多功能清洗鉤臂箱機械結構設計與應用

棗莊市市中生態(tài)環(huán)境監(jiān)控中心，滕州市環(huán)境衛(wèi)生管理服務中心

作者：潘 麗，鄧 濤（通信作者），郵箱：tzhwdt@126.com

【基本情況】

隨著社會經(jīng)濟的高速發(fā)展，各級政府和廣大市民對城市環(huán)境衛(wèi)生的要求越來越高，道路灑水、高空噴灑、路牙石和路面沖洗以及高護欄、垃圾收集容器清洗等已經(jīng)成為環(huán)衛(wèi)作業(yè)常態(tài)保潔。目前，大中型城市主要通過購置專業(yè)清洗灑水車來滿足環(huán)衛(wèi)作業(yè)需求，但專業(yè)清洗灑水車設備成本高，投入資金過大，且專業(yè)清洗灑水車受季節(jié)、天氣的變化影響較大，使用頻次低，在一段時間內還難以實現(xiàn)在中小城鎮(zhèn)全面推廣使用。

在中小城鎮(zhèn)環(huán)衛(wèi)保潔工作中，常見的鉤臂式垃圾運輸車型，與之配套的是鉤臂垃圾箱，鉤臂垃圾箱能夠從鉤臂式垃圾運輸車上卸下或升起?；诶占\輸?shù)闹芷谛?，在統(tǒng)一收集鉤臂垃圾箱后，會有一定的收集停頓期。期間，鉤臂式垃圾運輸車通常處于待用狀態(tài)，同樣存在使用頻次低的問題。

為解決上述問題，利用現(xiàn)有的鉤臂式垃圾運輸車，研究設計出了一種能與之配套并具備灑水清洗功能的裝置機構，實現(xiàn)了道路灑水、高空噴灑、路牙石和路面沖洗以及高護欄、垃圾收集容器清洗等多種功用，如圖1 所示。

圖1 多功能清洗鉤臂箱機械應用實例Figure 1 Application example of multifunctional cleaning hook arm box machinery

在原鉤臂式垃圾運輸車保持不動的情況下，將鉤臂垃圾箱替換為多功能清洗鉤臂箱體，進而在原有的鉤臂式垃圾運輸車轉運垃圾的同時，又能滿足灑水、清洗路面等作業(yè)需求。真正實現(xiàn)“一車多用”，減少了購置專業(yè)清洗灑水車設備成本費用，解決了普通專業(yè)清洗灑水車及普通鉤臂式垃圾運輸車功能少、使用頻次低的問題，從而提高車輛利用率，降低運行成本，適用于中小城市環(huán)衛(wèi)作業(yè)常態(tài)保潔。

多功能清洗鉤臂箱從2016 年11 月開始研制，2017 年5 月31 日申請獲得國家知識產(chǎn)權局頒發(fā)的專利證書（專利號：ZL201710401512.2），2017 年5 月在滕州市城區(qū)投入試用，效果優(yōu)良。

【技術/案例原理及技術路線】

（1）多功能清洗鉤臂箱機械結構關鍵組成部件主要包括鉤臂水箱、操控平臺、升降機構、集成噴管、調壓水泵等。

①操作平臺的結構設計。鉤臂水箱后部設有操控平臺，操控平臺的左側設有可升降的梯子，梯子兩側嵌入滑槽內，操作臺的左側下側面設有條狀轉動片，條狀轉動片一端鉸接設置在操作臺下方，條狀轉動片轉動至操作臺邊緣后擋住升至高位的梯子。除此之外，操作平臺還設有朝向上方的高壓接口管，連接高壓水炮，可用于高空噴灑。

②升降機構的結構設計。升降機構包括升降架和升降軌道，集成噴管所匯集的管路固定設置在升降架上，操作平臺的后側邊緣設有固定架，升降架的底端連有鋼絲的一端，固定架的上部及下部分別設有定滑輪，操作平臺的內側位置設有鋼絲卷揚機，鋼絲從升降架底端向上經(jīng)固定架上部的定滑輪繞向下部定滑輪最后經(jīng)操作平臺卷繞在卷揚機內。升降軌道的上下兩端設計有限位行程開關。

