無塵道路清掃車設計研究*

王文明，朱 良，劉德華，高英敏

1.河北科技工程職業技術大學，河北 邢臺 054035

2.河北省中小型非標裝備技術創新中心，河北 邢臺 054035

目前我國處于高速建設和發展階段，道路施工建設、房屋施工建設項目等越來越多。進行鋼鐵、電力、礦山和路橋作業的道路施工時，路面會產生大量的作業垃圾。掃路車雖已成為城市環境衛生中不可缺少的機械設備，但對道路施工作業中產生的煤灰、沙土、渣土、碎石等卻無法有效清除。目前對道路施工路面的清潔方式主要有兩種：一種是采用大量人員手持清潔工具進行清掃，該方法勞動強度大、作業效率低，而且會造成大量的粉塵污染，不但會危害工作人員的身體健康，而且污染環境；另一種方法是采用市內道路清掃車輛，這類車輛適合清潔度高的市內路面的清掃工作，對于施工路面上大量的碎石的清潔效果較差。因此，有必要開發一種高效的、低揚塵的、能完成施工路面清掃工作的工程車輛。

針對道路施工路面清掃特點，文章設計的無塵道路清掃車采用清掃中灑水抑塵的方式，清掃、儲塵、傾倒一體化設計，整體結構通過多級門架與汽車駕駛室前端連接。該道路清掃車適用于多種條件下施工路面的清掃作業，尤其適合用于路面具有大量碎石的施工道路，可以將道路路面中厚度在2cm以上的沙土、煤灰、泥土和渣土，以及厚度為1～4cm的石子清掃干凈，對施工路面的清掃效果極佳。同時，該清掃車工作效率高，結構簡單，具有無揚塵的特點，相對于真空吸掃式道路清掃車，其價格優勢顯著。

1 道路清掃車的分類及特點

道路清掃車一般以行走方式、作業方式或除塵方式分類。按照行走方式的不同可分為手推式、手扶式和自走式。下文詳細介紹以作業方式和除塵方式進行分類的道路清掃車。

1.1 以作業方式分類

按照作業方式的不同可將道路清掃車分為純掃式、純吸式和吸掃式3種類型。（1）純掃式路面清掃車是指單純依靠掃刷清除路面垃圾，并用容器進行收集，再將路面垃圾塵土等污物轉運的清掃車，一般適用于城市道路的日常清潔工作，其優點是結構簡單、使用成本低，缺點是揚塵大，空氣污染嚴重。（2）純吸式道路清掃車是指單純依靠真空氣動輸送設備清除、收集和運送路面垃圾塵土等污物的清掃車。該清掃車無二次揚塵污染，功能上優于純掃車道路清掃車，一般采用負壓純吸的原理，其沒有清掃裝置，也沒有儲水灑水機構，結構也較簡單，適用于易產生揚塵污染的多粉塵、高濃度和大密度的工礦企業道路清掃，是環衛清潔及物料回收的優選產品，但是對大顆粒物的清掃效果不明顯。（3）吸掃車道路清掃車是指依靠機械清掃和真空氣動輸送設備相結合的方式，清除、收集和運送路面垃圾塵土等污物的清掃車，一般采用掃刷將垃圾掃至吸塵口附近，再利用高速氣流將垃圾吸到收集箱，為了不排出有二次空氣污染的氣流，清掃車一般帶有除塵裝置，即氣流進入垃圾箱必須經過除塵后再排出。吸掃車道路清掃車清掃范圍寬，適應性好，清掃垃圾徹底，清掃質量較高。

1.2 以除塵方式分類

按照除塵方式的不同道路清掃車可分為干式、濕式和干濕兩用式3種類型。（1）干式清掃車無噴水或灑水裝置，常用在純吸式清掃車中，吸掃式清掃車中也有應用，其必須在垃圾箱或管理系統中設置過濾器，按照過濾器型式的不同，部分干式吸掃式清掃車也在盤刷處采取噴水壓塵的方式，以防在除塵的過程中將過濾器堵塞。干式清掃車的優點是無須用水，可在環境溫度較低的寒冷地區使用，也可在少水干旱地區使用。（2）濕式清掃車帶有噴水或灑水裝置，其優點是采用噴水降塵，有效抑制了揚塵現象；缺點是塵土等噴水作業后易形成更大體積的顆粒，增加了比重，增大了輸送難度，且在寒冷地區噴水后的垃圾易結冰，增加了吸掃的難度。（3）干濕兩用式清掃車帶有噴水或灑水裝置，由清掃作業操作者決定是否噴水或灑水。

