堤頂防護(hù)墩自動(dòng)清洗車的研制

周 瑜

(鄭州黃河河務(wù)局惠金黃河河務(wù)局 河南 鄭州 450000)

0 概述

（1）項(xiàng)目研制背景

惠金河段自2006年開(kāi)始黃河堤防工程標(biāo)準(zhǔn)段建設(shè)，2007年全線形成了堤防工程標(biāo)準(zhǔn)段，堤頂防護(hù)墩設(shè)置全部到位。在日常的養(yǎng)護(hù)管理工作中，隨處可見(jiàn)堤頂防護(hù)墩上厚厚的塵土和泥點(diǎn)子，紅白漆線都被遮住，在順直的柏油路面兩側(cè)顯得很不協(xié)調(diào)，很大程度上影響了工程管理形象。堤防養(yǎng)護(hù)人員不得不采用抹布，提著水桶一個(gè)一個(gè)進(jìn)行清洗，耗費(fèi)大量的人力物力。為解決上述問(wèn)題，“堤頂防護(hù)墩自動(dòng)清洗車”應(yīng)運(yùn)而生。

（2）項(xiàng)目研制的必要性和可行性

自動(dòng)清洗車主要用于堤頂防護(hù)墩的清洗工作。堤頂防護(hù)墩設(shè)置在堤頂路緣石外側(cè)，尺寸為0.20m×0.20m×0.25m，用紅白條反光漆涂飾。人工清洗防護(hù)墩是低效的，并伴有大量懸浮顆粒物產(chǎn)生，對(duì)養(yǎng)護(hù)工人本身的健康危害極大。因此，防護(hù)墩自動(dòng)清洗車的創(chuàng)新運(yùn)行勢(shì)在必行，此車能自動(dòng)清洗防護(hù)墩，并有效減少懸浮顆粒物的產(chǎn)生，保持路面清潔，進(jìn)而保護(hù)大堤的環(huán)境。

1 項(xiàng)目工作原理

自動(dòng)清洗車采用普遍應(yīng)用于工程維修養(yǎng)護(hù)的機(jī)動(dòng)三輪車為主體進(jìn)行改造，主要包括三個(gè)部分：液壓操作系統(tǒng)；、動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)、自動(dòng)清洗系統(tǒng)。以液壓操作系統(tǒng)帶動(dòng)自動(dòng)清洗裝置到固定位置，開(kāi)啟動(dòng)力傳遞系統(tǒng)，啟動(dòng)自動(dòng)清洗裝置，完成防護(hù)墩的自動(dòng)清洗。具體工作原理如下：維修養(yǎng)護(hù)人員操縱安裝在機(jī)動(dòng)三輪車上的操作桿，帶動(dòng)活動(dòng)支架，使自動(dòng)清洗裝置移動(dòng)到防護(hù)墩位置；通過(guò)發(fā)電機(jī)帶動(dòng)電動(dòng)機(jī)，使清洗裝置運(yùn)轉(zhuǎn)工作，同時(shí)高壓噴水設(shè)備同時(shí)噴水，完成防護(hù)墩的自動(dòng)清洗；操縱操作桿，抬起自動(dòng)清洗裝置回到固定位置，開(kāi)動(dòng)機(jī)動(dòng)三輪車到下一防護(hù)墩進(jìn)行清洗工作。以下對(duì)各個(gè)系統(tǒng)詳細(xì)進(jìn)行闡述與分析。

1.1 液壓操作系統(tǒng)

防護(hù)墩自動(dòng)清洗車的液壓操作系統(tǒng)利用了機(jī)動(dòng)三輪車原有的液壓系統(tǒng)。在原來(lái)的液壓油路上加裝雙向分配閥，液壓缸，連接活動(dòng)支架，使該車既能作為普通機(jī)動(dòng)三輪車進(jìn)行運(yùn)輸自卸，又能作為自動(dòng)清洗車進(jìn)行防護(hù)墩清洗作業(yè)。具體作業(yè)情況如下：在機(jī)動(dòng)三輪車進(jìn)行清洗工作的時(shí)候，關(guān)閉通往升降支撐的液壓油路，保證液壓控制系統(tǒng)帶動(dòng)活動(dòng)支架至固定位置進(jìn)行清洗操作；在該車不進(jìn)行清洗工作時(shí)，卸除水箱，通過(guò)關(guān)閉通往清洗支撐的液壓油路，實(shí)現(xiàn)機(jī)動(dòng)三輪車的運(yùn)輸自卸功能。在關(guān)閉通往升降支撐的液壓油路時(shí)，自動(dòng)清洗的液壓油路同時(shí)開(kāi)啟，通過(guò)操縱操作桿，使液壓操作系統(tǒng)工作，從而帶動(dòng)活動(dòng)支架，使自動(dòng)清洗裝置落下并使防護(hù)罩套住防護(hù)墩進(jìn)行清洗作業(yè)，作業(yè)完成后，液壓系統(tǒng)帶動(dòng)活動(dòng)支架，使自動(dòng)清洗裝置升起。即可移動(dòng)清洗車到下一位置進(jìn)行作業(yè)。

