多功能環(huán)衛(wèi)車的主體機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

摘要II題目：多功能環(huán)衛(wèi)車的主體機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)近20年來的快速發(fā)展，人們的生活品質(zhì)也明顯提高，對(duì)環(huán)境的清潔程度也在逐漸提高，人力清掃已不能滿足人們的需求，機(jī)械化的保潔作業(yè)開始慢慢應(yīng)用在小區(qū)、街道等地方。隨之而來的是環(huán)衛(wèi)車輛的使用范圍正在逐漸擴(kuò)大，而環(huán)衛(wèi)車功能也由單一化朝著多功能發(fā)展。路面清掃車作為比較常見的環(huán)衛(wèi)車類型，有著較大的多功能改造潛力。本文主要對(duì)路面清掃車進(jìn)行多功能的設(shè)計(jì)。主要進(jìn)行調(diào)查研究工作有：路面清掃車發(fā)展及現(xiàn)狀；各類型的路面清掃車工作方及工作原理；應(yīng)該對(duì)路面清掃車進(jìn)行哪方面的多功能設(shè)計(jì)以及設(shè)計(jì)方案的可行性；以及調(diào)查了解及風(fēng)機(jī)的性能及如何選型。主要的工作任務(wù)有：對(duì)護(hù)欄清洗裝置進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)并與整體清掃裝置布局進(jìn)行協(xié)調(diào)并合理布局；了解盤刷升降及工作原理并進(jìn)行設(shè)計(jì)盤刷裝置的設(shè)計(jì)，對(duì)吸塵部分的滾刷以及吸嘴結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)；對(duì)風(fēng)量風(fēng)壓進(jìn)行計(jì)算并以此為依據(jù)對(duì)風(fēng)機(jī)進(jìn)行選型。多功能路面清掃車的設(shè)計(jì)，在提高清掃車作業(yè)經(jīng)濟(jì)性方面以及在提高清掃效率的方面有著重要意義。關(guān)鍵詞：路面清掃車；結(jié)構(gòu)優(yōu)化；結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；WiththerapiddevelopmentofChina'seconomyinthepast20years,people'squalityoflifehasbeensignificantlyimproved,andthedegreeofenvironmentalcleanlinesshasbeengraduallyimproved.Humancleaningcannolongermeetpeople'sneeds,andmechanizedcleaningoperationshavebeengraduallyappliedinresidentialareas,streetsandotherplaces.Whatfollowsisthatthescopeofuseofsanitationvehiclesisgraduallyexpanding,andthefunctionsofsanitationvehiclesarealsodevelopedfromsingletomultifunctional.Asacommonsanitationvehicle,roadsweeperhasgreatpotentialformultifunctionaltransformation.Thisarticlemainlycarriesonthemultifunctionaldesigntotheroadsweeper.Themainresearchworkincludes:roadsweeperdevelopmentandcurrentsituation;Theworkingprincipleofeachtypeofroadsweeper;Whichaspectsofthemulti-functionaldesignoftheroadsweepershouldbecarriedoutandthefeasibilityofthedesignscheme;Investigationandunderstandingoffanperformanceandhowtoselect.Themaintasksare:theguardrailcleaningdevicestructuraldesignandoverallcleaningdevicelayoutcoordinationandreasonablelayout;Understandtheliftingandworkingprincipleofthediskbrushanddesignthedesignofthediskbrushdevice,thesuctionpartoftherollerbrushandnozzlestructuredesign;Theairvolumeandpressurearecalculatedandbasedonthis,thefanisselected.Thedesignofmulti-functionalroadsweeperisofgreatsignificanceinimprovingtheeconomyandefficiencyofthesweeper.Keywords:Roadsweeper；optimization；physicaldesign；目錄目錄--PAGEIII---PAGEIV-目錄 I II第1章緒論 11.1概述 11.2研究該課題的目的背景 11.2.1研究目的 11.1.2研究背景 21.3道路清掃車的分類 21.4國(guó)內(nèi)外研究發(fā)展現(xiàn)狀 41.4.1國(guó)外路面清掃車的發(fā)展 41.4.2國(guó)內(nèi)路面清掃車發(fā)展 51.5本課題要研究的主要內(nèi)容 61.6本章小結(jié) 7第2章總體案的選擇與確定 82.1護(hù)欄清洗裝置種類與分析 8圖2-1轉(zhuǎn)盤式護(hù)欄清洗裝置 8圖2-2單側(cè)式護(hù)欄清洗裝置 9圖2-3中置式護(hù)欄清洗裝置 92.1方案的提出 102.1.1方案一 102.1.2方案二 102.3對(duì)比并確定方案 102.4二類底盤的選擇 112.5本章小結(jié) 12第3章清掃作業(yè)裝置設(shè)計(jì)計(jì)算 133.1盤刷系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 133.1.1設(shè)計(jì)盤刷固定架 13圖3-1固定架結(jié)構(gòu)三維圖 143.1.2盤刷觸地角度的設(shè)計(jì) 14圖3-2盤刷作業(yè)扇形區(qū)域 153.1.3盤刷升降原理設(shè)計(jì) 153.2滾刷與吸嘴裝置的設(shè)計(jì) 163.2..1滾刷與吸嘴的位置設(shè)計(jì) 173.2.2滾刷的設(shè)計(jì) 173.1.3滾刷距離地面的高度 183.2.4殼體的設(shè)計(jì) 183.2.5吸嘴正面尺寸的設(shè)計(jì) 193.2.6滾刷與吸嘴裝置的升降設(shè)計(jì) 203.2.7清掃用滾刷刷所需液壓馬達(dá)相關(guān)參數(shù)的計(jì)算及選型 223.2.8滾刷用液壓馬達(dá)參數(shù)計(jì)算及選型 233.3前置護(hù)欄裝置的設(shè)計(jì) 243.3.1設(shè)計(jì)思路 243.3.2滾刷框架伸出收回機(jī)構(gòu)工作原理 253.3.3前置護(hù)欄裝置的安裝位置 263.3.4相關(guān)參數(shù)的確定 263.4本章小結(jié) 26第4章吸塵輸送系統(tǒng)風(fēng)力風(fēng)壓計(jì)算及風(fēng)機(jī)的選型 284.1吸塵輸送系統(tǒng)所需風(fēng)量的計(jì)算 284.1.1垃圾塵粒在氣流中的運(yùn)動(dòng)機(jī)理 284.1.2風(fēng)機(jī)風(fēng)量的計(jì)算 304.2吸塵輸送系統(tǒng)所需風(fēng)壓的計(jì)算 304.2.1吸嘴的壓力損失 304.2.2垃圾塵粒達(dá)到啟動(dòng)速度時(shí)的壓力損失 314.2.3吸塵系統(tǒng)垂直管路中的壓力損失 314.2.4在重力除塵箱的壓力損失 324.2.5在除塵過濾裝置內(nèi)的壓力損失 324.2.6注意事項(xiàng) 334.3風(fēng)機(jī)的選擇 334.4本章小結(jié) 34結(jié)論 35參考文獻(xiàn) 36致謝 38第１章緒論--PAGE37- --PAGE38-第1章緒論1.1概述環(huán)衛(wèi)車時(shí)環(huán)衛(wèi)車用設(shè)備的總稱，而路面清掃車是眾多環(huán)衛(wèi)車種類里較為常用的。路面清掃車作為環(huán)衛(wèi)設(shè)備之一，是一種集路面清掃、垃圾回收和運(yùn)輸為一體的新型高效清掃設(shè)備[1]。路面清掃車是一種及路面清掃，垃圾回收抑塵降塵和運(yùn)輸為一體的新型高效清掃設(shè)備。路面清掃車能夠快速有效的清除路面的垃圾塵土，所以在我國(guó)近年來路面清掃車的品種和數(shù)量都在快速穩(wěn)定的增長(zhǎng)，在大中城市中使用路面清掃車來維持路面的清潔已經(jīng)成為了一種主流[2]。隨著我國(guó)的經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展和城市對(duì)環(huán)境衛(wèi)生質(zhì)量要求的不斷提高，從前那種依賴人力清掃的方式已經(jīng)不能夠滿足于城市對(duì)路面街道環(huán)境衛(wèi)生的要求，低下的工作效率，不斷提高的用人成本，嚴(yán)重制約了環(huán)衛(wèi)工作向著更深層次的發(fā)展，也影響了城市的形象，因此，近年來，各城市環(huán)衛(wèi)部門也都紛紛加快了環(huán)衛(wèi)作業(yè)的機(jī)械化發(fā)展，以此來應(yīng)對(duì)日益提高的城市衛(wèi)生要求各環(huán)衛(wèi)作業(yè)效率，同時(shí)，解放人力，極大的減少了用人成本，促進(jìn)了環(huán)衛(wèi)經(jīng)濟(jì)性[3]。