道路清扫车的毕业设计说明书

道路清扫车的毕业 设计 领导形象设计圆作业设计ao工艺污水处理厂设计附属工程施工组织设计清扫机器人结构设计 说明书 2013届毕业设计说明书 目录 1 前言 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????? 2 1.1 课题背景及意义 ?????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????? 2 1.2 扫路车概述 ?????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????? 2 1.3 国内外扫路车发展现状 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????? 5 1.3.1国外发展现状 ?????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????? 5 1.3.2国内发展现状 ?????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????? 5 2 整车结构布置 ?????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????? 7 2.1 整车 方案 气瓶 现场处置方案 .pdf气瓶 现场处置方案 .doc见习基地管理方案.doc关于群访事件的化解方案建筑工地扬尘治理专项方案下载 ?????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????? 7 2.2 整车系统概况 ?????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????? 7 2.3 NKR77LLLACJAY中型清扫车的功能特点 ???????????????????????????????????????????????????????????? 7 2.3.1吸扫方式 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????? 7 2.3.2除尘方式 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????? 8 2.3.3底盘 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????? 8 2.3.4传动形式 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????? 8 2.3.5清扫装置 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????? 9 3 NKR77LLLACJAY中型清扫车盘刷结构及设计参数 ????????????????????????????????????????????????? 11 3.1 盘刷的性能要求 ???????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????? 11 3.2 盘刷的结构 ???????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????? 13 3.3 扫路车吸扫除尘过程分析 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????? 14 3.4、盘刷清扫机理 ?????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????? 15 3.5、盘刷系统机构参数设计计算 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????? 16 3.6 清扫宽度设计计算 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????? 17 3.7 盘刷触地角度设计计算 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????? 17 3.8 盘刷系统机构参数的确定 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????? 18 3.9、刷盘系统触地压力计算 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????? 18 3.10 盘刷系统避让装置设计计算 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????? 24 3.11 盘刷的参数选择与计算 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????? 27 3.12 盘刷磨损及寿命计算 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????? 28 4 吸嘴的设计 ???????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????? 32 4.1 吸嘴结构 ???????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????? 32 4.2 卧式扫刷的参数选择与计算 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????? 33 4.3 尘粒的悬浮速度 ???????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????? 35 4.4 吸尘口结构设计原则 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????? 38 4.5 吸风口设计 ???????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????? 39 4.6 所需风量的计算 ???????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????? 40 4.7 吸尘口的结构参数 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????? 40 4.8 管路系统压力损失的计算 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????? 43 总结 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????? 47 致谢 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????? 48 参考文献 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????? 48 1 2013届毕业设计说明书 1 前言 1.1 课题背景及意义 近些年来，随着我国的经济迅速发展，人民生活水平也得到很大的提高。人民对城市的卫生、道路清洁程度也越来越重视，之前城市道路的清扫都是依靠环卫清洁工人的双手来清扫，这种的方式显然已经变得很落后落后，不再能够满足当今大中城市对现代化环境卫生工作的发展需求。人工清扫，工作效率低，工作量大这就会在很大程度上阻碍了城市道路环境卫生工作向更深的层次方向发展，对城市的整体形象造成了很大的影响，对人民的生活环境也会造成很大的影响。因此，全国各地的环境卫生部门对城市道路清扫作业机械化程度的提高提出了迫切的需求。依据城市道路建设部门的量化要求，大中城市的街道清扫作业机械化量需要占到城市道路清扫作业量的百分之六十以上。目前，随着我国经济的迅速发展、人们对健康生活环境的需求，大大地推动了道路清扫机械领域上的发展，并且使它获得了持续发展的动力。因此对当前存在扫路车进行持续不断的深入研究和科技创新的问题，迫切得以解决。纵观这十几年，我国道路清扫车快速发展，其产品从以前单一的纯扫式发展到现在的多种型式，多形式的扫路车以致满足我国不同地方不同气候的需求。不管是产品的质量何时性能等各方面都得到了迅猛提高，尤其是在改革开放之后，通过从国外进口一些扫路车，将国外的扫路车与国内的相结合，取其精华，去其糟粕，将各自优点相融合，使得我国扫路车的产品性能、质量以及可靠性得到很大程度的提高。不过现在，由于我国在一些诶技术领域上仍然相对落后，使得我国道路清扫车的整体水平同国外一些发达国家的扫路车水平相比，还有一定程度的差距，尤其是在产品的性能方面，仍存在较大的差距。为了使我国的道路清扫车水平在较短的时间内得到提高，缩小和一些发达国家道路清扫车性能水平上的差距，满足我国环卫部门对城市街道清扫作业的要求，扫路车制造企业应该加大对道路车性能方面的研究。只有明确扫路车的研究方向，从扫路车的基础研究方面入手，根据中国城市街道对扫路车的要求，研发出高质量、高性能，低成本、符合中国国情的扫路车。 