③集成噴管的結構設計。集成噴管包括設置在操控平臺后側左側的護欄噴管，護欄噴管上的延伸噴頭朝向左側。同時包括噴口水平朝向右側的路沿噴管、噴口朝向后側下方的后向噴管、噴口朝向對側的兩沖洗噴管、對稱設置在鉤臂后部箱兩側的噴灑呈環(huán)形狀的環(huán)噴噴管等，環(huán)噴噴管的上部設有鴨嘴狀灌溉行道樹木的澆灌噴管等。

④調壓水泵的結構設計。鉤臂水箱的前端設計有調壓水泵，包含1 組高壓水泵和1 組低壓水泵，均帶有電動按鈕及手動拉線，具有雙啟動功能。高壓水管連接高壓水泵，低壓水管連接低壓水泵。高壓水管通過高壓軟管連接集成噴管及操作臺上方的高壓接口管，低壓水管通過低壓軟管連接手持清洗手柄。

多功能清洗鉤臂箱裝置生產(chǎn)工藝流程和技術路線見圖2。

圖2 多功能清洗鉤臂箱裝置生產(chǎn)工藝路線和技術路線Figure 2 Production process route and technical route of multifunctional cleaning hook arm box

多功能清洗鉤臂箱鉤臂水箱外觀圓弧型設計，內部設有3～4 道緩沖擋板。鉤臂水箱的后部設有操控平臺，操控平臺的左側設有可升降的梯子，操控平臺的后側部位置設有升降機構，升降機構的后部設有繞管架，繞管架的下部設有集成噴管，集成噴管匯集的管路通過高壓軟管連接于高壓水管，繞管架上繞有細軟管，細軟管通過繞管架端部的旋轉接頭連接于低壓水管上；鉤臂水箱的前端位置設有水泵從鉤臂水箱內抽水，水泵輸出端連接高壓水管或低壓水管。再通過高壓水管或低壓水管連接澆灌噴管、路沿噴管、沖洗噴管、后向噴管、環(huán)噴噴管、護欄噴管等，實現(xiàn)技術設計之目的。

（2）多功能清洗鉤臂箱裝置結構見圖3。通過改造原有的鉤臂垃圾箱結構，形成一種可卸載的鉤臂水箱。多功能清洗鉤臂箱清洗作業(yè)動能來自于自身的高低壓水泵，不但使清洗鉤臂水箱擺脫了對車輛的專用限制，而且也使鉤臂車輛擺脫了對清洗鉤臂水箱的專用限制。鉤臂水箱上不但設有多種噴口及遠揚高壓水炮，而且設有可纏繞長距離細軟管，擴大了清洗保潔的范圍。后部側噴灑水裝置能夠升降，方便卸載時提升至不與地面間干涉的高度；操作平臺設有可升降的梯子，確保上下過程中的安全。梯子在升至較高位置后，轉動條狀轉動片露出操作平臺底部將梯子擋住不下落，實現(xiàn)梯子的固定。將后部的噴灑水裝置通過卷揚機帶動實現(xiàn)升降，調整噴灑過程中的高度，達到較好的噴灑效果。

圖3 多功能清洗鉤臂箱裝置結構Figure 3 Structure of multifunctional cleaning hook arm box

【技術/案例特點】

（1）擴展了車輛功能。普通清洗灑水箱只能專車專用，焊制固定在特定的車型底盤上，作為專用環(huán)衛(wèi)清洗灑水車。新購設備，成本費用高、車輛功能單一。多功能清洗鉤臂箱在原鉤臂垃圾運輸車輛不動的情況下，將鉤臂垃圾箱替換為多功能清洗鉤臂箱，成本費用低，進而在原有的垃圾運輸車輛保持轉運垃圾功能的同時，又能滿足灑水清洗路面等作業(yè)需求，實現(xiàn)了“一車多用”。

（2）完善了實用效能。普通清洗灑水箱功能單一，噴灑地面，清洗道路護欄及路牙石，澆灌行道林木都需要專門的水車。每一類水車使用頻次低。多功能清洗鉤臂箱設有可升降的灑水清洗裝置，實現(xiàn)了灑水、澆花、沖洗路面、高空噴灑、沖洗高護欄及地面、沖洗路牙石及人行道、清刷地面、清洗垃圾容器等多種功能，實用性強，實現(xiàn)了“一箱多用”。