由于經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，人類衛(wèi)生需求的不斷提高，直接推動(dòng)了清掃車行業(yè)不斷飛速發(fā)展，并產(chǎn)生了不斷持續(xù)發(fā)展的動(dòng)力。這就迫切需求對(duì)現(xiàn)有的清掃車技術(shù)和應(yīng)用進(jìn)行不斷的科學(xué)研究和技術(shù)改進(jìn)，此次課題的研究對(duì)象正是路面清掃車，并且對(duì)清掃車進(jìn)行多功能設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)一車多用。這也代表了環(huán)衛(wèi)車發(fā)展的一個(gè)方向，由功能單一到功能多樣化的發(fā)展。其未來的市場(chǎng)空間也必將十分可觀。1.2研究該課題的目的背景1.2.1研究目的目前，國(guó)內(nèi)的環(huán)衛(wèi)車功能繁多且功能單一，大致有以下幾類：路面清掃車，灑水車，抑塵車護(hù)欄清洗車，垃圾車，吸塵車等，但大都只能具備一種功能。在城市中，要保重環(huán)衛(wèi)水平就要保證各類型環(huán)衛(wèi)車保持在一定數(shù)量增加了采購成本，運(yùn)行成本，后勤成本，人力成本等一系列成本，增加了環(huán)衛(wèi)事業(yè)經(jīng)費(fèi)的負(fù)擔(dān)。所以，目前環(huán)衛(wèi)車的主流發(fā)展方向是朝著多功能發(fā)展，實(shí)現(xiàn)一車多用節(jié)約成本的目的。而在這幾類環(huán)衛(wèi)車中，仍有改進(jìn)空間的車型則比較少，如灑水車要做到多功能的目的，則要改進(jìn)罐體，重新加裝動(dòng)力設(shè)備，但又面臨水箱縮小，其原來的主要功能灑水作業(yè)時(shí)間極具減少的影響。再比如垃圾車，其本身需要大空間進(jìn)行垃圾的儲(chǔ)存和轉(zhuǎn)運(yùn)，而且又無多余的動(dòng)力源進(jìn)行加裝設(shè)備（一般環(huán)衛(wèi)車都是直接在已有的二類底盤上進(jìn)行設(shè)計(jì)，動(dòng)力源早已是固定的，動(dòng)力源的后備功率也是一定的，即使那能夠加裝取力器取力等辦法，加裝設(shè)備，那么將會(huì)損失后備功率，易造成車輛在上坡等的工況下造成動(dòng)力不足，可能會(huì)對(duì)車輛造成損壞或者影響行車安全[4]。而路面清掃車則不一樣，它本身配備了副發(fā)動(dòng)機(jī)，動(dòng)力充足，具備實(shí)現(xiàn)多功能的基本條件。本課題研究的目的就是在路面清掃車的基礎(chǔ)上進(jìn)行多功能的設(shè)計(jì)，以實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)性一車多用。1.1.2研究背景馬路中央的在護(hù)欄的使用過程中，由于車輛的尾氣排放、風(fēng)沙雨水侵蝕及其它自然或人為原因，護(hù)欄表面會(huì)出現(xiàn)灰塵污染，久而久之還會(huì)出現(xiàn)結(jié)垢，其不僅會(huì)使護(hù)欄標(biāo)志不潔而失效，更容易造成交通事故，而且也會(huì)使其失去美觀，影響路容路貌。護(hù)欄的清洗不僅提升城市的市容市貌，也延長(zhǎng)了護(hù)欄的使用壽命[5]。目前馬路護(hù)欄多數(shù)是用人工清洗，勞動(dòng)強(qiáng)度較大，清洗效率較低。偶爾也有個(gè)別地方在灑水車的側(cè)面或前面加上一個(gè)可以低速旋轉(zhuǎn)的毛刷在噴淋情況下刷洗護(hù)欄，但是毛刷不能橫向移動(dòng)，也不能升降運(yùn)動(dòng)，所以刷洗面很有限，刷洗效果也欠佳。道路上白天車流量很大，人工清洗護(hù)欄不安全且影響交通，一般在晚上車流量相對(duì)較小時(shí)清洗，而晚上清洗時(shí)經(jīng)常有發(fā)生車撞環(huán)衛(wèi)工人的事故。所以迫切需要解決好護(hù)欄的清洗問題[5]。冬季城市街道除雪是一個(gè)必須要面對(duì)的問題，靠人力完成清雪工作，不但費(fèi)時(shí)費(fèi)力，不能及時(shí)清除污雪，而且路面清雪的人員急劇增加，易發(fā)生交通事故導(dǎo)致人身危險(xiǎn)。如果配備專用車輛，不但每年的使用使用時(shí)間短，而且還需要額外增加購車成本。也并不是一個(gè)很好的選項(xiàng)。在這樣的背景下，設(shè)計(jì)可以懸掛在駕駛室前方的鏟雪裝置，是一個(gè)不錯(cuò)的選擇。這也是一個(gè)趨勢(shì)，其具有成本低，易維護(hù)的特點(diǎn)。1.3道路清掃車的分類道路清掃車的作用在于一些清掃硬性路面，比如柏油馬路和水泥路面上的灰塵或垃圾顆粒。又或是用于例如在高速公路路面、機(jī)場(chǎng)跑道路面、城市中心街道、社區(qū)或大型廣場(chǎng)等方面，集垃圾塵?；驂m土、小型垃圾顆粒物、垃圾塊的收集、儲(chǔ)藏、運(yùn)輸為一體的專用道路環(huán)衛(wèi)工程機(jī)械車輛。由于道路清掃車的噸位的不同、可以將道路清掃車分為小型路面清掃車，中型路面清掃車，和大型路面清掃車。按傳動(dòng)方式來分，又可分為純液壓道路清掃車、機(jī)械傳動(dòng)路面清掃車、純電動(dòng)路面清掃車等。因此，路面清掃車的分類依據(jù)各有不同，分類的方法也多種多樣。在眾多的分類方法中，按照路面清掃車的清掃作業(yè)方式分類的方法最為常用。因?yàn)椴煌墓ぷ鞣绞接兄煌膫?cè)重點(diǎn)，其清掃作業(yè)效果也就各有不同。通常，按清掃作業(yè)方式來給路面清掃車分類，可以分為以下三類：吸掃式路面清掃車；純掃式路面清掃車；和真空式路面吸塵車[6]。吸掃式路面清掃車一般都安裝有可以外伸到清掃車車體外的盤刷和可以升高和吸塵嘴，并且配備可以下降的滾刷。其中，盤刷在液壓馬達(dá)的驅(qū)動(dòng)下刷盤旋轉(zhuǎn)，刷毛觸地帶動(dòng)路面的垃圾塵粒等沿刷毛運(yùn)動(dòng)方向的切線方向運(yùn)動(dòng)，形成一條垃圾塵粒的運(yùn)動(dòng)帶。當(dāng)垃圾塵粒脫離刷毛后，會(huì)因其本身的慣性繼續(xù)沿著該方向運(yùn)動(dòng)，最終垃圾塵粒會(huì)落在吸嘴要經(jīng)過的位置的前方，等待吸嘴將垃圾塵粒吸入。在垃圾塵粒經(jīng)過吸嘴最終到達(dá)垃圾儲(chǔ)運(yùn)箱的過程中，還要經(jīng)過幾次的降塵處理，目的是為了最后排出的氣體含塵量較小或者基本接近空氣的密度，這樣沒有塵粒再次排出，也就能夠防止二次污染，將垃圾塵粒全部留在垃圾儲(chǔ)運(yùn)箱內(nèi)[7]。而按照氣流排出車外的方式的差異，吸掃式路面清掃車又可分為開放式吸掃車和循環(huán)是吸掃車。開放式吸掃車在進(jìn)行清掃作業(yè)是時(shí)作為載體的空氣由吸嘴進(jìn)入車廂內(nèi)，經(jīng)過除塵降塵后，直接由排風(fēng)口將氣體直接排出。而循環(huán)式清掃車在作業(yè)時(shí)，氣體經(jīng)吸嘴進(jìn)入車廂后經(jīng)過降塵，又將除塵后的氣流重新送入吸嘴口，作為載體再次參與清掃作業(yè)[8]。對(duì)于第一種方式作業(yè)方式，假如除塵效果不徹底的話，氣流中仍然有許多垃圾塵粒等懸浮物，將這樣的氣體排入空中，就會(huì)產(chǎn)生揚(yáng)塵，造成二次污染。而且路人接觸到這樣的含塵氣體，也會(huì)對(duì)人體健康造成危害。對(duì)于第二種作業(yè)方式，雖然并不直接將氣體排入空中，但是將氣流導(dǎo)入吸嘴，一旦吸嘴的吸入能力不足的話，會(huì)導(dǎo)致吸入效果變差，而且有可能在吸嘴部分產(chǎn)生揚(yáng)塵，直接將路面的垃圾塵粒吹起，在地表形成揚(yáng)塵。但總體而言，吸掃式路面清掃車，較其他類型的清掃車，具有適應(yīng)性好，作業(yè)清掃效果較好的特點(diǎn)。純掃式路面清掃車，和吸掃式路面清掃車一樣具有清掃范圍寬，適應(yīng)性好的特點(diǎn)，對(duì)大顆粒的垃圾清掃能力強(qiáng)，但是其對(duì)垃圾顆粒及灰塵的清除率較低，一般情況下，用于用于環(huán)境衛(wèi)生情況較差的街道，以清除大顆粒垃圾為主，例如常見的路面常見的手帕紙包裝碎紙屑、瓜果皮、塑料袋等，都具有良好的清除效果。這種路面清掃車具有消耗功率小，作業(yè)噪音低的特點(diǎn)[8]。另外純掃式路面清掃車的作業(yè)驅(qū)動(dòng)方式非常廣泛，而且結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，可以使用帶輪或者鏈輪驅(qū)動(dòng)清掃裝置，也可以使用液壓裝置驅(qū)動(dòng)。這一類型清掃車的作業(yè)原理為：在車輛的尾部設(shè)置一橫置于路面的滾刷，滾刷的前端有一輸送裝置，由輸送帶和鏈板組成，純掃式路面清掃車作業(yè)時(shí)，滾刷通過旋轉(zhuǎn)，刷毛帶動(dòng)路面上的垃圾運(yùn)動(dòng)，隨后由于慣性，垃圾落入輸送裝置，輸送裝置旋轉(zhuǎn)，將垃圾運(yùn)送至垃圾儲(chǔ)運(yùn)箱。也有一種在車輛的中部設(shè)置垃圾清掃機(jī)構(gòu)的中部有一較短的橫置滾刷，滾刷的后側(cè)是垃圾輸送裝置，在滾刷的前端左右兩側(cè)又設(shè)置一盤刷，將垃圾掃向滾刷可以經(jīng)過的路面，以彌補(bǔ)這類設(shè)計(jì)滾刷長(zhǎng)度較短，覆蓋面積較小的缺點(diǎn)。綜上所述，純掃式路面清掃車對(duì)路面的大顆粒垃圾的清除效果較好由于不需要風(fēng)機(jī)的原因，作業(yè)時(shí)噪音較小，但也造成了作業(yè)時(shí)的二次揚(yáng)塵。真空式路面清掃車，與吸掃式路面清掃車還有區(qū)別。它本身不安裝盤刷等清掃機(jī)構(gòu)，完全利用風(fēng)機(jī)負(fù)壓來收集路面上的垃圾塵粒，吸嘴寬度即為清掃寬度，使用干式的儲(chǔ)存方法，不需要而外配備水箱。吸嘴采用了洗吹式的設(shè)計(jì)，吸掃式有一部分車型的吸嘴部分，其經(jīng)過除塵等氣流只是經(jīng)過吸嘴上部的連接軟管進(jìn)行循環(huán)除塵，而真空式則將這部分氣流直接吹向地面將塵粒吹離地面，并且給力垃圾塵粒一個(gè)初始的懸浮速度，這樣吸嘴就更利對(duì)垃圾塵粒的收集。但是，這樣就對(duì)吸嘴的設(shè)計(jì)提出了更高的要求。