1.2 扫路车概述 扫路车顾名思义，它是用于清除道路上的尘埃、落叶等一些比较轻小的垃圾。它适合作业地点，包括高等级公路、机场跑道、城市街道等，是清扫市政道路、街道和广场，收集和运输垃圾的专用路面清扫机械。道路清扫车多种多样，分类方式各不相同。其大概分类如下: (1)按工作原理分类 扫路车按其工作原理可以分为吸扫式扫路车、纯扫式扫路车和真空吸尘车三大类。 吸扫式扫路车装备有盘刷或柱刷以及吸嘴，通常吸嘴可以上下伸缩，盘刷或柱刷可以伸出车体。其中，盘刷在液压马达或电动机的带动旋转将路缘、边角、护栏下的垃圾进行扰动、横向抛射至车子中间，形成一条垃圾带，当吸嘴经过垃圾带时，利用吸尘厢 2 2013届毕业设计说明书 的负压将垃圾尘粒吸入垃圾箱。垃圾尘粒在进入吸嘴经过垃圾箱到气体排出的过程中，要经过几次除尘处理，将垃圾尘粒阻留在垃圾箱内，将除尘后的载体气流排出。 根据气流排出方式的不同，吸扫式扫路车又可以分为开放吸扫式扫路车和循环吸扫式扫路车。开放吸扫式扫路车工作时，垃圾和空气一起进入垃圾箱后，经除尘后直接由出风口排向大气;而循环吸扫式扫路车工作时，垃圾和空气一起进入垃圾箱经除尘后经过一根排气管道重新送回吸口，参与清扫作业。前者对厢体的除尘系统要求高，若除尘系统的除尘效果不好，将导致排从垃圾箱排放到打气的气体残留很多垃圾尘粒，将会造成二次污染;而后者，垃圾箱内的气体不是直接向大气排放空气，而是重新引回吸尘口。但如果循环空气在吸口内的导向不良，吸嘴封闭不严，将吹起路面上的垃圾尘粒，同样会造成二次污染。但总体而言，吸扫式扫路车相比于其它类型的扫路车具有清扫范围宽，适应性好，对微细垃圾尘粒的捡拾、输送效果好等优点。图1为烟台海德设计生产的一 1,,款具有代表性的吸扫式扫路车。 图1烟台海德YHD5054TSL型扫路车 纯扫式扫路车清扫范围宽，适应性好，然而，由于这种类型的清扫车工作时，对细小的灰尘颗粒清除率较低，一般用于人口稠密的市区，街道和大颗粒大量垃圾的地方。 这种清扫车由副发动机直接驱动液压泵。其结构和工作原理为:盘刷位于车辆的中部、车架的两侧，主要用于将垃圾集中然后再输送到柱刷的前方，柱刷在翻滚的过程中，刷毛将垃圾尘粒抛射到输送带或链板上，再由输送带回输送链板将垃圾输送到垃圾箱内。这类车不能通过车厢后倾来到垃圾，只能通过举升机构使垃圾箱侧倾或前倾，清扫系统的发动机和工作装置都布置在整车的前方。 3 2013届毕业设计说明书 近年来，发展最快的扫路车就是真空吸尘扫路车，其以固有的性能优势，逐渐增加市场份额。真空吸尘车的结构:真空吸尘车没有安装盘刷清洗机制，干法除尘，清扫宽度等于吸嘴的宽度。 根据随气流排出的不同方式被划分成纯吸和吹吸的类别。纯吸式真空吸尘车完全利用风机抽风，是垃圾箱负压而可以吸入垃圾来收集垃圾尘粒，而吹吸式则综合利用负压和空气吹压来实现清扫作业。真空吸尘车主要适用于大量灰尘的介质中，高密度，回旋困难和不便洒水除尘的地方，待清洁的对象包括:水泥，煤炭，金属矿石粉尘状的垃圾。图2某公司设计开发研制生产的JDS系列高效真空吸尘车。 图2 JDS系列真空吸尘车 (2)按除尘方式分类 道路清扫车按照清扫作业时的除尘方式分为两种类型:湿式扫路车和干式扫路车。干式扫路车没有喷水装置，在进行清扫作业时，必须在垃圾箱或管路系统中设置过滤器，将随气流比重较小的尘粒阻拦下来，防止二次污染。对于干式清扫车，由于过滤器的过滤方式不同，为了防止二次污染，可适当增加过滤器，但不能采用喷水压尘，主要目的是防止在除尘的过程中过滤器堵塞。湿式扫路车采用湿式除尘方式，安装有喷水装置，即扫路车在清扫作业过程中，盘刷处装有雾化喷水装置通过喷水压尘，在吸嘴和垃圾箱处也同时采用喷水除尘。由于盘刷处采用了喷水压尘，因此避免了扫路车在作业时盘刷处的扬尘现象;在吸嘴和垃圾箱处采用喷雾的形式，截获捕捉由吸嘴吸入的细小垃圾尘粒，使其在水雾中湿润、聚结成更大体积的颗粒，以增大其比重，方便在垃圾箱中沉降。由于采用了湿式除尘方式，垃圾尘粒无须采用其它措施便能在垃圾箱中依靠重力的作用沉降，所以其管路系统相对简单，通常不会再重复设置过滤器，但这种扫路车不能有效 4 2013届毕业设计说明书 的吸收细小尘埃。 1.3 国内外扫路车发展现状 1.3.1国外发展现状 在工业相对发达的国家，在19世纪末，就有人着手研究道路清扫车，到20世纪20 年代，在市场上已经出现有大型中型的扫路车销售。近年来，随着科学技术水品的提高，国外生产厂家对产品性能不断改进、研究，采用各种先进技术和优良的配套元件，制造出多种总体布局合理、具有优良险能的各类扫路车。从1894年英国发明第一台马拉扫路车算起，扫路车的发展历史已超过百年。日本、美国、德国、英国等国家从20世纪30年代开始就形成了扫路车量产。目前国外先进的扫路车，都在不断地提高，甚至出现了机、电、液一体化的智能水平。以美国某公司生产的扫路车为例，其功能动作设计包括了清扫工作中遇到的各种问题，垃圾箱液压倾倒、盘刷的伸缩、旋转、提升、避障、记忆、警示、自我保护及检测等。利用计算机、液压、传感检测、信息处理、自动控制和接口等技术达到机、电、液一体化智能控制的目的。扫路车上使用了温度、物位、倾角、转速、货重、液位、避障、压力、电量等多种传感器。由传感器采集扫路车控制所需的各种信息。这些信息被送到中央控制计算机，进行运算、存储、变换、加工等处理，控制系统发出各种命令，执行机构按照要求实现功能。 1.3.2国内发展现状 一种先进的技术装备的研制，必然经历一个逐步完善的过程。为了拥有先进的技术装备，满足国内市场的需求，国内不少城市从20世纪60年代就着手组织科技力量研制扫路车。 我国虽然到目前，我国研制生产扫路车已有50多年的历史。但相对于国外发达国家，扫路车从技术水平、操作性能、清扫效果等方面都存在一定的差距。目前我国生产扫路车的企业有30余家。从产销量和技术实力上看，中联重科中标事业部(原长沙中标实业有限公司)、烟台海德专用汽车有限公司和福建龙马环卫装备股份有限公司等厂家处于行业的领先地位。国内扫路车的技术主要来源于三方面。一是借鉴国外同类产品的先进技术，并结合我国现有的技术能力以及我国国情，自行开发的产品。二是直接引进国外技术的产品。三是从国家科研院所转让技术，再在生产中进行改进的产品。总体而言，我国目前并没有专门的道路清扫车技术研发中心，没有专门的自主研发知识产权。再研发上投入的资金也相对比较少，因此使得我国清扫车产品在整体技术水平比较低。特别是在控制系统、清扫效率和专业化清扫等方面与国外产品有相当大的差距。国内企业已经认识到，随着外资企业的不断进入国内市场，竞争将越来越激烈，产品的技术水平将 2,,成为重中之重。国内大多数企业都在积极引进国内外先进技术与外国公司进行合作，以提高自己的技术含量较高的产品。在借鉴国外先进技术的基础上，开发新型路面清扫车以期形成产品多功能化、系列化，并进一步提高产品的清扫效率。 5 2013届毕业设计说明书 目前主导企业正加快新产品的开发步伐，尽快完成原有产品的统型改造，完善产品型谱，实现产品的制造切换和市场切换，提高市场份额，提升市场形象。同时加大投资，实施技术改造工程，以形成制造的核心能力，实现产品质量的提高和制造能力的加强。随着我国不断加快现代化的进程，综合经济实力的不断发展以及劳动力成本的提高，扫路车的发展日趋完善。路面、场地保洁采用扫路车作业已经成为一种趋势。 6 2013届毕业设计说明书 2 整车结构布置 2.1 整车方案 通过结合国内外各类扫路车的设计理念、运用技术、使用情况的总结和分析，并参照国家对环卫车辆的排放要求以及政策法规，最终确定了基于实用方便、性能可靠为最大设计要求进行本车的设计开发。并基于此确定如下整车方案:底盘选用NKR77LLLACJAY五十铃国四排放 标准 excel标准偏差excel标准偏差函数exl标准差函数国标检验抽样标准表免费下载红头文件格式标准下载 底盘;根据设计要求配置副发动机以驱动风机和工作装置;清扫方式采用吸扫结合、干式除尘方式，并且采用利于小吨位干式除尘功能实施的“中间两盘刷加吸嘴加滚刷”的工作装置布置方式，干式除尘时设置帘布密封空间防尘装置降低扬尘。整车方案确定的具体设计参数如表1所示: 表 1整车设计参数 外形尺寸 5700×1990×2450 总质量 6130Kg 额定载质量 740kg 整备质量 5260kg 接近角/离去角 24/13度 前悬/后悬 1015/1325mm 轴数 2 轴距 3360mm 前轮距 1504mm 后轮距 1425mm 最高时速 97Km 发动机功率 96KW 2.2 整车系统概况 整车共分为七大系统:底盘系统、副发动机系统、气路系统、液压系统、盘刷总成、副车架总成、车箱结构总成。副发动机是给草路车各个工作装置提供动力源，其中，一动力是由离心离合器经过皮带传递给风机，完成抽吸作业，另一动力输出是由单级齿轮传动装置带动液压油泵，通过液压系统来控制工作装置。气路系统由风机、吸嘴、风管、集尘箱、过滤装置等组成。在清扫作业中，液压系统和气路系统都是由副发动机带动提供动力。液压系统通过液压油缸和液压马达控制盘刷机构的升降和盘刷的旋转清扫动作，同时还操纵吸嘴的升降，滚刷的旋转，盘刷系统液压马达、螺纹连杆，弹簧连杆等机构动作下旋转清扫、避让障碍等。气路系统中风机旋转使集尘箱内产生产生负压，气流从吸嘴吸入，垃圾在垃圾箱沉降室内被收集起来。清扫作业完成后，扫路车到达指定地点，油缸控制垃圾箱后门打开，同时控制垃圾箱举升，完成垃圾倾倒。至此，在各系统的协作配合下，扫路车顺利完成了清扫任务。 