無塵道路清掃車設(shè)計研究*

王文明，朱 良，劉德華，高英敏

1.河北科技工程職業(yè)技術(shù)大學(xué)，河北 邢臺 054035

2.河北省中小型非標裝備技術(shù)創(chuàng)新中心，河北 邢臺 054035

目前我國處于高速建設(shè)和發(fā)展階段，道路施工建設(shè)、房屋施工建設(shè)項目等越來越多。進行鋼鐵、電力、礦山和路橋作業(yè)的道路施工時，路面會產(chǎn)生大量的作業(yè)垃圾。掃路車雖已成為城市環(huán)境衛(wèi)生中不可缺少的機械設(shè)備，但對道路施工作業(yè)中產(chǎn)生的煤灰、沙土、渣土、碎石等卻無法有效清除。目前對道路施工路面的清潔方式主要有兩種：一種是采用大量人員手持清潔工具進行清掃，該方法勞動強度大、作業(yè)效率低，而且會造成大量的粉塵污染，不但會危害工作人員的身體健康，而且污染環(huán)境；另一種方法是采用市內(nèi)道路清掃車輛，這類車輛適合清潔度高的市內(nèi)路面的清掃工作，對于施工路面上大量的碎石的清潔效果較差。因此，有必要開發(fā)一種高效的、低揚塵的、能完成施工路面清掃工作的工程車輛。

針對道路施工路面清掃特點，文章設(shè)計的無塵道路清掃車采用清掃中灑水抑塵的方式，清掃、儲塵、傾倒一體化設(shè)計，整體結(jié)構(gòu)通過多級門架與汽車駕駛室前端連接。該道路清掃車適用于多種條件下施工路面的清掃作業(yè)，尤其適合用于路面具有大量碎石的施工道路，可以將道路路面中厚度在2cm以上的沙土、煤灰、泥土和渣土，以及厚度為1～4cm的石子清掃干凈，對施工路面的清掃效果極佳。同時，該清掃車工作效率高，結(jié)構(gòu)簡單，具有無揚塵的特點，相對于真空吸掃式道路清掃車，其價格優(yōu)勢顯著。

1 道路清掃車的分類及特點

道路清掃車一般以行走方式、作業(yè)方式或除塵方式分類。按照行走方式的不同可分為手推式、手扶式和自走式。下文詳細介紹以作業(yè)方式和除塵方式進行分類的道路清掃車。

1.1 以作業(yè)方式分類

按照作業(yè)方式的不同可將道路清掃車分為純掃式、純吸式和吸掃式3種類型。（1）純掃式路面清掃車是指單純依靠掃刷清除路面垃圾，并用容器進行收集，再將路面垃圾塵土等污物轉(zhuǎn)運的清掃車，一般適用于城市道路的日常清潔工作，其優(yōu)點是結(jié)構(gòu)簡單、使用成本低，缺點是揚塵大，空氣污染嚴重。（2）純吸式道路清掃車是指單純依靠真空氣動輸送設(shè)備清除、收集和運送路面垃圾塵土等污物的清掃車。該清掃車無二次揚塵污染，功能上優(yōu)于純掃車道路清掃車，一般采用負壓純吸的原理，其沒有清掃裝置，也沒有儲水灑水機構(gòu)，結(jié)構(gòu)也較簡單，適用于易產(chǎn)生揚塵污染的多粉塵、高濃度和大密度的工礦企業(yè)道路清掃，是環(huán)衛(wèi)清潔及物料回收的優(yōu)選產(chǎn)品，但是對大顆粒物的清掃效果不明顯。（3）吸掃車道路清掃車是指依靠機械清掃和真空氣動輸送設(shè)備相結(jié)合的方式，清除、收集和運送路面垃圾塵土等污物的清掃車，一般采用掃刷將垃圾掃至吸塵口附近，再利用高速氣流將垃圾吸到收集箱，為了不排出有二次空氣污染的氣流，清掃車一般帶有除塵裝置，即氣流進入垃圾箱必須經(jīng)過除塵后再排出。吸掃車道路清掃車清掃范圍寬，適應(yīng)性好，清掃垃圾徹底，清掃質(zhì)量較高。

