吸掃式邊溝清掃設(shè)備的研發(fā)與應(yīng)用

張學(xué)禮

(甘肅省白銀公路局景泰公路段，甘肅 白銀 730400)

隨著我國公路運(yùn)輸業(yè)的高速發(fā)展，對公路養(yǎng)護(hù)工作提出了更高的要求。根據(jù)公路養(yǎng)護(hù)工作的需要，現(xiàn)在國內(nèi)各大機(jī)械生產(chǎn)廠家根據(jù)作業(yè)要求，研發(fā)出了各種適用于生產(chǎn)養(yǎng)護(hù)需要的設(shè)備，如路面保潔有清掃車，綠化帶修整有多功能修剪機(jī)，唯獨(dú)邊溝清理無專業(yè)設(shè)備，仍然采用人工勞動(dòng)，清掃效率低。一些養(yǎng)護(hù)單位養(yǎng)護(hù)路段邊溝分散、路線長，為保證公路路域環(huán)境整潔，需常態(tài)化清掃，投入大量的人力物力，不僅人工勞動(dòng)強(qiáng)度大、養(yǎng)護(hù)成本高，還存在嚴(yán)重的安全隱患。

近年來，許多單位使用小型挖掘機(jī)代替人工對邊溝進(jìn)行清理作業(yè)，但由于溜方、堵塞現(xiàn)象較少，普遍邊溝內(nèi)雜物不多，清理速度不盡人意，且對挖掘機(jī)操作要求較高，在清理作業(yè)中易損壞邊溝，增加養(yǎng)護(hù)成本。因此，根據(jù)養(yǎng)護(hù)需要，研制一款專用的、高效的、環(huán)保的邊溝清掃設(shè)備，替代人工作業(yè)，提升邊溝清掃效率，提高作業(yè)人員安全性，愈發(fā)的迫在眉睫。

1 邊溝清掃設(shè)備的設(shè)計(jì)背景及要點(diǎn)

公路邊溝是將路面、路肩及邊坡的降水匯集和排出而設(shè)置的公路排水設(shè)施，是路基邊坡與路外側(cè)部分連接的關(guān)節(jié)部位，它在維持路基的穩(wěn)定性的同時(shí)，完善了路基、路側(cè)的連接。

邊溝清掃的設(shè)計(jì)要點(diǎn)：邊溝垃圾主要由碎石、沙子、塵土以及生活垃圾為主，經(jīng)實(shí)踐測試，純吸式道路清掃車負(fù)壓吸掃可將邊溝垃圾清理干凈。

因此，我們在純吸式道路清掃車基礎(chǔ)上進(jìn)行改裝，增加邊溝清掃設(shè)備，該設(shè)備主要設(shè)計(jì)要點(diǎn)為。

(1)以負(fù)壓吸掃為主，采用蛟龍螺旋將邊溝垃圾松散、聚集，垃圾直接吸入清掃車內(nèi)；

(2)采用清掃車牽引行走，蛟龍螺旋輔助前進(jìn)；

(3)設(shè)置導(dǎo)向限位頂輪，使邊溝清掃設(shè)備沿邊溝側(cè)壁行走，確保邊溝側(cè)壁在清掃中不受損壞；

(4)設(shè)置高低調(diào)節(jié)裝置，使蛟龍螺旋工作中不損傷邊溝底板；

(5)道路清掃車安裝吸掃式邊溝清掃設(shè)備放置工具，非作業(yè)狀態(tài)下可將吸掃式邊溝清掃設(shè)備固定在放置工具上。

2 吸掃式邊溝清掃設(shè)備的組成和作業(yè)流程

2.1 吸掃式邊溝清掃設(shè)備的組成

吸掃式邊溝清掃設(shè)備的系統(tǒng)包括：行走機(jī)架系統(tǒng)，螺旋系統(tǒng)，吸掃及牽引系統(tǒng)，放置系統(tǒng)。

(1)行走機(jī)架系統(tǒng)

由行走輪、機(jī)架、限位頂輪等組成，作業(yè)過程中由清掃車牽引行走，前置行走輪可進(jìn)行上下調(diào)整，使螺旋輕觸地面，不損傷邊溝底板；四個(gè)限位頂輪在邊溝內(nèi)進(jìn)行限位，確保清掃設(shè)備適應(yīng)不同邊溝形狀，并順著邊溝行駛。

(2)螺旋系統(tǒng)

采用左右兩組蛟龍螺旋將邊溝垃圾松散，并聚集至中間，根據(jù)邊溝垃圾類型，大型垃圾主要以飲料瓶為主，因此選取螺距p=80 mm，螺旋外徑D=200 mm，軸徑d=(0.2～0.35)D，因負(fù)載較輕，選取50 mm。

(3)吸掃及牽引系統(tǒng)

由吸嘴、吸掃風(fēng)管、牽引裝置組成，用于延伸清掃車吸風(fēng)口及牽引邊溝清掃設(shè)備行走。

①吸嘴采用錐形設(shè)計(jì)，增大吸掃面積的同時(shí)減少垃圾收集過程中的摩擦力。

②吸掃風(fēng)管：吸掃風(fēng)管主管道采用φ160鋼管，離地高度1.5 m，用以避讓公路與邊溝之間的障礙物(波形梁、里程碑等)，與道路清掃車吸風(fēng)口及邊溝清掃設(shè)備連接采用螺紋軟管，軟管與鋼管連接采用快速接頭，保證邊溝清掃時(shí)清掃設(shè)備快速投入使用。