2.3 NKR77LLLACJAY中型清扫车的功能特点 2.3.1吸扫方式 该款中型清扫车采用“中置两盘刷+后置吸嘴+滚刷"相结合的吸扫式作业方式。其 7 2013届毕业设计说明书 工作原理为利用车架底部两侧装置的两个左右正反方向旋转的盘刷将路缘、边角、护栏下的垃圾输抛射到车底中间吸入区范围，再依靠强风力风机使车厢产生负压，并在管路系统中形成的真空度，由贴近地面的吸嘴经吸管将垃圾吸入垃圾箱内，从而完成对路面垃圾的清扫和保洁，而后置滚刷的目的就是将吸嘴下方的垃圾再次扬起，增大垃圾的悬浮速度，是垃圾更容易被吸进垃圾箱。吸扫式清扫车具有清扫范围宽，适应性好，对微细垃圾尘粒的捡拾，输送效果好等特点。 2.3.2除尘方式 由于底盘空间的限制，设计的清扫车除清扫路线和清扫宽度要适中，因此，一般是根据路面情况选择合理的除尘方式，使得清扫车的作业路线和作业空间最长，最合理。并且要求在垃圾吸入垃圾箱后，尘粒要可以停留在垃圾箱内。该款中型吸扫式清扫车的除尘方式即采用重力除尘和惯性除尘、过滤除尘等相结合的方案。 重力除尘的原理:是采用截面积的差异来改变流速从而达到减小惯性。由于垃圾箱的截面积比垃圾吸管的截面积大得多，因此当垃圾与空气的混合气吸管进入垃圾箱后，气体流速在垃圾箱内将会迅速降低，垃圾尘粒便依靠自身的重力降落到垃圾底部，从而达到收集垃圾的目的。另外，在垃圾箱中设置隔板，因为垃圾尘粒的惯性要比空气的惯性大得多，这样当尘粒与挡板发生碰撞后，便会使其改变速度大小和运动方向，从而与输送气流分离开来，达到除尘的目的。另外，该清扫车除尘系统中还以铁链帘网和铁丝 3,,滤网方式作为辅助。 2.3.3底盘 目前国内的道路清扫车不没有采用专用的底盘而是大多采用二类底盘改制而成。本设计的中型清扫车选用NKR77LLLACJAY五十铃国四排放标准底盘，车辆行走部分直接由底盘发动机的驱动，因而不需要对行走部分做设计制造。选用NKR77LLLACJAY五十铃国四排放标准底盘，底盘上的发动机可以确保清扫车有较高的行驶速度，其可以给车辆上一一些非参与清扫作业的系统提供能量，同时，发动机的功率充沛，可以将清扫的垃圾迅速转移的优点。为了克服车辆行走换挡或一些状况而切换动力，导致各个清扫作业系统的停止工作的状况，本设计在NKR77LLLACJAY五十铃国四排放标准底盘的基础上增设一台辅助柴油副发动机。所有清扫作业系统都将由这台服发动机来提供动力。采用双发动机驱动形式的优点:克服了单发动机传动方式的不足，能够确保清扫车使用性能的需要，另外，行走系统和工作装置在动力上各自独立，行走速度和行走操作不会对工作装置的作业效果产生影响。 2.3.4传动形式 由于清扫车有两台发动机，使得清扫车的行走机构的动力传动和清扫作业机构的动力传动互不影响，而是相互独立，其中工作装置的传动系统主要包括副发动机、风机及 8 2013届毕业设计说明书 液压系统三大核心部分，其传动形式原理图如图3: 主发动机 变速器 驱动车辆行驶 离合器 管路系统 驱动风机 副发动机 液压马达 盘刷和滚刷转动 液压泵 垃圾箱倾倒 液压缸 盘刷和吸嘴摆动 图3清扫车的传动形式 如图所示:车辆的行驶有底盘发动机来提供动力，不参与工作装置的驱动;而风机和液压系统通常由副发动机通过离合器和变速装置来驱动。在传动路线中，变速装置由皮带轮，采用皮带传动。盘刷以及后置滚刷的旋转和摆动、吸口的摆动、尾门的开闭以及垃圾箱的倾倒动作都是通过液压系统来完成的，其中，盘刷和滚刷的旋转是靠液压泵带动液压马达来驱动的，而盘刷和吸嘴的摆动以及尾门开启、垃圾箱的倾倒则是由液压油缸来驱动。 2.3.5清扫装置 清扫装置是在车底盘前后轮的中间适当位置安装两个盘刷，刷毛由合成塑料来制作。在清扫的过程中，刷毛触地滚动塑料刷毛，相对于钢丝它对地面的伤害较小，虽然耐磨性不好，其弹性好，而且刚度适中，可以提高垃圾尘粒的抛射速度，同时也提高盘刷的工作能力。当盘刷处于作业状态时，其应该外伸而且下落，并且与路面保持浮动接触。当在非作业状态时，盘刷由液压系统控制收回到一定的高度，这样可以减小车辆宽度和刷毛的磨损。综上分析，盘刷的动作机构设计时必须能其实现外伸、下放、浮动和回收提升锁紧的复合动作。盘刷的升降和伸缩由液压缸加连杆机构控制，另外还可以机械式控制刷毛的接地压力，使清扫车保持最佳清扫效果的同时尽量使刷毛的磨损程度最 4,,小。采用后置式吸嘴，其位于盘刷稍后、底盘车架两纵梁之间。吸嘴的主要功能是借助垃圾箱的负压，产生于高速气流有效地吸入垃圾尘粒。由于吸嘴的结构短，而且直，在负压的作用下垃圾很容易被吸入垃圾箱内。扫盘的直径大，而且能伸出车外所以清扫宽度较大。前悬短，使得吸嘴的调整和吸管的更换方便。另外，吸嘴相对于路面的距离 9 2013届毕业设计说明书 对拾取垃圾的效果影响很大，因此，吸嘴在正常作业状态下，应能自动保持最佳离地间隙，离地问隙的调整由可调整的拖轮保证，并使吸口可随路面的高低而起伏。吸嘴后面连接有卧式扫刷，主要功用是把吸嘴下方的垃圾再次扬起，降低尘粒的悬浮速度，使垃圾更容易吸到集尘箱。 10 2013届毕业设计说明书 3 NKR77LLLACJAY中型清扫车盘刷结构及设计参数 3.1 盘刷的性能要求 为了使盘刷能够自动适应各种路面状况，使得路面清扫更加干净，并且能在遇到紧急情况(如:前方障碍、碰到护栏等)时具有自动避让功能，并能在最短的时间内恢复工作状态，盘刷机械必须满足如下一些性能要求: 1、盘刷处于清扫作业状态时，应该可以外伸而且下落，与路面保持一定的间隙浮动接触。在非工作状态时，盘刷必须回收并且提升离开路面至一定高度，目的是为了减小车辆宽度和刷的磨损。因此，盘刷的动作机构必须可以实现外伸下放浮动和回收提升且锁紧的复合动作。 2、当盘刷处于下放外伸浮动工作状态，在行进清扫作业过程中，由于驾驶原因或路面设计的原因，有可能与前方的道路固定设施如护栏枉芏、路缘石等发生碰撞。为了防止盘刷与道路设施之间的刚性撞击而损坏，所以盘刷必需具有缓和碰撞、避让障碍和自动恢复的功能。 3、盘刷处于工作状态时，盘刷旋转接地的处必须保证抛尘指向车子中间，同时还要保证作业状态时具有足够大的清扫区域和最大清扫宽度。若盘刷的整个圆周平面水平接触地面旋转，垃圾尘粒就会沿盘刷四周的圆周切线方向抛射，这样垃圾不仅不能抛到车子中间指定的位置，反而会造成了垃圾灰尘到处飞扬扩散即二次污染。盘刷水平接触地面，会使整个盘刷的刷毛同时与路面接触旋转，加快了刷毛的磨损，缩短了刷毛的使用寿命。为了使尘粒实现定向抛射到指定的区域，防止产生二次污染，应调节盘刷使得前方外侧中心角为一定角度的局部区域接地。盘刷工作时，只有部分毛刷接地将垃圾抛射到吸风口指定的区域，其它部位的刷毛不接触地面，因此也不会不扰动路面，所以在清扫车的持续作业过程中，对于一根具体的刷毛来说，只是周期性的间歇参与工作，在很大程度上减小了刷毛的磨损。盘刷的触地点位置还必须考虑其接地宽度区域足够大。这样才能保证足够的清扫宽度。为了使清扫车能将在工作区域内的垃圾清扫干净，盘刷接地区域应与吸尘口或滚刷的工作区域有一定量重合，这样设计可以有效的提高工作效 o,率。通过查资料，盘刷接地中心角一般取=120。盘刷倾斜角，即盘刷与地面的夹角 oo5,,,,3~6取 4、盘刷刷毛应具有良好的弹性和适中的刚度。当盘刷下放，刷毛与路面相接触后，由于盘刷自重和外加力作用刷毛会产生变形弯曲，对路面产生一定压力，用以清扫垃圾。当刷毛随刷盘转至接地区域内侧时，由于盘刷的前倾角度、刷毛变形量呈非线性加速减小，在离开路面时，弹性力完全释放，刷毛加速回弹，该能量可直接传递给垃圾尘粒使 6,,其加速抛向内侧。由于刷毛弹性而产生的回弹效应，可大大提高垃圾尘粒的抛射速度和距离，有效的提高清扫效率。如果刷毛在作业过程中发生塑性变形，失去弹性，则刷 11 2013届毕业设计说明书 毛在不接触地面时，不会产生回弹，就不能将弹性势能转化为垃圾尘粒的动能，从而降低抛射速度，也导致了清扫效率的降低。刚度适中的刷毛可使刷毛在离开路面时释放出大小适当的弹性力作用在垃圾尘粒上使其获得理想的速度。另外，对于设定的盘刷结构重量和外加力，刚度适中的刷毛可产生适当的变形，能获得理想的接地面积。 5、毛接地点绝对速度的大小和方向是影响盘刷清扫性能的重要因素，绝对速度的大小将影响到垃圾尘粒在盘刷刷毛转动的作用下所获得的抛尘速度和被抛射的距离，绝对速度的方向将决定垃圾尘粒被抛射的方向。 如果清扫车的行驶速度和方向，刷盘的接地中 心角都不变。由图4可见，盘刷转速不同时， 刷毛接地点相对于路面的绝对运动速度和方 向的变化情况。图4(a)中清扫车的行进速度 为牵连速度，盘刷分别以转速和2w旋转vw 时，刷毛的接地点的线速度为相对速度和s ，,2s。假设知盘刷接地中心角固定不变。由图 4(b)知，当盘刷以转速旋转时，刷毛接地w ,点的绝对速度的大小和方向 分别如下: 图4扫盘的运动分析 w o,,,=90，(其中) 222,,,，,svsv2cos 222，,,vsvscos,,cos,,,222v,svsv，,2cos, ，，,,由图4(b)知，当盘刷以2旋转时，刷毛接地点的绝对速度大小和方向分别如下: w 2v2222，,,,=4s4cos2(22cos)，,,，,vsvssv22,22，,,vsvs42cos,,,cos,,,,222v,44svsvcs，,, 2,22,,，wssv32cos,, vsvs,,2coscos,,,coscos,,,,,222244cos2cossvsvsvsv，,，,,, ，，,,,,,可见，>,>,说明在清扫车作业行驶速度不变的情况下，通过提高盘刷的转速可以有效的提高刷毛接地点的绝对速度，也可以改变刷毛边沿的合成速度方向，使绝对 ,速度的内倾角度增大，二者的变化趋势一致。