【正文】 T 70 . 5 0 . 5 1 6 4 c o ss inG G G LNL??? ? ??， 在清掃作業(yè)中，由于盤刷 會(huì)一直與地面產(chǎn)生高速相對運(yùn)動(dòng)，所以會(huì)使其逐漸磨損，刷毛 變短 ， 重力 3G 減小，盤刷下壓角度 ? 增大，提升力與桿 OC 夾角 ? 減小，從而導(dǎo)致2021 屆畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 25 NC 和 NT 發(fā)生變化，所以在設(shè)計(jì)的時(shí)候，要保證實(shí)際工作中兩者在合理值周圍變化，相差 不大即可滿足。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。當(dāng)盤刷在清掃作業(yè)中遇見障礙物時(shí)，盤刷組件在外物的作用下，避讓機(jī)構(gòu)控制盤刷系統(tǒng)回縮到車輛下方，從而避過障礙物，此時(shí)由于機(jī)構(gòu)的回縮運(yùn)動(dòng)，避讓彈簧被拉長，彈簧拉力增加；當(dāng)越過障礙物以后，機(jī)構(gòu)和盤刷組件在彈簧拉力的作用下重新回到工作 位置的過程。避讓機(jī)構(gòu)最組要的部分是避讓彈簧。在盤刷系統(tǒng)中，避讓彈簧有兩個(gè)作用，一、盤刷系統(tǒng)正常清掃作業(yè)時(shí)，通過調(diào)整避讓彈簧上方的調(diào)節(jié)套筒，可以調(diào)節(jié)避讓彈簧的升降，避讓彈簧的伸縮，可以使盤刷機(jī)構(gòu)處于合理的觸地壓力；二、當(dāng)盤刷機(jī)構(gòu)碰到障礙物需要避讓時(shí)，彈簧能提供向外的拉伸力，從而保證盤刷機(jī)構(gòu)能夠正常復(fù)位。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 ? 。X Y ZE E E ，連接桿 OC 鉸點(diǎn) D坐標(biāo) ? ?X Y ZDDD； ； 。 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)必須對盤刷磨損的情況進(jìn)行考慮。若此時(shí)盤刷機(jī)構(gòu)外伸角為 ?， ，則彈簧長度3S為： , 2 , 2 23 7 7 7( c o s sin ) ( c o s c o s ) ( sin )E E ES L x L y L z? ? ? ? ?? ? ? ? ? ? 此時(shí)彈簧的拉伸力 T3N 為： 3 3 0( S )TN p S?? 則在垂直于面 OABC 的方向上，彈簧提供的用于克服盤刷與地面的摩擦阻力的拉伸力T3N， 為： ,T 3 3,7,7sin c o s( )sina r c ta nc o sTEENNxLLy? ? ???????????，其 中 ， 當(dāng)盤刷磨損到限度位置并避讓時(shí)，此時(shí)，盤刷機(jī)構(gòu)下壓角為 ?， ，外伸角為 ?， ，彈簧與桿 OC夾角變?yōu)??， ，則彈簧長度 4S 為： , , 2 , , 2 , 24 7 7 7( c o s sin ) ( c o s c o s ) ( sin )E E ES L x L y L z? ? ? ? ?? ? ? ? ? ? 此時(shí)彈簧的拉伸力 T4N 為： 4 4 0( S )TN p S?? 則垂直于面 OABC 的方向上，彈簧提供的用于克服盤刷與地面的摩擦阻力的拉伸力 T4N，為： ,44,7,7sin c o s( )sina r c ta nc o sTTEENNxLLy? ? ???????????，其 中 ， 綜上分析可知，清掃車工作過程中，隨著盤刷的逐漸磨損，彈簧的彈力也逐漸減??；當(dāng)遇到障礙物時(shí)，盤刷系統(tǒng)發(fā)生避讓，隨后盤刷的逐漸回復(fù)正常作業(yè)狀態(tài)。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。 由以上參數(shù)，求得： a KW? 。 (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。通常導(dǎo)致盤刷磨損的主要原 因有：刷絲材質(zhì)特性、觸地壓力、作業(yè)工況等。但是盤刷刷絲形狀基本對其磨損影響較小。而刷絲在實(shí)際作業(yè)中所涉及到的摩擦特性、傳熱性等是材質(zhì)特性的具體表現(xiàn)，可以用耐磨性這一概念來綜合反映這些具體特性?，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。 （ 2）觸地壓力的影響 掃路車作業(yè)時(shí)，盤刷會(huì)對地面施加一定的觸地壓力，適當(dāng)?shù)挠|地壓力是保證清掃率的重要條件，同時(shí)也正是由于觸地壓力的存在才使盤刷與地面產(chǎn)生磨檫，造成磨損。 （ 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。一般情況下，高 等級公路路面平整，廢棄物少，對盤刷造成的磨損較??；街道廣場地面平整度不一，生活廢棄物相對較多，對盤刷造成的磨損較大；廠房地面平整度一般，工業(yè)廢料等較多，對盤刷磨損較嚴(yán)重。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。盤刷刷絲壽命是刷絲所能保證有效清掃性能 的總工作時(shí)長。 通過前面內(nèi)容及分析可知盤刷刷絲的磨損對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。選用市面上普通的聚丙烯材質(zhì)的盤刷刷絲和刷柄，為了保證其能夠滿足正常的清掃作業(yè)，參照國家有關(guān)規(guī)定，盤刷的技術(shù)參數(shù)要求如下： （ 1）性能要求： 盤刷刷絲的物理性能是保證刷絲能否滿足正常作業(yè)的決定性因素，根據(jù)設(shè)計(jì)要求及相關(guān)資料，該刷絲須符合表 4的規(guī)定： 2021 屆畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 31 表 4刷絲的性能要求 項(xiàng)目 指標(biāo) 抗張強(qiáng)度 MPa ≥ 30 抗張伸長率 % ≤ 20 結(jié)節(jié)強(qiáng)度 MPa ≥ 23 單根刷絲拉力 N ≥ 30 刷柄球壓痕硬度 MPa ≤ 20 跌落高度 高處自由下落無裂紋產(chǎn)生 （ 2）外觀要求 聚丙烯刷絲及刷柄的外觀在一定程度上會(huì)影響其物理性能的發(fā)揮，同時(shí)合適的外觀也會(huì)為整車增添不少亮點(diǎn)。 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 其各工況進(jìn)行詳盡的描述，故上式只作為對盤刷性能的一個(gè)參考。吸嘴結(jié)構(gòu)、性能的好壞直接影響到掃路車的吸塵效果。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。工作時(shí) ,風(fēng)機(jī)在副發(fā)動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)下，使得集塵箱處于正空態(tài)，由于集塵箱高真空產(chǎn)生的負(fù)壓，使吸嘴周邊產(chǎn)生強(qiáng)氣流。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。 圖 15 吸嘴的結(jié)構(gòu) 如圖 15所示，通過液壓缸來控制吸嘴的放下與提升。油缸只對吸嘴的提升有作用，并沒有對吸嘴下放起作用，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。鉸接機(jī)構(gòu)由鉸接座和兩根連接軸銷組成。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。隨著城市建設(shè)不斷發(fā)展 ,沙土型垃圾越來越多。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。滾刷沿清掃車作業(yè)前進(jìn)的反向滾動(dòng)，將吸嘴下方的垃圾塵埃揚(yáng)起，增大塵埃的受壓面積，即減小垃圾塵埃的 懸浮速度，減輕風(fēng)機(jī)的負(fù)荷，也可以使得垃圾更容易被吸入。 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。受力如圖 16,根據(jù)公式：= F F = G FFFf ??壓 壓 自 重 提摩壓提， 。 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。 由以上參數(shù)，求得： a KW? 。 (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。因此開一個(gè)鍵槽，軸徑應(yīng)增大 3%。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 110。鍵連接，采用 GB/T 1096 鍵 20 12 80，軸承選用 6207深溝球軸