掃路車掃刷防撞系統

中國重汽集團青島重工有限公司 山東青島 266000

摘要：通過分析目前掃路車掃刷防撞系統的結構，指出該結構在使用過程中需要經常調整，否則當掃刷機構受撞擊時會導致掃刷機構損壞或被撞擊收縮后不能及時回彈展開，影響掃路車清掃效果。并針對此現象，介紹了一款新型掃路車掃刷防撞機構，出廠設定好該系統后，就無需再反復調整，且系統具有在受到撞擊時掃刷會及時收回，撞擊完成后可及時回彈展開的優勢。

關鍵詞：掃路車 掃刷 掃盤防撞

中圖分類號：U469.6+91 文獻標識碼：A 文章編號：1004-0226（2018）02-0093-03

第一作者：任浩，男1989年生，現主要從事軍品設備和環衛機械的研發工作。

1 前言

近年來，隨著我國城鎮化率不斷提高，人們對城鎮環境衛生要求也在不斷提高，這種不斷擴大的保潔需求促進了各種環衛保潔機械的研發制造。對于集路面清掃、垃圾收集和運輸為一體的掃路車來說，掃刷機構是影響其清潔性能的關鍵部件，也是掃路車作業時較為容易損壞的系統。通過對北京、上海、浙江、天津等城市使用的掃路車調查發現，目前我國自主研發的掃路車掃刷防撞機構大多是通過彈簧加拉緊器構成，這種方式調整起來比較麻煩且需要經常調節，如不及時調節會造成掃刷機構受撞擊損壞或被撞擊收縮后不能及時回彈展開。因此，設計簡單可靠的掃刷防撞機構很有必要，這對提高掃路車可靠性，降低掃路車的使用難度具有一定的現實意義。

2 國內主流掃刷防撞機構的結構原理

我國現有的主流掃路車掃刷防撞機構是通過調節彈簧和拉緊器的長度來調節掃刷收回和展開的力度。但彈簧和拉緊器同時起調節掃刷的觸地壓力和調節防撞力度兩個作用。假設掃刷自重50kg，掃刷與地面的摩擦系數為0.2，那么彈簧拉力必須同時滿足略小于掃刷自重50kg（假設彈簧拉力為400N）和略大于掃路車勻速前進時路面對掃刷往后的阻力20N，此種結構不能很好地兼顧兩個功能。當掃刷磨損時，掃刷下降，彈簧被拉長，彈簧拉力增大，導致掃刷在受到較大撞擊力時才會收縮，此時如果不及時調整彈簧長度，減小彈簧拉力，掃刷很容易被撞壞。當路面比較臟，塵土比較厚時，必須減小彈簧拉力，加大掃刷觸地壓力，但此時掃刷受到撞擊回縮后，掃刷很難及時回彈展開。下面以國內主流掃路車為例，對其中的一個掃刷防撞機構加以研究，傳統掃刷防撞機構如圖1所示，傳統掃刷防撞機構原理示意如圖2所示。

如圖1所示，掃刷支撐結構、彈簧+拉緊器、四連桿機構、掃盤和氣缸連接組成傳統掃刷防撞機構。傳統掃刷防撞機構工作原理為：通過氣缸收放實現掃刷展開和收回。當兩位五通電磁換向閥處于如圖2位置時，鎖止閥打開，氣缸小腔連通大氣，掃刷通過自重降落和彈簧拉力落地展開，之后，需要通過用扳手調節彈簧和拉緊器的距離達到調整掃盤防撞力度的目的。因為此結構同時控制掃刷觸地壓力和掃刷防撞，所以隨著掃刷的磨損，掃刷的防撞力度也一直在改變，不能很好地兼顧掃刷觸地壓力和掃刷防撞力度兩個功能。

3 掃刷防撞機構的設計

目前，通過市場調研、論文查找、專利檢索，國內沒有相關的研究文獻和資料，也沒有針對此問題指出明確的發展方向和解決措施。在此情況下，本文提出的掃刷防撞機構能夠解決掃刷防撞力度難以穩定控制和使用操作麻煩的問題。其系統包括掃刷、掃刷支撐結構、升降氣缸，鏈接銷軸、收放氣缸及氣路控制系統，所述氣路控制系統包括收放氣缸、減壓閥、電磁換向閥、消音器、氣源，所述氣源通過電磁換向閥分別連接氣缸大腔和氣缸小腔，電磁換向閥與氣缸大腔之間安裝有減壓閥。新掃刷防撞機構結構如圖3所示。掃刷防撞機構控制系統的氣源由汽車底盤提供，如圖4所示，氣源給整個系統持續提供0.8MPa的高壓氣體。

當掃路車工作時，氣源通過電磁閥、減壓閥給收放氣缸大腔供氣，電磁閥狀態如圖4所示，掃刷展開工作。但收放氣缸大腔內是0.8MPa的高壓氣體，當掃刷受到撞擊時，氣缸大腔內的氣體不能充分壓縮，因此掃刷不能及時收回，掃刷容易被撞壞。

此時，可調節減壓閥，將供給收放氣缸大腔內0.8MPa的高壓氣體調節為一個合適的xMPa的低壓氣，xMPa的壓力既可以保證當掃刷撞到障礙物時，氣缸大腔里的氣體可以及時充分壓縮，起緩沖作用，使掃刷不被撞壞，又可以保證掃刷在受到撞擊收縮之后可以及時回彈展開。

工作結束后，電磁閥切換氣路，使收放氣缸大腔連接大氣，小腔連接底盤高壓氣路，氣缸收縮，掃刷被收回。

綜合圖3、4所示，升降氣缸和收放氣缸分別控制掃刷觸地壓力和掃刷防撞力度，兩個功能互不影響。

當收放氣缸克服車輛前進最大加速度給掃刷的阻力時，此時就是掃刷收縮氣缸大腔的最小受撞擊氣壓xMPa。掃刷觸地壓力調節已申請國家專利，專利號為ZL201620165342.3，此專利可精確控制掃刷觸地壓力，掃刷觸地壓力不隨掃刷磨損改變。因此掃刷與地面的摩擦力可確定，當得知車輛的最大加速度后，就可以準確地求出掃刷的最小防撞氣壓，使掃刷在受到撞擊時可及時收回，撞擊完成后能夠及時回彈展開，達到最好的防撞效果，且操作簡單，出廠設定好防撞系統后無需再反復調整。

4 結語

綜上所述，本新掃刷防撞機構將掃刷觸地壓力機構和掃刷防撞機構分別通過不同氣缸單獨控制，功能互不干涉，解決了傳統彈簧加拉緊器調節帶來的弊端。通過無極調節氣壓，可以精確設定掃刷防撞力度，使掃刷在受到最小的撞擊力時就可以收回，并且收回后可以及時回彈展開，不會受掃刷磨損而影響防撞性能，降低了掃刷故障率和用戶使用難度。

目前，掃刷防撞機構已應用到了掃路車上，并獲得了專利保護（專利號：ZL201620165340.4），目前配置該系統的掃路車已經銷售到東南亞、西亞、美洲等地區，經超過1500多小時使用，安裝此系統的掃路車掃刷故障率低，用戶使用操作簡單，得到了用戶的高度好評。

希望此系統可得到推廣，促進我國的掃路車行業的發展（提示：使用此系統時請得到專利所有者許可，避免侵權）。