對(duì)路面的適應(yīng)性能也會(huì)與降低。按路面清掃車對(duì)垃圾塵粒的收集方式可以將其分為濕式清掃車、干式清掃車兩種。干式路面清掃車在進(jìn)行清掃作業(yè)時(shí)，由于其本身不設(shè)置儲(chǔ)水箱沒有噴水裝置。在清掃車進(jìn)行作業(yè)時(shí)，垃圾塵粒進(jìn)入除塵箱，風(fēng)速急劇下降，較大的垃圾塵粒會(huì)在中立的作用下沉降在除塵箱底部，細(xì)小的垃圾塵粒繼續(xù)運(yùn)動(dòng)，最后在過濾裝置內(nèi)部被攔截下來。干式路面清掃車的使用，擺脫了對(duì)水的依賴，這樣就可以寒冷地區(qū)使用，溫度太低也不會(huì)引起管路結(jié)冰的現(xiàn)象堵塞和因噴水導(dǎo)致路面結(jié)冰而引發(fā)安全隱患。但不可否認(rèn)，干式路面清掃車同樣具有揚(yáng)塵的現(xiàn)象。濕式路面清掃車采用了噴水除塵的作業(yè)方式，在吸嘴和滾刷處，左右兩側(cè)的盤刷處，均設(shè)置有高壓水路在作業(yè)時(shí)噴出水霧。一方面，這樣的設(shè)計(jì)可以極大的避免了揚(yáng)塵現(xiàn)象；另一方面，噴出的水霧和要收集的垃圾塵粒相結(jié)合，凝結(jié)成更大體積的顆粒，這樣在垃圾塵粒進(jìn)入除塵箱后，就會(huì)全部沉降下來。這樣的設(shè)計(jì)就會(huì)讓除塵系統(tǒng)的管路設(shè)計(jì)變得簡(jiǎn)單，也不必再額外設(shè)置過濾裝置[9]。1.4國(guó)內(nèi)外研究發(fā)展現(xiàn)狀1.4.1國(guó)外路面清掃車的發(fā)展大約在十九世紀(jì)初，在歐洲出現(xiàn)了全球首輛以馬車改裝的道路清掃車，其僅僅具有單一的掃路的功能。在這之后，美國(guó)有一個(gè)企業(yè)開始研發(fā)并推出了人力的路面清掃車，對(duì)比之前的馬車改裝的，也只是動(dòng)力源不同，清掃的功能也同樣十分單一[10]。它的出現(xiàn)，在社會(huì)當(dāng)中也并未引起較大的反響。不過，這兩個(gè)車輛的出現(xiàn)，卻具有十分重要的意義：它是現(xiàn)代路面清掃車的首次嘗試。后來，工業(yè)技術(shù)不斷發(fā)展，內(nèi)燃機(jī)技術(shù)也在不斷的成熟和發(fā)展，開始出現(xiàn)了以內(nèi)燃機(jī)為動(dòng)力源的道路清掃車，并開始出現(xiàn)了盤刷等裝置來提升路面清掃車的效率。這時(shí)的清掃車基本上已經(jīng)具備了現(xiàn)代清掃車的基本功能，可以將其看做時(shí)現(xiàn)代路面清掃車的開端。大約在20世紀(jì)40年代的初期，美國(guó)以及一些歐洲的發(fā)達(dá)國(guó)家就已經(jīng)開始了路面清掃車的產(chǎn)業(yè)化，開始出現(xiàn)了專門從事路面清掃車研發(fā)制造的企業(yè)。至此，路面清掃車開始被大規(guī)模成批量生產(chǎn)，并且開始裝備在歐美等一些發(fā)達(dá)國(guó)家的一些大城市中[11]。近些年，隨著全球各國(guó)技術(shù)水平不斷發(fā)展，路面清掃車的技術(shù)水平也在不斷提高。國(guó)外的清掃車企業(yè)在自家的產(chǎn)品上加入新功能各新技術(shù)，不斷進(jìn)行改進(jìn)與優(yōu)化，在各個(gè)方面都有了很大的技術(shù)發(fā)展優(yōu)勢(shì)[12]。通過了解，其優(yōu)勢(shì)主要集中在以下三點(diǎn)：吸塵裝置的作業(yè)的作業(yè)效率。主要是對(duì)其裝置內(nèi)部設(shè)計(jì)進(jìn)行合理的結(jié)構(gòu)的調(diào)整和再次優(yōu)化，利用國(guó)外技術(shù)優(yōu)勢(shì)采用新型材料作為其過濾材料，通過優(yōu)化垃圾顆粒的沉降分離過程，來提高降塵作業(yè)的效率，并以此來提高發(fā)動(dòng)機(jī)的功率損耗，減小對(duì)能源的消耗。例如國(guó)外的一家公司，首次在垃圾塵粒沉降裝置內(nèi)設(shè)計(jì)了一個(gè)類似于“S”的分離裝置，該裝置利用慣性，當(dāng)含塵氣流通過這個(gè)裝置的時(shí)候，垃圾塵粒會(huì)迅速沉降在底部，而氣流則順利排出該裝置，極大地提高了除塵降塵的效率。由于國(guó)外清掃車發(fā)展較早，在之前的發(fā)展中各裝置的結(jié)構(gòu)優(yōu)化早已十分完善，因此目前國(guó)外的清掃車企業(yè)開始在清掃車中加入控制技術(shù)和信息化技術(shù)，來達(dá)到其產(chǎn)品的智能化的目的[13]。目前國(guó)外的清掃車，大都將自動(dòng)控制加入到了路面清掃車中，同時(shí)，還要實(shí)現(xiàn)機(jī)械，電氣，液動(dòng)的一體化控制，設(shè)置各類型的傳感器以應(yīng)對(duì)不同工況下有可能發(fā)生的各類信息，并將這些信息經(jīng)過處理實(shí)時(shí)的傳達(dá)給車輛操作人員，同時(shí)接受各類指令，以此來控制各裝置的運(yùn)動(dòng)部件動(dòng)作[14]。1.4.2國(guó)內(nèi)路面清掃車發(fā)展截止目前，我國(guó)的路面清掃車清掃車的發(fā)展只有50多年，初期的設(shè)備大都滿足了“有即可”的要求，簡(jiǎn)單的實(shí)現(xiàn)了從無到有的過程，但是由于初期我國(guó)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展較為落后，所以一開始我國(guó)路面清掃車的發(fā)展也較為緩慢的。最近的20年伴隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的騰飛與飛速發(fā)展，城市擴(kuò)建、市政道路里程的快速增加、環(huán)衛(wèi)要求不斷嚴(yán)格，我國(guó)國(guó)內(nèi)對(duì)路面清掃車的需求也在逐漸增加，清掃產(chǎn)品設(shè)計(jì)逐漸變得規(guī)范化，種類趨于多元化。但是與發(fā)達(dá)國(guó)家相比，我國(guó)路面清掃車還有諸多不足繼續(xù)急需完善，例如在產(chǎn)品的能耗方面、工作效率、集成化水平、多功能性上還有待提高。究其原因，這主要是國(guó)內(nèi)企業(yè)對(duì)于路面清掃車的關(guān)鍵性技術(shù)還是缺少研究，各企業(yè)間模仿較多，缺乏創(chuàng)新性，另外就是前期行業(yè)發(fā)展較為粗礦，缺乏規(guī)范性。另外，國(guó)內(nèi)相關(guān)企業(yè)在研發(fā)方面較為缺乏，一些理論在國(guó)外早已發(fā)展許久，在國(guó)內(nèi)的發(fā)展還依舊很單薄，比如對(duì)垃圾塵粒的起降機(jī)理的研究，CFD領(lǐng)域等[15]。目前，國(guó)內(nèi)清掃車制造企業(yè)在設(shè)計(jì)思路上大多對(duì)外采購現(xiàn)有的二類車底盤，并以此為基礎(chǔ)進(jìn)行二次研發(fā)，試制樣機(jī)，測(cè)試和改進(jìn)后達(dá)到設(shè)計(jì)指標(biāo)后，將其面向市場(chǎng)。但是這種經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)會(huì)導(dǎo)致研發(fā)周期變長(zhǎng)，測(cè)試樣機(jī)多，成本升高。這已經(jīng)成為國(guó)內(nèi)這一行業(yè)發(fā)展的最大障礙。不過，近年來清掃車行業(yè)隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展而騰飛，我國(guó)的清掃車制造企業(yè)已經(jīng)達(dá)到了80家之多，設(shè)計(jì)也逐漸變得規(guī)范化，專業(yè)化。同時(shí)，國(guó)內(nèi)也出現(xiàn)出了幾個(gè)實(shí)力較為強(qiáng)勁的企業(yè)，例如：長(zhǎng)沙中聯(lián)重科股份有限公司；福建龍馬環(huán)衛(wèi)裝備有限公司；湖北程力等公司均在我國(guó)路面清掃車領(lǐng)域處于領(lǐng)先水平[16]。1.5本課題要研究的主要內(nèi)容做好前期調(diào)查。了解各類型路面清掃車的清掃速度如何，優(yōu)點(diǎn)以及缺點(diǎn)；作業(yè)裝置由哪幾部分構(gòu)成；對(duì)路面的清掃效果如何。總體設(shè)計(jì)方案的選擇，方案的對(duì)比及分析。分析那些部分是需要重點(diǎn)考慮的部分。研究各個(gè)裝置的工作原理。例如盤刷如何升降；盤刷是否需要轉(zhuǎn)動(dòng)外伸；盤刷的升降的動(dòng)力方式如何選擇；盤刷作業(yè)時(shí)的觸地角度；盤刷作業(yè)扇形位置；橫置滾刷的旋轉(zhuǎn)速度；橫置滾刷與吸嘴的合理布置；吸嘴與橫置滾刷如何升降；護(hù)欄清洗裝置如何伸出；護(hù)欄清洗裝置的作業(yè)高度如何滿足；護(hù)欄清洗清洗裝置的安放位置；為通風(fēng)機(jī)選擇合理的傳動(dòng)方式等。相關(guān)參數(shù)的計(jì)算。例如吸塵系統(tǒng)各部分壓力損失；能夠?qū)⒗鴫m粒成功吸入系統(tǒng)時(shí)所需風(fēng)量；路面清掃車通風(fēng)機(jī)所需提供的全壓、風(fēng)量；滾刷作業(yè)時(shí)所需要的功率等[17]。相關(guān)裝置的選型。例如確定全壓，風(fēng)量選擇經(jīng)濟(jì)實(shí)用的通風(fēng)機(jī)型號(hào)；通過滾刷所消耗的功率以及轉(zhuǎn)速選用經(jīng)濟(jì)實(shí)用的液壓馬達(dá)；繪制主要裝置的三維模型以及主要零部件的二維圖紙的繪制。1.6本章小結(jié)第一章主要是簡(jiǎn)單介紹了該課題的研究背景，研究設(shè)計(jì)多功能環(huán)衛(wèi)車的意義，路面清掃車的分類，主要介紹了自路面清掃車誕生以來到目前的發(fā)展、我國(guó)的路面清掃車發(fā)展現(xiàn)狀和國(guó)外清掃車的發(fā)展現(xiàn)狀。以及發(fā)展多功能清掃車以實(shí)現(xiàn)一車多用在經(jīng)濟(jì)性上的必要性。最后，總結(jié)了本課題需要研究的主要內(nèi)容。

