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多功能环保节能全天候路面清扫车设计

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多功能环保节能全天候路面清扫车设计多功能环保节能全天候路面清扫车设计 多功能环保节能全天候路面清扫车设计 TECHNICFORUM/技术论坛l2Ol1/o3 多功能环保节能全天候路面清扫车设计 DesignofEnvironmentalProtection,EnergySavingandAll-weatherMulti—functionalSweepingVehicle 宋杰苏楚奇辛珍阳 S0NGJieetaI 1.武汉理工大学湖北武汉 2.重汽集团专用汽车公司山东青岛 430O7O 266O31 摘要:随着社会的不断发展,单纯意义上的清扫...
多功能环保节能全天候路面清扫车设计
多功能环保节能全天候路面清扫车设计 多功能环保节能全天候路面清扫车设计 TECHNICFORUM/技术论坛l2Ol1/o3 多功能环保节能全天候路面清扫车设计 DesignofEnvironmentalProtection,EnergySavingandAll-weatherMulti—functionalSweepingVehicle 宋杰苏楚奇辛珍阳 S0NGJieetaI 1.武汉理工大学湖北武汉 2.重汽集团专用汽车公司山东青岛 430O7O 266O31 摘要:随着社会的不断发展,单纯意义上的清扫作业已不能满足现行路面的需求,多功能,环保 节能和全天候等方面的要求越来越多,针对国内外观有各类清扫车的发展现状和市场需求,设计了 一 款多功能环保节能全夭候路面清扫车.着重介绍了该车各系统的工作原理和结构. 关键词:清扫车多功能环保节能全天候 AbstractWiththedevelopmentofthesociety,therequirementsoftheroadnowadayscannotb emetusing theconventionalsweeper,andmulti-functional,environmentalprotection,energysavingan dall—weather sweepersareneededforroadcleaning.Akindofmulti-functionalenvironmentalprotection, Energysaving andall—weathersweeperaredesignedbasedonthepresentsituationandfuturedevelopmentofdomes tic andforeigncleaningvehicles.Thedesignprincipleandthestructureofallthesystemsofthesw eeperare introduced. Keywordssweeper;multi—functional;environmentalprotectionandenergysaving;allweather 中图分类号:U469691.02文献标识码:A文章编号:1004—0226(2011)03—0065—03 1前言 目前,国产路面清扫车多为吸扫结合,依靠风机产生的负压 将垃圾吸走.为提高清扫效率,势必要增加风机和发动机的功率 和转速,这会造成清扫车尾气和噪声污染较大.同时,为了更好 的压尘,除尘,清扫车需要喷洒大量的清水,会导致垃圾箱内全 是污水,既浪费水资源,又造成二次污染.针对目前存在的技术 问,本文介绍一种结构布置合理,操作简单可靠,适用范围 广,污水箱污水可回收利用,可在缺水地区和寒冷天气采用干式 除尘进行清扫作业,且同时具有洒水和清扫功能,能够实现一车 多用的多功能环保节能全天候路面清扫车…. 2清扫车结构设计和工作原理 清扫车选用载货汽车二类底盘,整体结构包括传动系统,清 扫集尘系统,液压系统,气力输送系统,水路系统,电控系统, 如图1所示.清扫作业装置采用2盘刷+1后置宽吸嘴(含1滚刷), 滚刷位于吸嘴装置前部,集尘箱位于整车中后部. 2.1传动系统 清扫车传动系统包括主发动机传动系统和副发动机传动系 统,其传动关系如图2所示.由于主发动机取力器处的空间限制, 齿轮泵由洒水泵输出轴驱动.