淺談高壓洗掃車垃圾箱結(jié)構(gòu)優(yōu)化設計

吳春艷

摘 要：高壓清掃器具有清洗效率高、運行方式多樣化等特點。廣泛應用于各種城市道路、高速公路，可對市政道路、隔離墻、路緣等進行除塵、降塵。高壓清掃器主要包括底盤、動力系統(tǒng)、液壓系統(tǒng)、垃圾箱、清掃盤、吸嘴等裝置。其中，垃圾箱主要用于收集高壓清洗后的垃圾和污水。因此，垃圾箱的設計決定了整車的連續(xù)工作時間。本文從垃圾箱的整體結(jié)構(gòu)入手，對垃圾箱的上、下、后門進行了分析，并對過濾裝置和后門鎖緊裝置的結(jié)構(gòu)進行了優(yōu)化，提高了垃圾箱在工作狀態(tài)下的安全性和可靠性。

關鍵詞：高壓洗掃車;垃圾箱;結(jié)構(gòu)優(yōu)化;設計

1 產(chǎn)能要求及任務

洗掃車生產(chǎn)線初步確定為產(chǎn)量為：1輛份/3天，生產(chǎn)規(guī)模為小批量生產(chǎn)，車間廠房由原型材車間半跨廠房改建而成，廠房面積80*24=1920m2。

洗掃車生產(chǎn)車間主要完成本公司洗掃車產(chǎn)品垃圾箱體、吸嘴、清水箱、污水箱和其他支架類小件的焊接，以及動力傳動系統(tǒng)、垃圾箱體、水、電、氣管路等底盤附件的裝配，同時還承擔成品和半成品零部件的板料以及毛坯存放。

2 生產(chǎn)工藝布局原則

生產(chǎn)線工藝布局要求在確保洗掃車產(chǎn)品質(zhì)量的前提下，盡可能采用市場上普遍使用的、成熟的生產(chǎn)工藝，設計中要盡可能地做到精確和細致，力爭在設備投入、人員配置、工序連接等方面做到經(jīng)濟高效。

3 工藝流程和布局情況

3.1 工序分析

3.1.1 下料工序

洗掃車零部件材料主要以鋼板、型材（矩管）為主。鋼板和型材主要材質(zhì)為不銹鋼板06Cr19Ni10、冷板DC01、Q355、Q235、NM400等，目前與公司垃圾車產(chǎn)品材質(zhì)基本相同，矩形、方形零部件可在剪板機上進行剪切，板材異型件可在等離子上進行割型，成型工序主要在數(shù)控折彎機進行;型材主要以鋸床切割方式進行加工。板料和型材均可在原生產(chǎn)車型下料車間進行下料加工，故生產(chǎn)布局時，對洗掃車的零部件下料工序不用單獨考慮。

3.1.2 焊接工序

（1）小件焊接工位：主要完成，清水箱、污水箱、掃盤、刷架及附件焊接、吸嘴體焊接等6種零件及分總成的焊接，其中清水箱按3天/套進行核算，焊接占用面積26m2，吸嘴體按2天/套核算，占用面積6m2，其余零部件焊接占地面積均小于2m2，焊接時間均小于一天，配備焊工8人，打磨工2人，焊機8臺，總占地面積149.6m2;

（2）垃圾箱焊接1工位：主要完成小副車架點固及焊接，根據(jù)小副車架外形尺寸，分為兩個焊接區(qū)（15m2），一個材料存放區(qū)（25m2），和一個成品存放區(qū)（15m2），配備焊工2人，打磨工1人，焊機2臺，總占地面積108.6m2;

（3）垃圾箱焊接2工位：主要完成前后骨架分總成焊接，分為兩個焊接區(qū)（12m2），一個材料存放區(qū)（26.5m2），配備焊工2人，焊機2臺，總占地面積94.2m2;

（4）垃圾箱焊接3工位：主要完成骨架分總成焊接，分為一個焊接區(qū)（21m2），一個材料存放區(qū)（26.5m2），配備焊工1人，打磨工1人，焊機1臺，總占地面積83.5m2。

