小型電動(dòng)清掃車(chē)前掃盤(pán)機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

摘要：本文針對(duì)傳統(tǒng)清掃車(chē)在適用性和功能方面存在的不足和價(jià)格相對(duì)較高等缺陷，在現(xiàn)有配備兩個(gè)旋轉(zhuǎn)清掃吸盤(pán)的清掃車(chē)基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)增加一個(gè)旋轉(zhuǎn)清掃盤(pán)機(jī)構(gòu)和裝置，能夠調(diào)整控制清掃的方向和位置，研究開(kāi)發(fā)出成本較低、有三個(gè)旋轉(zhuǎn)清掃盤(pán)、能夠同時(shí)具備清掃路面及臺(tái)階角落垃圾功能的電動(dòng)清掃車(chē)。

關(guān)鍵詞：電動(dòng)清掃車(chē) 前掃盤(pán)機(jī)構(gòu) 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

中圖分類號(hào)： U469 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)1672-3791（2015）07（c）-0000-00

清掃車(chē)是城市環(huán)衛(wèi)工作不可缺少的一種工具。目前在國(guó)內(nèi)大中城市，清掃車(chē)主要用于道路的清掃工作，而且主要是大型的燃料車(chē)。隨著世界石油資源的不斷開(kāi)采，以及石油需求量的不斷增長(zhǎng)，石油的價(jià)格不斷升高；另外，環(huán)境污染的日益嚴(yán)重，燃料汽車(chē)的使用在未來(lái)的幾十年將受到一定程度上的挑戰(zhàn)。因此，電動(dòng)清掃車(chē)作為綠色環(huán)保清掃工具，受到各發(fā)達(dá)國(guó)家的高度重視。

隨著各國(guó)城市化的發(fā)展，目前大中城市需清掃的范圍已不再局限于道路，而更多的是人們生活的小區(qū)、娛樂(lè)休閑的公共場(chǎng)所、公園等等。在這些場(chǎng)所，隨處都可見(jiàn)到清掃垃圾的環(huán)衛(wèi)工人，是他們辛勤的勞動(dòng)為我們創(chuàng)造了舒適的生活環(huán)境。為了減輕這些場(chǎng)所環(huán)衛(wèi)工人的勞動(dòng)強(qiáng)度和提高清掃效率，研制一種微型環(huán)保電動(dòng)清掃車(chē)不僅具有實(shí)際意義，而且具備相當(dāng)可觀的市場(chǎng)前景。

目前，國(guó)際國(guó)內(nèi)都有很多廠家在生產(chǎn)或準(zhǔn)備生產(chǎn)電動(dòng)清掃車(chē)。如國(guó)內(nèi)有蕪湖愛(ài)瑞特、深圳綠舟等廠家已生產(chǎn)出相關(guān)產(chǎn)品。但是這些產(chǎn)品都存在一些不足，如體積較大、能耗高、不能清掃小角落、不具備垃圾分類功能、成本高、價(jià)格高等。同時(shí)，國(guó)產(chǎn)產(chǎn)品同質(zhì)化現(xiàn)象比較嚴(yán)重，存在外形單調(diào)、功能單一、操作不方便、清掃效率低等問(wèn)題。

國(guó)內(nèi)電動(dòng)清掃車(chē)的技術(shù)主要來(lái)源于四個(gè)方面：一是借鑒國(guó)外同類產(chǎn)品的先進(jìn)技術(shù)，并結(jié)合我國(guó)國(guó)情自行開(kāi)發(fā)的產(chǎn)品；二是直接引進(jìn)國(guó)外技術(shù)的產(chǎn)品；三是從國(guó)家科研院所轉(zhuǎn)讓技術(shù)后，再在生產(chǎn)中進(jìn)行改進(jìn)的產(chǎn)品；四是自己獨(dú)創(chuàng)的發(fā)明專利技術(shù)。目前國(guó)內(nèi)電動(dòng)清掃車(chē)生產(chǎn)企業(yè)還沒(méi)有專門(mén)的技術(shù)研發(fā)中心，研發(fā)資金投入也較少，使得產(chǎn)品在整體技術(shù)水平上不高，尤其在控制系統(tǒng)和清掃效率等方面與國(guó)外產(chǎn)品有相當(dāng)大的差距。

