【正文】 北京理工大學(xué)出版社[26]華紹曾，楊學(xué)寧，等編譯，實(shí)用流體阻力手冊(cè)。同濟(jì)大學(xué)學(xué)報(bào)，2001[24]張毅。高速公路清掃車作業(yè)裝置的研究。吸掃式路面清掃車使用效能影響因素分析。顆粒懸浮體多相流及其相分流現(xiàn)象。西安公路學(xué)院學(xué)報(bào)，1995[14]張巍。專用汽車，2009[12]潘公宇。工程機(jī)械，1993[10]龐曉琛。淺析吸掃式掃路車清掃效率的主要影響因素。高等級(jí)公路清掃車盤刷性能與技術(shù)研究。清掃車總體布置探討。國(guó)外路面清掃車概況。在此再次對(duì)王老師的教育和指導(dǎo)表示衷心的感謝!并對(duì)在這近四年的大學(xué)學(xué)習(xí)生活中，一直給予我諄諄教導(dǎo)的xxx大學(xué)的各位老師和領(lǐng)導(dǎo)表示感謝!他們淵博的知識(shí)、嚴(yán)謹(jǐn)求實(shí)的治學(xué)態(tài)度和全心投入的工作態(tài)度給我留下了深刻印象，令我受益非淺，并將受用終身。 本文針對(duì)清掃車盤刷、吸嘴和滾刷的設(shè)計(jì)計(jì)算，由于作業(yè)靈活性能較大，有些分析是以經(jīng)驗(yàn)公式分析計(jì)算，分析結(jié)果難免有不到之處。在這個(gè)充滿激情的畢業(yè)設(shè)計(jì)里面，我們小組成員相互幫助，收獲頗豐，學(xué)會(huì)了如何去設(shè)計(jì)，其過程包括小組討論，資料的收集，方案的論證、方案的對(duì)比分析、設(shè)計(jì)計(jì)算、得出最優(yōu)解，總結(jié)如下： 本文主要以吸掃式道路清掃車的掃盤、吸嘴、滾刷為研究對(duì)象，對(duì)盤刷、吸風(fēng)口、滾刷的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)進(jìn)行了理論分析和計(jì)算。旋風(fēng)除塵入口寬度，取400mm；d—旋風(fēng)除塵入口處高度，取125mm；清掃車?yán)浣孛娣e，取=ab=3；—旋風(fēng)除塵入口處截面積，取Al=cd=0．05m2；——旋風(fēng)除塵入口管道內(nèi)的氣流速度；??；——已經(jīng)過除塵系統(tǒng)后的垃圾與空氣混合氣流的密度，取1．5 kg／m3；——局部壓損系數(shù)，由面積比；；由以上參數(shù)帶入公式計(jì)算，求得：風(fēng)機(jī)與大氣相通處的排氣管道彎管處的局部壓損：風(fēng)機(jī)與大氣相通的排氣管道為彎管使排氣氣流產(chǎn)生局部壓損： 式中：；——的局部壓損系數(shù)，取0．23；由以上參數(shù)帶入公式，求得：除塵系統(tǒng)的壓損擋板慣性除塵，鏈條對(duì)垃圾的粗慮，取經(jīng)驗(yàn)值=300Pa；旋風(fēng)除塵進(jìn)口處過濾網(wǎng)除塵，局部壓損。 清掃車工作時(shí)，掃盤將垃圾掃回吸嘴前方后，垃圾幾乎處于靜止?fàn)顟B(tài)。因而所選擇的風(fēng)機(jī)必須能克服這些壓力損失后還能提供對(duì)設(shè)計(jì)車輛所能吸起最大懸浮速度的垃圾的風(fēng)速。傾斜角與收縮滿足公式:式中:吸塵口排氣口的直徑吸塵口高度從式中可知，傾斜角增大，收縮角減小，當(dāng)收縮角過大時(shí)，可以適當(dāng)增加吸塵口的傾斜角來減小收縮角。當(dāng)收縮角時(shí)，吸塵口的壓力損失隨增大而增大。以來表示吸塵口速度分布情況。根據(jù)條縫式吸塵口吸氣量流量比計(jì)算法，吸氣面的平均風(fēng)速與吸塵口寬度B的關(guān)系如下:式中:吸塵口吸平均風(fēng)速；吸氣面所需要的最小平均風(fēng)速安全系數(shù)，通常取。進(jìn)風(fēng)口的長(zhǎng)度L越大，吸塵寬度也就越大，清掃車的吸塵效果越高。路面平坦，值可小些。