3.1.3 裝配工序

（1）分裝1工位：主要完成垃圾箱及副車架總成分裝，分為2個副車架分裝區(qū)，2個垃圾箱分裝區(qū)，一個材料存放區(qū)（6m2），配備焊工1人，裝配工4人，焊機1臺，總占地面積114.4m2;

（2）裝配1工位：主要完成后防護及低壓水路裝配，有一個裝配區(qū)（23.5m2），配備焊工1人，裝配工2人，焊機1臺，總占地面積103m2;

（3）裝配2工位：主要完成動力傳動系統(tǒng)總成裝配，分為1個裝配區(qū)（23.5m2），1個發(fā)動機分裝區(qū)（9m2），2個存放區(qū)（5m2），配備焊工1人，裝配工3人，焊機1臺，總占地面積103m2;

（4）裝配3工位：主要完成吸嘴體及掃盤總成裝配，分為1個裝配區(qū)（3.5m2），1個吸嘴體分裝區(qū)（9m2），3個存放區(qū)（7.5m2），配備焊工1人，裝配工3人，焊機1臺，總占地面積103m2;

（5）裝配4工位：主要完成垃圾箱及清水箱總成裝配，有一個裝配區(qū)（23.5m2），配備焊工1人，裝配工3人，焊機1臺，總占地面積103m2。

3.2 設備能力分析

本文僅對生產(chǎn)過程中的焊接設備和起重設備進行分析，其他設備如風板等未進行分析。

3.2.1 焊接設備

焊機總計20臺，焊工只有15人，能夠滿足要求。

3.2.2 起重設備

（1）搭裝工位：5T橋式起重機一臺。需要在全車間吊運的分總成約有19種，每件吊運4次，每次按5min計算，起吊總時間為：19*5*4=380min，設備每天按10H計算可用時間為：10*60=600min，設備利用率：380/600=0.63，屬合理范圍;

（2）焊接工位：兩臺3T起重機。需要吊運的零部件約有45種，每件吊運4次，每次按5min計算，起吊總時間為：44.7*5*4=900min，設備每天按10H計算可用時間為：10*2*60=1200min，設備利用率：900/1200=0.75，屬合理范圍。

3.3 涂裝工序

洗掃車涂裝工序主要以空氣噴涂為主，吸嘴、清水箱和支架類小件噴涂，目前只有涂裝線1條。洗掃車中最大零部件為垃圾箱，其尺寸5528*2485*2255，符合涂裝線最大涂裝零部件尺寸9600*3600*3500要求，故現(xiàn)有涂裝線可滿足洗掃車產(chǎn)品的涂裝要求，使用涂裝線對洗掃車進行涂裝，所以涂裝工序也不用進行單獨考慮。

3.4 生產(chǎn)布局

洗掃車生產(chǎn)線在80*24米的場地上，采用從西向東的物流方向，布置垃圾箱裝焊線1條，底盤搭裝線1條，各4個工位，按3天/臺的產(chǎn)能進行布置。

4 垃圾箱的結(jié)構(gòu)設計

洗掃車的垃圾箱主要分為上部垃圾桶箱和下部清水箱及污水箱。上垃圾池和下清水池通常用隔板隔開，形成一個獨立的空間，以保證垃圾產(chǎn)生的污水不會污染清水池內(nèi)的水。

垃圾箱一般設計為單層不銹鋼結(jié)構(gòu)，箱體底部傾斜，便于傾倒垃圾和污水。當垃圾箱液位達到一定高度時，報警系統(tǒng)報警，停止運行，及時排放污水。在排放污水時，在安裝在車上的液壓缸升起將垃圾桶吊起之前，應打開卸料保護裝置，防止傾倒和卸載過程中液壓作用的不安全事故。打開保護裝置后，垃圾箱后門由液壓缸打開、關閉和鎖定。傾倒后，應關閉保護裝置，然后垃圾才能回到原來的位置。