總之，道路清掃車結構和型式多樣，針對不同工況條件應設計合理結構的道路清掃車，以滿足不同環境的工作需要。

2 無塵道路清掃車的工作原理

無塵道路施工清掃車的動力依靠發動機，發動機采用內燃機，行駛時發動機的飛輪輸出的動力傳遞給汽車變速箱，最終傳遞給車輪，為汽車的行駛提供動力。發動機為水泵提供動力，實現清掃過程中噴灑水；發動機通過液壓泵為液壓馬達提供動力，帶動清掃輥刷的旋轉清掃。清掃車隨著在道路上行駛，清掃輥刷不斷將道路垃圾清掃收集到儲塵箱中，同時在清掃過程中噴灑裝置通過噴水嘴將水噴射出，形成水霧，有效消除揚塵。當清掃完成后，駕駛員操作相應的液壓閥，通過多級門架的升降液壓油缸驅動清掃輥刷（與所連接的所有部件）向上移動至合適高度，再啟動傾倒液壓油缸，將儲塵箱中的道路垃圾傾倒至指定位置。清掃輥刷采用鋼絲或尼龍絲，可以將顆粒狀的垃圾掃到儲塵箱中，從而增強碎石的施工路面的清掃效果。

3 無塵道路施工清掃車的設計

我國清掃車的研究起步較晚，針對存在大量碎石的施工路面的清掃車技術還不成熟，而國外的施工用清掃車價格昂貴，使用和維護維修成本較高。針對這一情況，筆者設計了一種結構簡單、帶噴水抑塵功能的濕式自走式無塵道路清掃車，除適合城市道路路面清掃外，還適用于高速、市政建設、路橋建設施工用清掃，尤其對于具有大量碎石的施工路面，清掃效果好。該清掃車的突出優點是結構簡單，價格較低，實現了沙土及小碎石路面的無塵清掃。

3.1 整體方案

無塵道路清掃車采用定型汽車底盤作為牽引動力，包括機動車、動力裝置、噴水裝置、清掃裝置、傾倒液壓油缸、多級門架和過濾裝置，動力裝置安裝在機動車上，清掃裝置通過多級門架與汽車駕駛室前端相連。多級門架的固定架與機動車的前端連接，在多級門架的固定架與移動架之間裝有升降液壓油缸。根據清掃寬度要求，可以設計不同幅寬的清掃裝置，匹配不同功率發動機的汽車底盤。

3.2 清掃裝置

清掃裝置包括清掃輥刷、儲塵箱和防塵罩。清掃輥刷的兩端轉動安裝在防塵罩兩側下部的支架之間，防塵罩的該支架的后端與多級門架的移動架固定連接，多級門架的固定架與機動車的前端連接，在多級門架的固定架與移動架之間裝有升降液壓油缸；清掃輥刷與動力裝置中的液壓馬達傳動連接；防塵罩的前面頂端兩側與儲塵箱的頂端鉸接，在該儲塵箱上部與防塵罩頂部之間分別鉸接傾倒液壓油缸的兩端，儲塵箱前端與地面之間留有間隙；清掃輥刷由輥軸和徑向連接在輥軸表面的硬質刷毛組成。

3.3 噴水裝置

噴水裝置包括水管、噴水嘴和供水系統。供水系統包括過濾裝置、水泵、水箱和閥門，水泵的入口與水箱連接，水泵的出口通過串聯的過濾裝置和閥門與水管連接。水管沿著儲塵箱和防塵罩的外側下邊布置，在儲塵箱和防塵罩下邊的水管上間隔設有多個噴水嘴。控制噴水裝置水壓力的是閥門，可以采用手動閥門，也可能采用電動閥門。取力器通過輸出水泵將水轉成高壓，控制揚塵，完成整個作業循環。

3.4 動力裝置

動力裝置包括液壓泵、發動機、變速箱、取力器和液壓馬達，安裝在機動車上的發動機通過變速箱和取力器與水泵傳動連接。發動機通過第一傳動機構與液壓泵傳動連接，該液壓泵通過油管與傾倒液壓油缸、液壓馬達和升降液壓油缸連接。液壓馬達的輸出軸通過第二傳動機構與清掃輥刷的輥軸傳動連接。第一傳動機構和第二傳動機構均采用鏈傳動機構。

3.5 其他裝置

無塵道路清掃車還包括多級門架、升降液壓機構。多級門架固定架通過安裝架與機動車的前端連接。升降液壓油缸的液壓動力是通過液壓泵經過多路閥或電磁閥傳遞控制，使其上下選擇合適的高度，進行往復工作。由升降液壓油缸驅動多級門架的移動架升降，進而驅動與其連接的各部件的同步升降，使垃圾傾倒時調整傾倒高度。升降液壓機構中的液壓馬達、傾倒液壓油缸、升降液壓油缸均由駕駛室內的操控桿控制相應的液壓閥的開閉實現。

4 結束語

文章所設計的無塵道路清掃車，一次作業可完成道路清掃、路面垃圾收集及路面垃圾轉運傾倒等工作，特別適用于存在碎石的施工道路的路面清掃。清掃車工作時，通過發動機帶動水泵旋轉，將水輸送至噴水嘴，在清掃路面時噴水形成水霧，有效消除了揚塵；清掃輥刷可以根據路面的不同選擇鋼絲輥刷或尼龍輥刷，適應不同路面清掃。輥刷清掃后的沙石被收攏到儲塵箱中，儲塵箱升高傾翻一定角度，將清掃垃圾傾倒至合適的位置。駕駛室采用封閉式結構，司機通過操縱桿實現清掃及自卸功能，操作簡便。同時，該清掃車結構簡單、操作方便，無揚塵污染。