1.2 動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)

防護(hù)墩自動(dòng)清洗車的動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)包括發(fā)電機(jī)、變頻減速器、電源總開(kāi)關(guān)、電動(dòng)機(jī)、軸承、主動(dòng)輪、被動(dòng)輪等。發(fā)電機(jī)帶動(dòng)電動(dòng)機(jī)，帶動(dòng)動(dòng)力輸出軸，動(dòng)力輸出軸又帶動(dòng)主動(dòng)輪和被動(dòng)輪，使清洗裝置里的毛刷按著設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)動(dòng)，完成防護(hù)墩的清洗。

該車動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)采用了采用了YL8024雙值電容異步電動(dòng)機(jī)，轉(zhuǎn)速1400r/min，并通過(guò)電源總開(kāi)關(guān)控制進(jìn)行正倒雙向清洗。清洗毛刷高速運(yùn)轉(zhuǎn)，清洗效果理想。

1.3 自動(dòng)清洗系統(tǒng)

自動(dòng)清洗系統(tǒng)主要包括水箱、高壓管道泵、噴水設(shè)備、清洗裝置、防護(hù)圍網(wǎng)及頂面固定平臺(tái)。根據(jù)車廂體積及清洗工作量確定水箱容積為1.4m3。水箱里的水經(jīng)由高壓管道泵加壓后，通過(guò)高壓水管、以及設(shè)置在防護(hù)圍網(wǎng)上的噴頭進(jìn)行高壓噴洗。根據(jù)防護(hù)墩形狀和尺寸，設(shè)4個(gè)立式毛刷，安裝在被動(dòng)輪下。毛刷高度為300mm，長(zhǎng)度為250mm。

頂面固定平臺(tái)上布置減速發(fā)電機(jī)，內(nèi)部通過(guò)動(dòng)力輸出軸，連接主動(dòng)輪、被動(dòng)輪。頂面固定平臺(tái)及防護(hù)圍網(wǎng)作為動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)和自動(dòng)清洗裝置的安裝載體，同時(shí)固定了清洗作業(yè)的范圍，使高速運(yùn)轉(zhuǎn)的清洗刷所帶出的污水，順?lè)雷o(hù)圍網(wǎng)內(nèi)壁流出，最后流入排水溝，保持了周邊環(huán)境的清潔。

在動(dòng)力系統(tǒng)的帶動(dòng)下，清洗毛刷及高壓水流高速運(yùn)轉(zhuǎn)，通過(guò)試驗(yàn)，其毛刷轉(zhuǎn)動(dòng)速度、水流壓力及流量完全能夠滿足清洗泥污、灰塵等需要，清洗效率可達(dá)98%，清洗速度為120個(gè)/h，遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于人工清洗。

2 項(xiàng)目主要?jiǎng)?chuàng)新點(diǎn)

該“堤頂防護(hù)墩自動(dòng)清洗車”的研究做到了理論聯(lián)系實(shí)際，以應(yīng)用為目的，緊密結(jié)合當(dāng)前黃河大堤維修養(yǎng)護(hù)的工作內(nèi)容，開(kāi)展技術(shù)研究與應(yīng)用，選題恰當(dāng)，目標(biāo)明確，資料詳實(shí)。其主要?jiǎng)?chuàng)新點(diǎn)如下：

2.1 獨(dú)有的自動(dòng)化清洗裝置的研發(fā)，首次實(shí)現(xiàn)了堤頂防護(hù)墩清洗的自動(dòng)化作業(yè)。

通過(guò)在機(jī)動(dòng)三輪車上加裝自主研發(fā)的自動(dòng)清洗裝置，首次實(shí)現(xiàn)了堤頂防護(hù)墩清洗的自動(dòng)化作業(yè)。