副发动机采用电磁离合器传递动 第一作者:宋杰,男,1986年 生,硕士研究生,研究方向为 汽车动力学. 图1清扫车整体结构布置图 1驾驶室2清水箱3副发动机4高压水泵5风机6滤网7垃圾箱 8污水箱9污水泵l0吸嘴11滚刷12左盘刷 13右盘刷14洒水泵l5车架l6底盘 力,便于电控系统控制.根据风机,双联泵和高压水泵功率确定 副发动机功率为110kW,额定转速为2200r/min. 2.2清扫集尘系统 2_2_1盘刷装置 盘刷装置担负着清扫和收集路肩或护栏附近垃圾的任务,盘 刷装置结构图如图3所示,它由盘刷支架,触地压力调整机构,伸 缩油缸,倾角调整机构,马达和盘刷等组成,可使盘刷实现外伸 下放浮动旋转和回收提升紧锁.盘刷在工作中遇到障碍物能绕其 TECHNlCFORUM/技术论坛l2011/03 支架销轴旋转实现自动避让功能;倾角调整机构使盘刷工作时向 外向前倾斜5.,以保证盘刷足够的清扫宽度和正确的抛尘方向. 触地压力调整机构可调整盘刷工作时的触地压力,保证盘刷因磨 损或在不平路面工作时触地压力均合适,可减少刷毛磨损量. 图2传动关系图 图3盘尉装置结构图 l盘刷支架2触地压力调整机构3伸缩油缸 4倾角调整机构5马达6盘刷 2_2_2吸嘴装置 吸嘴装置主要由支撑小车,滚刷,马达,滚刷提升油缸,吸 嘴提升油缸,吸管,高压喷水杆,吸嘴和吸管内部喷水环管组 成. 吸嘴装置结构如图4N示.滚刷位于吸嘴前部,刷毛排列成 两个"人"字型结构,可使垃圾向两吸管处靠拢.滚刷与吸嘴 之间正对吸管处设有两个活门,将活门打开,滚刷旋转时可将 垃圾抛入活门,继而被吸人垃圾箱.滚刷与吸嘴提升油缸均为 单作用油缸,可使滚刷与吸嘴在工作时随路面情况上下浮动, 以保证滚刷触地压力和吸嘴离地间隙不变.吸嘴后部设有一排 高压喷嘴,可将路面纹理内灰尘或粘度较大的垃圾;中起后被吸 嘴吸人垃圾箱. 2.2.3垃圾箱装置 垃圾箱装置采用集成式结构,将垃圾箱,污水箱,吸尘风道 系统有机地融为一体,箱体布置在整车中后部.垃圾箱内设有弧 形挡板及"0"形帘网,尾部设计了长方形铁丝滤网,这些板块 8 图4吸嘴装置结构图 1支撑小车2滚刷3马达4滚刷提升油缸5吸嘴提升油缸 6吸管7高压喷水杆8吸嘴9吸管内部喷水环管 增加了气流的碰撞效果,易于垃圾从气流中分离沉降.垃圾箱与 风机人口连接处设有千式或湿式滤网.垃圾箱有自洁功能,可自 动冲冼,同时配有卷盘手持式冲洗枪,方便对车身进行清洗.污 水箱位于垃圾箱下部,垃圾箱内污水经沉淀和初级过滤后可流人 污水箱,污水箱下部设有污水箱子箱,污水流经子箱再次过滤后 通过污水泵进人清水箱循环利用. 2.3液压系统 清扫车液压系统为开式系统,电液集中的操纵控制方式.系 统主要部件有齿轮泵,双联泵,液压马达,液压油缸,电控节流 阀,电磁溢流阀,电磁换向阀及液压辅件等,包含3个独立回路. 液压系统原理如图5所示.液压系统额定压力为15MPa;齿轮泵排 量为20ml/r,举升油缸缸径为90mm,行程为600mm,主发动机 怠速转速为800r/min,取力器变速比为1.03,垃圾箱倾翻时间为23 S;副发动机最高转速为2000r/min,双联泵轴端泵和盖端泵排量 分别为40ml/r~1316ml/min,滚刷和左右盘刷马达都为摆线马达, 排量分别为200ml/min*[1160ml/min,最高转速分别为300r/min和 100r/min.垃圾箱倾翻及尾门启闭由底盘取力器驱动液压系统工 作,采用底盘取力可保证垃圾卸料时的操纵安全性和车辆维护时 的方便性.两盘刷马达采用串联结构,可减小双联泵盖端泵的排 量.盘刷马达与滚刷马达并联安装,使马达不必承受较大背压, 避免和减少了系统的泄漏和故障. ,采统一次鬟统二次采统 乙 i l tP: _ !甄一…一嘈一一…主盘剥升降右盘刷升辟演剁舟哦嘴升左盘刷马达右盘尉马达 凛科马il蚪摆油缸土埠油缸降油缸辟油缸 "一 +}l 图5液压系统原理图 2.4水路系统 清扫车水路系统分为低压水路系统,高压水路系统,污水循 环系统和洒水系统.水路系统原理如图6所示.低压水路喷雾压 尘,电动隔膜泵流量为5L/min,额定压力为0.42MPa,低压喷嘴 流量为1.5L/rain,喷流角度为1】0.高压水路用于清洗路面和实 现垃圾箱自洁功能.高压水泵为柱窒水泵,额定压力为1O MPa,流量为80L/min,工作时通过调压阀设定高压水路系统压力 为7MPa,此时高压喷嘴流量为7L/min.