確保車輛通過性和避免干涉運(yùn)動(dòng)的間隙。排氣口有圓形和方形兩種形狀。由以上計(jì)算可知，選取風(fēng)量為5500m3／h的風(fēng)機(jī)較為合適。當(dāng)吸風(fēng)口圖20 吸風(fēng)口面積很比較小時(shí)，可認(rèn)為氣流是劉翔吸風(fēng)口的中心，設(shè)該中心點(diǎn)為做極點(diǎn)(如圖20中的點(diǎn))。 本車采用單式吸風(fēng)口，工作時(shí)全靠風(fēng)機(jī)的吸力將垃圾經(jīng)此口吸進(jìn)垃圾箱。所以吸塵口的氣流流速越大，清掃對(duì)各種路面的適應(yīng)性也就更廣，可吸入的垃圾塵粒范圍也就越大。對(duì)于吸塵寬度以及車速都是相互聯(lián)系的。其形狀、尺寸都受到底盤空間的嚴(yán)格限制。結(jié)合清掃車實(shí)際，空氣場(chǎng)不能無限大，所吸入的垃圾塵埃也不會(huì)都是形狀規(guī)范的，而且不會(huì)單個(gè)物體吸入的，而是在狹窄的空間，垃圾形狀各異，且是大批量的吸入垃圾的。當(dāng)表7給出了清掃車經(jīng)常遇到的部分垃圾塵粒的有關(guān)參數(shù)和懸浮速度：表7常見的垃圾塵粒物的質(zhì)性表塵粒名稱平均粒徑（mm）密度（t/m）容量（t/m）懸浮速度（m/s)吸送速度（m/s)干細(xì)鹽1細(xì)粒鹽52030粗粒鹽煤炭1133518407101015爐渣粉粒狀1535砂42535水泥925熟石灰22630 圖1719為塵粒的直徑懸浮速度圖圖17 塵粒懸浮速度（塵粒直徑0~10mm)圖18 塵粒懸浮速度（塵粒直徑0~2mm) 圖19塵粒懸浮速度（塵粒直徑0~)通過調(diào)查與分析，混凝土的密度、平均粒徑都比較大，這道路上常見的一些垃圾中，也是混凝土顆粒是比較難以被吸嘴吸入的。而懸浮速度與物體的平均粒徑、密度有很大的關(guān)系。垃圾的起動(dòng)速度大則就越難被吸入，對(duì)風(fēng)機(jī)的要求也高，對(duì)吸嘴的設(shè)計(jì)，副發(fā)動(dòng)機(jī)的選擇都有很大限制。 塵粒的懸浮速度 吸掃式清掃車是依靠風(fēng)機(jī)使垃圾箱產(chǎn)生負(fù)壓而將垃圾吸入垃圾箱的。開兩個(gè)鍵槽，軸徑應(yīng)該增大7%。3)消耗在刷毛變形上的功率：利用以上參數(shù)，求得：=0．05kW。將吸嘴下放到正常作業(yè)位置，調(diào)節(jié)好鏈條的長(zhǎng)度，確保吸嘴的3個(gè)輪子都著地，通過調(diào)節(jié)調(diào)節(jié)筒使彈簧拉長(zhǎng)，彈簧的拉力作用于吸嘴上，承受部分吸嘴的重力。在靠近吸嘴后部，加裝有滾刷，滾刷由4把掃刷固定在一根軸上，在液壓馬達(dá)的驅(qū)動(dòng)下轉(zhuǎn)動(dòng)。加裝臥式掃刷,提高清掃效率。為了使能按照給定方向作業(yè)，在其前端設(shè)有導(dǎo)向連桿，連桿與吸嘴連接處增設(shè)有一個(gè)鉸接機(jī)構(gòu)。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。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。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。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。耐磨性好，持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)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。（3）路面狀況的影響掃路車主要用于公路、街道、廣場(chǎng)、廠房等道路場(chǎng)所的垃圾清理工作?