道路清掃車畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書論文(編輯修改稿)

　

【文章內(nèi)容簡介】 ，（刷轉(zhuǎn)速相對(duì)較高，部分廢物可能會(huì)獲得速度較大，故須在兩盤刷中間到吸嘴處置一擋板，以確保廢物不致從另一側(cè)被拋出）再由吸嘴將垃圾吸入垃圾箱，吸嘴后方設(shè)有滾刷，其功用是將吸嘴下方的垃圾再次揚(yáng)起，降低了垃圾的懸浮速度，使得清掃更干凈。另外可吸區(qū)域與可掃區(qū)域須有一定的重疊空間，確保車底清掃不到的地方處的垃圾也可以吸收干凈。最終，所有廢物在可吸區(qū)域內(nèi)被吸嘴吸走，完成整個(gè)吸掃除塵過程。 滾刷圖6 清掃區(qū)域、盤刷清掃機(jī)理 盤刷的轉(zhuǎn)動(dòng)是由液壓馬達(dá)的旋轉(zhuǎn)來驅(qū)動(dòng)的。清掃車行車作業(yè)，盤刷旋轉(zhuǎn)過程中遇垃圾，使垃圾獲得一定的速度，拋向吸嘴可吸區(qū)域形成垃圾帶，在由吸嘴吸收，從而達(dá)到清掃的目的。在清掃過程中，需要保證盤刷有正確的拋塵方向。 （a)盤刷全接地拋塵方向示意 （b）盤刷部分接地拋塵方向示意 圖7 盤刷拋塵過程在盤刷清掃作業(yè)過程中，道路經(jīng)過盤刷旋轉(zhuǎn)清掃后，垃圾沿著盤刷旋轉(zhuǎn)的切線方向被拋出。如果在盤刷底面整體觸地旋轉(zhuǎn)的情況下，如圖7（a），就會(huì)造成廢物沿著整個(gè)圓周的切線方向被拋出，這樣不僅起不到清掃收集廢物的作用，卻會(huì)造成廢物四溢、揚(yáng)塵四起，使路面更加混亂，城市更加不整潔。所以，盤刷設(shè)計(jì)安裝時(shí)，如圖（b），需要與地面呈一定的角度，從而使盤刷在工作時(shí)，與地面的接觸面始終保持成ψ角，這樣便不會(huì)造成揚(yáng)塵污染，順利保證清掃作業(yè)的實(shí)現(xiàn)。同時(shí)，在保證合理的拋塵方向的同時(shí)，還要盡量使盤刷的清掃區(qū)間最大化，以達(dá)到最大的清掃寬度。 圖8 盤刷與觸地面示意圖從圖8可知，傾角方位的選擇，主要必須保證盤刷底面外邊緣應(yīng)該與地表面恰好接觸，便能保證道路上各街角的垃圾隨著盤刷的運(yùn)動(dòng)都被掃除，而且又不造成揚(yáng)塵。盤刷內(nèi)側(cè)觸地位置的確定，以扇形角度為120176。處為宜。整個(gè)扇面與地面接觸過程中，扇面邊緣與地面的接觸壓力為臨界值0，隨著向扇面中心的不斷運(yùn)動(dòng)，壓力越來越大，直到扇面中線處達(dá)到最大，整個(gè)扇面壓力對(duì)稱分布。這樣，既保證了合理的拋塵方向，又保證了有效的清掃寬度。、盤刷系統(tǒng)機(jī)構(gòu)參數(shù)設(shè)計(jì)計(jì)算 在進(jìn)行盤刷系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)，首先需要構(gòu)思整個(gè)系統(tǒng)功能的實(shí)現(xiàn)及各參數(shù)的設(shè)計(jì)。并且盤刷系統(tǒng)作為一個(gè)結(jié)構(gòu)性很強(qiáng)的執(zhí)行裝置，其參數(shù)之間是相互關(guān)聯(lián)的。它們相互間的配合，最終實(shí)現(xiàn)了掃路車的清掃寬度、外傾角度、適當(dāng)?shù)挠|地壓力及合理的機(jī)構(gòu)避讓等功能和性能。