多功能小型洗桶車的設計探究

陳建軍 李征文 孫春林

摘 要：論述了洗桶裝置、水系統、液壓系統、動力系統及其他核心裝置的設計，該車采用全自動封閉式旋轉清洗裝置，提高了洗桶效率，不僅可應用于生活中常見的120L或240L垃圾桶清洗作業，且具備路面養護功能，實現一車多用。

關鍵詞：洗桶車；垃圾桶清洗；旋轉清洗裝置；路面養護

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2019.09.018

0 引言

長期以來，垃圾桶周邊一直是衛生死角，影響市容環境。目前大多環衛部門采用人工擦洗的方式清洗垃圾桶，效率低，效果不明顯，因此設計自動化小型洗桶車可提高洗桶效率的同時減輕工作人員的勞動強度。

1 總體方案設計

小型洗桶車在長安底盤上開發，上裝主要由洗桶裝置、水系統、液壓系統、動力系統、輔助系統及路面養護裝置等組成，上裝中部為水箱，水箱前部為動力組件，水箱后部為洗桶裝置，車頭設有路面養護裝置。

2 洗桶裝置設計

洗桶裝置是洗桶作業的執行機構，對洗桶效率和效果非常重要，目前洗桶車的作業方式分兩種，一種是滾刷洗桶，這種方式要求洗桶艙空間較大，對桶的適應性差，且滾刷有磨損，維護成本高；另一種是噴水洗桶，這種方式對洗桶艙空間要求不高，對桶適應性較好，維護成本低，因此本車作業方式選用采用噴水洗桶，主要包括桶外清洗裝置、內部清洗裝置和垃圾桶翻轉定位裝置。

（1）桶外清洗裝置設計。現有桶外清洗裝置大都是在洗桶艙的周圍設計帶有平移裝置的噴桿，各噴桿在平移裝置上往復移動沖洗垃圾桶個表面，這種設計結構復雜，成本高。本文設計的封閉旋轉式洗桶裝置，用于桶外清洗，主要包括旋轉噴架、旋轉驅動裝置、旋轉接頭等，旋轉驅動裝置用于定位和驅動旋轉噴架旋轉洗桶，旋轉接頭用于保證旋轉噴架能夠連續旋轉作業。噴嘴按射流形狀分實心錐形、空心錐形、扇形、柱形，為了確保旋轉噴桿能封閉洗桶，本設計選扇形噴嘴[1]。

（2）桶內清洗裝置設計。桶內清洗裝置采用旋轉噴頭。按照噴水軌跡分兩種，一種是二維平面旋轉噴頭，需結合可移裝置進行，另一種是三維立體旋轉噴頭，能實現旋轉噴頭固定的情況下進行球面封閉立體洗桶。旋轉噴頭按照驅動方式分液壓、氣動、電力和水力驅動四種[2]，其中水力驅動相比前三者而言結構簡單，無需額外驅動力，能靈活的適用大部分洗桶作業環境。因此本設計所選用的噴頭為水力驅動三維立體旋轉噴頭，主要用于洗桶垃圾桶內部。

（3）垃圾桶提升裝置設計。現有的垃圾桶提升裝置翻桶時，其桶蓋都是自由狀態，這不能滿足本車使用要求，因此本文設計了帶有抱桶蓋功能的垃圾桶翻轉裝置。該裝置包括翻轉機構、提升機構和抱桶機構。抱桶機構用于抱緊垃圾桶及桶蓋，安裝在翻轉機構的兩側。并在空氣彈簧作用下一直有向內壓緊的趨勢。提升機構設有用于掛桶且間距可調的掛桶齒，與翻轉機構滑動連接，在提升缸的帶動下可實現桶的提升和下落，翻轉機構的頂部設有用于壓緊垃圾桶的壓桶架，在翻轉油缸帶動下實現桶的翻入與翻出。

3 水系統和液壓系統設計

水系統包括高壓水泵、壓力閥、加熱器、高壓電磁閥等。水箱內的水由高壓水泵和壓力閥增壓和穩壓后，經加熱器升溫，再以高溫高壓狀態在高壓電磁閥控制下從桶內洗桶裝置和桶外洗桶裝置的噴嘴噴出，作用于垃圾桶的各表面。對于常見的油污，當噴嘴出口壓力為15Mpa，作用距離5-500mm間，高壓水的除垢效果很明顯，而且優化學溶解清洗[3]，因此本系統采用15Mpa高壓水清洗。

液壓系統主要包括液壓泵、閥組、提升缸、翻轉缸、分流器、門鎖油缸、舉升油缸、手油泵和污水泵總成。分流器用于控制門鎖油缸，確保且伸縮時左右油缸同步，避免后門因油缸不同步而造成變形損壞，手油泵用于應急維修時的升箱作業。

4 動力系統和輔助系統設計

在環衛專用車領域，燃油環衛車上裝的動力源分兩種，一種是通過底盤取力器獲取動力，常用于底盤靜止時上裝作業，但取力器處工作時，底盤變速箱換擋常出現卡頓現象；第二種是用獨立發動機取力。本文所設計的洗桶車具備路面養護功能，要求車輛邊行走邊噴水，因此本文所設計的洗桶車選用第二種取力方式。

本文設計洗桶車設有副發動機尾氣換熱裝置，副發動機尾氣換熱裝置內部設有換熱水管，經高壓水泵的加壓的循環水可吸收發動機尾氣熱量，試驗可知在環境溫度-1℃時，車內水溫維持在15-20℃，滿足冬季使用要求。

5 路面養護裝置設計

路面養護裝置由點射噴水裝置和路面沖洗裝置組成，其中點射噴水裝置設有單個柱狀高壓噴嘴，可上下左右移動以實現目標的追蹤清洗。路面沖洗裝置設有一排均勻分布的高壓扇形噴嘴，可上下移動和左右擺動，以滿足不同用戶作業需求。

6 總結

洗桶車在我國還處于發展的初級階段，這種車輛的大量普及有助于改變我國路邊垃圾桶人工清洗的現狀。與人工洗桶相比，洗桶車可大大改善環衛工人的勞動強度，改善環衛工人的工作環境，而且洗桶效率也有很大的提高，洗桶完后的污水可用車輛載到統一位置進行定點排放，便于污水的統一凈化處理。

此外本文設計的洗桶車還具路面養護功能，能夠實現一車多用，最大程度的提高用戶對車輛的利用率。隨著國家對環保力度的加大，本文所設計的洗桶車將在環衛專用車領域具有非常廣闊的市場前景。

參考文獻：

[1]劉俊.高壓水射流清洗作業中噴嘴的設計原理和選型依據[J].管道技術與設備，2007（05）：43-44.

[2]石熠.機械清洗用旋轉噴頭的結構對比分析研究[J].石油機械，1997，44（01）：97-102.

[3]張蘭芳.高壓水射流清洗污垢時的機理及參數[J].化學清洗，1997，13（05）：6-9.