四季多功能掃路車的設計研究

馬艷飛 李兵良

關鍵詞：多功能 掃路車 減少閑置 利用效率 購置費用

1國內掃路車的應用現(xiàn)狀

近年來，我國大部分地市以及鄉(xiāng)村的環(huán)境衛(wèi)生保潔都實現(xiàn)了機械化清掃作業(yè)，所使用的設備大部分為掃路車。

目前我國生產的掃路車有清掃式和洗掃式，適應的工況各有特點，傳統(tǒng)清掃式掃路車沒有水路系統(tǒng)，不能進行路面沖洗、噴淋、洗掃作業(yè)：洗掃式掃路車具有路面沖洗、噴淋、洗掃功能，但是在冬季或氣候寒冷區(qū)域，當氣溫低于0時，水路系統(tǒng)管路就會結冰，出現(xiàn)洗掃式掃路車不能使用、經(jīng)常閑置等現(xiàn)象，各環(huán)境衛(wèi)生部門需增加購置費用購買清掃式掃路車。

為了解決以上問題，各環(huán)境衛(wèi)生部門及環(huán)衛(wèi)設備生產企業(yè)進行了很多實踐和創(chuàng)新，其中，某公司針對實際工作中遇到的問題研發(fā)出了四季多功能掃路車（圖1），有效地解決了傳統(tǒng)掃路車經(jīng)常閑置、利用效率低、增加環(huán)境衛(wèi)生部門的購置費用等問題.實現(xiàn)了環(huán)境衛(wèi)生部門在機械化道路清掃作業(yè)時，減少掃路車的閑置，提高利用效率和降低使用單位的購置費用的目標。

2總體方案設計

2.1洗掃清掃能力的確定

根據(jù)洗掃清掃工況中掃刷與路面清掃效果，道路用掃路車為了清除路緣石根部垃圾，洗掃清掃寬度一般會大于車寬，洗掃清掃寬度設為B（m）.結合企業(yè)標準要求的洗掃凈率，進一步確定洗掃清掃速度v（m/h），單位時間的洗掃清掃能力為W（n12/h），則W-B×v。

2.2工作模式的選擇

根據(jù)用戶對不同天氣溫度以及干濕程度不同工況的車輛使用需要，該掃路車集洗掃、吸塵功能于一體，能夠滿足一車多用，實現(xiàn)一年四季適應干濕多種工況的作業(yè)模式。

2.3驅動方式的確定

為滿足不同地域和不同施工條件的垃圾清掃工作的需要，要求該掃路車排放污染物要滿足國家環(huán)保要求，省去排放標準較低的非道路用副發(fā)動機，達到國VI排放標準，因此采用底盤單一發(fā)動機驅動技術。

2.4傳動方式的確定

傳動裝置是整車動力輸出紐帶。該掃路車從底盤全功率取力口取力，通過萬向軸將動力傳遞至多級傳動裝置，中間裝有氣動多片式離合器，該離合器作為上裝動力源的控制單元，多級傳動裝置能夠方便地將動力通過離心離合器、皮帶傳遞至風機，為整車氣力輸送系統(tǒng)提供動力，通過帶輪式氣動齒式離合器、皮帶傳遞至高壓水泵，為整車高壓水路提供動力，通過傳動軸上的油泵帶輪、皮帶將動力傳遞至液壓油泵，為整車的液壓系統(tǒng)提供動力，工作安全可靠，而且可以無極調速，工藝適應性強。因此本掃路車采用機械多級傳動裝置進行傳動的方式，傳動方式結構如圖2所示。

2.5主要技術參數(shù)的確定

根據(jù)對四季多功能掃路車技術要求的研究與分析，課題組成員在調研了國內道路掃路車技術性能基礎上，確定了四季多功能掃路車的主要技術參數(shù)：a.最大總質量為18000kg;b.最大吸入粒度≥30mm;c.洗掃、清掃寬度≥2500mm;d.保潔速度為3-20km/h;e.洗掃凈率≥92%;f.污水回收率：柏油路面≥45%（水泥路面≥55%）;g.外形尺寸：長×寬×高=8950mmx2500mmx3245mm：h.洗掃、清掃能力≥50000m2/h。

