浅谈多功能道路清扫车的研制论文

浅谈多功能道路清扫车的研制论文

　　为缓解城市交通堵塞的状况，各大中城市道路建设日新月异，很多城市已有或开始修建绕城高速公路，随着高速公路里程的不断增加，且高速公路上车辆的行驶速度较快，人工清扫已不可行，而普通扫路车的清扫速度又太低，势必会影响其它车辆的通行，甚至造成交通堵塞。

　　我国北方冬季时间长，降雪量大，如果不及时清除积雪，势必会影响车辆通行，将严重影响交通安全，给人们日常生活带来诸多不便。每年都会有因路滑而导致的重大交通事故，人民的生命财产及交通工具安全受到极大威胁。因此，为满足于现行道路清扫的需求，市场急需要一款高可靠性、高效率、多功能、全天候的道路清扫车的出现。

　　1 多功能道路清扫车总体方案设计

　　1.1 设备功能介绍

　　多功能道路清扫车由一台95 kW、载重5 000 kg、车厢长6 m 的南京跃进货车，上配一台132 kW 副发动机、一台高压风机、一台干式除尘设备(电力系统、风力系统和液压系统)，车下配两个旋转刷，车前配一个滚刷，另配有作业安全警示灯、LED 警告显示屏等组成。通过机械、液压、电气三部分联合控制，使该清扫车除具有普通扫路车的清扫、收集、倾倒等功能外，还具备清除路面小雪功能，并可将路肩积雪吹出路外，实现一车多用。

　　该道路清扫车的主要功能有以下4 个：

　　(1)普通清扫功能，即清扫路面砂石、尘土及其它杂物功能。通过高压风机吸、吹，使路面清洁;

　　(2)清除路面小雪功能。利用前滚刷清扫，再通过高压风机将浮雪吹出路外;

　　(3)清除中央分隔带波形板(单柱式)内积雪功能。利用车下侧滚刷，将中央分隔带波形板内的积雪扫到超车道，通过吸尘道吸起，再通过风道扬出路外;

　　(4)清除路肩积雪功能。通过吹风口将路肩积雪吹出路外。

　　1.2 方案设计

　　南京跃进货车改装后负责整车的行走工作，副发动机负责各专用工作装置的动力传输，来完成多功能道路清扫车的各种清扫功能。副发动机通过万向节直接驱动高压风机，高压风机通过风道与吸尘口和吹尘口相连，完成吸、吹的工作;同时通过带传动带动液压泵工作，液压泵将高压力液压油通过油管输送到液压集成模块，再由液压集成模块根据工作需要分别输送到各个液压缸;水泵由副发动机经带传动直接驱动，通过气动离合器控制其工作;前清扫机构在驾驶室的前方，由液压控制可以实现上下移动，工作时放下，行走时提起;滚刷由液压马达来驱动，控制方便且简化了传动机构。

　　整车外形尺寸(长?宽?高)为9 500 mm?2 200 mm?3 500 mm，垃圾箱容积5.5m3，轴距为4 600 mm，高压风机风压6 065 Pa，风量34 052 m3/h，最大清扫宽度2 200 mm，最大清扫速度30 km/h。

　　2 主要装置布置及结构分析

　　2.1 车载系统设计

　　底盘的选型必须满足清扫车的装载质量要求，同时还要满足清扫车在非工作期间有较高的运行速度，工作时能低速、平稳的运行。并且要求底盘本身性能可靠、良好的经济性。通过对比最终选用了跃进NJ1100DCMZ 底盘，轴距为4 600mm，底盘发动机功率为95 kW，转速为2 600 r/min，额定载荷5t，最高车速95 km/h，符合本设计的使用要求。

　　2.2 风机系统设计

　　风机系统主要包括风机、风道和副发动机三部分。风机是整个系统的动力源，为清扫车提供风力，完成吸扫和吹扫功能，风道则完成风量的转换和输送任务。

　　2.2.1 风机的选择

　　能否提供足够的压力和风量将决定风机系统的工作性能，也直接影响清扫效果，因此在选择风机时必须要使风机的全压和风量大于风机系统的风量需求和压力损失，通常是对风量需求和压力损失乘以一定的设计裕量。

　　在能保证风机风压和风量的前提下应选择尽量小的风机，这样可以避免因选择过大的风机而导致能量浪费和噪音过大。据计算出的风机全压和风量，最终选择了9-26-10D 型高压离心风机，其风量为34 052m3/h，风压为6 065 Pa，满足使用需求。

