淺析樹葉清掃車整體設(shè)計(jì)與創(chuàng)新方案

武鵬飛 韓明玉

（哈爾濱劍橋?qū)W院汽車與機(jī)電工程學(xué)院，黑龍江 哈爾濱 150069）

本設(shè)計(jì)采用Solidworks 軟件對鼓風(fēng)斗葉清掃器進(jìn)行三維建模，最終完成整體裝配設(shè)計(jì)。本文只進(jìn)行了三維裝配和仿真，并沒有進(jìn)行功能運(yùn)動(dòng)學(xué)、靜力學(xué)和動(dòng)力學(xué)分析。設(shè)計(jì)細(xì)節(jié)有待改進(jìn)，例如收集樹葉的處理和自動(dòng)卸載裝置。未來將進(jìn)行進(jìn)一步的研究，使設(shè)計(jì)更加合理。

一、引 言

隨著城市的快速發(fā)展和生態(tài)文明建設(shè)的推進(jìn)，城市道路的保潔顯得尤為重要。城市地區(qū)的落葉清潔需要大量的人力物力。為了減輕環(huán)衛(wèi)工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，需要設(shè)計(jì)和使用掃葉機(jī)。目前純掃葉機(jī)的清掃機(jī)構(gòu)容量小，操作麻煩，二次粉塵污染嚴(yán)重，清掃效率不高。

小型純吸、吸掃作業(yè)裝置可靠性有待提高，而大中型清洗裝置成本高、能耗高、噪聲大、排放污染嚴(yán)重。為此，本文提出了一種結(jié)合清掃鏟吸的簡單、低成本的清掃裝置，以滿足社會對道路清掃車輛的需求。

二、鼓風(fēng)斗葉清掃車整體設(shè)計(jì)

1.總體方案設(shè)計(jì)。針對清葉裝置占用空間大、功能單一、價(jià)格高、操作復(fù)雜等一系列問題，本文在機(jī)械原理、機(jī)械設(shè)計(jì)，參考張安康的《新型多功能道路清掃車設(shè)計(jì)》，提出了更經(jīng)濟(jì)實(shí)用的清葉裝置設(shè)計(jì)：采用可調(diào)盤刷、自動(dòng)壓縮斗和鼓風(fēng)機(jī)機(jī)構(gòu)配合使用，配合設(shè)計(jì)，不僅能滿足不同機(jī)型的需求，更能實(shí)現(xiàn)集清掃、鏟掃、吸塵功能于一體的清掃裝置的合理配置。

將盤刷調(diào)整到適合的角度和高度，把車輛行駛中清掃的樹葉掃到鏟斗旁邊，通過壓縮鏟將樹葉鏟進(jìn)鏟斗內(nèi)，并進(jìn)行一定程度的壓縮，壓縮鏟到達(dá)行程極限位置時(shí)，鏟斗內(nèi)部形成一個(gè)密閉的空間，鼓風(fēng)機(jī)通過管道將鏟斗樹葉吸入車廂內(nèi)部，完成樹葉的清掃工作。

2.盤刷機(jī)構(gòu)主要由盤刷、升降機(jī)構(gòu)和電機(jī)組成。機(jī)構(gòu)采用1 個(gè)盤刷、1 個(gè)盤刷座、1 個(gè)盤刷電機(jī)、2 個(gè)液壓升降按鈕點(diǎn)亮，同時(shí)激活當(dāng)前步的計(jì)時(shí)。單步計(jì)時(shí)到達(dá)載荷譜當(dāng)前步的指定時(shí)間后，“單步計(jì)時(shí)開始”按鈕熄滅，而在本步測試完成，下一個(gè)載荷譜自動(dòng)設(shè)置為目標(biāo)值，測試儀參數(shù)進(jìn)入過渡狀態(tài)。重復(fù)此循環(huán)，直到自動(dòng)測試載荷譜所需的測試步驟和循環(huán)全部完成。在測試過程中，可以單擊“測試停止”按鈕來停止自動(dòng)測試過程。此時(shí)，測試系統(tǒng)數(shù)據(jù)記錄暫停，測試儀仍處于載荷譜的給定狀態(tài)。單擊“測試開始”按鈕繼續(xù)。

