城市清掃車盤刷參數的設計研究

王利偉,王 超,張鵬飛（邢臺職業技術學院,河北 邢臺 054035）

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城市清掃車盤刷參數的設計研究

王利偉,王 超,張鵬飛
（邢臺職業技術學院,河北 邢臺 054035）

摘 要：隨著人們對高質量的生活環境的不斷追求，道路清掃車也被廣泛應用于全國各城市的清掃工作。傳統的道路清掃車在作業時，長期在低效率區域工作，因此帶來了高油耗和高排放的問題，而清掃車是利用盤刷的旋轉將垃圾輸送到吸嘴的工作區域，以提高清掃效率的。因此盤刷工作參數的設計，將影響清掃車工作效率。本文對盤刷工作過程進行了分析，并對其參數設計進行了研究。

關鍵詞：城市清掃車；盤刷工作過程；盤刷參數設計

1 前言

近年來，我國針對清掃車作業裝置的性能匹配方面的研究，還缺乏對專用元件性能的系統分析和準確研究實驗以及數據理論作為支撐，因此，對于清掃車的整體的工作性能的指導較為有限。宋永剛等人［1］曾在一些研究中得出重要的結論：盤刷的轉速和清掃車的行駛速度對盤刷接地角和接地點的速度都有較大的影響。因此，為了提高清掃車的工作效率和作業性能，應該使盤刷轉速與清掃車的行駛速度進行合理的匹配，并且與此同時合理的調整盤刷的接地角度。本文參考了關于清掃車設計比較成熟的資料，對工作裝置的參數進行選擇，完成了設計計算。

2 盤刷轉速對清掃效率的影響分析

清掃車盤刷刷毛接地點的速度大小和方向是影響效率的主要因素，它決定垃圾的拋射距離和方向［2］。下面從運動學的角度進行分析，如圖1所示：

圖（a）中，當清掃車以角速度ω=60r/min旋轉，清掃車作業時的行走速度為V車=10km/h時，

其中：r—盤刷的旋轉半徑，取0.2m；

由上式可以計算盤刷接地點的A處絕對速度為：

其中：β=α+90°；α：取30°。

由以上參數求得盤刷絕對速度：

清掃車行駛方向的夾角γ的計算：

由以上分析得出結論：在清掃車作業時保持車速不變時，提高盤刷的轉速可以提高盤刷接地點的絕對速度大小及方向。經過計算得知，當風機風量為10680m3/h時，不同盤刷轉速和清掃車速下的清掃效率如表1所示：

表1 不同盤刷轉速和清掃車速下的清掃效率

可得風機風量為10680m3/h，清掃車車速為5km/h時清掃效率隨盤刷轉速的變化趨勢，如圖2所示：

由圖可以看出，清掃車的清掃效率會隨盤刷的轉速的增加而提高，但是如果盤刷的轉速達到147r/min時，會造成清掃效率的下降。

3 盤刷工作裝置的參數選擇與計算

可用以下經驗公式［3］計算盤刷的接地壓力：

通過參考國外關于清掃車設計比較成熟的資料，加之不斷地實驗，確定工作參數可選取如下：

由以上參數，可求得盤刷的接地壓力：

所以可計算出克服刷毛和路面間摩擦力所需的功率：

式中，K為功率儲備系數，取1.1；N為盤刷數量，取4；η為機械傳動效率，取0.9；μ為刷毛和路面的摩擦因數，取0.4；由以上參數，可求得克服刷毛和路面間摩擦力所需的功率：

利用以上參數同樣可計算出消耗在刷毛變形上的功率Pb與空氣阻力所消耗的功率Pc：

所以最終可得驅動盤所需功率P1=Pa+Pb+Pc=19.93kw，優于傳統清掃機，實現了設計目的。

4 總結

本文從理論角度分析了盤刷轉速對清掃效率的影響作用。并通過計算，重新選擇、設計了盤刷的工作參數，使其工作效率優于傳統清掃機，同時得出以下結論：清掃車的清掃效率會隨盤刷的轉速的增加而提高，但是當盤刷的轉速超過最佳工作值后，清掃效率會有相應的下降。

參考文獻：

［1］宋永剛,姚莉娜.高等級公路清掃車盤刷性能與技術研究［J］.西安公路學院學報,2012,15（01）：66-71.

［2］邵志剛.清掃車電控系統設計及盤刷轉速控制研究［M］.南京：南京理工大學,2009.

［3］馬文星,鄧洪超.筑路與養護路機械［M］.北京：化學工業出版社,2005,154-176.

［4］邵志剛.清掃車電控系統設計及盤刷轉速控制研究［M］.南京：南京理工大學,2009.

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.12.190