第2章總體案的選擇與確定2.1護(hù)欄清洗裝置種類與分析目前，現(xiàn)有的車載護(hù)欄清掃裝置有很多種，想要確定多功能環(huán)衛(wèi)車總體方案的設(shè)計(jì)，首先就要了解護(hù)欄清掃裝置的類型，在經(jīng)過合理的分析，并確定好工作方式后，進(jìn)行合理的空間位置安排，才能得出最終的總體設(shè)計(jì)方案。轉(zhuǎn)盤式護(hù)欄清洗裝置：轉(zhuǎn)盤式護(hù)欄清掃裝置一般設(shè)置在駕駛室的前方，采用鉸接或者螺栓鏈接轉(zhuǎn)盤徑向與護(hù)欄方向平行，且護(hù)欄左右各有一只轉(zhuǎn)盤，在護(hù)欄正上方設(shè)置高壓水霧噴頭。在作業(yè)時(shí)，起到噴水濕潤(rùn)護(hù)欄的作用，但是這樣的噴頭設(shè)計(jì)會(huì)出現(xiàn)護(hù)欄上下斷被濕潤(rùn)程度不一致，導(dǎo)致上端端濕潤(rùn)度恰好合適而下端濕潤(rùn)不足清洗效果差，或者下端濕潤(rùn)度恰好合適而上端濕潤(rùn)程度過大造成車載環(huán)衛(wèi)用水的過渡消耗，作業(yè)時(shí)間短的結(jié)果。圖2-2所示。圖2-1轉(zhuǎn)盤式護(hù)欄清洗裝置單側(cè)式護(hù)欄清洗裝置：其主要優(yōu)點(diǎn)在于設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單，在護(hù)欄的右側(cè)一般設(shè)置一到兩只滾刷，在作業(yè)時(shí)，由液壓桿驅(qū)動(dòng)其連接的框架伸出，使其貼近護(hù)欄并進(jìn)行作業(yè)。其缺點(diǎn)是只能單側(cè)清洗，進(jìn)行護(hù)欄清洗作業(yè)需要沿護(hù)欄進(jìn)行一個(gè)往返，與能同時(shí)進(jìn)行雙側(cè)護(hù)欄清洗的裝置相比，效率較低。且單側(cè)清洗作業(yè)時(shí)，污漬與水的混合物一部分會(huì)隨著盤刷的旋轉(zhuǎn)沿護(hù)欄表面被甩至另一側(cè)，造成清洗效果不徹底。如圖2-2所示[18]。圖2-2單側(cè)式護(hù)欄清洗裝置中置式護(hù)欄清洗裝置：中置式護(hù)欄清洗裝置設(shè)置在后車廂內(nèi)部靠近與駕駛室的位置，其在三種護(hù)欄清洗裝置中清洗效果最佳。另外，該裝置采用了隱藏式的設(shè)計(jì)，只在作業(yè)時(shí)伸出車外，非作業(yè)時(shí)間回縮進(jìn)車廂內(nèi)，與其他兩種類型的護(hù)欄清掃裝置相比，不占用車外空間，造型美觀大方[19]。在使用同一規(guī)格底盤時(shí)，其車長(zhǎng)最短，有利于駕駛員的操作，且在與行人、機(jī)動(dòng)車或非機(jī)動(dòng)車發(fā)生正面碰撞時(shí)，在車外并沒有明顯的突起，可以減少對(duì)方的人身傷害或經(jīng)濟(jì)損失。不過要注意的是，該類型的裝置在進(jìn)入護(hù)欄兩側(cè)的過程中，一般采用“旋入”的方式，此方式易造成滾刷架與護(hù)欄的相撞事故。圖2-3所示。圖2-3中置式護(hù)欄清洗裝置2.1方案的提出根據(jù)護(hù)欄清洗裝置的類型以及清掃車的工作方式，現(xiàn)有以下兩種方案可供選擇。2.1.1方案一采用中置護(hù)欄清掃裝置，濕式或干式路面清掃車相結(jié)合的方式。這樣的設(shè)計(jì)，就要考慮在后車廂中是否具有加裝中置護(hù)欄裝置的可能。濕式清掃車后車廂內(nèi)各裝置的位置排布依次是：水箱，動(dòng)力源及風(fēng)機(jī)（并列放置），垃圾顆粒重力除塵箱。而干式清掃車后車廂內(nèi)各裝置的位置排布依次是：動(dòng)力源及風(fēng)機(jī)（并列放置），其他除塵設(shè)備，垃圾顆粒重力除塵箱。在本方案中，考慮是否有合適的二類車底盤和合適的清掃車工作方式與之相匹配，尋求方案可行性。2.1.2方案二采用前置護(hù)欄清洗裝置，濕式或干式路面清掃車相結(jié)合的方式。采用這樣的設(shè)計(jì)，其優(yōu)點(diǎn)是，不必受限于后車廂內(nèi)部空間的大小，兩部分裝置可以獨(dú)立設(shè)計(jì)，只需要一些基本參數(shù)如離地高度，安裝位置等相互配合即可，設(shè)計(jì)較為簡(jiǎn)單。但是，由于其前置護(hù)欄清洗裝置的工作方式多樣性，還要考慮到使用哪種類型的護(hù)欄清掃方式。2.3對(duì)比并確定方案通過以上的兩個(gè)方案可以看出，兩個(gè)方案都有其合理性。那么，就要通過其他的角度去分析，列如從方案的可行性或者方案的設(shè)計(jì)難度的角度來考慮，到底選擇哪種方案。對(duì)于方案一來說，其選擇的護(hù)欄清掃方式作業(yè)效果最好，對(duì)于這部分而言，該方式是“轉(zhuǎn)盤式”、“單側(cè)式”、“中置式”三者中最優(yōu)的選擇。重點(diǎn)是，后車廂空間是否可以容納護(hù)欄清掃裝置。以市面上比較常見的路面清掃車品牌“程力”舉例，其八噸級(jí)別主力車型是東風(fēng)多利卡八噸掃路車，該車以環(huán)衛(wèi)工程車領(lǐng)域常用的東風(fēng)D7大多利卡改造而來，其軸距在3300mm，除去車輪所占位置以及其他必要的空間位置等，兩輪間的可用長(zhǎng)度大約在2000mm，若路面清掃車采用濕清掃的方式，則水箱大約占車身長(zhǎng)度的600-800mm，動(dòng)力裝置及風(fēng)機(jī)還要占去1000-1500mm左右，按常規(guī)布置，則無法繼續(xù)假裝護(hù)欄清掃裝置，或優(yōu)化車廂空間布置，尋求安裝該裝置的空間位置，設(shè)計(jì)難度較大。其他市面上較為常見的還有10噸級(jí)別的東風(fēng)D9路面清掃車，該車的軸距在3950mm，兩輪間的可用長(zhǎng)度在2800mm左右，除去正常路面清掃車所必要的設(shè)備，剩余的可用長(zhǎng)度大約在1000mm，可以加裝，但設(shè)計(jì)結(jié)合應(yīng)較為緊湊，設(shè)計(jì)難度較大。對(duì)于方案二來說，其裝置的設(shè)計(jì)不再受車廂內(nèi)空間的影響，這是該方案的優(yōu)點(diǎn)之一，而且對(duì)于設(shè)計(jì)者來說，設(shè)計(jì)空間較大。至于其對(duì)于護(hù)欄清掃效果不如中置護(hù)欄清掃裝置這一現(xiàn)象，可以吸取前置護(hù)欄清洗裝置的設(shè)計(jì)特點(diǎn)對(duì)前置護(hù)欄清掃裝置進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，盡量達(dá)到中置護(hù)欄清掃裝置的效果。但是這樣的優(yōu)化設(shè)計(jì)必然要重新構(gòu)想運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)，如何簡(jiǎn)單、穩(wěn)定、經(jīng)濟(jì)的實(shí)現(xiàn)預(yù)定功能等，必然會(huì)導(dǎo)致設(shè)計(jì)者的設(shè)計(jì)工作量大大增多。由以上兩個(gè)方案對(duì)比可以發(fā)現(xiàn)，兩個(gè)方案都是由現(xiàn)有的各裝置的設(shè)計(jì)思路結(jié)合而來，所以其各自裝置本身所用的的優(yōu)缺點(diǎn)也十分明顯。方案一要實(shí)現(xiàn)，需要改動(dòng)車廂內(nèi)部空間布局，難度較大，而且其本身對(duì)于二類底盤的選擇也十分具有局限性。方案二要實(shí)現(xiàn)，只需要對(duì)現(xiàn)有結(jié)構(gòu)進(jìn)行結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì)即可，雖然與方案一一樣都具有難度，旦方案可行性較大。在綜合考慮分析之后，決定采用方案二的設(shè)計(jì)，同時(shí)，在此基礎(chǔ)上進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)。2.4二類底盤的選擇二類底盤的選擇是進(jìn)行清掃裝置設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)，由于其品牌型號(hào)繁多，選擇不同型號(hào)的底盤也就有著不同的性能參數(shù)及外形尺寸，也就有了不同的裝置設(shè)計(jì)方案。因此，二類底盤的選擇也是本課題的一部分。首先，二類底盤的生產(chǎn)廠家眾多，例如有江鈴，福田，東風(fēng)，重汽等一系列品牌，在品牌的選擇上，應(yīng)選用市場(chǎng)占有量大的品牌，一般此類品牌產(chǎn)品的質(zhì)量較為可靠，選擇原則應(yīng)在環(huán)保性與經(jīng)濟(jì)性方面進(jìn)行考慮，選取的車輛型號(hào)應(yīng)滿足可以進(jìn)行對(duì)于多功能設(shè)計(jì)的要求，實(shí)現(xiàn)一車多用，以及符合國(guó)家相關(guān)政策，選擇“國(guó)六”排放標(biāo)準(zhǔn)車型?；谝陨峡紤]，將二類墊盤型號(hào)定為東風(fēng)天錦KR，底盤型號(hào)為DFH1180E，其基本參數(shù)如下表：表2-1所選二類底盤基本信息信息性能最大輸出功率172kw最大馬力230馬力車身長(zhǎng)度7140mm車身寬度2470mm續(xù)表車身高度2850mm整車重量8.9噸輪胎規(guī)格10.00R2018PR,11R22.518PR軸距3800mm大梁離地高度900mm2.5本章小結(jié)本章主要對(duì)總體方案的設(shè)想進(jìn)行了研究和對(duì)比，分析兩種方案在經(jīng)濟(jì)性，清掃效率等方面的利弊，以及最終的方案如何確定。