3.當(dāng)載荷譜兩步之間的過渡時(shí)間過長時(shí)，測試儀可以切換到遠(yuǎn)程手動(dòng)操作模式，加快測試儀的狀態(tài)轉(zhuǎn)換。首先根據(jù)需要進(jìn)入“空氣系統(tǒng)”或“液壓&潤滑油”界面，點(diǎn)擊“測試模式”中的“手動(dòng)”按鈕切換到手動(dòng)模式，開始調(diào)整測試儀參數(shù)，同時(shí)，暫停測試系統(tǒng)的數(shù)據(jù)記錄。調(diào)整完成后，在“測試模式”中點(diǎn)擊“自動(dòng)”按鈕，返回“自動(dòng)測試”界面。測試儀將繼續(xù)根據(jù)載荷譜進(jìn)行測試，并繼續(xù)記錄測試系統(tǒng)數(shù)據(jù)。

當(dāng)負(fù)載譜操作完成后，“Test Run”指示燈熄滅，“Test Complete”指示燈變綠，測試系統(tǒng)停止數(shù)據(jù)記錄，測試儀保持在上一步的設(shè)定值。此時(shí)切換到手動(dòng)模式，根據(jù)需要對測試儀進(jìn)行停機(jī)、停氣或冷卻等操作。點(diǎn)擊“初始化”按鈕，對PLC 中自動(dòng)測試的相關(guān)量進(jìn)行初始化。至此，自動(dòng)測試全部完成。

三、本次設(shè)計(jì)的創(chuàng)新點(diǎn)

優(yōu)化了盤刷系統(tǒng)設(shè)計(jì)，采用雙液壓系統(tǒng)控制盤刷的起降和傾斜，增加了清掃車的清掃面積和效率?？蓧嚎s伸縮桶設(shè)計(jì)，維護(hù)方便，成本低，增加了葉片的容量，同時(shí)使吸收過程更加順暢。最后，最終存儲選擇了爆破機(jī)構(gòu)，節(jié)省了車廂的占用，比其他系統(tǒng)更簡單可靠。

1.鏟斗機(jī)構(gòu)主要靠車輛的運(yùn)動(dòng)接收樹葉，最后配合壓鏟的壓縮工作。鏟斗機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)有兩個(gè)液壓系統(tǒng)，一個(gè)負(fù)責(zé)壓鏟的升降，另一個(gè)負(fù)責(zé)整個(gè)鏟斗機(jī)構(gòu)的升降。壓縮鏟的提升雖然有壓縮作用，但它的主要作用是讓壓縮鏟關(guān)閉鏟斗內(nèi)部空間，使鼓風(fēng)機(jī)的風(fēng)能充分作用在鏟斗內(nèi)部，節(jié)省一些不必要的浪費(fèi)。另一個(gè)液壓系統(tǒng)由兩個(gè)液壓主缸組成。加裝液壓主缸雖然增加了成本，但可以使鏟斗機(jī)構(gòu)的升降更加平穩(wěn)，不偏轉(zhuǎn)，它主要負(fù)責(zé)鏟斗機(jī)構(gòu)的升降。在性能和成本方面，鏟斗機(jī)構(gòu)不包括避讓輪。取而代之的是，鏟斗前端采用耐磨材料接地，可以直接鏟起路面上的樹葉，鏟斗機(jī)構(gòu)不會產(chǎn)生過多的壓力。而且前端的耐磨材料非常便宜，在嚴(yán)重磨損和碰撞后可以快速更換，不影響后續(xù)工作。

2.吹風(fēng)機(jī)構(gòu)主要由鼓風(fēng)機(jī)和吹風(fēng)管組成，是用來將桶內(nèi)的樹葉吸入車廂內(nèi)的機(jī)構(gòu)。鼓風(fēng)機(jī)是標(biāo)準(zhǔn)件，您可以根據(jù)桶中管道的大小和預(yù)計(jì)吸入的葉子的質(zhì)量，安裝合適的鼓風(fēng)機(jī)。為了將桶內(nèi)的樹葉吸入隔間，考慮到桶的尺寸和鼓風(fēng)機(jī)產(chǎn)生的吸力，需要在桶機(jī)構(gòu)上開兩個(gè)直徑為150mm 的孔與管道連接。

四、結(jié) 論

本文針對刷式密封試驗(yàn)機(jī)設(shè)計(jì)了一套自動(dòng)控制系統(tǒng)，可實(shí)現(xiàn)試驗(yàn)機(jī)的手動(dòng)控制和基于載荷譜的自動(dòng)試驗(yàn)控制。該系統(tǒng)工作穩(wěn)定，自動(dòng)化程度高，易于維護(hù)和后期功能擴(kuò)展。對同類測試儀控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)具有一定的參考價(jià)值。