)動和清掃裝置位置控制。 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(jī)構(gòu) —— 機(jī)構(gòu)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(jī)構(gòu)；執(zhí)行機(jī)構(gòu)主要是液壓馬達(dá)和液壓缸。這三種機(jī)構(gòu)的不同組合就形成了不同功能的液壓回路。 泵 — 馬達(dá)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(dá)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(jī)會多，容易滲入。 閉式回路中馬達(dá)的回油直接與泵的吸油口相連，結(jié)構(gòu)緊湊，但系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，散熱條件差，需設(shè)輔助泵補(bǔ)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(jī)會少，工作平穩(wěn) [25]。 設(shè)計的養(yǎng)護(hù)車清掃系統(tǒng)的動力系統(tǒng)有機(jī)械傳動、液壓傳動、還有氣壓傳動。機(jī)械傳動效力高，但機(jī)構(gòu)太過復(fù) 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(qū)動液壓泵，液壓泵驅(qū)動掃盤馬達(dá)、水泵馬達(dá)和液壓缸。 掃盤的驅(qū)動馬達(dá)選擇 綜合清掃道路實際情況選擇掃盤轉(zhuǎn)速為 200r/min 左右 。故選擇 BM100P 擺線液壓馬達(dá) 4 個 。馬達(dá)與掃盤通過聯(lián)軸器連接。 表 BM100P 擺線液壓馬達(dá)主要參數(shù) 排量 額定 壓力 額定 轉(zhuǎn)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% 29 水泵馬達(dá)的選擇 根據(jù)水泵參數(shù)，驅(qū)動水泵所需扭矩： 錯誤 !未找到引用源。 （ ） 綜合選 擇 YMB61BJL 型中壓雙作用 葉片馬達(dá) 1 個 ，馬達(dá)與掃盤通過聯(lián)軸器連接。 表 YMB61BJL 型中壓雙作用葉片馬達(dá)主要參數(shù) 排量 額定 壓力 最高 壓力 額定 轉(zhuǎn)速 最高 轉(zhuǎn)速 轉(zhuǎn)矩 重量 安裝 尺寸 7Mpa 1000r/min 20xxr/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。 推雪鏟擺動液壓缸的選擇 根據(jù)裝配尺寸和舉升力，選擇清江液壓公司生產(chǎn)的HSG32/d 的 液壓 缸 1 個 。 液壓泵的選擇 液壓泵驅(qū)動掃盤馬 達(dá) 4 個 ，水 泵 1 個 ， 液壓缸 3 個 。應(yīng)液壓缸工作時個馬達(dá)都不工作， 5 個 馬達(dá)同時工作，故泵能驅(qū)動馬達(dá)則 能滿足，由液壓馬達(dá)性能參數(shù)和液壓損失、液力損失和泄漏故液壓泵應(yīng)滿足 4 + =4 + = 9 2 0 0 /Q q q v v m L r???泵 掃 水 掃 掃 水 水 式中： 錯誤 !未找到引用源。 、 錯誤 !未找到引用源。 和 錯誤 !未找到引用源。 分別泵、掃盤驅(qū)動馬達(dá)和水泵驅(qū)動馬達(dá)的流量， v掃 錯誤 !未找到引用源。 錯誤 !未找到引用源。 ?水 分別 為掃盤驅(qū)動馬達(dá)和水泵驅(qū)動馬達(dá)的流量和轉(zhuǎn)速。 液壓泵的額定液壓應(yīng)大于液壓馬達(dá)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(zhuǎn)速 最高 轉(zhuǎn)速 工作 油溫 容積效率 總效率 驅(qū)動 功率 !未找到引用錯誤 !未找錯誤 !未找 30 源。 80176。 到引用源。92% 到引用源。83% 油路控制 液壓回路控制常用的有機(jī)械式、電磁閥控制等。電磁閥控制 己廣泛使用并相當(dāng)成熟，操作性能得到了很大的提高 。該設(shè)計采用電磁閥控制，該液壓系統(tǒng)中掃盤上升和舉升推雪鏟偏轉(zhuǎn)時候需要保壓，該系統(tǒng)采用彈簧蓄能器，對掃盤上升和推雪鏟按一定偏角擺動后保壓。蓄能器選擇 CF7Ea10BF 蓄能器。 該液壓系統(tǒng)中，掃盤和推雪鏟擺動需控制上升速度系統(tǒng)需要裝置節(jié)流閥，根據(jù)上升速度要求，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 31 作業(yè)循環(huán)表見表 所示： 表 養(yǎng)護(hù)車作業(yè)循環(huán)表