2.2 獨(dú)特合理的自動(dòng)清洗裝置，保證了堤頂防護(hù)墩的清洗質(zhì)量。

該自動(dòng)清洗裝置采用了電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)主動(dòng)輪、被動(dòng)輪，從而驅(qū)動(dòng)四個(gè)立式毛刷進(jìn)行清洗作業(yè)，其尺寸設(shè)計(jì)保證了防護(hù)墩頂面及四個(gè)立面均能清洗到位。并在防護(hù)圍網(wǎng)上設(shè)置高壓噴頭，通過(guò)高壓噴洗保證清洗效果。獨(dú)特的設(shè)計(jì)，結(jié)合了工作面實(shí)際，并通過(guò)試驗(yàn)，調(diào)配出了最適宜的動(dòng)力和運(yùn)轉(zhuǎn)速度，保證了堤頂防護(hù)墩的清洗質(zhì)量。

2.3 防護(hù)圍網(wǎng)及頂面固定平臺(tái)的設(shè)置，固定了作業(yè)范圍，保持了周邊環(huán)境清潔。

作為動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)和自動(dòng)清洗裝置的安裝載體，防護(hù)圍網(wǎng)及頂面固定平臺(tái)同時(shí)具有保護(hù)功能，并固定了清洗作業(yè)的范圍，保持了周邊環(huán)境的清潔。

2.4 通過(guò)標(biāo)志桿和反光鏡的有機(jī)配合，保障了清洗裝置的有效定位，提高了清洗效果。

司機(jī)在駕駛室內(nèi)通過(guò)標(biāo)志桿進(jìn)行粗略定位，在接近待洗目標(biāo)后，再通過(guò)反光鏡進(jìn)行準(zhǔn)確定位。

2.5 通過(guò)在機(jī)動(dòng)三輪車原有液壓系統(tǒng)上加裝分配閥，實(shí)現(xiàn)了三輪車自卸功能和清洗裝置升降功能的轉(zhuǎn)換。

利用液壓分配閥的調(diào)整，來(lái)控制液壓油流向，從而實(shí)現(xiàn)三輪車自卸功能和清洗裝置升降功能的轉(zhuǎn)換。

2.6 清洗裝置為模塊式組裝，拆卸、安裝便捷，易于維修，便于推廣應(yīng)用。

3 項(xiàng)目效益分析

3.1 經(jīng)濟(jì)效益分析

在使用傳統(tǒng)的人工方式清洗防護(hù)墩時(shí)，每人每天一般清洗96個(gè)防護(hù)墩，而該清洗車每30秒就可清洗一個(gè)防護(hù)墩，每天即可清洗防護(hù)墩960個(gè)，10倍于人工效率。

3.2 社會(huì)效益分析

該自動(dòng)清洗車投入使用后，大大改善了職工的工作環(huán)境和勞動(dòng)條件，節(jié)省了人力，提高了堤頂防護(hù)墩清洗工作的工作效率和質(zhì)量；有效地避免了環(huán)衛(wèi)工傷亡事故的頻繁發(fā)生，提高環(huán)衛(wèi)作業(yè)安全性。

4 結(jié)論

該自動(dòng)清洗車不僅在堤頂防護(hù)墩清洗工作中有很大的實(shí)用價(jià)值，而且其使用的施工工藝及技術(shù)在其他道路養(yǎng)護(hù)機(jī)械如瀝青噴布、開(kāi)溝機(jī)等中也具有很大的開(kāi)發(fā)價(jià)值與借鑒意義。

透過(guò)堤防養(yǎng)護(hù)工作，通觀整個(gè)公路系統(tǒng)的清潔工作，可以看出，此車的研制、開(kāi)發(fā)與應(yīng)用充分證明了機(jī)械化作業(yè)的重要性、緊迫性與必要性。不斷促進(jìn)清洗機(jī)械的技術(shù)進(jìn)步，研發(fā)出更好的產(chǎn)品，對(duì)于實(shí)現(xiàn)我國(guó)公路交通及堤防養(yǎng)護(hù)事業(yè)的現(xiàn)代化發(fā)展具有重大意義。

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