第3章清掃作業(yè)裝置設(shè)計(jì)計(jì)算該系統(tǒng)一共分為三個(gè)部分，分別是前置護(hù)欄清掃裝置，盤刷裝置和滾刷與吸嘴裝置組成。作為多功能環(huán)衛(wèi)車的重要組成部分，該系統(tǒng)設(shè)計(jì)的好壞直接決定著，多功能環(huán)衛(wèi)車的設(shè)計(jì)是否成功。這也是本課題的重點(diǎn)。3.1盤刷系統(tǒng)的設(shè)計(jì)目前，盤刷的種類有兩種：一種可以進(jìn)行兩個(gè)方向的運(yùn)動(dòng)，分別是與路面垂直方向上的下降與上升，另外一個(gè)是沿一個(gè)轉(zhuǎn)軸外伸于車外的轉(zhuǎn)動(dòng)，這一類型的盤刷裝置本身裝置較為復(fù)雜，但是并不實(shí)用。因?yàn)楸P刷的清掃寬度有限，作為滾刷清掃寬度的延伸，盤刷在清掃位置上應(yīng)與滾刷相銜接，一旦出現(xiàn)不銜接的現(xiàn)象，就會(huì)在兩者之間形成一條未被清掃的馬路帶無法形成有效的清掃效果。因此盤刷的作業(yè)位置相對(duì)固定，不需要頻繁對(duì)盤刷伸出車外的距離進(jìn)行變動(dòng)。另一種盤刷類型則比較單一，只有下降上升兩個(gè)功能，但是其優(yōu)點(diǎn)在于結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造成本低。結(jié)合本課題考慮，盤刷的作用只在于滾刷清掃作業(yè)效果的補(bǔ)充，因此選擇第二種盤刷類型即可。3.1.1設(shè)計(jì)盤刷固定架固定架固定鋼板厚度的選擇：選擇般常用的5mm厚鋼板，采用方形設(shè)計(jì)，其尺寸大小為120mm120mm。距離路面清掃車底盤大梁上表面的距離為20mm，與大梁下表面的距離為20mm，表面有四個(gè)螺栓孔配合螺栓將其固定的底盤大梁上，由于其本省盤刷裝置的重量并不是很大，全重不超過50KG，因此，一般螺栓都可承受該重量胡定在平面上所受的力，并不需進(jìn)行強(qiáng)度校核，基于這樣的考慮，采用一般車輛較為常見的M12的螺栓。整個(gè)固定架采用市面上較為常見的方鋼焊接而成，有著制造工藝簡(jiǎn)單，成本較低的特點(diǎn)。外伸梁的伸出長(zhǎng)度設(shè)計(jì)要求是要有一個(gè)合適的長(zhǎng)度連接盤刷，而盤刷的作業(yè)位置剛好與滾刷作業(yè)位置相銜接，基于這樣的要求，將外伸梁的長(zhǎng)度定在495mm，這樣一來兩側(cè)盤刷中心的距離為1970，稍短于滾刷，可以對(duì)對(duì)滾刷的作業(yè)寬度進(jìn)行銜接。圖3-2所示。圖3-1固定架結(jié)構(gòu)三維圖3.1.2盤刷觸地角度的設(shè)計(jì)盤刷在作業(yè)狀態(tài)時(shí)，其觸地面必須與路面形成一定的觸地角度，假設(shè)整個(gè)盤刷刷面平行于地面，在作業(yè)時(shí)垃圾塵粒就會(huì)隨著盤刷旋轉(zhuǎn)方向的切線方向向四周運(yùn)動(dòng)擴(kuò)散，既達(dá)不到將垃圾塵粒拋向滾刷前進(jìn)方向的設(shè)計(jì)要求，又會(huì)造成路面揚(yáng)塵，造成環(huán)境污染，而且，當(dāng)整個(gè)盤刷刷面都觸地旋轉(zhuǎn)，那么這樣也會(huì)加速盤刷刷毛的損耗，直接縮短了盤刷的使用壽命。當(dāng)盤刷刷面與地面形成的一定的角度之后，由于只有一部分在作業(yè)時(shí)觸地，這樣一來單獨(dú)延長(zhǎng)了其使用壽命。為了避免上述兩個(gè)問題的產(chǎn)生，達(dá)到將垃圾塵粒固定方向拋射的目的可以使盤刷前方外側(cè)成一定角度的扇形區(qū)域觸地，在盤刷進(jìn)行作業(yè)時(shí)觸地區(qū)域的刷毛旋轉(zhuǎn)會(huì)將垃圾塵粒拋向前方內(nèi)側(cè)的位置，正好是滾刷將要進(jìn)過的位置，而其他區(qū)域則不會(huì)受到影響，也不會(huì)在其他不必要的位置產(chǎn)生垃圾塵粒的拋射。按以往的經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)，觸地區(qū)域的扇形角度在120°，如圖3-2所示，且盤刷與地面成4-7°的接觸角度清掃效果比較良好[20]。因此本課題中，盤刷的觸地參數(shù)將會(huì)按以上參數(shù)進(jìn)行設(shè)計(jì)。圖3-2盤刷作業(yè)扇形區(qū)域暫定盤刷的的與路面的接觸角度取5°，為了同時(shí)滿足這兩個(gè)性能參數(shù)要求，在三維繪圖時(shí)繪制盤刷放置架的平面先在豎直方向傾斜5°，在其基礎(chǔ)上設(shè)置一個(gè)與其垂直的平面，在使其傾斜5°。以左側(cè)盤刷裝置為例，這樣的設(shè)計(jì)會(huì)使盤刷的平面產(chǎn)生一個(gè)向左前方45°斜向下的傾斜，所要求的觸地扇形區(qū)域恰好是沿左前45度對(duì)稱的，再加以控制盤刷觸地高度，就可以實(shí)現(xiàn)在特定區(qū)域120度觸地扇形區(qū)域的要求[21]。如圖3-3所示。圖3-3盤刷作業(yè)傾斜角度將盤刷的盤面作業(yè)高度控制在一定位置，一方，高度過低，磕碰路面障礙物。為防止無法避免的過高的障礙物與其產(chǎn)生碰撞后裝置損壞，應(yīng)選擇控制裝置液壓缸升降的方向控制閥中位機(jī)能為“H”型。以實(shí)現(xiàn)盤刷裝置的被動(dòng)上升，以減小損壞程度。3.1.3盤刷升降原理設(shè)計(jì)盤刷放置架與固定架的連接采用鉸接的形式，由上下兩根等長(zhǎng)的連桿組成，這樣一來，兩根連桿與豎直梁和盤刷放置架可以抽象看做一個(gè)平行四邊形，這樣的設(shè)計(jì)可以吧保證這樣的設(shè)計(jì)可以保證盤刷放置架始終與地面保持一個(gè)固定的角度。上下連桿兩端設(shè)置有耳環(huán)，分別用來與固定架和盤刷放置架形成鉸接，但是上連桿還單獨(dú)設(shè)計(jì)了一個(gè)可以連接液壓缸的鉸支座。外伸梁的一端，設(shè)計(jì)有一豎梁，在其表面設(shè)置三個(gè)鉸支座。第二、第三個(gè)鉸支座分別用來鉸接上下兩根連桿，而第一個(gè)鉸支座則連接液壓缸，液壓缸的另一端連接上鉸鏈單獨(dú)的鉸支座，該液壓缸負(fù)責(zé)盤推動(dòng)連桿上下擺動(dòng)來實(shí)現(xiàn)盤刷的上升和下降。整體結(jié)構(gòu)如圖2-2所示。圖3-4盤刷裝置總體結(jié)構(gòu)三維圖3.2滾刷與吸嘴裝置的設(shè)計(jì)方案的確定:滾刷與吸嘴裝置是整個(gè)清掃系統(tǒng)最重要的一部分，其設(shè)計(jì)的好壞直接影響路面清掃效果的好壞。滾刷與吸嘴裝置的設(shè)計(jì)大體有以下幾種：中置單一吸嘴，顧名思義，這一類吸嘴放置在底盤兩輪之間，還要設(shè)置兩側(cè)的盤刷，一般吸嘴設(shè)置在略靠后的的位置，只通過氣體流動(dòng)將垃圾塵粒吸入輸送至重力除塵箱。這類吸嘴一般設(shè)計(jì)較長(zhǎng)。另一種是后置式，在車尾的位置，這類吸嘴的設(shè)計(jì)長(zhǎng)度一般較短，通常長(zhǎng)度不會(huì)超過左右兩側(cè)后輪間的長(zhǎng)度。還有一種滾刷與吸嘴相結(jié)合，在吸嘴的前方或者后方設(shè)置一相連的圓筒，用來安放滾刷。在本課題中，即采用最后一種的類型，因?yàn)橛捎跐L刷的存在，使得清掃效果更好。3.2..1滾刷與吸嘴的位置設(shè)計(jì)一般此類設(shè)計(jì)都經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)，并沒有特定要求，在滾刷與吸嘴的位置安排上，也分為兩種，一種是滾刷在前吸嘴在后，這樣的設(shè)計(jì)在前后兩輪間距較短的情況下可以減小滾刷吸嘴裝置所占用的長(zhǎng)度，另一種則是滾刷在后吸嘴在前，這樣一來，滾刷刷毛邊緣相對(duì)于路面的速度會(huì)變高，需要提供給垃圾塵粒的速度，只有一部分是由滾刷提供的，另一部分是路面的相對(duì)速度，垃圾塵粒在達(dá)到相同速度的情況下，這類設(shè)計(jì)，所需的液壓馬達(dá)功率較小。所以在本課題中，也采用相同的設(shè)計(jì)。3.2.2滾刷的設(shè)計(jì)由于滾刷桶與吸嘴直接連為一體，因此吸嘴內(nèi)部空間較大，截面積也比較大，在同等風(fēng)量的情況下，空間越大氣體流速也就越小，因此在保證清掃系統(tǒng)對(duì)路面的清掃效果的前提下，應(yīng)盡量減小相關(guān)的尺寸，以實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)要求并達(dá)到同等風(fēng)量下的最大流速[22]。有別于單一吸嘴直接通過氣體流速，給垃圾塵粒一個(gè)是垃圾塵粒懸浮速度兩倍的一個(gè)速度，滾刷與吸嘴裝置一方面風(fēng)機(jī)產(chǎn)生的大流量可以使垃圾塵粒到達(dá)其懸浮速度的兩倍，另一方面，滾刷作為清掃效果的補(bǔ)充，一樣可以使垃圾塵粒由地面飛至吸嘴內(nèi)部。由于掃刷的轉(zhuǎn)動(dòng)，路面的相對(duì)速度，以及滾刷刷毛的彈性，會(huì)將垃圾塵粒的拋至吸嘴內(nèi)部，由于上文對(duì)滾刷消耗功率的計(jì)算以及液壓馬達(dá)的選型，并初步將滾刷轉(zhuǎn)速定在，初步設(shè)定滾刷直徑。（3-1）式中——滾刷最外沿的線速度，——滾刷直徑，——滾刷轉(zhuǎn)速，初步設(shè)計(jì)通過計(jì)算可以得到可以由以下公式計(jì)算得到滾刷刷毛最外沿與地面的相對(duì)速度式中——滾刷刷毛最外沿與地面的相對(duì)速度——路面清掃車作業(yè)速度，取——滾刷最外沿的線速度通過計(jì)算可以得到：由結(jié)果可知已：經(jīng)達(dá)到垃圾塵粒的最小啟動(dòng)速度。橫置滾刷的極限長(zhǎng)度不能超過其車身寬度，其原因有以下幾點(diǎn)：1一旦其長(zhǎng)度超過車身寬度，會(huì)對(duì)清掃車的駕駛額外增加難度。2一般情況下，滾刷的轉(zhuǎn)軸只負(fù)責(zé)傳遞扭矩，且滾刷負(fù)載并不大，對(duì)滾刷轉(zhuǎn)軸進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，只需要考慮其在裝置上的尺寸是否合理，不需要對(duì)其進(jìn)行對(duì)其進(jìn)行強(qiáng)度校核，而一旦滾刷過長(zhǎng)，要保持正常的轉(zhuǎn)軸強(qiáng)度，就要加粗轉(zhuǎn)軸直徑，導(dǎo)致滾刷乃至吸嘴整體尺寸的增大，而吸嘴部分增大，意味著氣流在經(jīng)過吸嘴時(shí)流動(dòng)速度變小，易對(duì)吸塵效果造成影響。3一般情況下橫置的滾刷由液壓馬達(dá)驅(qū)動(dòng)，滾刷過長(zhǎng)，意味著液壓馬達(dá)外露與車體寬度之外，一旦液壓馬達(dá)被障礙物磕碰，易造成液壓馬達(dá)損壞，也有可能間接造成吸嘴與滾刷裝置的其他部件損壞。