，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刷組合板用環(huán)衛(wèi)用刷。但是盤刷刷絲形狀基本對(duì)其磨損影響較小。(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。以前面確定的盤刷系統(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)=330mm=4mm=19=100mmP=7N/mm==20mm=332mm==220mm=27==100mm=13D=40mm=24 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：式中：式中：—刷毛直徑，取210；—盤刷半徑， ；—刷毛自由長(zhǎng)度，；—刷毛的彈性模量，?。弧⒚珨嗝娴膽T性矩，??；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(zhǎng)度，因此，取0．02；—盤刷的轉(zhuǎn)速，取最高轉(zhuǎn)速120—盤刷線速度，；—工作刷毛數(shù)，取500。則知，彈簧的拉伸力為：則在面內(nèi)，彈簧提供的用于調(diào)節(jié)觸地壓力的提升力為：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(zhǎng)，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。在設(shè)計(jì)避讓彈簧時(shí)需要考慮到這兩個(gè)因素。避讓裝置主要由避讓彈簧以及調(diào)節(jié)套筒兩個(gè)機(jī)構(gòu)組成。 盤刷系統(tǒng)避讓裝置設(shè)計(jì)計(jì)算 清掃車在作業(yè)時(shí)，由于城市道路的不平，或道路環(huán)境的復(fù)雜，盤刷系統(tǒng)難免會(huì)遇到一些障礙物。 如圖11所示，對(duì)機(jī)構(gòu)進(jìn)行簡(jiǎn)化和靜力學(xué)分析，其中桿和長(zhǎng)均為，連桿機(jī)構(gòu)中桿和桿長(zhǎng)均為，盤刷中心到桿間距離為，提升力作用點(diǎn)到點(diǎn)距離為，盤刷觸地壓力到桿長(zhǎng)為；桿重力為，桿重力為，桿和盤刷組件合重為，提升力為，盤刷觸地壓力為；盤刷下壓角度為，提升力與桿的夾角為。盤刷之所以會(huì)產(chǎn)生觸地壓力，是由于真?zhèn)€盤刷系統(tǒng)的重量造成的，而由于盤刷在下降時(shí)，液壓缸的液壓油回流，在重力的作用下，整個(gè)盤刷系統(tǒng)自由下落，所以在計(jì)算觸地壓力液壓油缸的液壓油不影響影響，可忽略不計(jì)。同時(shí)，盤刷與地面的接觸部分是呈外傾的扇面，這樣才能保證合理的清掃寬度與清掃性能。由上，則掃路車清掃寬度為： 盤刷觸地角度設(shè)計(jì)計(jì)算 為了保證設(shè)計(jì)的掃路車正確的拋塵方向以及減少盤刷的磨損，故需要通過調(diào)整一些連桿機(jī)構(gòu)和調(diào)整螺釘以及設(shè)計(jì)上的調(diào)整使得盤刷工作時(shí)與地面有一定的觸地角度。如圖9所示，可以構(gòu)思如下簡(jiǎn)圖以利于分析、理解和計(jì)算一些相關(guān)問題。這樣，既保證了合理的拋塵方向，又保證了有效的清掃寬度。 圖8 盤刷與觸地面示意圖從圖8可知，傾角方位的選擇，主要必須保證盤刷底面外邊緣應(yīng)該與地表面恰好接觸，便能保證道路上各街角的垃圾隨著盤刷的運(yùn)動(dòng)都被掃除，而且又不造成揚(yáng)塵。 （a)盤刷全接地拋塵方向示意 （b）盤刷部分接地拋塵方向示意 圖7 盤刷拋塵過程在盤刷清掃作業(yè)過程中，道路經(jīng)過盤刷旋轉(zhuǎn)清掃后，垃圾沿著盤刷旋轉(zhuǎn)的切線方向被拋出。最終，所有廢物在可吸區(qū)域內(nèi)被吸嘴吸走，完成整個(gè)吸掃除塵過程。 