如圖9所示，可以構(gòu)思如下簡圖以利于分析、理解和計(jì)算一些相關(guān)問題。 圖9 盤刷系統(tǒng)整體參數(shù)簡圖圖9中，盤刷支撐架轉(zhuǎn)軸到連桿機(jī)構(gòu)中豎桿的距離為，調(diào)節(jié)桿的長度為，支撐桿的長度為，豎桿BC到盤刷中心的距離為，盤刷底面直徑為，豎桿兩鉸點(diǎn)間距離為，豎桿鉸點(diǎn)到盤刷底面的距離為，盤刷下放角度為，盤刷工作時(shí)底面與地平面夾角為，掃路車底盤車架間距離為，盤刷支架外伸距離為，盤刷外伸角度為，清掃寬度為。 清掃寬度設(shè)計(jì)計(jì)算 適當(dāng)?shù)那鍜邔挾仁潜ＷC掃路車清掃能力的重要參數(shù)。掃路車的最大清掃寬度是由盤刷在一定條件下所能外伸的最大寬度所決定。由上，則掃路車清掃寬度為： 盤刷觸地角度設(shè)計(jì)計(jì)算 為了保證設(shè)計(jì)的掃路車正確的拋塵方向以及減少盤刷的磨損，故需要通過調(diào)整一些連桿機(jī)構(gòu)和調(diào)整螺釘以及設(shè)計(jì)上的調(diào)整使得盤刷工作時(shí)與地面有一定的觸地角度。而合理的盤刷觸地角度是由機(jī)構(gòu)調(diào)節(jié)盤刷內(nèi)傾和側(cè)傾共同作用的結(jié)果。 首先，盤刷內(nèi)傾角度可由下面式子計(jì)算：式中，表示機(jī)構(gòu)為了調(diào)整盤刷底面與地面合適的夾角，而對(duì)四連桿中調(diào)節(jié)桿做出的調(diào)節(jié)量，故為了簡化表示可以用代替。則上式變?yōu)椋寒?dāng)盤刷工作以后，由于盤刷刷毛的不斷磨損，將會(huì)造成盤刷下放角度逐漸變大，這將對(duì)上式中值產(chǎn)生影響，所以盤刷的刷毛磨損到一定程度后，有必要通過對(duì)的調(diào)整來保證值能夠保持在一定的范圍內(nèi)。同時(shí)，盤刷與地面的接觸部分是呈外傾的扇面，這樣才能保證合理的清掃寬度與清掃性能。而扇面的形成光靠盤刷的內(nèi)傾還不夠，同時(shí)還需要合適的側(cè)傾角度才 圖10 盤刷側(cè)傾角度示意圖能保證，側(cè)傾角是由馬達(dá)支座與四連桿鉸接座的相互轉(zhuǎn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)的，如圖10所示。當(dāng)盤刷同步實(shí)現(xiàn)了內(nèi)傾角度和側(cè)傾角度的時(shí)候，才能保證盤刷與地面有一個(gè)適當(dāng)?shù)膴A角。 盤刷系統(tǒng)機(jī)構(gòu)參數(shù)的確定最終，通過上述機(jī)構(gòu)分析與相應(yīng)的結(jié)構(gòu)計(jì)算為理論依據(jù)，結(jié)合最初盤刷系統(tǒng)設(shè)計(jì)的思路與構(gòu)造需要滿足的功能要求，參照整車布局的設(shè)計(jì)思路與整體方案中所確定的性能參數(shù)，以及底盤的參數(shù)，通過計(jì)算得出盤刷系統(tǒng)各機(jī)構(gòu)具體參數(shù)，如表2所示：表2 盤刷系統(tǒng)機(jī)構(gòu)參數(shù)=110mm=218mm=20=590mm=100mm=25=607mm=525mm=4=88mmB=2800mm=5=780mmd=900mm、刷盤系統(tǒng)觸地壓力計(jì)算 盤刷系統(tǒng)工作時(shí)，適當(dāng)?shù)挠|地壓力可以提高拋塵速度，保證有效的清掃率。