绝对速度的大小，将影响到垃圾在刷毛作用下所获得的速度及被抛射的距离，而速度的方向决定垃圾被抛射的方向。当抛射速 12 2013届毕业设计说明书 ,,度较小而且抛射内倾角也较小时，尘粒在被毛刷抛射一次后，向车辆内侧移动的距离太小，不能进入吸口工作范围，而仍然停留在盘刷工作范围内，必须被盘刷再次抛射，才能完成使尘粒从盘刷区域到吸口区域的横向移动。若盘数的转速及接地方位不变，而清扫车的作业行进速度发生变化时，也必然影响刷毛的接地点的绝对速度的大小和方 7,,vv向。当 作业行进速度由提高到2时，刷毛的绝对速度的大小由 22,,,，,svsv42cos变为 ,22,,,，,svsv44cos ,,,,显然 vs,cos, cos,,22svvs，,2cos, 变为 vs,cos,,cos,,22svvs，,44cos, ,coscos,,,显然。因此，若保持盘刷的转速和接地速度都不变，提高清扫车行驶速度可以增大刷毛接地点的绝对速度，但会减小绝对速度的和内倾角，这二者的变化趋势相反。 3.2 盘刷的结构 图5 盘刷装置结构 1 连接链条,2 支座,3 挡板,4 调整螺栓,5 下连接杆,6 吸尘接口,7 防尘罩,8 盘刷,9油缸支座,10 油缸调节杆,11 液压油缸,12 弹簧,13 螺纹调节杆,14 调节螺栓,15 液压马达 13 2013届毕业设计说明书 上述各部件依据各自的机动原理，相互配合，相互作用而构成了整个盘刷的装置，从而也保证整个盘刷系统具有如下的功能: (1)由液压油缸是给盘刷的伸缩、升降提供动力，保证扫盘的升降伸缩。(2)防尘罩将盘刷围起来，罩住了作业过程产生的尘粒，同时吸尘接口与气系统吸管连接，可将清扫过程中小的粉尘颗粒直接吸入除尘箱，降低干式作业时的扬尘，有效的抑制了扬尘问题。3)盘刷是盘刷系统的执行装置，清扫车工作时盘刷与地面接触液压泵驱动旋转清扫，( 刷毛较容易磨损，需定期更换。(4)弹簧和链条组成盘刷系统的避让机构，当清扫车在清扫作业中碰到护栏或者障碍物体时，该机构便可以回缩，弹簧伸长，拉力增加，缓冲冲击，当过障碍后，在弹簧力的作用下盘刷又恢复常态，进行正常工作，该机构能有效的使盘刷安全的越过障碍。(5)由螺纹调节杆、调整螺栓、下连接杆、调角螺栓、挡板、油缸调节杆等构成盘刷系统四连杆机构的倾角调节机构。通过改变螺纹调杆的伸长量，使盘刷沿该方向倾斜一定角度，然后松开倾角调整螺栓，可以调节液压马达支座，使其向外倾斜一定角度，然后拧紧螺母，这样保证盘刷与地面有适的触底角度。挡板和调角螺栓可以通过调节改变盘刷外伸的角度，使整车有合理的清扫宽度。(6)液压马达是用来驱动盘刷旋转的装置，使盘刷按照一定方向、一定的转速旋转。当速度过大或过小时，可以按照需求来改变液压油通过液压马达的流量来改变液压马达的转速，从而达到改变盘刷转速的目的。用液压马达来驱动盘刷，最大的优势就是可以有效的控制其转速的大小。 3.3 扫路车吸扫除尘过程分析 该道路清扫车的清扫工作主要由左右盘刷、吸嘴以及滚刷等完成其吸扫任务。其清扫过程如图6所示，盘刷和吸嘴以及滚刷均分布于整个待吸扫区域中，盘刷往车体外伸，倾斜放置地面呈一定角度接触，其接触区域为扇形圆弧区，使清扫作业时，尘埃往同一方向抛射。随着车辆向前行驶，盘刷旋转将两侧的垃圾抛射向车底中间可吸入区域，形成一条垃圾带，(刷转速相对较高，部分废物可能会获得速度较大，故须在两盘刷中间到吸嘴处置一挡板，以确保废物不致从另一侧被抛出)再由吸嘴将垃圾吸入垃圾箱，吸嘴后方设有滚刷，其功用是将吸嘴下方的垃圾再次扬起，降低了垃圾的悬浮速度，使得清扫更干净。另外可吸区域与可扫区域须有一定的重叠空间，确保车底清扫不到的地方处的垃圾也可以吸收干净。最终，所有废物在可吸区域内被吸嘴吸走，完成整个吸扫除尘过程。 14 2013届毕业设计说明书 滚 刷 图6 清扫区域 3.4、盘刷清扫机理 盘刷的转动是由液压马达的旋转来驱动的。清扫车行车作业，盘刷旋转过程中遇垃圾，使垃圾获得一定的速度，拋向吸嘴可吸区域形成垃圾带，在由吸嘴吸收，从而达到清扫的目的。在清扫过程中，需要保证盘刷有正确的拋尘方向。 (a)盘刷全接地拋尘方向示意 (b)盘刷部分接地拋尘方向示意 图7 盘刷抛尘过程 在盘刷清扫作业过程中，道路经过盘刷旋转清扫后，垃圾沿着盘刷旋转的切线方向被抛出。如果在盘刷底面整体触地旋转的情况下，如图7(a)，就会造成废物沿着整个圆周的切线方向被抛出，这样不仅起不到清扫收集废物的作用，却会造成废物四溢、扬尘四起，使路面更加混乱，城市更加不整洁。所以，盘刷设计安装时，如图(b)，需要与地面呈一定的角度，从而使盘刷在工作时，与地面的接触面始终保持成ψ角，这样便 5,,不会造成扬尘污染，顺利保证清扫作业的实现。同时，在保证合理的拋尘方向的同时， 15 2013届毕业设计说明书 还要尽量使盘刷的清扫区间最大化，以达到最大的清扫宽度。 图8 盘刷与触地面示意图 从图8可知，倾角方位的选择，主要必须保证盘刷底面外边缘应该与地表面恰好接触，便能保证道路上各街角的垃圾随着盘刷的运动都被扫除，而且又不造成扬尘。盘刷 ,内侧触地位置的确定，以扇形角度为120?处为宜。整个扇面与地面接触过程中，扇面边缘与地面的接触压力为临界值0，随着向扇面中心的不断运动，压力越来越大，直到扇面中线处达到最大，整个扇面压力对称分布。这样，既保证了合理的拋尘方向，又保证了有效的清扫宽度。 3.5、盘刷系统机构参数设计计算 在进行盘刷系统设计时，首先需要构思整个系统功能的实现及各参数的设计。并且盘刷系统作为一个结构性很强的执行装置，其参数之间是相互关联的。它们相互间的配合，最终实现了扫路车的清扫宽度、外倾角度、适当的触地压力及合理的机构避让等功能和性能。如图9所示，可以构思如下简图以利于分析、理解和计算一些相关问题。 图9 盘刷系统整体参数简图 16 2013届毕业设计说明书 AB图9中，盘刷支撑架转轴到连杆机构中竖杆的距离为，调节杆的长度为OAL1 ，支撑杆的长度为，竖杆BC到盘刷中心的距离为，盘刷底面直径为d，竖OCLLL234 B杆两铰点OA间距离为，竖杆铰点到盘刷底面的距离为，盘刷下放角度为，盘HH,12 ,刷工作时底面与地平面夹角为，扫路车底盘车架间距离为，盘刷支架外伸距离为L5 B，盘刷外伸角度为，清扫宽度为。 L,6 3.6 清扫宽度设计计算 适当的清扫宽度是保证扫路车清扫能力的重要参数。扫路车的最大清扫宽度是由盘 8,,刷在一定条件下所能外伸的最大宽度所决定。由上，则扫路车清扫宽度为: L,,4B=2sincos,,LLLd，，，，356,,cos,,, 3.7 盘刷触地角度设计计算 为了保证设计的扫路车正确的抛尘方向以及减少盘刷的磨损，故需要通过调整一些连杆机构和调整螺钉以及设计上的调整使得盘刷工作时与地面有一定的触地角度。而合理的盘刷触地角度是由机构调节盘刷内倾和侧倾共同作用的结果。 9,,, 首先，盘刷内倾角度可由下面式子计算: ,HLL,,，()cos(),1322 tan,, ,22HLLHLL，,,,，()2()cos(),1321322 LL,32式中，表示机构为了调整盘刷底面与地面合适的夹角，而对四连杆中调节杆OO12 ,L做出的调节量，故为了简化表示可以用代替。则上式变为: H+Lcos,,1tan,, 22HLHL，,,+2cos,11 H+Lcos,,1 ,artan(),22HLHL，,,+2cos,11 当盘刷工作以后，由于盘刷刷毛的不断磨损，将会造成盘刷下放角度逐渐变大，, ,L,这将对上式中值产生影响，所以盘刷的刷毛磨损到一定程度后，有必要通过对的 ,调整来保证值能够保持在一定的范围内。同时，盘刷与地面的接触部分是呈外倾的扇 17 2013届毕业设计说明书 面，这样才能保证合理的清扫宽度与清扫性能。而扇面的形成光靠盘刷的内倾还不够，同时还需要合适的侧倾角度才 图10 盘刷侧倾角度示意图 ,能保证，侧倾角是由马达支座与四连杆铰接座的相互转动实现的，如图10所示。 ,,当盘刷同步实现了内倾角度和侧倾角度的时候，才能保证盘刷与地面有一个适当的 ,夹角。 3.8 盘刷系统机构参数的确定 最终，通过上述机构分析与相应的结构计算为理论依据，结合最初盘刷系统设计的思路与构造需要满足的功能要求，参照整车布局的设计思路与整体方案中所确定的性能参数，以及底盘的参数，通过计算得出盘刷系统各机构具体参数，如表2所示: 表2 盘刷系统机构参数 0=110mm =218mm =20 LL,16 0=590mm =100mm =25 LH,21 0=607mm =525mm ,=4 LH32 0=88mm B=2800mm =5 L,4 =780mm d=900mm L5 3.9、刷盘系统触地压力计算 盘刷系统工作时，适当的触地压力可以提高抛尘速度，保证有效的清扫率。盘刷之所以会产生触地压力，是由于真个盘刷系统的重量造成的，而由于盘刷在下降时，液压缸的液压油回流，在重力的作用下，整个盘刷系统自由下落，所以在计算触地压力液压油缸的液压油不影响影响，可忽略不计。盘刷下落到正常作业高度以后，盘刷的触地 18 2013届毕业设计说明书 角度很小，对于触底压力的计算影响不大，故可以简化。通常情况下，只是靠上述机构的重力会造成盘刷触地压力过大会造成盘刷的过度磨损，是不能保证盘刷触地压力的合理性的。触地压力过小又会造成清扫率的不足，所以需要给机构添加一个可调节的提升机构来满足整个盘刷系统触地压力的合理性和可调节性。 