掃路車吸掃除塵過程分析該道路清掃車的清掃工作主要由左右盤刷、吸嘴以及滾刷等完成其吸掃任務(wù)。擋板和調(diào)角螺栓可以通過調(diào)節(jié)改變盤刷外伸的角度，使整車有合理的清掃寬度。（3）盤刷是盤刷系統(tǒng)的執(zhí)行裝置，清掃車工作時(shí)盤刷與地面接觸液壓泵驅(qū)動(dòng)旋轉(zhuǎn)清掃，刷毛較容易磨損，需定期更換。當(dāng) 作業(yè)行進(jìn)速度由提高到2時(shí)，刷毛的絕對(duì)速度的大小由變?yōu)轱@然變?yōu)轱@然。由圖4（b)知，當(dāng)盤刷以轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)時(shí)，刷毛接地點(diǎn)的絕對(duì)速度的大小和方向 分別如下： 圖4掃盤的運(yùn)動(dòng)分析(其中） 由圖4（b）知，當(dāng)盤刷以2旋轉(zhuǎn)時(shí)，刷毛接地點(diǎn)的絕對(duì)速度大小和方向分別如下：可見，,說明在清掃車作業(yè)行駛速度不變的情況下，通過提高盤刷的轉(zhuǎn)速可以有效的提高刷毛接地點(diǎn)的絕對(duì)速度，也可以改變刷毛邊沿的合成速度方向，使絕對(duì)速度的內(nèi)傾角度增大，二者的變化趨勢(shì)一致。如果清掃車的行駛速度和方向，刷盤的接地中心角都不變。如果刷毛在作業(yè)過程中發(fā)生塑性變形，失去彈性，則刷毛在不接觸地面時(shí)，不會(huì)產(chǎn)生回彈，就不能將彈性勢(shì)能轉(zhuǎn)化為垃圾塵粒的動(dòng)能，從而降低拋射速度，也導(dǎo)致了清掃效率的降低。盤刷傾斜角，即盤刷與地面的夾角取 盤刷刷毛應(yīng)具有良好的彈性和適中的剛度。盤刷的觸地點(diǎn)位置還必須考慮其接地寬度區(qū)域足夠大。若盤刷的整個(gè)圓周平面水平接觸地面旋轉(zhuǎn)，垃圾塵粒就會(huì)沿盤刷四周的圓周切線方向拋射，這樣垃圾不僅不能拋到車子中間指定的位置，反而會(huì)造成了垃圾灰塵到處飛揚(yáng)擴(kuò)散即二次污染。因此，盤刷的動(dòng)作機(jī)構(gòu)必須可以實(shí)現(xiàn)外伸下放浮動(dòng)和回收提升且鎖緊的復(fù)合動(dòng)作。另外，吸嘴相對(duì)于路面的距離對(duì)拾取垃圾的效果影響很大，因此，吸嘴在正常作業(yè)狀態(tài)下，應(yīng)能自動(dòng)保持最佳離地間隙，離地問隙的調(diào)整由可調(diào)整的拖輪保證，并使吸口可隨路面的高低而起伏。吸嘴的主要功能是借助垃圾箱的負(fù)壓，產(chǎn)生于高速氣流有效地吸入垃圾塵粒。當(dāng)在非作業(yè)狀態(tài)時(shí)，盤刷由液壓系統(tǒng)控制收回到一定的高度，這樣可以減小車輛寬度和刷毛的磨損。盤刷以及后置滾刷的旋轉(zhuǎn)和擺動(dòng)、吸口的擺動(dòng)、尾門的開閉以及垃圾箱的傾倒動(dòng)作都是通過液壓系統(tǒng)來完成的，其中，盤刷和滾刷的旋轉(zhuǎn)是靠液壓泵帶動(dòng)液壓馬達(dá)來驅(qū)動(dòng)的，而盤刷和吸嘴的擺動(dòng)以及尾門開啟、垃圾箱的傾倒則是由液壓油缸來驅(qū)動(dòng)。所有清掃作業(yè)系統(tǒng)都將由這臺(tái)服發(fā)動(dòng)機(jī)來提供動(dòng)力。目前國(guó)內(nèi)的道路清掃車不沒有采用專用的底盤而是大多采用二類底盤改制而成。重力除塵的原理：是采用截面積的差異來改變流速從而達(dá)到減小慣性。吸掃式清掃車具有清掃范圍寬，適應(yīng)性好，對(duì)微細(xì)垃圾塵粒的撿拾，輸送效果好等特點(diǎn)。清掃作業(yè)完成后，掃路車到達(dá)指定地點(diǎn)，油缸控制垃圾箱后門打開，同時(shí)控制垃圾箱舉升，完成垃圾傾倒。氣路系統(tǒng)由風(fēng)機(jī)、吸嘴、風(fēng)管、集塵箱、過濾裝置等組成。