因此盤刷系統(tǒng)布置在車大梁的兩側(cè)滾刷及吸嘴裝置的前方，其目的是對(duì)滾刷清掃效果的補(bǔ)充。所以應(yīng)該講滾刷的作業(yè)長(zhǎng)度設(shè)計(jì)的略小于車身寬度，由于其整體橫置滾刷采用了對(duì)稱設(shè)計(jì)，加上殼體，軸承等零部件的位置，而右側(cè)還要放置用來驅(qū)動(dòng)的液壓馬達(dá)，所以暫將橫置滾刷的作業(yè)寬度設(shè)置為2000mm。3.1.3滾刷距離地面的高度當(dāng)滾刷軸線距離地面的高度為時(shí)，滾刷覆蓋地面的寬度應(yīng)該與其軸線形成一個(gè)固定的角度，查閱相關(guān)文獻(xiàn)知，滾刷和地面式中保持[22]。用一下公式進(jìn)行計(jì)算：（3-2）——滾刷軸線距地面高度——滾刷與地面形成的扇形角度——滾刷半徑計(jì)算得到：3.2.4殼體的設(shè)計(jì)滾刷外殼軸線考慮到距離地面的高度應(yīng)盡可能低，但是又要考慮到較低的較低外殼在路面的通過性，暫定。由于滾刷和吸嘴采用一體化化設(shè)計(jì)，滾刷外殼上的清掃口寬度既為吸嘴寬度，由已知參數(shù)在進(jìn)行三維繪圖時(shí)即可得出吸嘴寬度，無需計(jì)算由于該裝置需要有位置設(shè)置鉸支座用于作業(yè)時(shí)的上升和下降，但是由于該裝置不規(guī)則的外殼形狀，較難找到一個(gè)穩(wěn)定的鉸鏈支點(diǎn)，所以，在其吸嘴及滾刷外殼的四周設(shè)置了一個(gè)由的方鋼焊接而成的長(zhǎng)，寬的矩形框架用于設(shè)置鉸支座，并在矩形框架的兩側(cè)各設(shè)置兩個(gè)小型的塑膠車輪，在工作是用來支撐整個(gè)裝置，起到了控制裝置離地高度的作用，同時(shí)，矩形框架與滾刷吸嘴裝置底部的輪廓并不一致，其空隙由薄鋼板焊接擋實(shí)。在清掃過程中，難免會(huì)造成垃圾塵粒的揚(yáng)塵，這樣的設(shè)計(jì)可以在路面與裝置之間形成一個(gè)薄縫隙的狹小空間，有一吸嘴流速的愿意，這個(gè)薄縫空間與正常大氣壓相比，實(shí)際上是一個(gè)微負(fù)壓的空間，能夠在一定程度上防止被揚(yáng)起的垃圾塵粒的逃逸[23]。如圖3-5所示。圖3-5滾刷與吸嘴裝置底面3.2.5吸嘴正面尺寸的設(shè)計(jì)傳統(tǒng)型吸塵盤肩部夾角一般都設(shè)計(jì)為，傾斜角，吸塵盤為扁平矩形設(shè)計(jì)，如圖2-2所示，但是這種設(shè)計(jì)的吸塵效果并不是不十分理想，通過查閱文獻(xiàn)可以發(fā)現(xiàn)，改進(jìn)其肩部?jī)A角，將其設(shè)置為，寬度收窄可以有效提高吸塵效率[24]。結(jié)合本課題的相關(guān)設(shè)計(jì)要求，設(shè)計(jì)為如圖的外形形狀。如圖3-6所示，藍(lán)綠色位置即為吸嘴部分。圖2-6傳統(tǒng)吸嘴三維模型圖2-7改進(jìn)版吸嘴正面3..2.6滾刷與吸嘴裝置的升降設(shè)計(jì)由于此類設(shè)計(jì)為工程類設(shè)計(jì)，所以其可查閱的文獻(xiàn)相對(duì)較少，即使查到的相關(guān)連文獻(xiàn)，一般都是與總體設(shè)計(jì)相關(guān)，或研究其氣力輸送系統(tǒng)，具體如何實(shí)現(xiàn)該裝置的有效升降，提及較少，只能在網(wǎng)上查閱相關(guān)圖片，作業(yè)視頻，以及廠家介紹，結(jié)合在文獻(xiàn)中所了解的部分進(jìn)行其升降結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)。其設(shè)計(jì)難點(diǎn)在于升降機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)原理，以及外殼的小型化，減少占用空間。通過進(jìn)行調(diào)查研究，現(xiàn)有兩種方案：方案一，采用如圖的設(shè)計(jì)方式，由一個(gè)固定架、一個(gè)抵架、一個(gè)連桿、一個(gè)液壓桿以及殼體組成。裝置的上升及下降動(dòng)力由液壓缸負(fù)責(zé)提供，當(dāng)裝置完成作業(yè)需要上升時(shí)，液壓桿收縮，連桿繞固定架鉸支座旋轉(zhuǎn)，首先帶動(dòng)殼體的一端抬起，整個(gè)殼體繞繞后輪旋轉(zhuǎn)一定角度，當(dāng)液壓桿繼續(xù)收縮時(shí)，連桿、殼體鉸支座以及殼體后輪在一條直線向上，此時(shí)，殼體上的撐桿圓柱端恰好抵在抵架的預(yù)定位置，在這之后，殼體繼續(xù)旋轉(zhuǎn)的趨勢(shì)被擋住，在檔桿的作用下，殼體后端開始上升，直至前后端高度一致，液壓缸停止工作。在本方案中，上升時(shí)的說有節(jié)點(diǎn)位置均已經(jīng)過計(jì)算，例如，固定架抵架的距離，和豎梁的長(zhǎng)度，抵桿的長(zhǎng)度以及與殼體地面所成的角度等。該方案由于所能查閱到的信息較少，并沒有獨(dú)立的案例可供參考，只能獨(dú)立完成其升降機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)，雖然能夠基本實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)要求，但結(jié)構(gòu)稍顯復(fù)雜。且一般底盤大梁兩側(cè)會(huì)設(shè)置一些工作裝置，而該設(shè)計(jì)占空間也稍大，增加了在升降過程中與其他車載裝置發(fā)生干涉的可能。如圖3-8所示。圖3-8本設(shè)計(jì)所采用的LED顯示屏方案二，采用如圖的設(shè)計(jì)方式，由一個(gè)固定架、液壓缸、上連桿、下連桿以及殼體組成。該方案中，殼體與固定架有兩根欄桿相連，三者可以抽象成一個(gè)擁有兩條垂直于地面的邊的平行四邊形，這樣可以保證滾刷吸嘴裝置隨時(shí)隨地都有一個(gè)確定的位置狀態(tài)。另有一液壓缸連接兩端分別連接固定架和上連桿，用來實(shí)現(xiàn)裝置的上升和下降。另外，該裝置在上升的過程中，連桿與地面夾角發(fā)生變化，導(dǎo)致在水平方向上殼體會(huì)后移一本分，為防止后移過程發(fā)生與輪胎相撞的事故，應(yīng)考慮固定架的安裝位置，連桿與地面的夾角以及連桿的長(zhǎng)度?；谏厦娴目紤]，設(shè)計(jì)的連桿兩鉸耳軸線距離為，欄桿與地面形成的夾角為，殼體前后軸線的距離為。與方案一相對(duì)比，方案二對(duì)方案一的一些設(shè)計(jì)細(xì)節(jié)進(jìn)行了優(yōu)化改進(jìn)，主要是取消了檔桿，設(shè)計(jì)了新的得連接結(jié)構(gòu)，取消抵架，以及優(yōu)化了吸嘴部分管道外形。這些改進(jìn)，有效的減小了該裝置所占空間的大小，優(yōu)化了升降結(jié)構(gòu)，以此，選擇方案二作為最終的設(shè)計(jì)方案。如圖3-9所示。圖3-9吸嘴肩夾角改進(jìn)3.2.7清掃用滾刷刷所需液壓馬達(dá)相關(guān)參數(shù)的計(jì)算及選型掃路車的清掃作業(yè)裝置正常工作時(shí)，主要是盤刷自轉(zhuǎn)的同時(shí)與地面接觸，從而將垃圾從掃路車兩邊掃到中間。為了提高掃路車的清掃效率，清掃效果以及盤刷的使用壽命，我們需要研究盤刷正常工作時(shí)的自轉(zhuǎn)速度與觸地壓力。盤刷的處的壓力，盤刷的觸底壓力，直接關(guān)系著掃路車的清掃效率當(dāng)觸底壓力變大時(shí)，清掃效率也隨之增加，但是由于處理壓力決定盤刷與地面的摩擦力，過大的摩擦力會(huì)使盤刷磨損過快，因此必須選擇合適的處理壓力，盤刷的理想處的壓力一般可用以下公式計(jì)算滾刷的觸地壓力[25]。（3-3）式中——清掃用滾刷的刷毛直徑，在本課題中取0.002，刷毛的材料選擇為塑料；——清掃用滾刷的半徑，在本課題中取0.12；——清掃用滾的刷毛的長(zhǎng)度，在本課題中取0.08——清掃用滾刷的刷毛的彈性模量，在本課題中取——清掃用滾刷的刷毛截面慣性距，在這里取——清掃用滾刷的刷毛的變形量，一般在0.01~0.02的范圍內(nèi)，這里取0.02——滾刷的工作轉(zhuǎn)速，在本課題中，暫取900——清掃用滾刷線速度，可以通過計(jì)算求得——工作時(shí)清掃用盤刷的刷毛面與地面所形成的夾角，——道路清掃車作業(yè)時(shí)的速度，這里取——工作觸地刷毛的根數(shù)，可以通過計(jì)算求得：（3-4）（3-5）式中——為清掃用滾刷可以覆蓋路面的寬度，這里取2——為清掃用滾刷作業(yè)時(shí)刷毛與路面所形成的轉(zhuǎn)角則可以通過計(jì)算求得：在作業(yè)時(shí)清掃用盤刷刷毛克服與道路表面摩擦的功率：（3-6）式中——功率裕量系數(shù)，這里取1.1——機(jī)械傳動(dòng)效率，這里取0.9——清掃用盤刷刷毛作業(yè)時(shí)和道路表面間的摩擦因數(shù)，這里取0.4——道路清掃車作業(yè)時(shí)的行駛速度，——清掃用滾刷作業(yè)時(shí)的最外沿的線速度由以上參數(shù)，就可以求得：=6.26KW其他的功率消耗例如有清掃用滾刷刷毛在作業(yè)時(shí)變形所消耗的功率，或者在毛刷空轉(zhuǎn)時(shí)，由于空氣阻力所產(chǎn)生的功率損失，由于這幾部分消耗數(shù)值都偏小，且在上文計(jì)算滾刷所需功率時(shí)已經(jīng)乘了一個(gè)裕量系數(shù)，所以在這里均忽略不計(jì)。3.2.8滾刷用液壓馬達(dá)參數(shù)計(jì)算及選型（3-7）式中——清掃用滾刷驅(qū)動(dòng)所需要的功率，——清掃用滾刷的轉(zhuǎn)速，由上文可知通過計(jì)算你可以得到：66.43求得后，可以計(jì)算得滾刷所需要的液壓馬達(dá)的排量（3-8）式中——滾刷所用液壓馬達(dá)的工作壓差，這里取——所用液壓馬達(dá)機(jī)械效率，這里取通過計(jì)算可以得到：通過以上計(jì)算得到的相關(guān)參數(shù)，在滿足性能要求同時(shí)，盡量選取和計(jì)算的參數(shù)相近的液壓馬達(dá)，以便更更好地滿足經(jīng)濟(jì)性。通過查表，選取BM系列的擺線液壓馬達(dá)，型號(hào)為MBP(H)-50。BM*系列擺線馬達(dá)，是一種低速大扭矩液壓馬達(dá)。