掃路車掃刷自適應(yīng)觸地壓力調(diào)節(jié)系統(tǒng)

任 浩

REN Hao

中國重汽集團(tuán)青島重工有限公司 山東青島 266000

掃路車掃刷自適應(yīng)觸地壓力調(diào)節(jié)系統(tǒng)

任 浩

REN Hao

中國重汽集團(tuán)青島重工有限公司 山東青島 266000

分析了目前掃路車掃刷觸地系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，指出了此類掃路車在進(jìn)行清掃作業(yè)時(shí)，其掃刷觸地壓力難以保證均勻一致，存在掃刷磨損過快、清掃效率低的缺陷。針對(duì)上述缺陷，介紹了一套新型觸地壓力調(diào)整機(jī)構(gòu)，可實(shí)現(xiàn)觸地壓力的精確調(diào)整，保證了作業(yè)時(shí)掃刷觸地壓力保持一致。

掃路車 掃刷 掃盤觸地壓力 磨損

1 前言

隨著我國城鎮(zhèn)化率不斷提高，人們對(duì)城鎮(zhèn)環(huán)境衛(wèi)生的要求也不斷提高，這種不斷擴(kuò)大的保潔需求促進(jìn)了各種環(huán)衛(wèi)保潔機(jī)械的研發(fā)制造。

對(duì)于集路面清掃、垃圾收集和運(yùn)輸為一體的掃路車來說，掃刷是影響其清潔性能的關(guān)鍵部件，也是掃路車作業(yè)時(shí)易耗損的部件，它通常在連續(xù)工作十余個(gè)工作日后就需要更換。影響掃刷磨損程度的因素很多，掃刷的觸地壓力是其中一個(gè)重要因素。通過對(duì)北京、上海、天津等城市使用的掃路車調(diào)查發(fā)現(xiàn)，目前我國自主研發(fā)的掃路車都是通過彈簧拉桿控制掃刷的觸地壓力。由于這種方式調(diào)整起來比較麻煩，因此一般情況下，操作人員連續(xù)作業(yè)幾天后，才會(huì)對(duì)掃刷觸地壓力進(jìn)行一次調(diào)整，由此大大影響了清掃效果，并且此結(jié)構(gòu)不能保證掃刷觸地壓力的一致性。因此，提高掃刷材料的耐磨性和設(shè)計(jì)簡單可靠的掃刷自適應(yīng)觸地壓力調(diào)整系統(tǒng)很有必要，這對(duì)提高掃路車清掃性能、降低作業(yè)成本具有較大的現(xiàn)實(shí)意義。

2 掃刷觸地壓力調(diào)整機(jī)構(gòu)原理

我國現(xiàn)有的主流掃路車掃刷觸地壓力是通過調(diào)整彈簧和拉桿的長度來調(diào)整掃刷觸地壓力的。此種結(jié)構(gòu)下，掃刷與路面的接觸壓力不可控，壓力會(huì)隨路面的高低起伏而發(fā)生變化，出現(xiàn)漏掃或者掃刷磨損嚴(yán)重等現(xiàn)象?，F(xiàn)以國內(nèi)主流掃路車為例，對(duì)其中的一個(gè)掃刷加以研究，以期找到改進(jìn)辦法。掃刷觸地壓力調(diào)整機(jī)構(gòu)如圖1所示。

圖1 傳統(tǒng)掃刷觸地壓力調(diào)整機(jī)構(gòu)

傳統(tǒng)的掃刷接地壓力調(diào)整機(jī)構(gòu)由掃刷支撐結(jié)構(gòu)、氣缸、四連桿機(jī)構(gòu)、掃盤、彈簧及拉桿機(jī)構(gòu)連接組成。通過氣缸的收放實(shí)現(xiàn)掃刷的升降，如圖2所示。當(dāng)兩位五通電磁換向閥處于如圖2所在的位置時(shí)，鎖止閥打開，氣缸小腔連通大氣，掃刷通過自重降落，與地面接觸，之后通過調(diào)整彈簧和拉桿的距離實(shí)現(xiàn)調(diào)整掃盤上下位置，從而得到不同的掃刷觸地壓力。通過該方法調(diào)整掃刷觸地壓力有諸多不便，以至于有的操作者從不進(jìn)行調(diào)整。