如图11所示，对机构进行简化和静力学分析，其中杆BC和OA长均为，连杆H1 DAB机构中杆OC和杆长均为，盘刷中心到杆BC间距离为，提升力NT作用点到LL34 ABO点距离为，盘刷触地压力NC到杆BC长为;杆重力为，杆OC重力为，LLGG7812杆BC和盘刷组件合重为，提升力为NT，盘刷触地压力为NC;盘刷下压角度为，G,3 10,,提升力NT与杆OC的夹角为,。 19 2013届毕业设计说明书 图11 盘刷连杆机构静力学分析 O由11图，以点建立力矩平衡方程: G+GLcos,，，123，，,，，，GLLNLLFHNLcoscossin,,,，，，，cAXT33438172 20 2013届毕业设计说明书 图12 盘刷组件及杆BC静力学分析 C如图12，以点建立力矩平衡方程: FHNLGL，, BXC1834 21 2013届毕业设计说明书 AB 图13 杆静力学分析 FAXFAYFBXFBY由图13，点A受力为和，同时还受重力G和、，得: 1FF, AXBX 综合这3式得: Lsin,7NN=0.5G+0.5G+G-TC123Lcos,3 ，，,GGGNL0.50.5cos，，,C1233 ,NTLsin,7 由公式， 21EJh,,,,33P=5.31010.18(2)arccos1，，,,dhZv,, Bm,,,,LR,,,, 22 2013届毕业设计说明书 d式中:——刷毛直径，; m ——盘刷半径，; Rmm L——刷毛自由长度，; m E——刷毛的弹性模量，Pa; J——刷毛断面的惯性矩; h——刷毛的变形量，; m ——盘刷的转速，; r/minn Vm——盘刷的圆周线速度， ms/ ZB——工作刷毛数。 ,11N,,C盘刷机构合理的触地压力可由下式计算: 21EJh,,,,,33N=5.31010.18(2)arccos1，，,,dhZv,,CBm,,,,LR,,,, ,3md式中:—刷毛直径，取2×10; —盘刷半径，取0.45 ; Rmm L—刷毛自由长度，取0.35 ; m 110.810Pa，E—刷毛的弹性模量，取 ,1241.910，mJ—刷毛断面的惯性矩，取 h—刷毛的变形量，取0.02 ; m r/min—盘刷的转速，取最高转速120 n Vmms/—盘刷线速度，取5.6; ZB—工作刷毛数，取500。 代入各参数值，求得: ,NN,164C ，NT所以，合理的提升力 0.50.5164cosGGGL，，,,，，1233，N,TLsin,7 在清扫作业中，由于盘刷会一直与地面产生高速相对运动，所以会使其逐渐磨损， OC,G刷毛变短，重力减小，盘刷下压角度增大，提升力与杆夹角减小，从而导致,3 23 2013届毕业设计说明书 和发生变化，所以在设计的时候，要保证实际工作中两者在合理值周围变化，NCNT 相差不大即可满足。 3.10 盘刷系统避让装置设计计算 清扫车在作业时，由于城市道路的不平，或道路环境的复杂，盘刷系统难免会遇到一些障碍物。有些障碍物过大，盘刷系统无法逾越，此时盘刷系统将与障碍物产生硬性碰撞，会导致损坏。为了避免这种状况的发生，在盘刷系统上设计有一个弹性避让机构。当盘刷在清扫作业中遇见障碍物时，盘刷组件在外物的作用下，避让机构控制盘刷系统回缩到车辆下方，从而避过障碍物，此时由于机构的回缩运动，避让弹簧被拉长，弹簧拉力增加;当越过障碍物以后，机构和盘刷组件在弹簧拉力的作用下重新回到工作位置的过程。避让装置主要由避让弹簧以及调节套筒两个机构组成。避让机构最组要的部分是避让弹簧。本设计主要是对弹簧的设计进行计算。在盘刷系统中，避让弹簧有两个作用，一、盘刷系统正常清扫作业时，通过调整避让弹簧上方的调节套筒，可以调节避让弹簧的升降，避让弹簧的伸缩，可以使盘刷机构处于合理的触地压力;二、当盘刷机构碰到障碍物需要避让时，弹簧能提供向外的拉伸力，从而保证盘刷机构能够正常复位。 ED在设计避让弹簧时需要考虑到这两个因素。如图14所示，弹簧正常清扫作业长度为 DOCOCODBCS，杆长度为L，点为弹簧与杆铰接点，长度为L，杆长度为H，1371 OC,OC,弹簧与杆的下压方向夹角为，弹簧与杆外伸方向夹角为，机构下压角度为，,机构外伸角度为。 , 图14避让弹簧设计简图 EDEEE;;OOC以点建立空间直角坐标系，弹簧连接铰座铰点坐标，连接杆铰点，，XYZ DDD;;坐标。 ，，XYZ 24 2013届毕业设计说明书 当盘刷机构初始作业但未避让时: 222S=x)(+z-z()(),，,xyyDEDE1DE弹簧正常作业时长度可表示为: S1 xLyLEL,,,,cossin,coscos,sin,,,,,DDD777其中， 弹簧的自由长度可由下式计算: S0 4,,Gd1SdDd,，，,1.52(),,01138pD,, GPa式中:——弹簧剪切弹性模量， ——弹簧钢丝直径，; dm1 D——弹簧中径，; m p——弹簧刚度，7Nm/。 则知，弹簧的拉伸力为: NT1 N=p(s),sT110 ,N则在面OABC内，弹簧提供的用于调节触地压力的提升力为: T1 ,N=Ncos,T11T xL,sin,7E式中，=+arctan,,cosLy,,7E 当盘刷发生磨损到限度位置，盘刷作业未遇到障碍避让时，由于盘刷在作业中还会继续 磨损，单有因为调节一到了极限位置，因而会造成整个盘刷机构的下压角度增加，弹,簧伸长，盘刷的触地压力将会减小，所以在设计时必须对盘刷磨损的情况进行考虑。若 ，,L刷毛磨损的最大限度为，则磨损到该位置时，机构下压角度为: , LLsin,，,,3,arcsin,L3 S此时，弹簧的作业长度为: 2 ,2,2,2SLxLyLz,,，,，，(cossin)(coscos)(sin),,,,,EEE2777 N弹簧的拉伸力为: T2 NpS,,(S)T220 25 2013届毕业设计说明书 ，则在面内，弹簧提供的用于调节触地压力的提升力为: NOABCT2 ,NN,cos,TT22 减小，弹簧伸长，拉当盘刷在清扫作业中遇见障碍物时，盘刷机构回缩，机构外伸角, ，，伸力增加，弹簧与杆OC夹角变为。若此时盘刷机构外伸角为，则弹簧长度S为: ,,3 ,2,22SLxLyLz,,，,，，(cossin)(coscos)(sin),,,,,EEE3777 此时弹簧的拉伸力为: NT3 NpS,,(S)T330 则在垂直于面的方向上，弹簧提供的用于克服盘刷与地面的摩擦阻力的拉伸力OABC ，N为: T3 ，,NN,，sincos(),,,TT33 , xL,sin,,,E7其中，,，arctan,,,Lycos,,E7 ，，当盘刷磨损到限度位置并避让时，此时，盘刷机构下压角为，外伸角为，弹簧与,, ，OC杆夹角变为，则弹簧长度S为: ,4 ,,2,,2,2SLxLyLz,,，,，，(cossin)(coscos)(sin),,,,,EEE4777 N此时弹簧的拉伸力为: T4 NpS,,(S)T440 ，OABCN则垂直于面的方向上，弹簧提供的用于克服盘刷与地面的摩擦阻力的拉伸力T4为: ,,，NN,，sincos(),,,TT44 ,xL,sin,,,E7其中，,，arctan,,,Lycos,,E7 综上分析可知，清扫车工作过程中，随着盘刷的逐渐磨损，弹簧的弹力也逐渐减小;当遇到障碍物时，盘刷系统发生避让，随后盘刷的逐渐回复正常作业状态。因此在进行弹簧设计时，既要保证合理的盘刷触地压力及避让时机构有合理的回缩量即弹簧的伸长 12,,量，同时还要克服摩擦阻力，使盘刷机构能恢复正常作业位置。以前面确定的盘刷系 26 2013届毕业设计说明书 统机构参数为基础，结合盘刷系统设计的思路与构造，参照整车布局的设计思路与性能 参数，并通过对该机构的各主要工况进行静力学分析和计算，可以确定出盘刷系统各力 学性能参数如表3: 表3 盘刷系统力学性能参数 0，, =330mm =4mm =19 Ld71 =100mm P=7N/mm =4.1Kg XGE1 =20mm =332mm =1.3Kg YSGE02 0=220mm =27 =32.1Kg ,ZGE3 0=100mm =13 , ,L 0，D=40mm =24 , 3.11 盘刷的参数选择与计算 盘刷接地压力可用以下经验公式计算: 21,,EJh,,33P=5.31010.18(2)arccos1，，,,dhZv,,,, Bm,,LR,,,,m式中: ,3md式中:—刷毛直径，取2×10; R—盘刷半径，取0.45 ; mm L—刷毛自由长度，取0.35; m 110.810Pa，E—刷毛的弹性模量，取; ,1241.910，mJ—刷毛断面的惯性矩，取; hhL,1.25-刷毛的最大变形量，当刷毛的最大变形量的时候，刷毛或以侧面开始沿路 13,,面滑动，减小其自由长度，因此，取0(02; m r/min—盘刷的转速，取最高转速120 n Vmms/—盘刷线速度，取5.6; ZB—工作刷毛数，取500。 代入各参数值，求得: P164,N 克服刷毛和路面间摩擦力所需的功率: 27 2013届毕业设计说明书 pVV,，，，mPKN,a1000, (2(2) 式中: K——功率储备系数，取1(1; N一盘刷数量，取2; ,——机械传动效率，取O(9; ,——刷毛和路面的摩擦因数，取O(4; ——清扫车工作时的行走速度，取(3—15) ; kmh/v 由以上参数，求得: PKWa21.8,。 14,,3)消耗在刷毛变形上的功率: 2，，RhRhh3(2,,3/2，，mm,nEJ ,,6PzNh0.2610arcsin,，b,,dLRR(2),mm,,，， 利用以上参数，求得: Pb=0(55kW。 (5)驱动盘刷所需的功率: E=Pa+Pb=22.3kW 3.12 盘刷磨损及寿命计算 对于扫路车盘扫系统来说，盘刷由于易磨损而造成的使用寿命短的问题是关系到清扫性能的重要一环，所以必须加以考虑。同时盘刷作为受磨损件，它也直接关系到了扫路车的使用成本等问题。通常导致盘刷磨损的主要原因有:刷丝材质特性、触地压力、作业工况等。 (1)刷丝材质特性的影响 现有的扫路车盘刷材质有钢片、尼龙和塑料三种类型，刷丝截面形状上也有许多样式。但是盘刷刷丝形状基本对其磨损影响较小。所以刷丝材料是关系到盘刷磨损及寿命的主要考虑因素。而刷丝在实际作业中所涉及到的摩擦特性、传热性等是材质特性的具体表现，可以用耐磨性这一概念来综合反映这些具体特性。钢质刷丝耐磨性是三者中最优的，然而由于其硬度较大，对路面造成的磨损破坏较严重，故现实中使用较少。现在通常大多使用聚丙烯材料制作盘刷单丝刷头，用于扫路车，保洁车等特种车辆刷盘或主 28 2013届毕业设计说明书 刷组合板用环卫用刷。这种材料的盘刷具有很好的耐磨性。 (2)触地压力的影响 扫路车作业时，盘刷会对地面施加一定的触地压力，适当的触地压力是保证清扫率的重要条件，同时也正是由于触地压力的存在才使盘刷与地面产生磨檫，造成磨损。触地压力是盘刷系统自身重力、液压缸压力、弹簧的拉力以及地面支持力共同作用的结果。 (3)路面状况的影响 扫路车主要用于公路、街道、广场、厂房等道路场所的垃圾清理工作。其中，由于地面平整程度以及废弃物类型和数量不同，造成了扫路车作业量不同，盘刷与地面的摩擦情况也不同。一般情况下，高等级公路路面平整，废弃物少，对盘刷造成的磨损较小;街道广场地面平整度不一，生活废弃物相对较多，对盘刷造成的磨损较大;厂房地面平整度一般，工业废料等较多，对盘刷磨损较严重。盘刷刷丝的寿命分析由上述对盘刷刷丝的磨损因素分析可知，在路面清扫作业中盘刷刷丝的耐磨性与可持续能力是与盘刷系统清扫率等性能密切相关的。耐磨性好，持续时间长的刷丝，不仅可以为用户节省费用，同时也减少了用户频繁更换刷丝的苦恼。刷丝磨损率是衡量刷丝寿命的主要参考因素，受刷丝的硬度、导热性、摩擦因数的综合影响。盘刷刷丝寿命是刷丝所能保证有效清扫性能的总工作时长。通过对影响盘刷寿命的各种因素及其运动机理的分析，可以通过以下公式研究和分析刷丝寿命状况: 3L T=,,(120Rn+1000v)h 式中:T——盘刷寿命，h; L——盘刷磨损限度，m; R——盘刷半径，m; n——盘刷转速，r/min; v——清扫速度，km /h; h′——盘刷磨损系数。 通过前面内容及分析可知盘刷刷丝的磨损对扫路车无论是在清扫性能上还是结构功能设计上都有较大影响，故需要进行分析计算。然而由于盘刷在作业时，刷丝与地面的接触工况比较复杂，刷丝的磨损程度是受刷丝本身的物质特性以及路面状况共同作用的，况且在复杂的路况下，刷丝本身的物质特性也可能会发生一些难以预计的变化，所以寿命计算只是对盘刷系统设计提供一个参考。选用市面上普通的聚丙烯材质的盘刷刷丝和刷柄，为了保证其能够满足正常的清扫作业，参照国家有关规定，盘刷的技术参数要求如下: (1)性能要求: 盘刷刷丝的物理性能是保证刷丝能否满足正常作业的决定性因素，根据设计要求及相关资料，该刷丝须符合表4的规定: 29 2013届毕业设计说明书 表4刷丝的性能要求 项目 指标 抗张强度MPa ?30 抗张伸长率% ?20 结节强度MPa ?23 单根刷丝拉力N ?30 刷柄球压痕硬度MPa ?20 跌落高度 1.5m高处自由下落无裂纹产生 (2)外观要求 聚丙烯刷丝及刷柄的外观在一定程度上会影响其物理性能的发挥，同时合适的外观也会为整车增添不少亮点。其外观颜色可以是材料本身颜色，也可以通过化学加工生成其他的颜色，产品其他外观要求应符合表5的规定: 表5盘刷的外观要求 要求 项目 聚丙烯单丝 整洁、挺直、色差小、光滑柔软、 无伤痕、无气泡、无裂纹 光滑、清洁、无毛刺 刷柄 装配端正，不允许有可见杂质 装配 如下由公式式，结合本车清扫性能的相关设计参数可知盘刷刷丝寿命为T: 3L T=,,(120Rn+1000v)h 式中:L——盘刷磨损限度，取0.1m; R——盘刷半径，取0.45 m; n——盘刷转速，取最大值120r/min; v——清扫速度，取最大值10km /h; 30 2013届毕业设计说明书 h′——盘刷磨损系数，取3.6×10-7。 代入相应数值， 求得，T =69.5 h 由于盘刷在工作过程中会经历各种各样复杂的工况，难以用具体的公式对 其各工况进行详尽的描述，故上式只作为对盘刷性能的一个参考。 31 2013届毕业设计说明书 4 吸嘴的设计 4.1 吸嘴结构 吸嘴是扫路车的一个重要工作装置,它是把前方扫刷扫进车辆中部的垃圾由地面输送到垃圾箱体内的一种垃圾导向输送装置。吸嘴结构、性能的好坏直接影响到扫路车的吸尘效果。扫路车的吸嘴一般由金属焊接而成,有呈扁平状，有伞形状的,当它下放到地面时，犹如一个空间罩，罩住了地面，地面与吸嘴形成一个空间腔体。吸嘴顶部的出风口通过一根可以伸缩的橡胶吸管与垃圾箱箱体相连。整个吸嘴体下方分布3个橡胶滚轮,当吸嘴水平放置后，滚轮水平接触地面时，最底边与地面的距离大约5~10 mm。工作时,风机在副发动机的驱动下，使得集尘箱处于正空态，由于集尘箱高真空产生的负压，使吸嘴周边产生强气流。在吸嘴前方由两扫刷扫到车子中间的垃圾，在吸嘴高速吸风气流的作用下被吸入，再经过休息的出风口进入垃圾箱。吸嘴停止作业时，通过液压缸的作 15,,用，而使得吸嘴能够提升到规定的高度，保证车辆的通行安全。。 15 吸嘴的结构 图 如图15所示，通过液压缸来控制吸嘴的放下与提升。吸嘴上设有连接支耳，油缸与吸嘴之间的连接，就是通过支耳与U型扣来连接的。油缸只对吸嘴的提升有作用，并没有对吸嘴下放起作用，即下放时，油缸活塞在吸嘴重力的作用下自由伸长，活塞缸腔内不产生压力，这样使得吸嘴即使在不平路面上工作时，吸嘴都能随路面的起伏而上下浮动，油缸也随之自由伸缩，相当于吸嘴下放到地面后，就不受到油缸的约束了。为了使能按照给定方向作业，在其前端设有导向连杆，连杆与吸嘴连接处增设有一个铰接机构。铰接机构由铰接座和两根连接轴销组成。其中一根销将导向杆与铰接支座连接起来，另一根销将铰接支座和吸嘴连接起来。这两根销成十字交叉布置，如此布置，吸嘴将可 32 2013届毕业设计说明书 以前后左右摆动，是吸嘴在驶过不平的路面时能保持一定的离地间隙，而不会导致漏风严重，保持了吸嘴的吸力，使得垃圾吸收干净，也延长了吸嘴的使用寿命，同时还能减小吸尘口处的噪音。 加装卧式扫刷,提高清扫效率。随着城市建设不断发展,沙土型垃圾越来越多。沙土型垃圾比较湿,压实后对地面具有一定的附着力, 传统型吸嘴需靠提高风机转速才能吸干净。吸嘴尾 部加装卧式扫刷可以减轻风机的负荷，又可以提高 清扫效率。在靠近吸嘴后部，加装有滚刷，滚刷由 4把扫刷固定在一根轴上，在液压马达的驱动下转 动。滚刷沿清扫车作业前进的反向滚动，将吸嘴下 方的垃圾尘埃扬起，增大尘埃的受压面积，即减小 垃圾尘埃的悬浮速度，减轻风机的负荷，也可以使 得垃圾更容易被吸入。增加卧式滚刷，对于清扫车 在雨天作业或地面湿的环境作业时，这些潮湿的垃 圾更容易清扫干净。 图16滚轮受力分析 在吸嘴上拉簧、调节筒和链条的功:可以有效的延长吸嘴的使用寿命。将吸嘴下放到正常作业位置，调节好链条的长度，确保吸嘴的3个轮子都着地，通过调节调节筒使弹簧拉长，弹簧的拉力作用于吸嘴上，承受部分吸嘴的重力。受力如图16,根据公式:f=FF=G-F,,，。在相同的条件，相同的路面条件下，摩擦系数相同，加大弹簧的压压自重提摩 提升力，滚轮的触地压力就减小，从而降低滚轮的摩擦力，减轻轮子的磨损。FF压提 4.2 卧式扫刷的参数选择与计算 卧式扫刷刷接地压力可用以下经验公式计算: 21EJh,,,,33P=5.31010.18(2)arccos1，，,,dhZv,,Bm,,,,LR,,,, 式中: ,3md式中:—刷毛直径，取2×10; R—盘刷半径，取0.3; mm L—刷毛自由长度，取0.15 ; m 110.810Pa，E—刷毛的弹性模量，取 ,1241.910，mJ—刷毛断面的惯性矩，取 h-刷毛的最大变形量，当刷毛的最大变形量h?O(15L的时候，刷毛或以侧面开始沿路面滑动，减小其自由长度，因此，取0(01m; 33 2013届毕业设计说明书 n—盘刷的转速，取最高转速120r/m Vm—盘刷线速度，取5.6m /s; ZB—工作刷毛数，取50。 代入各参数值，求得: P1244.39,N 由于卧式滚刷只有一部分毛刷接地，所以 P1244.39/5024.89,,N1 NN,，,p4100又因为卧式滚刷上分布有5个滚刷，所以整个滚刷的触地压力为 1 克服刷毛和路面间摩擦力所需的功率: pVV,，，，mPKN,a1000, (2(2) 式中: K——功率储备系数，取1(1; N一滚刷刷数量，取1; ,——机械传动效率，取O(9; ,——刷毛和路面的摩擦因数，取O(4; v_清扫车工作时的行走速度，取(3—15)km,h; 由以上参数，求得: PKWa0.7,。 3)消耗在刷毛变形上的功率: 2，，RhRhh3(2,,3/2，，mm,nEJ,,6PzNh0.2610arcsin,，b,,dLRR(2),mm ,,，，利用以上参数，求得: Pb=0(05kW。 (5)驱动滚盘刷所需的功率: E=Pa+Pb=0.75kW 滚刷轴的直径计算: 对于承受弯扭复合作用的轴可用经验公式估算其最小直径: 34 2013届毕业设计说明书 P3 dA,n 63式中:A,，9.5510/0.2, ,,T P——液压马达的功率 n——扫刷的转速 ,,,,,,TT当弯矩相对扭矩很小或只受扭矩时，取较大值，A取较小值;反之，取较小值，A取较大值。当轴上有键槽时，会削弱轴的强度。因此开一个键槽，轴径应增大3%。开 ,,,T两个键槽，轴径应该增大7%。通过查机械设计教程得出和A值如表6: 表6 和A值 ,,,T 轴的材料 A3 1Cr18Ni9Ti 45 40Cr、35SiMn、 42SiMn /MPa 15-25 20-35 25-45 35-55 ,,,T A 149-26 135-12 126-103 129-97 dmm,27本设计采用的卧式扫刷轴采用45钢，A取110。带入上式，就算得，由于轴上开键槽较多，取D=70mm。键连接，采用GB/T 1096 键20×12×80，轴承选用6207深沟球轴承。 4.3 尘粒的悬浮速度 吸扫式清扫车是依靠风机使垃圾箱产生负压而将垃圾吸入垃圾箱的。因此想要使清扫车清扫的地面更加干净，就必须研究道路上尘粒的种类，几何性质、力学性质等。吸扫式清扫车的负压吸收垃圾都有一定的限度。因此，要对垃圾尘粒的起动速度(悬浮速度)进行研究。垃圾的起动速度大则就越难被吸入，对风机的要求也高，对吸嘴的设计，副发动机的选择都有很大限制。 在地球的空气场中，由于受到地球的引力，物体会受到自身手里作用而下落，在下落过程又受到阻力的作用，空气阻力会随着下落的速度变化而变化，知道物体所受到的重力与阻力平衡，此时该速度就称为悬浮速度。物体的悬浮速度与其形状、体积有关。在吸扫式清扫车中，垃圾箱的负压，使得吸嘴产生高速气流，只有吸嘴处的告诉气流大于或等于物体的悬浮速度时，垃圾才会会被吸嘴吸入垃圾箱。而悬浮速度与物体的平均粒径、密度有很大的关系。密度、平均粒径越大，物体的悬浮速度也就越大，吸嘴就越难以将其吸入垃圾箱。相反，物体的密度、平均粒径越小，其悬浮速度就越小，就越容易被吸嘴吸入垃圾箱。本身固有的悬浮速度时，垃圾尘粒就会悬浮在气流中，这样便具备了负压稀相吸送的基本条件。当表7给出了清扫车经常遇到的部分垃圾尘粒的有关参数和悬浮速度: 35 2013届毕业设计说明书 16,,表7常见的垃圾尘粒物的质性表 尘粒名称 平均粒径 密度 容量 悬浮速度 吸送速度 (mm) (m/s) (m/s) 33(t/m) (t/m) 干细盐 <1 2.2 0.9-1.3 9.8-1.2 细粒盐 5 12.8-14 20-30 粗粒盐 7.0-7.2 1.09 0.72 14.8-15.5 <1 1.0-1.7 0.72-0.94 2.3-3.5 1-3 4.0-5.3 3-5 4.2-6.8 18-40 煤炭 7-10 7.0-10.0 10-15 11.0-13.3 炉渣 粉粒状 5.0-17.7 15-35 砂 <4 2.6 1.41 6.8 25-35 水泥 3.2 1.1 0.223 9-25 熟石灰 <2 2.0 0.4-0.5 6.0 26-30 图17-19为尘粒的直径-悬浮速度图 图17 尘粒悬浮速度(尘粒直径0~10mm) 36 2013届毕业设计说明书 图18 尘粒悬浮速度(尘粒直径0~2mm) 17,, 图19尘粒悬浮速度(尘粒直径0~0.2mm) 37 2013届毕业设计说明书 通过调查与分析，混凝土的密度、平均粒径都比较大，这道路上常见的一些垃圾中，也是混凝土颗粒是比较难以被吸嘴吸入的。现选取粒径为20mm的混凝土碎块为例，计算 其悬浮速度: 18,,?混凝土球形颗粒自由悬浮速度: 4()gd,,,ssV,h3C, (4.1) 式中: 2g为重力加速度，取9(8; ms/ ds为颗粒直径，取20; mm 3,2400/kgms为颗粒块的密度，; 3,1.29/kgm为空气的密度，取; ReC为阻力系数，其由气流雷诺数决定，在吸扫式清扫中，被垃圾箱吸入的垃圾属于湍流运动，，取C,0.44;由以上参数带入公式，求得: R,4000, Vms,34.5/h。 公式(4.1)是在假设单个混凝土形状为球形的颗粒在很大空间的空气场中求得的。是在理想状态下计算出来的。结合清扫车实际，空气场不能无限大，所吸入的垃圾尘埃也不会都是形状 规范 编程规范下载gsp规范下载钢格栅规范下载警徽规范下载建设厅规范下载 的，而且不会单个物体吸入的，而是在狭窄的空间，垃圾形状各异，且是大批量的吸入垃圾的。因此，需要对上述公式加以修正，使计算设计更加符合实际，修正后，混凝土颗粒被吸入时，颗粒实际悬浮速度由一下公式计算: 2，，d1,,sV=1V, (4.2) ,,h,,,DK,,,,c，， 式中: Kc形状系数，取1(5; D为圆形风管的直径，取200; mm 由以上参数，求得: Vms,27.9/, 4.4 吸尘口结构设计原则 对于吸扫式清扫车的吸尘口，其是安装在车底部的，对吸尘的也有很大的要求，因 38 2013届毕业设计说明书 此在设计清扫车的吸尘口，需考虑一下的因素: l)、吸尘口的布置要符合车子底盘空间的要求。本设计的清扫车是由二类车辆底盘改装的，并不是专用底盘，所以会受到空间上的约束。该车的吸尘口是布置在汽车底盘下方尾部。其形状、尺寸都受到底盘空间的严格限制。吸尘口安装到车辆上，还要避免部件运动干涉，要保证车辆的行驶通过性。 2)、安装上吸尘口后，必须能满足设计是所需的性能要求。也就是说，吸尘口的设计，要能满足清扫车的设计作业工况。对于吸尘宽度以及车速都是相互联系的。 3)、吸尘口设计安装到车辆上，在垃圾箱负压的作用下，吸尘口要能产生高速气流。因为清扫车要能适应大部分路面环境的清扫作业。在不同的环境的地面垃圾，尘粒的密度，悬浮速度都有很大的差异。所以吸尘口的气流流速越大，清扫对各种路面的适应性 19,,也就更广，可吸入的垃圾尘粒范围也就越大。 4.5 吸风口设计 扫路车吸风口的功能是将垃圾吸到垃圾箱内,吸扫式扫路车的关键专用装置。根据QC/T2911193扫路车技术条件,吸扫式扫路车清扫效率应?90%,纯吸式扫路车清扫效率应?92%。纯吸式和吸式扫路车的最大吸入粒度应不小于15 mm,作业吸口处最大气流速 20,,度应不小于27.9 m/s。 本车采用单式吸风口，工作时全靠风机的吸力将垃圾经此口吸进垃圾箱。整个装置由波纹管、吸风口、滚轮、橡胶或尼龙板组成。当扫路车前进时,扫帚将垃圾扫到吸风口前,吸风口借助风机的吸力将垃圾吸进吸管内而进入垃圾箱。 AA— 如下图20所示:截面为吸风口，垃圾是在吸嘴处的通过负压收集，垃圾箱内的负压，使得吸风口产生高速气流，带动吸嘴下方的垃圾，吸入垃圾箱。，当吸风口 图20 吸风口 O面积很比较小时，可认为气流是刘翔吸风口的中心，设该中心点为做极点(如图20中的 39 2013届毕业设计说明书 VV,xX点)。要使垃圾被吸嘴吸入，距离极点处的气流速度必须大于垃圾的悬浮速度。 仍以最大粒径为的混凝土碎块为例，当x,d>1(5时，气流速度衰减过大，因此，20mm 21,,通常清扫车取x,d<1(5，此时极点公式: Xd/1.5, V1Fx ,2VxF0.7510，0 式中: 距极点的竖直距离，如图20中所示; x— X距极点处的气流速度，取27(9; ms/V—x 吸风口内的气流速度，取45; ms/V—0 吸嘴的长度，取1200mm; a— b—吸嘴的宽度，取; 4600mm F—吸嘴的面积，取F=ab=0(55m2; 由以上参数带入数据计算，求得: Vms,27.9/x在保证的前提下，xmm,20。 4.6 所需风量的计算 AV0,Q,m 22,,式中: 22AD/40.0314,,,mA—风管的截面积，取; ,—管道的密封效率，取93,; m 由以上参数，求得: 3Qmh,5470/。 由以上计算可知，选取风量为5500m3,h的风机较为合适。 4.7 吸尘口的结构参数 LBSh 吸尘口主要结构参数有:排气口面积、进气口长度、进气口宽度、高度、 23,,缩角、倾斜角。 ,, 40 2013届毕业设计说明书 图21 吸尘口结构参数示意图 1、对清扫车的吸尘口结构参数进行分析 S对吸尘口排气口面积 Q2S=m)( 3600V 3mh/式中:排气口通过的风量; Q— ms/V—排气口管道中的风速。 ，， 排气口有圆形和方形两种形状。其决定了吸尘软管截面形状和尺寸大小。 Q2S==0.05m 3600V D当排气口为圆形时，直径按下式计算: 1/24Q，，,D=0.18m ,,,3600v，， h2)吸尘口高度 h吸尘口高度由车辆底盘高度所决定，一般按下式计算确定: hhhh,,,123 h—式中:车辆底盘的高度; 1 h—吸尘口的离地间隙; 2 h—确保车辆通过性和避免干涉运动的间隙。 3 h 清扫车吸尘口高度越大，说明其在车辆底盘下的布置空间越大，这样就更容易对 h20.02—0.04m吸尘口的结构合理设计。相对国内的清扫而言，吸尘口离地间隙为;选择离地间隙要根据路面环境而确定，如果路面不是很平坦，离地间隙就取值要大些;路面平 41 2013届毕业设计说明书 hh22坦，值可小些;当在风量一定时，值的大小会影响到风口的风速大小。间隙高度Q 的选值，要结合清扫车的作业和行驶的情况，既要避免干涉还要保证通过性。一般取 h=0.52m 3)吸尘口进风口长度L 清扫车的吸尘宽度受到吸尘口进风长度的影响。进风口的长度L越大，吸尘宽度也就越大，清扫车的吸尘效果越高。但当L值过大，离中心远的边角吸尘效果差。吸尘口的长度要与扫盘作业面积重叠。 LB-2d280018001000,,,,mm 取L=1200mm 4)宽度B 吸尘口宽度B主要取决于吸尘口吸气面的风速。