盤刷之所以會(huì)產(chǎn)生觸地壓力，是由于真?zhèn)€盤刷系統(tǒng)的重量造成的，而由于盤刷在下降時(shí)，液壓缸的液壓油回流，在重力的作用下，整個(gè)盤刷系統(tǒng)自由下落，所以在計(jì)算觸地壓力液壓油缸的液壓油不影響影響，可忽略不計(jì)。盤刷下落到正常作業(yè)高度以后，盤刷的觸地角度很小，對(duì)于觸底壓力的計(jì)算影響不大，故可以簡化。通常情況下，只是靠上述機(jī)構(gòu)的重力會(huì)造成盤刷觸地壓力過大會(huì)造成盤刷的過度磨損，是不能保證盤刷觸地壓力的合理性的。觸地壓力過小又會(huì)造成清掃率的不足，所以需要給機(jī)構(gòu)添加一個(gè)可調(diào)節(jié)的提升機(jī)構(gòu)來滿足整個(gè)盤刷系統(tǒng)觸地壓力的合理性和可調(diào)節(jié)性。 如圖11所示，對(duì)機(jī)構(gòu)進(jìn)行簡化和靜力學(xué)分析，其中桿和長均為，連桿機(jī)構(gòu)中桿和桿長均為，盤刷中心到桿間距離為，提升力作用點(diǎn)到點(diǎn)距離為，盤刷觸地壓力到桿長為；桿重力為，桿重力為，桿和盤刷組件合重為，提升力為，盤刷觸地壓力為；盤刷下壓角度為，提升力與桿的夾角為。 圖11 盤刷連桿機(jī)構(gòu)靜力學(xué)分析由11圖，以點(diǎn)建立力矩平衡方程： 圖12 盤刷組件及桿BC靜力學(xué)分析如圖12，以點(diǎn)建立力矩平衡方程： 圖13 桿靜力學(xué)分析由圖13，點(diǎn)A受力為和，同時(shí)還受重力和、得：綜合這3式得：由公式，式中：——刷毛直徑，；——盤刷半徑，；——刷毛自由長度，；——刷毛的彈性模量，；——刷毛斷面的慣性矩；——刷毛的變形量，；——盤刷的轉(zhuǎn)速，；——盤刷的圓周線速度，——工作刷毛數(shù)。盤刷機(jī)構(gòu)合理的觸地壓力可由下式計(jì)算：式中：—刷毛直徑，取210；—盤刷半徑， ；—刷毛自由長度， ；—刷毛的彈性模量，取—刷毛斷面的慣性矩，取—刷毛的變形量， ；—盤刷的轉(zhuǎn)速，取最高轉(zhuǎn)速120—盤刷線速度，；—工作刷毛數(shù)，取500。代入各參數(shù)值，求得：所以，合理的提升力在清掃作業(yè)中，由于盤刷會(huì)一直與地面產(chǎn)生高速相對(duì)運(yùn)動(dòng)，所以會(huì)使其逐漸磨損，刷毛變短，重力減小，盤刷下壓角度增大，提升力與桿夾角減小，從而導(dǎo)致和發(fā)生變化，所以在設(shè)計(jì)的時(shí)候，要保證實(shí)際工作中兩者在合理值周圍變化，相差不大即可滿足。 盤刷系統(tǒng)避讓裝置設(shè)計(jì)計(jì)算 清掃車在作業(yè)時(shí)，由于城市道路的不平，或道路環(huán)境的復(fù)雜，盤刷系統(tǒng)難免會(huì)遇到一些障礙物。有些障礙物過大，盤刷系統(tǒng)無法逾越，此時(shí)盤刷系統(tǒng)將與障礙物產(chǎn)生硬性碰撞，會(huì)導(dǎo)致?lián)p壞。為了避免這種狀況的發(fā)生，在盤刷系統(tǒng)上設(shè)計(jì)有一個(gè)彈性避讓機(jī)構(gòu)。