圖2 傳統(tǒng)掃刷觸地壓力調(diào)整示意圖

3 目前國內(nèi)研究機(jī)構(gòu)研究現(xiàn)狀

目前，國內(nèi)研究機(jī)構(gòu)有做出如圖3所示的壓力測試傳感機(jī)構(gòu)[1]，安裝在馬達(dá)安裝底板上的掃刷馬達(dá)的輸出軸通過法蘭與法蘭連接軸連接，在法蘭軸上和外套架內(nèi)裝有直線軸承和滑塊及主彈簧，外套架上有一法蘭與掃盤固定，在外套架的上端裝有滾動(dòng)軸承和頂桿支架，頂桿支架上頂桿通過安裝板上導(dǎo)向孔指向微動(dòng)開關(guān)的觸頭；馬達(dá)軸旋轉(zhuǎn)時(shí)，由法蘭軸上滑塊帶動(dòng)外套架及掃盤旋轉(zhuǎn)；掃盤通過外套架、主彈簧和滑塊懸掛在法蘭軸上，這樣，掃盤既可隨馬達(dá)軸轉(zhuǎn)動(dòng)，還可沿法蘭軸上下移動(dòng)，以實(shí)現(xiàn)傳感壓力位移。壓力測試傳感機(jī)構(gòu)處于工作狀態(tài)時(shí)，其主副彈簧均受壓，主彈簧承受掃盤自重和副彈簧壓力，副彈簧起到調(diào)節(jié)觸地壓力并提高本機(jī)構(gòu)工作可靠性和穩(wěn)定性的作用；滾動(dòng)軸承保持安裝在外套加上的頂桿支架不轉(zhuǎn)并能隨外套架一起上下移動(dòng)；法蘭軸上滑塊帶動(dòng)外套架及掃刷轉(zhuǎn)動(dòng)并能讓外套架相對(duì)法蘭軸上下移動(dòng)；直線軸承用來減少外套架上下滑動(dòng)的摩擦力，提高測力機(jī)構(gòu)的精確度。

但此設(shè)計(jì)中的掃刷觸地壓力是在掃刷每次下放過程中獲得的，一旦確定，清掃作業(yè)時(shí)并不會(huì)實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)掃刷的觸地壓力。

圖3 掃刷觸地壓力測試傳感機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)圖

4 掃刷自適應(yīng)調(diào)節(jié)觸地壓力系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

目前，在國內(nèi)掃刷觸地壓力研究沒有突破性進(jìn)展的情況下，本文提出的掃刷自適應(yīng)調(diào)節(jié)觸地壓力系統(tǒng)可以解決掃刷接地壓力難以控制的問題。其系統(tǒng)包括氣缸、掃刷支撐結(jié)構(gòu)、四連桿機(jī)構(gòu)及掃刷觸地壓力控制系統(tǒng)。掃刷觸地壓力控制系統(tǒng)包括梭閥、鎖止閥、電磁換向閥、減壓閥及氣源，其中電磁換向閥包括兩位五通電磁換向閥和兩位兩通電磁換向閥；氣源連接兩路管路并在兩路管路之間切換，一路通過兩位五通電磁換向閥依次連接鎖止閥、梭閥、氣缸，另一路通過兩位兩通電磁換向閥依次連接減壓閥、梭閥、氣缸；兩個(gè)進(jìn)氣口分別連接鎖止閥和減壓閥，出氣口連接氣缸。掃刷自適應(yīng)調(diào)節(jié)觸地壓力結(jié)構(gòu)如圖4所示。