③牽引裝置：清掃設(shè)備通過主風(fēng)管牽引，牽引采用動(dòng)滑輪結(jié)構(gòu)，減輕行走所需牽引力并有效保證

邊溝清掃設(shè)備行走轉(zhuǎn)彎時(shí)的穩(wěn)定性；同時(shí)蛟龍螺旋輕觸邊溝底板旋轉(zhuǎn)輔助前進(jìn)，使整個(gè)行走系統(tǒng)更加平穩(wěn)。

④固定方式：清掃過程中主風(fēng)管采用鉸接固定，作業(yè)中打開并與支撐桿連接固定，非作業(yè)時(shí)折疊固定在清掃車上，保證行車安全。

(4)放置系統(tǒng)

道路清掃車后安裝清掃設(shè)備放置裝置，非作業(yè)時(shí)清掃設(shè)備固定在放置裝置上，保證行車安全。

2.2 作業(yè)流程

(1)將清掃設(shè)備放置至邊溝內(nèi)，連接主風(fēng)管與軟管，并調(diào)整牽引鋼絲繩長度；

(2)主管道與支撐桿連接固定；

(3)調(diào)整導(dǎo)向限位頂輪，使邊溝清掃設(shè)備沿邊溝壁正常行走；上下調(diào)整前置行走輪，使螺旋輕觸地面；

(4)啟動(dòng)螺旋馬達(dá)，進(jìn)入工作狀態(tài)；

(5)該段邊溝清理完成后，若下一段邊溝較近，可將清掃設(shè)備吊起直接行使至下一段邊溝；若下一段邊溝較遠(yuǎn)，需將清掃設(shè)備放置在放置裝置后，主管道收回進(jìn)入非工作狀態(tài)行駛至下一段邊溝。

3 吸掃式邊溝清掃設(shè)備創(chuàng)新點(diǎn)

3.1 機(jī)架及行走設(shè)計(jì)

嚴(yán)格按照標(biāo)準(zhǔn)邊溝尺寸進(jìn)行設(shè)計(jì)，保證清掃的順暢性；行走采用清掃車牽引、蛟龍螺旋輔助，簡化了設(shè)備，降低了成本；牽引采用動(dòng)滑輪機(jī)構(gòu)，減低了清掃設(shè)備轉(zhuǎn)向、擺動(dòng)時(shí)的不平衡，從而防止小車傾斜、側(cè)翻。

3.2 吸掃式設(shè)計(jì)

對吸掃式道路清掃車進(jìn)行改進(jìn)，符合國內(nèi)清掃標(biāo)準(zhǔn)，對環(huán)境無污染，達(dá)到了環(huán)保要求。

3.3 螺旋系統(tǒng)設(shè)計(jì)

針對邊溝垃圾的特性，采用螺旋蛟龍對邊溝垃圾進(jìn)行翻松、聚集，防止邊溝垃圾結(jié)塊、成團(tuán)難以吸掃，保證了清掃效率。

4 技術(shù)特點(diǎn)及參數(shù)

4.1 技術(shù)特點(diǎn)

對現(xiàn)有吸掃式道路清掃車進(jìn)行改進(jìn)，增加小型高效的邊溝清掃設(shè)備，成本低廉，結(jié)構(gòu)緊湊，操作簡單，可完全替代人工邊溝清掃和收集作業(yè)；螺旋刮料結(jié)構(gòu)，保證了清掃效率；限位頂輪及牽引動(dòng)滑輪結(jié)構(gòu)，保證了適應(yīng)于各種類型邊溝清掃作業(yè)。

4.2 技術(shù)參數(shù)

(1)清掃寬度：380～420 mm；

(2)清掃速度：4～6 km/h；

(3)清掃效率：≥90%；

(4)外觀尺寸：630 mm×386 mm×230 mm；

(5)設(shè)備質(zhì)量：23 kg。

5 實(shí)際應(yīng)用效果

G338線邊溝清掃工作中，在采用了吸掃式邊溝清掃設(shè)備后僅需要一名職工就完成了十名職工的邊溝清掃量，雜物清掃率高于90%，且用時(shí)比原來縮短了5%，提高了邊溝清掃效率。

通過邊溝清掃設(shè)備的使用，實(shí)現(xiàn)了機(jī)械化替代人工作業(yè)的目標(biāo)，提高了工作效率，節(jié)約了成本，減輕了作業(yè)人員的勞動(dòng)強(qiáng)度，保障了作業(yè)人員的人身安全和身體健康，具有良好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。

6 結(jié)束語

基于目前市場上的尚無專業(yè)邊溝清掃的設(shè)備，此設(shè)備可有效提升公路養(yǎng)護(hù)效率及發(fā)展需求，其獨(dú)特的邊溝清掃技術(shù)及對各種邊溝的適應(yīng)性，可有效提升邊溝清掃效率，替代人工清掃作業(yè)，大大減少工人勞動(dòng)強(qiáng)度及作業(yè)安全隱患，有效保護(hù)生態(tài)環(huán)境，實(shí)現(xiàn)綠色養(yǎng)護(hù)、環(huán)保養(yǎng)護(hù)。