當(dāng)盤刷在清掃作業(yè)中遇見障礙物時(shí)，盤刷組件在外物的作用下，避讓機(jī)構(gòu)控制盤刷系統(tǒng)回縮到車輛下方，從而避過障礙物，此時(shí)由于機(jī)構(gòu)的回縮運(yùn)動(dòng)，避讓彈簧被拉長，彈簧拉力增加；當(dāng)越過障礙物以后，機(jī)構(gòu)和盤刷組件在彈簧拉力的作用下重新回到工作位置的過程。避讓裝置主要由避讓彈簧以及調(diào)節(jié)套筒兩個(gè)機(jī)構(gòu)組成。避讓機(jī)構(gòu)最組要的部分是避讓彈簧。本設(shè)計(jì)主要是對(duì)彈簧的設(shè)計(jì)進(jìn)行計(jì)算。在盤刷系統(tǒng)中，避讓彈簧有兩個(gè)作用，一、盤刷系統(tǒng)正常清掃作業(yè)時(shí)，通過調(diào)整避讓彈簧上方的調(diào)節(jié)套筒，可以調(diào)節(jié)避讓彈簧的升降，避讓彈簧的伸縮，可以使盤刷機(jī)構(gòu)處于合理的觸地壓力；二、當(dāng)盤刷機(jī)構(gòu)碰到障礙物需要避讓時(shí)，彈簧能提供向外的拉伸力，從而保證盤刷機(jī)構(gòu)能夠正常復(fù)位。在設(shè)計(jì)避讓彈簧時(shí)需要考慮到這兩個(gè)因素。如圖14所示，彈簧正常清掃作業(yè)長度為，桿長度為，點(diǎn)為彈簧與桿鉸接點(diǎn)，長度為，桿長度為，彈簧與桿的下壓方向夾角為，彈簧與桿外伸方向夾角為，機(jī)構(gòu)下壓角度為，機(jī)構(gòu)外伸角度為。圖14避讓彈簧設(shè)計(jì)簡圖以點(diǎn)建立空間直角坐標(biāo)系，彈簧連接鉸座鉸點(diǎn)坐標(biāo)，連接桿鉸點(diǎn)坐標(biāo)。當(dāng)盤刷機(jī)構(gòu)初始作業(yè)但未避讓時(shí)：彈簧正常作業(yè)時(shí)長度可表示為：其中，彈簧的自由長度可由下式計(jì)算：式中：——彈簧剪切彈性模量，——彈簧鋼絲直徑，；——彈簧中徑，；——彈簧剛度，7。則知，彈簧的拉伸力為：則在面內(nèi)，彈簧提供的用于調(diào)節(jié)觸地壓力的提升力為：當(dāng)盤刷發(fā)生磨損到限度位置，盤刷作業(yè)未遇到障礙避讓時(shí)，由于盤刷在作業(yè)中還會(huì)繼續(xù)磨損，單有因?yàn)檎{(diào)節(jié)一到了極限位置，因而會(huì)造成整個(gè)盤刷機(jī)構(gòu)的下壓角度增加，彈簧伸長，盤刷的觸地壓力將會(huì)減小，所以在設(shè)計(jì)時(shí)必須對(duì)盤刷磨損的情況進(jìn)行考慮。若刷毛磨損的最大限度為，則磨損到該位置時(shí)，機(jī)構(gòu)下壓角度為：此時(shí)，彈簧的作業(yè)長度為：彈簧的拉伸力為：則在面內(nèi)，彈簧提供的用于調(diào)節(jié)觸地壓力的提升力為：當(dāng)盤刷在清掃作業(yè)中遇見障礙物時(shí)，盤刷機(jī)構(gòu)回縮，機(jī)構(gòu)外伸角減小，彈簧伸長，拉伸力增加，彈簧與桿夾角變?yōu)?。若此時(shí)盤刷機(jī)構(gòu)外伸角為，則彈簧長度為：此時(shí)彈簧的拉伸力為：則在垂直于面的方向上，彈簧提供的用于克服盤刷與地面的摩擦阻力的拉伸力為：當(dāng)盤刷磨損到限度位置并避讓時(shí)，此時(shí)，盤刷機(jī)構(gòu)下壓角為，外伸角為，彈簧與桿夾角變?yōu)椋瑒t彈簧長度為：此時(shí)彈簧的拉伸力為：則垂直于面的方向上，彈簧提供的用于克服盤刷與地面的摩擦阻力的拉伸力為：綜上分析可知，清掃車工作過程中，隨著盤刷的逐漸磨損，彈簧的彈力也逐漸減小；當(dāng)遇到障礙物時(shí)，盤刷系統(tǒng)發(fā)生避讓，隨后盤刷的逐漸回復(fù)正常作業(yè)狀態(tài)。