　　2.2.2 风道设计

　　风道起到风量的转换和输送任务，但会损失风压，风道越长、弯道越多损失的风压越大，为减少风压损失，提高清扫效果，本设计将吸扫和吹扫风道合二为一，中间加入风门和挡风板来调节风量的走向，既减少了风量损失又简化了结构，节约空间。

　　2.2.3 副发动机选择

　　副发动机不仅为风机提供和动力，还为液压泵和水泵提供动力，因此在选择时要考虑这三方面的动力需求，同时还要考虑功率、燃油经济性等指标。综合各种因素，本最终车选用R6105AZLP 型柴油发动机，功率为132 kW，额定转速为2 000 r/min，符合本设计的使用要求。

　　2.3 作业系统结构

　　作业系统包括吸扫系统、吹扫系统和水路系统。

　　2.3.1 吸扫系统

　　吸扫系统由左、右清扫机构、喷头、车底吸尘道等组成。清扫机构分左清扫机构和右清扫机构，对称布置在底盘中部的左右两侧，左、右清扫机构主要由扫盘、液压马达、气缸及支架等组成。扫盘的转动由液压马达驱动，实现了无级变速，可根据路况自行调整扫盘转速，以保证在各种路况下都能具有良好的清扫效果。扫盘的位置可以调节，如图3 所示。在清扫车未工作时，扫盘由气缸2 沿2处提起，便于清扫车快速行走，防止撞击。清扫机构在气缸1 的作用下可沿1 处轴左右转动，增加扫盘的清扫范围，从而提高清扫车的清扫效果。

　　喷头位于清扫机构前部，当天气干燥时，喷水降尘。

　　车底吸尘道布置在扫盘之后，包括支架、浮动吸盘、支承滚轮、气缸等部分。

　　在清扫车快速行走时，车底吸尘道由气缸提起，防撞击。长方形浮动吸盘有左右两个吸口，两侧有2 个支承滚轮，整个该结构能够根据路面情况自动调节与地面接触的距离，以保持吸盘与地面的吸入气流间隙。为确保最佳清扫效果，支承滚轮着地后，底边和路面的间隙须保持5?8 mm，该间隙可以通过升高或降低吸盘两侧支承滚轮的安装高度来调节。

　　2.3.2 吹扫系统

　　吹扫系统包括车底吹尘道、挡风片、气缸、滚轮、喷头等部件。

　　长方形车底吹尘道高压风由左边进入，在挡风片的作用下，使高压风斜吹向路面，将灰尘、石子或路面浮雪吹出到右路肩外。挡风片的安装角度为45°，达到最佳的吹扫效果。在清扫车快速行走时，车底吹尘道被气缸提起，避免撞击。工作时，车底吹尘道在支承滚轮的调节下，与路面始终保持恒定的距离，保证了吹扫效果。

　　2.3.3 水路系统的布置

　　水路系统主要元部件有水泵、安全阀、分水器、水箱、球阀、喷头、管路和接头等。水泵直接由副发动机通过皮带驱动，中间由气动离合器控制，水路系统主要起到降尘除污的作用。

　　2.4 液压与气动系统

　　液压系统由液压泵、液压马达、液压缸、液压阀组、控制阀、液压油箱、连接油管等组成。液压泵输出的高压液压油通过油管输送到液压阀组，液压阀组根据作业需要将液压油输送到液压马达和液压缸，主要用于滚刷及扫盘的动力输入和前清扫机构的升降等工作。

　　气动系统由气缸、手动气阀、电磁气阀组、压力表及气管等组成，其气源和底盘共用，主要负责各个机构的提升和翻转工作。

　　3 模拟装配仿真

　　用三维软件UG 创建多功能清扫车的零部件的三维实体模型，建模过程中对模型进行了简化，零件之间的连接件和结构上的一些细节尺寸都忽略不计。建模完成后进行模拟装配仿真，如图6 所示，检查其装配干涉，并验证清扫车结构的合理性，为后续结构优化提供准备。

　　经过在三维软件UG 中的装配仿真，经检查并没有装配干涉，并且结构合理可靠，符合设计使用要求。

　　4 结束语

　　该多功能道路清扫车实现了一机多能，既能清扫路面，又可以清除浮雪，减少了设备投入。该车平均工作速度可达30 km/h，大大提高了清扫效率，减轻了劳动强度，降低清扫成本达45.3。经过在UG 中的装配模拟证明该清扫车结构合理、可靠，满足现阶段市场需求，有着广阔的市场前景。

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