該馬達(dá)具有輸出轉(zhuǎn)矩大、啟動(dòng)特性好、轉(zhuǎn)速范圍寬、調(diào)速平穩(wěn)、過載保護(hù)簡(jiǎn)單、效率高、壽命長(zhǎng)、體積小、重量輕、布置靈活、可以直接與工作機(jī)構(gòu)相連等優(yōu)點(diǎn)，因而適用于各種傳動(dòng)裝置。能夠廣泛用于農(nóng)業(yè)、機(jī)床、工程機(jī)械等。這也是在滿足參數(shù)要求的情況下選用該系列液壓馬達(dá)的原因。3.3前置護(hù)欄裝置的設(shè)計(jì)由后車廂空間的問題，只能采用前置護(hù)欄清洗裝置，而前置護(hù)欄裝置普遍清掃效果不好，想要取得較好的清掃效果，就要結(jié)合中置清掃車的優(yōu)點(diǎn)，對(duì)該裝置進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)。3.3.1設(shè)計(jì)思路首先，采用雙側(cè)清掃的設(shè)計(jì)，以提高其清掃效率，防止單側(cè)清洗用易造成的二次污染出現(xiàn)。左側(cè)滾刷貼近護(hù)欄的方式，取消以往設(shè)備常采用的“旋轉(zhuǎn)”式，而是采用提拉式，由液壓桿提拉左側(cè)滾刷框架，使護(hù)欄進(jìn)入護(hù)欄清掃裝置的中間。其次，整個(gè)滾刷機(jī)構(gòu)要能實(shí)現(xiàn)“柔性連接”以免在車輛行駛路線與護(hù)欄輕微偏離時(shí)，護(hù)欄可以及時(shí)做出調(diào)整。滾刷機(jī)構(gòu)在非作業(yè)狀態(tài)要可以進(jìn)行折疊，以免駕駛員在駕駛車輛時(shí)左側(cè)視線被阻擋。整個(gè)滾刷機(jī)構(gòu)可以進(jìn)行整體向左側(cè)方向上的伸出和回縮。最后，該裝置應(yīng)有適當(dāng)?shù)那逑撮L(zhǎng)度，以適應(yīng)大部分的護(hù)欄清掃需求，以及可以調(diào)節(jié)距離地面高度的設(shè)計(jì)高度，以適應(yīng)不同的護(hù)欄距地高度。兩豎直滾刷采用交錯(cuò)設(shè)計(jì)，以便于在兩滾刷的中間空隙位置設(shè)置液壓缸，以實(shí)現(xiàn)滾刷框架的提拉。3.3.2滾刷框架伸出收回機(jī)構(gòu)工作原理該機(jī)構(gòu)靈感來源于起重機(jī)大臂，看似一節(jié)節(jié)大臂緊緊套在一起，實(shí)際上相鄰的兩節(jié)大臂是尺寸不同的兩節(jié)，中間留有空隙，在較細(xì)的大臂外側(cè)和較粗大臂的內(nèi)側(cè)表面均設(shè)置有滑塊，而縫隙真是容納該滑塊的地方，這類滑塊耐磨性好，通過滑塊在大臂表面的滑動(dòng)，實(shí)現(xiàn)兩節(jié)大臂間類似于固體潤(rùn)滑的效果[26]。因此在固定架上，設(shè)計(jì)了兩個(gè)導(dǎo)槽，導(dǎo)槽內(nèi)部的最前端設(shè)計(jì)了若干凹槽用來放置滑塊，在可以伸出的梁的尾端的外表面，設(shè)計(jì)類似的凹槽用來放置滑塊，一一前端，一尾端的安放位置，可以實(shí)現(xiàn)在有效距離內(nèi)，伸出梁可以伸出或回縮至任意位置。但是值得注意的是，導(dǎo)槽和梁上滑塊設(shè)計(jì)的位置應(yīng)當(dāng)交錯(cuò)開，以實(shí)現(xiàn)滑塊的順利安裝，否則滑塊無法安裝到位。如圖3-10，3-11所示。圖3-10外伸縮滑軌圖3-11內(nèi)伸縮滑軌3.3.3前置護(hù)欄裝置的安裝位置整個(gè)裝置與汽車底盤的連接不采用螺栓連接，而是在主體框架后方左右兩側(cè)各有兩個(gè)鉸支座用來與底盤大梁相連接，鉸支座與鉸耳的連接采用柱銷連接，這樣的設(shè)計(jì)易于拆卸，只需在小型起重設(shè)備的的幫助下只需一人幾分鐘即可拆裝該裝置因?yàn)樽o(hù)欄清洗的頻率與路面出貨層的頻率并不一致，一直連接該裝置，將會(huì)造成更多的油耗，而采用本方案的方法，可以減少油耗，可以達(dá)到節(jié)能減排的目的，更好地實(shí)現(xiàn)其經(jīng)濟(jì)性。對(duì)銷軸擠壓強(qiáng)度的校核，由于固定架所使用的方鋼尺寸限制，只能將鉸接連接的軸孔的直徑設(shè)，設(shè)計(jì)鉸耳的厚為，現(xiàn)按以上尺寸進(jìn)行對(duì)銷軸擠壓強(qiáng)度的校核，軸銷與鉸耳的擠壓強(qiáng)度條件為：（3-9）銷軸的剪切強(qiáng)度條件為：（3-10）式中——銷軸所受剪力，四根銷軸共受力初步設(shè)計(jì)為1000——銷軸剪切面直徑，銷軸設(shè)計(jì)直徑——銷軸擠壓寬度，鉸耳厚度——材料許用擠壓應(yīng)力，查表可得——材料許用切應(yīng)力，查表可得通過計(jì)算可以判斷，該尺寸銷軸滿足設(shè)計(jì)要求3.3.4相關(guān)參數(shù)的確定滾刷刷毛的長(zhǎng)度定，滾刷軸以及安裝梳毛的外殼合計(jì)長(zhǎng)度，滾刷的工作長(zhǎng)度，翻轉(zhuǎn)大架第一位置調(diào)整孔與地面的距離，第二調(diào)整孔與地面的距離，固定架第一組鉸支座軸線距地面的距離。3.4本章小結(jié)本章主要分別介紹了盤刷裝置、滾刷與吸嘴裝置，護(hù)欄清掃裝置三部分各部分方案的提出設(shè)想，及把最后的方案確定，另外，還主要講了相關(guān)設(shè)計(jì)思路及要求，以及主要參數(shù)選擇與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。

第4章吸塵輸送系統(tǒng)風(fēng)力風(fēng)壓計(jì)算及風(fēng)機(jī)的選型4.1吸塵輸送系統(tǒng)所需風(fēng)量的計(jì)算4.1.1垃圾塵粒在氣流中的運(yùn)動(dòng)機(jī)理吸嘴在路面清掃車當(dāng)中處于整個(gè)吸塵系統(tǒng)的起始端，當(dāng)路面清掃車進(jìn)行作業(yè)時(shí)，風(fēng)機(jī)開始快速旋轉(zhuǎn)，產(chǎn)生巨大的全壓，并使吸嘴周邊的氣流快速向吸嘴的內(nèi)部流動(dòng)，在這股氣流的帶動(dòng)下，吸嘴周邊的垃圾塵粒慢慢由靜止?fàn)顟B(tài)變?yōu)閼腋顟B(tài)，在吸嘴內(nèi)部懸浮，最終經(jīng)由吸嘴，垃圾塵飄落降在重力沉降除塵箱，由此可以看出，研究垃圾塵粒的啟動(dòng)機(jī)理對(duì)吸塵系統(tǒng)的設(shè)計(jì)是否合理具有關(guān)鍵性作用。垃圾塵粒在氣流當(dāng)中的受力：路面清掃車在進(jìn)行作業(yè)時(shí)，吸塵系統(tǒng)中的氣體流動(dòng)狀態(tài)為湍流，這種情況下，其受力情況是較為復(fù)雜的，為了便于分析，這里暫時(shí)將垃圾塵粒抽象為微小的球體來分析。單個(gè)垃圾塵粒一般在湍流中主要受四個(gè)力的影響，分別是：迎風(fēng)阻力、起升力、沖擊力以及自身的重力。在這四個(gè)力當(dāng)中，要數(shù)沖擊力對(duì)垃圾塵粒的啟動(dòng)有決定性的作用，顧名思義，垃圾塵粒在湍流中運(yùn)動(dòng)并相互碰撞而產(chǎn)生的力[27]。垃圾塵粒的啟動(dòng)：當(dāng)空氣流速比較緩慢的時(shí)候，垃圾塵粒只會(huì)進(jìn)行原地的無規(guī)則擺動(dòng)、震動(dòng)，當(dāng)所在環(huán)境空氣流動(dòng)速度慢慢增加并且達(dá)到某一特定值的時(shí)候，有一少部分垃圾塵粒將會(huì)克服與周圍垃圾塵粒的摩擦作用，開始逐漸地?cái)[脫原來的位置在表面進(jìn)行不規(guī)則的運(yùn)動(dòng)，例如滾動(dòng)，滑移等。在這一過程中，垃圾塵粒會(huì)與周圍的環(huán)境中的凸起亦或是周圍較近的垃圾塵粒發(fā)生劇烈撞擊，與此用時(shí)，在這個(gè)過程中垃圾塵粒將會(huì)獲得較大的能量，這股能量是垃圾塵粒的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)發(fā)生了改變，導(dǎo)致立刻飛到空中，但是由于其自身所具有的重力遠(yuǎn)遠(yuǎn)垃圾塵粒在這個(gè)時(shí)刻所具有的起升力，于是又開始進(jìn)行下降運(yùn)動(dòng)，落至地面后，碰撞到其他垃圾塵粒，垃圾塵粒由又開始了新一輪的上升下降運(yùn)動(dòng)，并如此反復(fù)。如圖4-1所示。圖2-1塵粒啟動(dòng)過程垃圾塵粒的最小啟動(dòng)速度：塵粒的啟動(dòng)速度是指能塵粒立開始產(chǎn)生滑動(dòng)或滾動(dòng)的最小氣流速度只有氣流速度超過塵粒的啟動(dòng)速度塵粒才能開始運(yùn)動(dòng)。Cabrejos和Klinzing及HaimKalmam過大量的研究以及實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證,得到了計(jì)算塵粒的成立在水平圓形管道內(nèi)啟動(dòng)速度的經(jīng)驗(yàn)公式。由此可以得到幾種垃圾塵粒中較為常見的顆粒的啟動(dòng)速度：當(dāng)鐵粒的直徑在10mm時(shí)，其最小啟動(dòng)速度在27m/s,煤的粉塵顆粒，細(xì)微的砂石或水泥顆粒當(dāng)期直徑在10mm時(shí)，塵粒的啟動(dòng)速度大約在18m/s。但是有一點(diǎn)要值得注意，塵粒的直徑并不是一直與其啟動(dòng)速度成正比，在塵粒的直徑小于0.08mm的時(shí)候，其啟動(dòng)速度往往隨顆粒的直徑變小而增大。垃圾塵粒的懸浮速度：當(dāng)垃圾塵粒在吸塵系統(tǒng)的垂直管路中，受系統(tǒng)內(nèi)的氣流作用一直懸浮在一定高度時(shí)，這時(shí)的氣流流速被稱之為垃圾塵粒的懸浮速度，該懸浮速度時(shí)路面清掃車吸塵系統(tǒng)確定參數(shù)的重要指標(biāo)，在垃圾塵粒被吸嘴吸入后進(jìn)入上方的垂直管路中，這時(shí)，該管路里的氣流速讀速度應(yīng)必須大于此時(shí)垃圾塵粒的懸浮速度才可以使垃圾塵粒順利隨氣流進(jìn)入重力除塵箱。吸塵系統(tǒng)中的氣體流動(dòng)速度的數(shù)值一定要控制在一個(gè)適當(dāng)?shù)姆秶畠?nèi)，這樣才可以達(dá)到一個(gè)較為理想的除塵作業(yè)效果。一旦垂直管路內(nèi)的氣體流動(dòng)速度無法滿足垃圾塵粒的啟動(dòng)速度和其懸浮速度，那么該系統(tǒng)將無法完成一起的除塵效果，造成垃圾塵粒吸除不完全或根本無法將垃圾塵粒吸入至重力除塵箱。