國(guó)內(nèi)電動(dòng)清掃車(chē)生產(chǎn)企業(yè)只有調(diào)整好產(chǎn)品的研發(fā)方向，順應(yīng)市場(chǎng)的需求和國(guó)家的政策，才能在未來(lái)的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)中占據(jù)一席之地。而微型、環(huán)保型的電動(dòng)清掃車(chē)是該類產(chǎn)品的主流研發(fā)方向之一。

1現(xiàn)有前掃盤(pán)機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)分析

為了提高小型電動(dòng)清掃車(chē)的工作效率，增大清掃面積，實(shí)現(xiàn)清掃路面及臺(tái)階角落垃圾的功能，在原有傳統(tǒng)的兩掃盤(pán)電動(dòng)清掃車(chē)的基礎(chǔ)上，在清掃車(chē)前部加裝第三個(gè)可以進(jìn)行伸縮運(yùn)動(dòng)控制的前掃盤(pán)機(jī)構(gòu)，是提高工作效率最有效也是最直接的一種改進(jìn)方式，實(shí)現(xiàn)效率和功能的兩大突破。因此，前掃盤(pán)機(jī)構(gòu)應(yīng)能在水平和豎直方向靈活運(yùn)動(dòng)并能進(jìn)行精確控制。

現(xiàn)國(guó)內(nèi)市場(chǎng)上常見(jiàn)的前掃盤(pán)機(jī)構(gòu)示意圖如下

1-底板，2-導(dǎo)軌，3-四連桿機(jī)構(gòu)，4-電機(jī)，5-前掃盤(pán)，6-升降電動(dòng)推桿，7-滑板，8-橫向電動(dòng)推桿

圖1.1現(xiàn)有前掃盤(pán)機(jī)構(gòu)示意圖

由上述前掃盤(pán)機(jī)構(gòu)示意圖可知，水平方向運(yùn)動(dòng)由橫向電動(dòng)推桿8，推動(dòng)滑板7在雙桿直行的導(dǎo)軌2上運(yùn)動(dòng)，通過(guò)對(duì)橫向電動(dòng)推桿的控制實(shí)現(xiàn)前掃盤(pán)臂的左右運(yùn)動(dòng)控制；掃盤(pán)的上下運(yùn)動(dòng)利用四連桿機(jī)構(gòu)3兩端等長(zhǎng)的擺桿分別鉸連接電機(jī)和滑板，四連桿機(jī)構(gòu)隨斜置的升降電動(dòng)推桿伸縮產(chǎn)生形變，實(shí)現(xiàn)外端相連的掃盤(pán)位置升降調(diào)節(jié)。該機(jī)構(gòu)水平運(yùn)動(dòng)行程為300mm～450mm，上下運(yùn)動(dòng)行程為200mm～250mm。

該前掃盤(pán)機(jī)構(gòu)的優(yōu)缺點(diǎn)如下：

該機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、緊湊，相對(duì)質(zhì)量較輕，運(yùn)動(dòng)靈活；但由于其水平運(yùn)動(dòng)和上下運(yùn)動(dòng)均是通過(guò)推桿電機(jī)來(lái)實(shí)現(xiàn)，鑒于電機(jī)使用壽命和的工作強(qiáng)度的影響，相對(duì)于機(jī)械結(jié)構(gòu)運(yùn)動(dòng)裝置，其工作可靠性與精確性隨著工作時(shí)間的增加而下降，因此還需繼續(xù)加以改進(jìn)。

2本論文設(shè)計(jì)的前掃盤(pán)機(jī)構(gòu)

鑒于目前市場(chǎng)已有的前掃盤(pán)機(jī)構(gòu)存在的缺點(diǎn)和不足，我們認(rèn)為，機(jī)械機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)裝置的可靠性和運(yùn)動(dòng)控制的精確性均會(huì)比使用推桿電機(jī)的掃盤(pán)機(jī)構(gòu)要高一些，因此，我們?cè)O(shè)計(jì)的前掃盤(pán)臂機(jī)構(gòu)水平運(yùn)動(dòng)通過(guò)齒輪齒條裝置來(lái)實(shí)現(xiàn)，上下運(yùn)動(dòng)通過(guò)螺紋螺桿裝置來(lái)實(shí)現(xiàn)，其結(jié)構(gòu)示意圖如下圖1.2所示。