污水循环系统可将垃圾 箱内污水过滤后循环利用,污水箱内污水泵由浮子开关控制,当 污水箱内过滤后的水达到一定液位时,污水泵自动启动将水泵人 清水箱,当水位降到一定液位时,浮子开关控制污水泵停止,防 止污水泵烧蚀:洒水系统用于道路洒水作业,洒水泵由底盘取力 器驱动,流量为660L/rain,扬程为45ITI,可替代洒水车进行洒水 作业,同时,洒水泵经手动球阀连接手持喷枪,可对垃圾箱及车 身进行清洁,无须启动副发动机就可完成倾倒垃圾和清洁垃圾箱 的所有操作. 踬礴蛙 畸水 I11个 垃搬葙 自洁 (11个 高压水泵畋水管 {外接车载气源 功球女高压水幕洒水票 I~_I/MI151由EE球间l溢流澜塞气动高匿II'.1山山卸菏球阀 啦管内喷嘴 (2X2个) 前保险札喷嘴 前保险杠赜嘴 水过 滤器 手动球 对冲气 动球阀手l动球阀I t:十L—_司—0? 手动球嘲.; 嚣古掌霉凄手特 冲;先卷盘喷枪 竺!防栓 手动球阀l宝'水接n 厂—__]四位三通球阀 自然水t 水接【=] 一 圈6水路系统原理图 2.5气力输送系统 清扫车采用专用高压离心武风机,利用气固两相流理论和物 体悬浮理论,并根据吸嘴结构尺寸参数确定风机风量为21000 m'/h,静压11000Pa,额定功率75kw,额定转速2800r/min. 风机通过窄V带与副发动机飞轮端通过电磁离合器连接,在垃圾 箱中产生静压.吸嘴处的垃圾随高速气流通过吸尘管进入集尘箱 内,根据作业模式(干式或湿式)在集尘箱内设置相应滤网除 尘,防止灰尘经风机出风口排出造成二次污染. 2.6电控系统 电控系统可实现对液压,水路,气动等系统的动作联动,互 锁控制和工作状况的警示,报警,由PLc,手动翅板开关,传感 TECHNICFORUM/技术论坛l2011/03 器,继电器,指示灯,仪等组成.清水箱内装有水位传感器, 当水位过低时工作装置自动停止工作并收回,防止水泵烧毁;垃 圾箱内的满载传感器可检测垃圾箱内垃圾装载量尾门位置传感 器可防止驾驶员在未开启尾门的情况下倾翻垃圾箱造成清扫车重 心后移倾翻. 3清扫车作业模式 清扫车在水资源缺乏地区和较寒冷天气条件下,可更换垃圾 箱内干式除尘过滤系统,在无水条件下进行正常清扫作业,不产 生二次扬尘污染.在湿式模式下工作时,垃圾箱内的污水可通过 污水循环系统经过滤后循环使用.在干式和湿式模式下分别设 有:左扫,右扫,全扫,左洗扫,右洗扫,全洗扫六种工作模 式,可根据路面清洁要求进行选择.滚刷可相对于吸嘴独立运 动.清扫车所有动作及工作模式均可在驾驶室控制面板进行选择 操纵. 4结语 a.该清扫车真正实现了扫吸结合,提高了清扫效率,降低了 清扫车的尾气和噪声污染.清扫车在较多垃圾路面作业时,吸嘴 内部滚刷将较大垃圾抛至吸嘴上部负压较大处,较小垃圾灰尘由 吸嘴直接吸进垃圾箱,实现扫吸结合,从而减小了垃圾箱的负 压,减少了副发动机的功率,降低副发动机和风机工作转速,进 而降低了清扫车尾气排放和风机噪声;路面纹理处和粘度较大的 垃圾可被高压喷嘴水流溅起后经吸嘴进入垃圾箱,提高清扫效 率;清扫车在较少垃圾路面作业时,吸嘴内滚刷可通过升降机构 提升至特定位置不参与清扫作业,清扫车仅靠吸嘴负压就能完成 清扫作业,节约能源. b.清扫车污水循环过滤系统,将污水箱内污水过滤后输入清 水箱循环利用,减少清扫车工作时间内加水次数,有效解决清扫 车水资源浪费严重问题. C.清扫车设有湿式除尘和干式除尘两套过滤系统,在水资源 缺乏和较寒冷天气下,可更换干式除尘过滤系统,解决清扫车不 能全天候工作的问题. d.清扫车设有由底盘取力器驱动的洒水泵,可实现洒水和清 扫等多种功能.该车洒水和清扫功能集中,实现了一车多用. 参考文献 [1】葛恒安国内路面清扫车行业现状及发展趋势【J1l建筑机械化,200425(11):54 — 56 [2]陈忠基,吴晓元,徐广普等路面清扫车试验装置的研究[J]同济大学学 报,200129(121 [3]刘洋洗扫车高压水路系统的设计分析lJ』_专用汽车,2010(02):50—52 [4]倪奕金,张丽扫路车气力输送系统设计[JJ_专用汽车2009(08):50.52 收稿日期:201012-06
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