2.6整車機構布局的確定

為滿足四季多功能掃路車響應快、轉場方便的要求，整車采用專用汽車二類底盤作為整車的載體平臺，將整車的低壓水路及加水系統(tǒng)、清水存儲裝置、左右清掃裝置、高壓離心風機、傳動裝置、吸盤、垃圾箱總成、電氣控制系統(tǒng)集中安裝在載體平臺上。

3主要結構設計

3.1垃圾箱總成

垃圾箱使用材料主要是不銹鋼板，由護罩、后清水箱、降塵箱、垃圾箱四部分組成。護罩有左右側門，頂部有左右通風口。護罩與箱體焊接為一體，當箱體傾翻時護罩跟隨箱體同步翻轉，使護罩下的零部件全部露在外側，便于使用者的操作和維修。

除塵箱主要用于在清掃模式時垃圾和灰塵的處理，包括：慣性除塵腔、細過濾腔、精細灰塵腔。吸入的垃圾顆粒在垃圾箱內部先經(jīng)過重力沉降，后經(jīng)濾網(wǎng)進行粗過濾，然后進入除塵箱經(jīng)慣性除塵結構進行除塵，再進入細過濾腔，經(jīng)褶式濾筒過濾，過濾下來的精細灰塵則沉降到精細灰塵腔。

垃圾箱中部設有污水箱，兩側下部為后清水箱，后清水箱通過底部管路與前清水箱連通。垃圾箱后門通過液壓油缸實現(xiàn)開啟、關閉、鎖止功能，向后傾翻來實現(xiàn)卸料，后門上設有排污管，排污管前段裝過濾裝置，當垃圾箱內污水達到一定高度時，暫停洗掃作業(yè)，用排污管排出污水后再作業(yè)。垃圾箱內裝有高液位報警傳感器，當垃圾箱內液位達到設定高度時，報警系統(tǒng)報警，此時暫停作業(yè)，排污水或倒垃圾。如繼續(xù)作業(yè)，60s后系統(tǒng)會自動停止作業(yè)。

垃圾箱內部有兩個吸污管與吸嘴上的吸管對接，箱體總出風口與風機進風口對接，對接口處密封膠條實現(xiàn)密封功能;為了安全傾翻卸料，垃圾箱設有安全保護程序，垃圾箱傾翻卸料前，后門必須先開啟，放掉垃圾箱內污水，卸出部分垃圾，如果后門未開啟，傾翻卸料操作無效，保護垃圾箱后門和傾翻機構不會過載損壞。垃圾箱回位時，必須先將撐桿放下，否則操作無效。箱內還設有自潔和降塵裝置，卸料時打開自潔裝置，將垃圾箱內部自動清洗干凈，傾倒垃圾時打開除塵裝置，形成的噴霧降低揚塵。

3.2清掃裝置

清掃裝置由左立掃和右立掃構成，能夠實現(xiàn)靈活高效道路清掃洗掃功能。清掃裝置的立掃盤部分具有防撞避讓功能，清掃時，掃盤真空收塵罩遇到前進方向的障礙物，會向內收縮避讓，待繞開障礙物后自動恢復工作位置。為防止清掃過程中掃盤清掃揚塵，掃盤外側設計了真空收塵罩，吸收掃刷揚起的灰塵，在各真空收塵罩的上方設計有揚塵抽吸管，此管另一端與垃圾箱相連，管中部設有開度調節(jié)閥，根據(jù)需要適當調節(jié)吸口開度，獲得最佳灰塵抽吸效果。為了適應不同的工況，掃盤的轉速設計為高、中、低三個擋，通過駕駛室控制面板進行切換，根據(jù)不同的路況適當調節(jié)掃盤轉速，獲得較好的作業(yè)效果。

3.3液壓系統(tǒng)