（3）提高了工作效率。普通清洗灑水箱只能固定單一車輛，固定車輛系統(tǒng)出現(xiàn)故障，“一車一箱”普通清洗灑水箱無法正常使用，影響環(huán)衛(wèi)作業(yè)使用。多功能清洗鉤臂箱不需固定單一車輛，能與多輛鉤臂式垃圾車匹配，原鉤臂式垃圾運輸車僅作為移動式工具，車輛系統(tǒng)出現(xiàn)故障可以更換車輛，實現(xiàn)了“多車一箱”。

【長效運行模式與機制】

（1）采用產(chǎn)學研合作模式。為推進實現(xiàn)本項目成果轉化，項目單位、項目負責人與生產(chǎn)企業(yè)簽訂了創(chuàng)新成果轉化合作協(xié)議，充分發(fā)揮環(huán)衛(wèi)創(chuàng)新工作室的人才優(yōu)勢和企業(yè)的資金資源優(yōu)勢，加強政企科技交流與合作，不但在學術研究方面有所創(chuàng)新，而且在社會效益上取得成效，帶動了雙方共同發(fā)展，不斷推進科研創(chuàng)新成果實現(xiàn)最大效益。

（2）實施產(chǎn)學研合作運行機制。①組織機構制度機制，產(chǎn)學研團隊研究制定項目創(chuàng)新管理系列規(guī)章制度，堅持用制度管人、管事，規(guī)范化、制度化運行管理，保障了團隊合作的高效運轉。②團隊分工協(xié)調機制，產(chǎn)學研團隊分組明確，理論創(chuàng)新組負責規(guī)劃設計、材料收集、效益分析、經(jīng)驗總結。成果展示組負責市場調研、科普宣傳、檔案管理、工藝設計。技術實施組負責技術產(chǎn)品研制、成果測試分析、資金項目管理、信息收集整理等，團隊相互合作，最大限度發(fā)揮產(chǎn)學研團隊作用。③風險利益分配機制，產(chǎn)學研團隊按照約定職責，明確風險利益分擔原則，風險共擔、利益共享，確保產(chǎn)學研合作的運行有序，合作各方保持長期的合作關系。

【經(jīng)濟、環(huán)境及社會效益】

綜上所述，一種多功能清洗鉤臂箱的研究與應用，屬于城市環(huán)境衛(wèi)生管理領域所使用環(huán)衛(wèi)設備的范疇。通過改造原有的鉤臂垃圾箱結構，設計、研發(fā)和應用了一種可卸載的多功能清洗鉤臂箱，降低了設備的采購成本，減輕了一線環(huán)衛(wèi)工人的勞動強度，提高了環(huán)衛(wèi)作業(yè)工作效率，大大提升了城市潔凈度，改善了城市環(huán)境質量，具有較好的經(jīng)濟、環(huán)境和社會效益。

（1）經(jīng)濟效益：專業(yè)清洗灑水車制造成本一般為10～30 萬元，而本案例制造成本約為1.0～1.5 萬元/臺，可節(jié)約購置資金80%以上。多功能清洗鉤臂箱的設計、研發(fā)和應用證明，“一車多用”可提高車輛利用率，降低運行成本，同時減輕了一線環(huán)衛(wèi)工人的勞動強度，也降低了設備的采購成本。

（2）環(huán)境效益：多功能清洗鉤臂箱特有的可升降灑水清洗裝置，在提高工作效率的同時，可廣泛應用于道路灑水、高空噴灑、路牙石和路面沖洗以及高護欄、垃圾收集容器清洗等，道路揚塵凈掃率達95%以上，有效減少了近地揚塵、霧霾的來源，降低了碳排放，環(huán)境效益明顯。

（3）社會效益：該設備既實現(xiàn)了保持轉運鉤臂垃圾運輸車輛轉運垃圾的功能不變，又能滿足城市管理精細化清洗灑水作業(yè)需求，在很大程度上解決了我國眾多中小城鎮(zhèn)環(huán)衛(wèi)部門在資金緊張的情況下，可利用現(xiàn)有鉤臂垃圾清運車型，實現(xiàn)灑水清洗環(huán)衛(wèi)作業(yè)全面覆蓋的問題，實現(xiàn)“一車多用”“一車多能”，具有廣闊的應用前景。