1.2 以除塵方式分類

按照除塵方式的不同道路清掃車可分為干式、濕式和干濕兩用式3種類型。（1）干式清掃車無噴水或灑水裝置，常用在純吸式清掃車中，吸掃式清掃車中也有應(yīng)用，其必須在垃圾箱或管理系統(tǒng)中設(shè)置過濾器，按照過濾器型式的不同，部分干式吸掃式清掃車也在盤刷處采取噴水壓塵的方式，以防在除塵的過程中將過濾器堵塞。干式清掃車的優(yōu)點是無須用水，可在環(huán)境溫度較低的寒冷地區(qū)使用，也可在少水干旱地區(qū)使用。（2）濕式清掃車帶有噴水或灑水裝置，其優(yōu)點是采用噴水降塵，有效抑制了揚塵現(xiàn)象；缺點是塵土等噴水作業(yè)后易形成更大體積的顆粒，增加了比重，增大了輸送難度，且在寒冷地區(qū)噴水后的垃圾易結(jié)冰，增加了吸掃的難度。（3）干濕兩用式清掃車帶有噴水或灑水裝置，由清掃作業(yè)操作者決定是否噴水或灑水。

總之，道路清掃車結(jié)構(gòu)和型式多樣，針對不同工況條件應(yīng)設(shè)計合理結(jié)構(gòu)的道路清掃車，以滿足不同環(huán)境的工作需要。

2 無塵道路清掃車的工作原理

無塵道路施工清掃車的動力依靠發(fā)動機，發(fā)動機采用內(nèi)燃機，行駛時發(fā)動機的飛輪輸出的動力傳遞給汽車變速箱，最終傳遞給車輪，為汽車的行駛提供動力。發(fā)動機為水泵提供動力，實現(xiàn)清掃過程中噴灑水；發(fā)動機通過液壓泵為液壓馬達提供動力，帶動清掃輥刷的旋轉(zhuǎn)清掃。清掃車隨著在道路上行駛，清掃輥刷不斷將道路垃圾清掃收集到儲塵箱中，同時在清掃過程中噴灑裝置通過噴水嘴將水噴射出，形成水霧，有效消除揚塵。當(dāng)清掃完成后，駕駛員操作相應(yīng)的液壓閥，通過多級門架的升降液壓油缸驅(qū)動清掃輥刷（與所連接的所有部件）向上移動至合適高度，再啟動傾倒液壓油缸，將儲塵箱中的道路垃圾傾倒至指定位置。清掃輥刷采用鋼絲或尼龍絲，可以將顆粒狀的垃圾掃到儲塵箱中，從而增強碎石的施工路面的清掃效果。

3 無塵道路施工清掃車的設(shè)計

我國清掃車的研究起步較晚，針對存在大量碎石的施工路面的清掃車技術(shù)還不成熟，而國外的施工用清掃車價格昂貴，使用和維護維修成本較高。針對這一情況，筆者設(shè)計了一種結(jié)構(gòu)簡單、帶噴水抑塵功能的濕式自走式無塵道路清掃車，除適合城市道路路面清掃外，還適用于高速、市政建設(shè)、路橋建設(shè)施工用清掃，尤其對于具有大量碎石的施工路面，清掃效果好。該清掃車的突出優(yōu)點是結(jié)構(gòu)簡單，價格較低，實現(xiàn)了沙土及小碎石路面的無塵清掃。

3.1 整體方案

無塵道路清掃車采用定型汽車底盤作為牽引動力，包括機動車、動力裝置、噴水裝置、清掃裝置、傾倒液壓油缸、多級門架和過濾裝置，動力裝置安裝在機動車上，清掃裝置通過多級門架與汽車駕駛室前端相連。多級門架的固定架與機動車的前端連接，在多級門架的固定架與移動架之間裝有升降液壓油缸。根據(jù)清掃寬度要求，可以設(shè)計不同幅寬的清掃裝置，匹配不同功率發(fā)動機的汽車底盤。