因此在進(jìn)行彈簧設(shè)計(jì)時(shí)，既要保證合理的盤刷觸地壓力及避讓時(shí)機(jī)構(gòu)有合理的回縮量即彈簧的伸長量，同時(shí)還要克服摩擦阻力，使盤刷機(jī)構(gòu)能恢復(fù)正常作業(yè)位置。以前面確定的盤刷系統(tǒng)機(jī)構(gòu)參數(shù)為基礎(chǔ)，結(jié)合盤刷系統(tǒng)設(shè)計(jì)的思路與構(gòu)造，參照整車布局的設(shè)計(jì)思路與性能參數(shù)，并通過對(duì)該機(jī)構(gòu)的各主要工況進(jìn)行靜力學(xué)分析和計(jì)算，可以確定出盤刷系統(tǒng)各力學(xué)性能參數(shù)如表3：表3 盤刷系統(tǒng)力學(xué)性能參數(shù)=330mm=4mm=19=100mmP=7N/mm==20mm=332mm==220mm=27==100mm=13D=40mm=24 盤刷的參數(shù)選擇與計(jì)算盤刷接地壓力可用以下經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算：式中：式中：—刷毛直徑，取210；—盤刷半徑， ；—刷毛自由長度，；—刷毛的彈性模量，取；—刷毛斷面的慣性矩，??；刷毛的最大變形量，當(dāng)刷毛的最大變形量的時(shí)候，刷毛或以側(cè)面開始沿路面滑動(dòng)，減小其自由長度，因此，取0．02；—盤刷的轉(zhuǎn)速，取最高轉(zhuǎn)速120—盤刷線速度，；—工作刷毛數(shù)，取500。代入各參數(shù)值，求得：克服刷毛和路面間摩擦力所需的功率： (2．2)式中：——功率儲(chǔ)備系數(shù)，取1．1；一盤刷數(shù)量，取2；——機(jī)械傳動(dòng)效率，取O．9；——刷毛和路面的摩擦因數(shù)，取O．4；——清掃車工作時(shí)的行走速度，取(3—15) 。由以上參數(shù)，求得：。3)消耗在刷毛變形上的功率：利用以上參數(shù)，求得：=0．55kW。(5)驅(qū)動(dòng)盤刷所需的功率：E=Pa+Pb= 盤刷磨損及壽命計(jì)算對(duì)于掃路車盤掃系統(tǒng)來說，盤刷由于易磨損而造成的使用壽命短的問題是關(guān)系到清掃性能的重要一環(huán)，所以必須加以考慮。同時(shí)盤刷作為受磨損件，它也直接關(guān)系到了掃路車的使用成本等問題。通常導(dǎo)致盤刷磨損的主要原因有：刷絲材質(zhì)特性、觸地壓力、作業(yè)工況等。（1）刷絲材質(zhì)特性的影響現(xiàn)有的掃路車盤刷材質(zhì)有鋼片、尼龍和塑料三種類型，刷絲截面形狀上也有許多樣式。但是盤刷刷絲形狀基本對(duì)其磨損影響較小。所以刷絲材料是關(guān)系到盤刷磨損及壽命的主要考慮因素。而刷絲在實(shí)際作業(yè)中所涉及到的摩擦特性、傳熱性等是材質(zhì)特性的具體表現(xiàn)，可以用耐磨性這一概念來綜合反映這些具體特性。鋼質(zhì)刷絲耐磨性是三者中最優(yōu)的，然而由于其硬度較大，對(duì)路面造成的磨損破壞較嚴(yán)重，故現(xiàn)實(shí)中使用較少。現(xiàn)在通常大多使用聚丙烯材料制作盤刷單絲刷頭，用于掃路車，保潔車等特種車輛刷盤