為滿足靈活、高效的道路洗掃清掃保潔需要，四季多功能掃路車要集各種動作和功能于一體，液壓系統(tǒng)是四季多功能掃路車主要控制和傳動系統(tǒng)，要驅動多個執(zhí)行元件實現(xiàn)多種動作。距動力源遠的執(zhí)行元件數(shù)量很多，因此整車選用了機械和液壓聯(lián)合的驅動方式，控制液壓主閥電控元件及儀表集中在操作控制臺上，有效地控制各執(zhí)行元件（油缸、馬達）的壓力、速度和方向。

3.4專用汽車二類底盤和傳動裝置

本課題一個重點研究內容是車裝技術，四季多功能掃路車的底盤既要適用于垃圾清掃的道路條件，又要達到掃路車的載荷規(guī)定要求。目前，國外掃路車既有采用載貨汽車底盤的，也有采用專用汽車底盤的。根據(jù)四季多功能掃路車設計方案中對工作適應性和載荷規(guī)定的要求，以及運輸轉場靈活性等因素的綜合分析，最后確定采用專用汽車二類底盤。另一個重要研究內容是傳動裝置，四季多功能掃路車的動力源都來自專用汽車二類底盤的發(fā)動機，由于四季多功能掃路車采用了液壓油泵、風機、水泵多部件執(zhí)行機構，所以必須設計多驅動方式傳動裝置。由于整體空間限制，要求傳動裝置尺寸小，一入多出的形式驅動多個部件，實現(xiàn)各自功能。

3.5電氣控制系統(tǒng)

該車電氣控制系統(tǒng)由底盤電控系統(tǒng)和專用裝置電控系統(tǒng)兩部分組成，底盤為兩部分系統(tǒng)提供電源。底盤電控系統(tǒng)主要是控制底盤發(fā)動機工作，實時控制電噴發(fā)動機隨運行狀況的噴油定時及噴油量。對工作轉速、進氣壓力及溫度、油門開關量、燃油壓力及溫度、機油壓力、冷卻水溫、故障警示等參數(shù)進行監(jiān)測，并將數(shù)據(jù)傳遞給ECU，經(jīng)過程序分析計算，將反饋信號輸送到各執(zhí)行元件，使發(fā)動機在運行時保持最佳狀態(tài)。專用裝置電控系統(tǒng)主要是對垃圾箱自卸、安全保護、語音提示信息報警、洗掃及清掃作業(yè)模式進行控制，該電控系統(tǒng)由PLC邏輯控制程序、操作面板、語音報警器等組成。實現(xiàn)控制垃圾箱后門的開啟與關閉、垃圾箱的傾翻與回位、控制左右立掃裝置、高低壓水泵、吸嘴及左右噴桿等作業(yè)機構的開啟、作業(yè)及關停，根據(jù)工況進行不同組合作業(yè)，具有一鍵式開啟與關停的優(yōu)勢。

4試驗及應用推廣情況

4.1試驗情況

四季多功能掃路車在河北辛集南站附近公路衡井線上進行工業(yè)性試驗，作業(yè)過程順利，清掃、洗掃模式切換方便，成本低，效率高，單天累計行駛80km，歷時一個月，運行狀況良好，試驗表明該型四季多功能掃路車各項性能參數(shù)均能達到道路清掃、洗掃作業(yè)的要求。

4.2推廣情況

截至目前，四季多功能掃路車還在石家莊井陘環(huán)衛(wèi)部門、河北省辛集市、晉州第一和第二環(huán)衛(wèi)處、滄州環(huán)衛(wèi)公司、山西省環(huán)衛(wèi)市場等各使用單位進行了成功推廣并使用。

5結語

目前，該型四季多功能掃路車及四季全能多用途掃路車箱體均已申請國家發(fā)明專利，四季多功能掃路車通過試驗和推廣表明：該型掃路車主要技術參數(shù)達到或超過國外同類型掃路車，整車性能達到國內同類型掃路車中的先進水平，使道路清掃保潔環(huán)衛(wèi)車技術又上新臺階，進一步滿足了國內環(huán)衛(wèi)行業(yè)道路清掃的需要，促進我國環(huán)衛(wèi)行業(yè)應對不同氣候、多種工況道路清掃設備的研發(fā)。