3.2 清掃裝置

清掃裝置包括清掃輥刷、儲塵箱和防塵罩。清掃輥刷的兩端轉(zhuǎn)動安裝在防塵罩兩側(cè)下部的支架之間，防塵罩的該支架的后端與多級門架的移動架固定連接，多級門架的固定架與機動車的前端連接，在多級門架的固定架與移動架之間裝有升降液壓油缸；清掃輥刷與動力裝置中的液壓馬達傳動連接；防塵罩的前面頂端兩側(cè)與儲塵箱的頂端鉸接，在該儲塵箱上部與防塵罩頂部之間分別鉸接傾倒液壓油缸的兩端，儲塵箱前端與地面之間留有間隙；清掃輥刷由輥軸和徑向連接在輥軸表面的硬質(zhì)刷毛組成。

3.3 噴水裝置

噴水裝置包括水管、噴水嘴和供水系統(tǒng)。供水系統(tǒng)包括過濾裝置、水泵、水箱和閥門，水泵的入口與水箱連接，水泵的出口通過串聯(lián)的過濾裝置和閥門與水管連接。水管沿著儲塵箱和防塵罩的外側(cè)下邊布置，在儲塵箱和防塵罩下邊的水管上間隔設(shè)有多個噴水嘴?？刂茋娝b置水壓力的是閥門，可以采用手動閥門，也可能采用電動閥門。取力器通過輸出水泵將水轉(zhuǎn)成高壓，控制揚塵，完成整個作業(yè)循環(huán)。

3.4 動力裝置

動力裝置包括液壓泵、發(fā)動機、變速箱、取力器和液壓馬達，安裝在機動車上的發(fā)動機通過變速箱和取力器與水泵傳動連接。發(fā)動機通過第一傳動機構(gòu)與液壓泵傳動連接，該液壓泵通過油管與傾倒液壓油缸、液壓馬達和升降液壓油缸連接。液壓馬達的輸出軸通過第二傳動機構(gòu)與清掃輥刷的輥軸傳動連接。第一傳動機構(gòu)和第二傳動機構(gòu)均采用鏈傳動機構(gòu)。

3.5 其他裝置

無塵道路清掃車還包括多級門架、升降液壓機構(gòu)。多級門架固定架通過安裝架與機動車的前端連接。升降液壓油缸的液壓動力是通過液壓泵經(jīng)過多路閥或電磁閥傳遞控制，使其上下選擇合適的高度，進行往復(fù)工作。由升降液壓油缸驅(qū)動多級門架的移動架升降，進而驅(qū)動與其連接的各部件的同步升降，使垃圾傾倒時調(diào)整傾倒高度。升降液壓機構(gòu)中的液壓馬達、傾倒液壓油缸、升降液壓油缸均由駕駛室內(nèi)的操控桿控制相應(yīng)的液壓閥的開閉實現(xiàn)。

4 結(jié)束語

文章所設(shè)計的無塵道路清掃車，一次作業(yè)可完成道路清掃、路面垃圾收集及路面垃圾轉(zhuǎn)運傾倒等工作，特別適用于存在碎石的施工道路的路面清掃。清掃車工作時，通過發(fā)動機帶動水泵旋轉(zhuǎn)，將水輸送至噴水嘴，在清掃路面時噴水形成水霧，有效消除了揚塵；清掃輥刷可以根據(jù)路面的不同選擇鋼絲輥刷或尼龍輥刷，適應(yīng)不同路面清掃。輥刷清掃后的沙石被收攏到儲塵箱中，儲塵箱升高傾翻一定角度，將清掃垃圾傾倒至合適的位置。駕駛室采用封閉式結(jié)構(gòu)，司機通過操縱桿實現(xiàn)清掃及自卸功能，操作簡便。同時，該清掃車結(jié)構(gòu)簡單、操作方便，無揚塵污染。