圖4 掃刷自適應(yīng)調(diào)節(jié)觸地壓力結(jié)構(gòu)示意圖

掃刷自適應(yīng)調(diào)節(jié)觸地壓力結(jié)構(gòu)的控制系統(tǒng)的氣源由汽車底盤提供，如圖5所示。氣源給整個(gè)系統(tǒng)持續(xù)供氣，氣源通過兩位五通電磁換向閥、鎖止閥、梭閥向氣缸提供高壓氣時(shí)，氣缸收縮，掃刷收回；如需掃刷落地工作時(shí)，如圖6所示，兩位五通電磁換向閥接到電信號(hào)后向左打開通氣，鎖止閥被打開，氣缸小腔與大氣相連，掃刷靠自重帶動(dòng)氣缸伸出，掃刷落地，之后兩位兩通電磁換向閥自動(dòng)收到一個(gè)電信號(hào)，閥塊向右移動(dòng)打開通氣，高壓氣通過減壓閥變?yōu)榈蛪簹猓詈蠼?jīng)過梭閥將低壓氣供給氣缸小腔，氣缸小腔對(duì)掃刷產(chǎn)生向上的提升力。經(jīng)過減壓閥調(diào)整氣壓，氣缸小腔產(chǎn)生的提升力略微小于掃刷自重，因此大大減小了掃刷對(duì)地面產(chǎn)生的正壓力N，從而減小了掃刷與地面產(chǎn)生的摩擦力F，極大降低了掃刷的磨損速度。

圖5 掃刷回收狀態(tài)控制示意圖

圖6 掃刷工作狀態(tài)控制示意圖

5 結(jié)語

掃刷自適應(yīng)調(diào)節(jié)觸地壓力系統(tǒng)通過無極調(diào)節(jié)氣壓，可以精確設(shè)定掃刷與地面的接觸壓力，掃刷與地面之間的壓力不會(huì)因路面高低起伏而發(fā)生變化，接觸壓力調(diào)整好后，無需再根據(jù)掃刷的磨損量進(jìn)行人工調(diào)節(jié)，方便實(shí)用的同時(shí)更能有效地控制掃刷磨損量且不會(huì)出現(xiàn)漏掃現(xiàn)象，降低了掃路車的使用成本，提高了清潔效率。

目前，掃刷自適應(yīng)調(diào)節(jié)觸地壓力系統(tǒng)已應(yīng)用到了掃路車上，并獲得了專利保護(hù)（專利號(hào)：ZL201620165342.3）。配置該系統(tǒng)的掃路車已經(jīng)出口部分國家，經(jīng)超過1 000 h的使用驗(yàn)證，安裝此系統(tǒng)的掃路車掃刷更換周期延長，性能可靠，使用方便，得到了用戶的高度好評(píng)。

希望此系統(tǒng)可得到推廣，促進(jìn)我國的掃路車行業(yè)的發(fā)展（提示：使用此系統(tǒng)時(shí)請(qǐng)得到專利所有者的授權(quán)許可，避免侵權(quán)）。

[1]耿興平,何黎娟.掃路車掃刷處理壓力自控裝置的研究[J].專用汽車，2009(09):61-62.

Brush Self-adaptive Touch Ground Pressure Adjustment System in Sweeper

the structure of touching ground system of current sweeper trucks was analyzed, and the difficulty was point out to keep the pressure of the brush uniform when the sweepers with this structure clean up the road. and thus the brush is worn out fast, and the cleaning efficiency is low as well. To resolve the problem, a new set of pressure adjustment structure is put forward, which realized the accurate adjustment and ensure the uniformity of pressure.

sweeper ; brush; touching ground pressure;worn out

U469.6+91.03

A

1004-0226(2017)08-0109-03

任浩，男，1989年生，助理工程師，主要從事道路清掃設(shè)備的研發(fā)工作。

2017-05-22