1-底板，2-導(dǎo)軌，3-垂直運(yùn)動(dòng)旋轉(zhuǎn)電機(jī)，4-水平運(yùn)動(dòng)旋轉(zhuǎn)電機(jī)，5-導(dǎo)軌卡槽，6-主動(dòng)齒輪，7-齒條，8-滑塊，9-前掃盤(pán)臂，10-掃盤(pán)電機(jī)，11-前掃盤(pán)，12-工作臺(tái)，13-螺紋桿

圖1.2 前掃盤(pán)機(jī)構(gòu)示意圖

在上圖1.2中，前掃盤(pán)機(jī)構(gòu)水平運(yùn)動(dòng)由齒輪齒條機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)，齒輪6由旋轉(zhuǎn)電機(jī)4帶動(dòng)，與安裝在底板1上的齒條7嚙合，并帶動(dòng)整個(gè)工作臺(tái)12沿導(dǎo)軌2實(shí)現(xiàn)水平方向運(yùn)動(dòng)；豎直方向運(yùn)動(dòng)由旋轉(zhuǎn)電機(jī)3帶動(dòng)螺紋桿13運(yùn)動(dòng)，螺紋桿13與滑塊8通過(guò)螺紋連接，因此當(dāng)螺紋桿13與滑塊8之間的螺紋轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，帶動(dòng)滑塊8在工作臺(tái)滑槽內(nèi)上下運(yùn)動(dòng)。因此可將該機(jī)構(gòu)運(yùn)用于各類清掃車(chē)上實(shí)現(xiàn)清掃臺(tái)階及角落垃圾的功能。該機(jī)構(gòu)水平運(yùn)動(dòng)行程為：400～500mm；豎直方向行程180～250mm。

其工作狀態(tài)示意圖如圖1.3，圖1.4所示

圖1.3 清掃臺(tái)階示意圖

圖1.4 清掃角落示意圖

本文所設(shè)計(jì)的前掃盤(pán)機(jī)構(gòu)與原有機(jī)構(gòu)的相比，存在的優(yōu)缺點(diǎn)如下：

優(yōu)點(diǎn)：（1）水平運(yùn)動(dòng)的齒輪齒條機(jī)構(gòu)以及上下運(yùn)動(dòng)的螺紋螺桿機(jī)構(gòu)相比原來(lái)的推桿電機(jī)，運(yùn)動(dòng)的可靠性更高，使用壽命更長(zhǎng)；

（1）齒輪齒條機(jī)構(gòu)與螺紋螺桿機(jī)構(gòu)在相比原來(lái)的推桿電機(jī)在運(yùn)動(dòng)控制方面更加精確，

（2）水平運(yùn)動(dòng)與垂直運(yùn)動(dòng)的行程可根據(jù)小型電動(dòng)清掃車(chē)外觀尺寸進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)整，行程適用范圍更廣。

缺點(diǎn)：由于運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)都是通過(guò)能精確傳遞運(yùn)動(dòng)的且相互接觸的的機(jī)械裝置來(lái)實(shí)現(xiàn)，整個(gè)機(jī)構(gòu)的質(zhì)量相對(duì)于使用推桿電機(jī)的前掃盤(pán)機(jī)構(gòu)要重一些，其緊湊性也有所下降。

3結(jié)語(yǔ)

本文在傳統(tǒng)的兩掃盤(pán)小型電動(dòng)清掃車(chē)基礎(chǔ)上研發(fā)設(shè)計(jì)的新型具有三個(gè)旋轉(zhuǎn)清掃盤(pán)的電動(dòng)清掃車(chē)，成本低廉，結(jié)構(gòu)功能完善，適用范圍廣泛，進(jìn)一步減輕了環(huán)衛(wèi)工人的勞動(dòng)強(qiáng)度和提高清掃效率，具有非常廣闊的應(yīng)用前景。所設(shè)計(jì)的新型前掃盤(pán)機(jī)構(gòu)在實(shí)際試制與使用過(guò)程中，還可以根據(jù)實(shí)際情況做相應(yīng)的改進(jìn)，進(jìn)一步完善整個(gè)機(jī)構(gòu)性能，致力研發(fā)出一款適用性更高的小型電動(dòng)清掃車(chē)，推進(jìn)我國(guó)微型環(huán)衛(wèi)清掃車(chē)市場(chǎng)的健康和諧發(fā)展。

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