4.1 垃圾箱頂部設計

頂板上安裝有密封板，密封板覆蓋在大氣缸孔上。目的是觀察風扇的運行狀況。因此，為了防止碎屑掉落，密封板上設有手柄，便于開啟和關閉。在前清水池對應的頂板上安裝兩個90度彎頭。其目的是為了在加水時，排除前水箱內(nèi)的空氣，防止水箱內(nèi)壓力過大而導致側(cè)板變形。頂板設有四個吊環(huán)，與四個吊環(huán)相對應的頂板下焊接不銹鋼管。箱體由吊環(huán)上的吊環(huán)螺栓吊起，防止箱體在起吊過程中變形或撕裂。

4.2 箱體底部設計

風機口焊板與風機口通過密封圈相連接，避免漏氣。車輛前水箱兩邊均設有溢流管，可操控清水箱的水量。當水量超限時，水會自動溢出，起到及時報警的效果。廢物箱中的廢物經(jīng)過設備在底板兩邊的吸入管來完成。吸入管與中心吸嘴上的吸入管銜接。吸入管上端伸入垃圾箱，與垃圾箱底板成60°角。其意圖是避免垃圾出吸管口后在重力效果下吸入管。給水設備由球閥、濾水器、消火栓組成，完成加、排水。升降油缸底座焊接在兩個主梁之間，銜接固定在副車架上的升降油缸。

4.3 箱體后門規(guī)劃

垃圾箱后門的開關由液壓缸完成。液壓缸上端與后板上的固定座銜接。液壓缸的伸縮可以操控后門的開關。油缸下端裝有楔形導向設備。當后門關閉時，楔形設備上的導塊經(jīng)過導向缸進入固定在底板上的條帶座并鎖緊。后門上有一個排水管，排水管前面裝有過濾器。當垃圾箱中的污水達到一定高度后，污水可在作業(yè)前經(jīng)過污水管排放。

5 垃圾箱的結(jié)構(gòu)優(yōu)化規(guī)劃

5.1 過濾設備優(yōu)化

污水箱內(nèi)的過濾設備是為了避免垃圾箱內(nèi)的垃圾經(jīng)過箱體側(cè)板前的風口吸入風機，造成風機口阻塞。如果側(cè)板上的風機口過小，風機的動態(tài)功能將得不到充分發(fā)揮。因而，應盡可能增大橫截面積。同時，因為長期接觸垃圾等物品，大量塵埃和雜物會吸附在過濾設備上，造成過濾設備阻塞?？紤]到以上問題，為提高污水箱的除塵功能，可將過濾設備規(guī)劃成楔形鎖緊過濾設備。該設備由兩塊濾板組成。每個濾板頂部焊接有活動銷，可完成定期分離和清洗。

5.2 導向鎖緊設備優(yōu)化

因為污水箱后板上的導向設備是單支點固定的，如果有加工差錯和設備差錯，導向設備上的導管和尾板上的條形座就不能很好地定位和設備，不能起到引導和固定后門的效果。因而，導向設備可在尾板上用三個支點導向固定，在一根鋼管上均勻安置三個有斜度的吊鉤，可調(diào)鋼管焊接在底板上三個吊鉤的相應方位，并用吊鉤固定。當后門液壓缸收縮時，三個掛鉤將脫離相應的鋼管，翻開后門。當液壓缸伸出時，三個吊鉤伸入底板，用相應的鋼管鉤住。只要能鉤住底板上的固定管，后門就可以鎖上。這種規(guī)劃在提高導向設備鎖緊功能的同時，也提高了規(guī)劃的穩(wěn)定性。

6 結(jié)論

通過對垃圾箱結(jié)構(gòu)的分析和過濾裝置、導向鎖緊裝置的優(yōu)化，進一步提高了垃圾箱的除塵性能，提高了后門導向裝置的鎖緊性能，為垃圾桶的整體結(jié)構(gòu)優(yōu)化奠定了良好的基礎，為試生產(chǎn)提供了依據(jù)。

參考文獻：

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