陳韋松,謝永智
中國的汽車清洗行業(yè)于上世紀90年代開始出現,誕生了一批比較正規(guī)的人工洗車店鋪。目前中國的洗車行發(fā)展迅速,在北上廣等一線的城市涌現出了許多的人工洗車連鎖店,但國內人工洗車店主要還是采取水桶加抹布、加壓水槍、無水洗車(棉布擦拭)[1],半自動的就是蒸汽洗車和無刷毛高壓噴水洗車。洗車的方法大多存在許多不利于洗車的問題[2],例如:洗車用到的水資源不能得到有效循環(huán)利用。因此,根據作者主持的學院大學生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)項目成果,本文擬設計一款新穎實用的龍門式自動洗車機。
龍門式自動洗車機的機械結構主要包括支架、裙刷、立刷、橫刷、減速器、氣壓系統(tǒng)。通過采用用PLC控制氣壓系統(tǒng)去驅動裙刷、立刷、橫刷上下、左右的移動,通過PLC控制電機、減速器,驅動裙刷、立刷、橫刷的旋轉,來對汽車進行清洗工作。其總體結構示意如圖1所示。
裙刷有兩個狀態(tài),一個是收攏,一個是外伸,收攏時靜止,外伸時工作。當洗車機裙刷處于收攏狀態(tài)時,最大的要求是裙刷保持穩(wěn)定,所以裙刷的收攏動作可以選擇氣缸來執(zhí)行,這樣可以防止裙刷不穩(wěn)定擺動。當裙刷處于伸出去的狀態(tài),夾住車身內側進行洗刷清潔時,由于小汽車的車寬各異,外部形狀多變,那么就要求裙刷外伸的位置應該靈活變化,夾持力也需柔性的,以保證刷子不會損傷車身表面油漆。根據經驗[3],柔性的夾持力可以由彈簧提供。車身寬度的變化可以改變彈簧的工作長度,從而改變了刷子的夾持力度。根據上述分析,裙刷主要是由以下部分來組成:固定架、搖臂組件、傳動裝置、毛刷和氣路單元,而兩個裙刷必須是對稱布置。固定架安裝在龍門式自動洗車機側面機架上,上面安裝有氣路單元的氣缸座、提供夾持力的彈簧座。搖臂組件通過軸承座傾斜地安裝在搖臂上,然后帶動裙刷旋轉。裙刷安裝在搖臂前端,這樣可以伸出的距離更遠。毛刷的結構如圖2。
圖2 裙刷結構
模數m=5 mm,蝸桿直徑d1=50 mm,蝸桿頭數z1=4,蝸輪齒數z2=30。蝸桿材料用45鋼,齒面淬火;蝸輪材料用ZCuSn10P1[4],金屬模鑄造。因為 z1=4時:b1≥(12.5+0.09z2)m=76 mm,確定b1=80 mm。
圖3 臥式蝸輪蝸桿減速箱
臥式蝸輪蝸桿減速箱的三維模型圖如圖3。
根據裙刷工作情況,氣泵出來的空氣必須要經過過濾,才能獲得穩(wěn)定的氣壓,所以從氣泵出來的壓縮空氣經過三聯體的過濾,減壓和潤滑后進入一個小型氣罐,三聯體如圖4。
圖4 三聯體簡圖
洗車機各部分所需壓縮空氣均從三聯體引出。左、右裙刷各引一路壓縮空氣到各自電磁閥,電磁閥采用兩位三通常通閥,電磁閥工作口接氣缸前端氣口,為使裙刷收縮時不會外擺且過程平緩,氣缸后端氣口接一個單向節(jié)流閥。洗車機開機時,壓縮空氣直接進入氣缸前端,缸桿收縮,由于氣缸后端排氣時受到單向節(jié)流閥的控制,缸桿拉動裙刷平緩地收縮到兩邊;開始洗車時,電磁閥得電換向,壓縮空氣斷開,裙刷在彈簧的拉力下伸出,帶動氣缸桿伸出,此時后端的單向節(jié)流閥不會阻礙氣缸進氣,裙刷可以迅速伸出,夾住車身。洗完車后,電磁閥斷電換向氣缸桿再拉動裙刷收縮到兩邊,直到下次開始洗車。氣路原理圖如圖5。
圖5 裙刷氣壓回路系統(tǒng)
如圖6,按照前面的設計目的,有4個部分:毛刷、減速器、搖臂組件、氣缸元件。減速器的作用主要是平穩(wěn)高效的將電機轉向轉為裙刷的工作轉向,搖臂組件和氣缸元件搭配使用,可以使搖臂帶動裙刷的伸出和收縮,起到方便清洗的作用。
圖6 裙刷三維模型
裙刷、立刷、橫刷是龍門式自動洗車機的重要組成部分,裙刷會征對性地洗刷車輪和車身下側面這些污垢較重的部分,對整車清洗效果有明顯影響。通過設計,配置的裙刷的洗車機采用前進行程洗刷、回退過程吹干的程序,即可達到滿意的清洗效果,而沒有配置裙刷的洗車機需要二次清洗或人工使用水槍輔助清洗。立刷主要是針對車門車窗部分進行清洗,導軌可以有效方便地隨時地改變兩個立刷之間的距離,對汽車車門的弧線可以有效貼合。而橫刷是清洗車頂的有效部件,泡沫棉不僅可以貼合車頂,允許的變形程度也大,并且不會把雨刷卷入毛刷中。
參考文獻:
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