而垂直管道內(nèi)的氣體流動(dòng)速度速過快，首先就是風(fēng)機(jī)性能的浪費(fèi)，且所選風(fēng)機(jī)越大，作業(yè)時(shí)噪音也就越大，更加擾民，隨之而來的還有匹配的動(dòng)力系統(tǒng)功率過大，造成能源過度消耗，在如今社會(huì)全都流行經(jīng)濟(jì)性的時(shí)候，這樣的性能參數(shù)設(shè)計(jì)也是不被提倡的，還有一點(diǎn)就是過大的氣體流動(dòng)速度，會(huì)直接導(dǎo)致作業(yè)時(shí)，吸嘴部分，管路部分，沉降箱壁面等的過度磨損，間接導(dǎo)致了各零部件的工作壽命變短，運(yùn)行成本變高，降低其經(jīng)濟(jì)型性價(jià)值。所以選擇合理的垃圾塵粒在哪垂直管路內(nèi)的氣體流動(dòng)速度時(shí)十分必要的，這是能夠合理保證其工作性能和本身經(jīng)濟(jì)性的首要條件。通過查閱相關(guān)文獻(xiàn)，可以得出直徑為10mm的砂石塵粒其懸浮速度在25.51，該參數(shù)是風(fēng)機(jī)選型時(shí)的重要依據(jù)。由于吸嘴周邊已經(jīng)內(nèi)部流場(chǎng)復(fù)雜多變，在同一水平面上氣體的流向各不相同，因此，很難依靠測(cè)量或計(jì)算吸嘴的內(nèi)部氣體流動(dòng)速度來確定吸塵系統(tǒng)所需要的空氣流量，一般只是將塵粒的懸浮速度作為吸塵系統(tǒng)的設(shè)計(jì)參考。一般來講，只要吸塵系統(tǒng)內(nèi)垂直管路內(nèi)的氣體流動(dòng)速度大于塵粒的懸浮速度一些，就能夠?qū)⒊晒\(yùn)送垃圾塵粒至重力除塵箱當(dāng)中。由于在此過程中垃圾塵粒不可避免的會(huì)與吸嘴壁，管道壁摩擦，以及塵粒間碰撞等，一般的設(shè)計(jì)要求時(shí)在其系統(tǒng)內(nèi)的垂直管路的內(nèi)部的氣體流動(dòng)的的速度是塵粒懸浮速度的兩倍左右，以確保，垃圾塵粒一定會(huì)被輸送至重力除塵箱。一般路面塵粒里所包含的各種顆粒的懸浮速度可以查閱相關(guān)文獻(xiàn)，即可得到。4.1.2風(fēng)機(jī)風(fēng)量的計(jì)算在本課題中以垃圾塵粒中比較常見的砂石顆粒為例，以此來計(jì)算系統(tǒng)所需要的流量，并將其所得結(jié)果作為選擇清掃車風(fēng)機(jī)的依據(jù)。氣力輸送系統(tǒng)的計(jì)算流量的公式為：（4-1）式中——吸塵系統(tǒng)管路所需要的流量，——吸塵系統(tǒng)所設(shè)計(jì)的管路直徑，取管道的直徑——管路內(nèi)的含塵氣體平均流速，顆粒直徑為10mmd的沙土，根據(jù)計(jì)算，其懸速度為25.10，那么應(yīng)該大于51，則可以根據(jù)51，求得吸塵系統(tǒng)具體需要的流量：6488.214.2吸塵輸送系統(tǒng)所需風(fēng)壓的計(jì)算4.2.1吸嘴的壓力損失吸塵系統(tǒng)所用到的吸嘴內(nèi)部設(shè)計(jì)有擾流擋板，吸掃車在作業(yè)時(shí)，周圍氣流會(huì)多次變換，周圍的工作環(huán)境也不禁相同，因此，吸塵系統(tǒng)吸嘴處是系統(tǒng)內(nèi)部各裝置中壓力損失比較大的一個(gè)裝置。在計(jì)算此處的壓力損失的時(shí)候，一般將空氣視作不可壓縮的氣體，所以吸塵系統(tǒng)的吸嘴處的損失壓力的經(jīng)驗(yàn)計(jì)算公式為：（4-2）式中——吸塵口處的壓力損失，——吸塵嘴處的局部壓力損失系數(shù)，查表可得參考文獻(xiàn)張晨光28，取0.4——含塵氣體的密度，當(dāng)空氣和垃圾塵?；旌显谝黄饡r(shí)，密度值會(huì)發(fā)生一定的改變，一般的范圍在（1.2—2.0）,在本課題中，暫時(shí)取2.0則可以通過計(jì)算求得：780.304.2.2垃圾塵粒達(dá)到啟動(dòng)速度時(shí)的壓力損失垃圾塵粒由初始的靜止?fàn)顟B(tài)到懸浮狀態(tài)，再加速到穩(wěn)定運(yùn)動(dòng)的上升狀態(tài)，都會(huì)依賴氣流作為載體，而這些都需要消耗壓力，進(jìn)而會(huì)產(chǎn)生一定的壓力損失，根據(jù)塵粒的運(yùn)動(dòng)的機(jī)理和條件，通過公式可以求得這部分的壓力損失：（4-3）（4-4）式中——垃圾顆粒達(dá)到啟動(dòng)速度時(shí)的壓力損失，——當(dāng)垃圾顆粒在垂直管路中時(shí)所擁有的速度，由上文求得25.50——吸塵系統(tǒng)中氣流應(yīng)該達(dá)到要求的速度，50.10——垃圾塵粒在系統(tǒng)中的懸浮速度，25.5——粒度系數(shù)，本課題中取1.2——吸塵系統(tǒng)吸嘴位置所擁有的氣體密度，本課題中取1.2——混合比，一般0.6則可以通過計(jì)算求得：4.2.3吸塵系統(tǒng)垂直管路中的壓力損失吸塵系統(tǒng)垂直管道的壓力損失主要由以下兩個(gè)部分構(gòu)成：含塵氣流與吸塵軟管之間的摩擦而產(chǎn)生的壓力損失，和風(fēng)機(jī)負(fù)壓以及含塵氣流的流動(dòng)帶動(dòng)垃圾塵粒沿管道上升而產(chǎn)生的壓力損失。在管道內(nèi)產(chǎn)生的壓力損失的計(jì)算公式為：（4-5）式中——吸塵系統(tǒng)中的垂直管路的壓力損失，——含塵氣體與吸塵管道的摩擦系數(shù)，一般在0.015~0.07之間，這里取0.06江兆文——吸塵系統(tǒng)中的垂直管路的長(zhǎng)度，本課題暫定設(shè)計(jì)長(zhǎng)度1.5——吸塵系統(tǒng)中垂直管道阻力系數(shù)1——吸塵系統(tǒng)垂直管路初始位置塵粒速度，25.5——吸塵系統(tǒng)垂直管道直徑，0.2——?dú)怏w混合比，這里取0.5通過計(jì)算可以得到：1316.754.2.4在重力除塵箱的壓力損失垃圾塵粒被氣流攜帶，由除塵管道進(jìn)入重力除塵箱，空間突然極具變大，導(dǎo)致了含塵氣流的極具減小，在這樣的狀態(tài)下，含塵氣流所攜帶式的垃圾塵粒由于質(zhì)量慣性較大，導(dǎo)致了其運(yùn)動(dòng)速度較氣流速度相比還是很大，導(dǎo)致局部壓力損失。這部分的壓力損失計(jì)算公式為：（4-6）式中——重力除塵箱的壓力損失，——重力除塵箱的阻力系數(shù)，這里取6———重力除塵箱內(nèi)部的含塵氣體密度，這里取1.21——重力除塵箱內(nèi)的含塵氣體流速，一般情況15，這里取9——空氣混合比，這里取0.5——重力除塵箱內(nèi)的兩相分離系數(shù)，一般來說取0.5~1，這里取0.9通過計(jì)算可以得到：426.344.2.5在除塵過濾裝置內(nèi)的壓力損失不同品牌和種類的道路清掃車其過濾除塵裝置和方法也不禁相同，如旋風(fēng)離心除塵，脈沖濾筒除塵，慣性除塵等（劉洋吸塵車除塵系統(tǒng)設(shè)計(jì)）而濕式道路清掃車則不需要除塵過濾裝置，可以看出，使用哪種除塵過濾裝置具體要視道路清掃車具體功能要求而定。在本課題中暫定除塵過濾裝置為離心過濾出塵器。其壓力損失可以通過公式求得：（4-7）式中——吸塵系統(tǒng)中除塵過濾裝置的壓力損失，——離心除塵器的阻力系數(shù)，這里取——垃圾塵粒密度，——空氣粘度，通過計(jì)算可以求得：1750以上，就是吸塵系統(tǒng)各部分的壓力損失。吸塵系統(tǒng)的總壓力將以上各部分壓力損失求和便可得到：（4-8）6898.294.2.6注意事項(xiàng)值得注意的是，在本章所計(jì)算的風(fēng)壓只是在一般情況下，結(jié)合本課題的相關(guān)參數(shù)所計(jì)算的風(fēng)壓，其根據(jù)其結(jié)果選擇風(fēng)機(jī)后，還應(yīng)該進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際的實(shí)驗(yàn)，以確保所選風(fēng)機(jī)滿足其設(shè)計(jì)要求。4.3風(fēng)機(jī)的選擇通風(fēng)機(jī)是整個(gè)道路清掃車的關(guān)鍵，同時(shí)它也是整個(gè)吸塵系統(tǒng)的動(dòng)力來源。通風(fēng)機(jī)主要為整個(gè)系統(tǒng)提供足夠的全壓和風(fēng)量：足夠的全壓用來克服系統(tǒng)內(nèi)部各裝置的壓力損失和阻力，也是是提供足夠風(fēng)量的保證。而足夠的風(fēng)量則是決定了是否能給垃圾塵粒足夠的運(yùn)動(dòng)速度，使其由=有足夠的動(dòng)力通過整個(gè)班除塵系統(tǒng)。這就對(duì)風(fēng)機(jī)的選擇提出了要求，因此在選擇風(fēng)機(jī)時(shí)，風(fēng)機(jī)所能提供的風(fēng)量和全壓大于其除塵系統(tǒng)所要求的風(fēng)量和壓力。并且還要有一定的余量。通常，在原有系統(tǒng)所需的風(fēng)量和壓力的基礎(chǔ)上，要乘一個(gè)安全系數(shù)，來保證裕量。風(fēng)機(jī)的全壓計(jì)算：（4-9）式中——除塵系統(tǒng)通風(fēng)機(jī)全壓，——安全系數(shù)，這里取1.2——吸塵系統(tǒng)總壓力損失，計(jì)算可得風(fēng)機(jī)風(fēng)量的計(jì)算：（4-10）式中——吸塵系統(tǒng)通風(fēng)機(jī)風(fēng)量，——安全系數(shù)，這里取1.2——吸塵系統(tǒng)所需計(jì)算流量，通過查表選擇符合其性能參數(shù)的風(fēng)機(jī)型號(hào)，在符合其設(shè)計(jì)要求的同時(shí)選擇較小的風(fēng)機(jī)，一方面減少多余的功率消耗，另一方面，較小的風(fēng)機(jī)在噪音方面也比較小，對(duì)周邊的人們影響較小。由表可知，選取的風(fēng)機(jī)型號(hào)為高壓離心通風(fēng)機(jī)，其型號(hào)為9-19No7.1D。型號(hào)最后一位大寫字母代表其傳動(dòng)形式，“D”式為聯(lián)軸器轉(zhuǎn)動(dòng)。4.4本章小結(jié)本章主要講解了氣流的作用下，塵粒由靜止到到懸浮的整個(gè)過程的發(fā)生機(jī)理，以及對(duì)風(fēng)機(jī)風(fēng)量全壓的計(jì)算。在