根据条缝式吸尘口吸气量流量比计 24,,算法，吸气面的平均风速与吸尘口宽度B的关系如下: Q,,VV0a7200k(L+B)h2 式中:吸尘口吸平均风速; V—(ms/)0 吸气面所需要的最小平均风速 v—a k—安全系数，通常取K=1.2。 根据对清扫车吸尘原理的分析，吸尘口宽度B越大，吸尘效果就越好。但在风量Q和吸尘口宽度L既定的情况下，吸气面平均风速玲随宽度B的增大而减小，宽度B的值必须使得Vo>Va(Va一般为10m/s)。 B=460mm 5)吸尘口收缩角 , 吸尘口收缩角是对吸尘口的吸尘效果影响很大，它影响吸尘口空气的流速，影响, VV/Vc00V吸尘口内的压力损失。以来表示吸尘口速度分布情况。表示中心气流速度，是c VV/c0表示平均气流速度。表7为吸尘口在不同角度下，的变化情况。从表中数据可, VV/c0以看出，随着的变大而变大，说明随收缩角a的增大，气流速度分布越来越不, 060均匀;当收缩角时，吸尘口的压力损失随增大而增大。综合考虑各个方面的因,,, 0120素，在吸尘口结构设计时，收缩角a不应超过。 42 2013届毕业设计说明书 ,表7 不同角下的速度比 ,,VV/VV/ c0c0 1.07 1.33 0030 60 1.13 2.0 0040 90 0取40。 , ,6)倾斜角 ,为了减小对吸尘口性能的影响，在设计吸尘口时，让吸尘口略有倾斜。倾斜角与收, 缩满足公式: , L-a,h,ctg22cos, 式中:吸尘口排气口的直径 a h—吸尘口高度 ,,,从式中可知，倾斜角增大，收缩角减小，当收缩角过大时，可以适当增加吸尘口 ,,,的倾斜角来减小收缩角。但倾斜角增大，会产生气流流向转向，产生涡流，增大 ,压力损失，使吸尘效果衰落得很明显，故在设计时，倾斜角不能过大，一般不得超过 250,,120。 0,= 89.1 4.8 管路系统压力损失的计算 在吸扫式清扫车中，是依靠风机对垃圾箱抽风而使箱内产生负压，空气再通过吸嘴经过多重管道源源不断的给垃圾箱补充气体。在气体经过这些管道过程中，会在管道内产生压力损失。因而所选择的风机必须能克服这些压力损失后还能提供对设计车辆所能 ,P吸起最大悬浮速度的垃圾的风速。其中，压力损失包括:动压损失和静压损失两部分位引。 ,P,m 静压损失包括:气体流动而与管道内部产生摩擦而引起的压力损失，以及局 ,P,j,P部压力损失。气流流动所需的动能转换成的压力称为动压。d,,，,，,P=PPP ,,dmj, 43 2013届毕业设计说明书 清扫车工作时，扫盘将垃圾扫回吸嘴前方后，垃圾几乎处于静止状态。垃圾箱内的负压只吸风口产生高速气流，这些气流将吸嘴下方的垃圾加速，并于空气混合一起进入到垃圾箱内以补充垃圾箱内的空气修好，在这过程中空气的流动会消耗压力，称之为动 26,,压损失，这部分压力损失称之为动压损失: 2,V10,,Pd2 式中: 空气和垃圾混合的气流密度，当混合比不同时，密度值会有所变化，约为,—1 331.292.0/,kgm，考虑到计算的需要，取;由以上参数，求得: 2.0/kgm，， ,,P2025pad 吸嘴处的压力损失由于混合气流曲线流入吸嘴，摩擦压损很小，在此忽略不计，因此，吸嘴处的压力损失可以看作为混合气流在吸风口处产生的局部压力损失: 2,V10 ,,P,j112 式中: o,—吸风口处的局部压损系数，通过查表，由吸嘴立体角。取O(4; ,=1361 由以上参数，求得: ,,P810Pa j1 吸嘴到垃圾箱这段距离的连接管道内的摩擦压损: 吸嘴到垃圾箱这段距离的连接管道中，摩擦压损为空气与垃圾的混合气流与管壁间碰撞产生的摩擦阻力所造成的压力损失: 2,VL10,,P ,m142Rs 式中: ,,0.210.075,,,0.01750.0184DV,0——管道的摩擦阻力系数，取; L—管道的长度，取1(3; m R—管道的半径，对圆形管道，取Rs=D,4=50mm; s 由以上参数，求得: 44 2013届毕业设计说明书 ,,PPa242m1 风机与垃圾箱的管道连接处局部压损: 风机与垃圾箱之间还增加有旋风除尘系统，三体都是用管道连接的。由于垃圾箱的截面 面积远大于旋风除尘系统的面积，气体流通过程，截面积的突然缩小，将会产生局部压 力损失: 2,V21 ,,P,j222 式中: 清扫车的垃圾箱宽度，取1800; a—mm b—清扫车的垃圾箱箱高度，取1410mm; 旋风除尘入口宽度，取400mm; c— d—旋风除尘入口处高度，取125mm; 2AA00m-清扫车垃圾箱截面积，取=ab=3; A1—旋风除尘入口处截面积，取Al=cd=0(05m2; VQmAms,,,/28/V111——旋风除尘入口管道内的气流速度;取; P2——已经过除尘系统后的垃圾与空气混合气流的密度，取1(5 kg,m3; ,AA/0.16,210——局部压损系数，由面积比;取0.485; 由以上参数带入公式计算，求得: ,,PPa285 j2 风机与大气相通处的排气管道弯管处的局部压损: o90风机与大气相通的排气管道为弯管使排气气流产生局部压损: 2,V22,,P,j332 式中: Dmm—排气管的内径，取190;1 2V=4Q/50/,,Dms,2m1; V—排气管道内的气流速度，取2 o,390——的局部压损系数，取0(23; 由以上参数带入公式，求得: 45 2013届毕业设计说明书 ,,PPa431j3 除尘系统的压损 ,P1挡板惯性除尘，链条对垃圾的粗虑，取经验值=300Pa; 旋风除尘进口处过滤网除尘，局部压损; 2,V21,P=,262 式中: ,6——网的局部压损系数，由网孔密度约为70,，取经验值O(58; 由以上参数，求得: ,P=329Pa2 由以上参数，求得: ,,,，,,P629PPPaj512 ,P该中型清扫车总的压力损失为: ,,，,，,,P=P4249PaPP ,,dmj 驱动风机所需功率的计算 QP,P,3,1000B 式中: ,B——风机的流体效率，取0(7; 由以上参数，求得: P,333.2KW 46 2013届毕业设计说明书 总结 2013年3月，开始了毕业设计工作，时至今日，设计基本完成。从最初的茫然、不知所措，到慢慢的进入状态，再到对思路逐渐的清晰，整个设计过程难以用语言来表达。历经了几个月的奋战，紧张而又充实的毕业设计终于落下了帷幕。 在这个充满激情的毕业设计里面，我们小组成员相互帮助，收获颇丰，学会了如何去设计，其过程包括小组讨论，资料的收集，方案的论证、方案的对比分析、设计计算、得出最优解，总结如下: 本文主要以吸扫式道路清扫车的扫盘、吸嘴、滚刷为研究对象，对盘刷、吸风口、滚刷的结构设计进行了理论分析和计算。主要完成如下的一些工作: (1)根据中型吸扫式道路清扫车的功用，确定了其主要一些参数，并通过其结构特点和工作方式进行分析，对主要工作装置进行了相关的设计计算。 (2)从运动学，空气动力学、盘刷作业角度等分析了清扫车的风量，清扫车速对盘刷的清扫效率的影响。 (3)在吸风口结构设计研究方面，分析了尘粒的悬浮速度，吸风口的离地间隙，吸风口涨肚、宽度等。 本文针对清扫车盘刷、吸嘴和滚刷的设计计算，由于作业灵活性能较大，有些分析是以经验公式分析计算，分析结果难免有不到之处。。另外由于时间关系，没有进行样车试验也是本文的一大缺憾。 47 2013届毕业设计说明书 致谢 本设计是在我的导师xxx精心指导和关怀下完成的，每一章节都凝聚了导师的心血，在我做毕业设计的日子里，无论生活上还是学习工作上，老师都给予了我极大的关心和鼓舞。他亲切的问候、耐心的说教、振奋的鼓励以及和蔼的态度都深深的使我感动，特别是在毕业设计说明书阶段，他不厌其烦的叮咛与指导更是对我起了莫大的帮助。在此再次对王老师的教育和指导表示衷心的感谢!并对在这近四年的大学学习生活中，一直给予我谆谆教导的xxx大学的各位老师和领导表示感谢!他们渊博的知识、严谨求实的治学态度和全心投入的工作态度给我留下了深刻印象，令我受益非浅，并将受用终身。 感谢所有在5东401一起做毕业设计的同学，谢谢你们在教室给予我学习上的指导，在生活上的支持与帮助，在401教室，我们有说有笑，相互帮忙、相互鼓励使得我在做设计过程不烦躁不焦虑，谢谢你们～ 感谢一起生活的舍友，给我创造一个温馨和谐的宿舍环境，在我劳累困惑之时你们给以我帮助。感谢我身在远方的父母～你们给我生活上的关怀和精神上的鼓励是我学习的动力。 最后，谨向在百忙之中抽出时间为我审阅设计说明书和答辩工作的各位老师表示无限的敬意和衷心的感谢～ 参考文献 [1]、谢立扬。国外路面清扫车概况。筑路机械与施工机械化 48 2013届毕业设计说明书 [2]、徐宁，吴三达。国内吸扫式扫路车技术发展综述。专用汽车 [3]、张新荣。清扫车总体布置探讨。筑路机械与施工机械化,1995 [4]、张铁山，凌和平。中型道路清扫车的总体设计与研究。专用汽车，2010 [5]、宋永刚等。高等级公路清扫车盘刷性能与技术研究。西安公路学院学报，1995，2010 、王健。纯扫式扫路车滚刷装置设计与计算。工程机械，2011 [6] [7]袁正前。浅析吸扫式扫路车清扫效率的主要影响因素。江苏交通科技，2003[8]孙桓，陈作模，葛文杰主编，机械原理，高等教育出版社;黄平，朱文坚主编，机械设计，清华大学出版社 [9]盛金良。清扫机立刷摆动轴倾角的设计。工程机械，1993 [10]庞晓琛。马路清扫车总体及关键部件设计研究。东南大学，2008 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