城市用清洁车清扫吸尘装置设计

密级：
图书分类号：
毕业设计(论文)
城市用清洁车清扫吸尘装置设计
URBAN DESIGN WITH CLEAN CAR CLEANING THE DUST COLLECTION DEVICE
学位论文原创性声明
本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果。

除文中已经注明引用或参考的内容外，本论文不含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品或成果。

对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标注。

本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。

论文作者签名：日期：年月日
学位论文版权协议书
本人完全了解关于收集、保存、使用学位论文的规定，即：本校学生在学习期间所完成的学位论文的知识产权归所拥有。

有权保留并向国家有关部门或机构送交学位论文的纸本复印件和电子文档拷贝，允许论文被查阅和借阅。

可以公布学位论文的全部或部分内容，可以将本学位论文的全部或部分内容提交至各类数据库进行发布和检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。

论文作者签名：导师签名：
日期：年月日日期：年月日
摘要
文中介绍了一种道路清扫车的吸尘装置的设计说明。

叙述了在设计道路清扫车吸尘装置设计过程中容易出现的问题。

对清扫系统进行了详细的设计，叙述了相关专用设备的工作原理，并对相关的设备性能和结构设计方案进行对比分析。

对扫盘、吸盘、风机、除尘器、振动筛等设备的选择进行了详细的对比分析，保证道路清扫作业的清扫效率。

关键词：道路清扫车；扫盘扫刷；吸盘；除尘器；振动筛
Abstract
In the article introduced the design of a kind of road sweeper dust collection device. Narrated in the question of wept clear which is easy to appear in the design process. To swept clear the system good detailed design, narrated the correlation special purpose equipment principle of work, and has carried on the comparative analysis, and the related equipment performance and structure design scheme were analyzed. And the sweep plate, suction cups, selection of fan, dust catcher, vibrating screen and other equipment were carried on the detailed comparison and analysis, to ensure the cleaning efficiency.
Keywords: the path sweeps clear the vehicle the scanning the sweeps plate dust catcher vibrating screen
目录
摘要 (I)
Abstract (II)
1 绪论 (1)
1.1 选题背景 (1)
1.2 道路清扫车的发展现状 (2)
1.2.1 国外道路清扫车的发展现状 (2)
1.2.2 国内道路清扫车的发展现状 (3)
1.3 设计阶段和具体 (5)
1.4 设计思想 (5)
2 吸扫式清扫车的整车设计方案 (6)
2.1 吸扫式清扫车 (6)
2.1.1 开放吸扫式清扫车 (6)
2.1.2 循环吸扫式清扫车 (7)
2.2 吸扫式清扫车设计方案 (8)
2.3 小结 (9)
3 吸扫式清扫车吸尘装置的设计方案....................................................... 错误！未定义书签。

3.1 风机的选择........................................................................................ 错误！未定义书签。

3.1.1 风机的工作原理......................................................................... 错误！未定义书签。

3.1.2 风机的选择................................................................................. 错误！未定义书签。

3.2 副发动机的选择................................................................................ 错误！未定义书签。

3.3 副发动机与风机的传动设计............................................................ 错误！未定义书签。

3.3.1 带轮设计..................................................................................... 错误！未定义书签。

3.3.2 带长设计..................................................................................... 错误！未定义书签。

3.3.3 验算小带轮包角......................................................................... 错误！未定义书签。

3.3.4 求v带根数Z.............................................................................. 错误！未定义书签。

3.4 扫盘扫刷的设计................................................................................ 错误！未定义书签。

3.4.1 扫盘整体设计............................................................................. 错误！未定义书签。

3.4.2 扫盘清扫机理............................................................................. 错误！未定义书签。

3.4.3 扫盘的安装结构......................................................................... 错误！未定义书签。

3.4.4 扫盘的布置形式......................................................................... 错误！未定义书签。

3.5 吸盘的设计........................................................................................ 错误！未定义书签。

3.6 振动筛的设计.................................................................................... 错误！未定义书签。

3.7 除尘装置设计.................................................................................... 错误！未定义书签。

3.8 小结.................................................................................................... 错误！未定义书签。

4 吸扫式清扫车的整车设计....................................................................... 错误！未定义书签。

4.1 整车参数的确定................................................................................ 错误！未定义书签。

4.1.1 尺寸参数..................................................................................... 错误！未定义书签。

4.1.2 质量参数..................................................................................... 错误！未定义书签。

4.2 整车稳定性分析................................................................................ 错误！未定义书签。

4.2.1 作业质心高度的计算................................................................. 错误！未定义书签。

4.2.2 整车侧倾角的确定..................................................................... 错误！未定义书签。

结论.. (10)
致谢 (11)
参考文献 (12)
1
绪论
1.1 选题背景
在经济飞速发展的今天，我国城市对环境质量的要求也不断提高。

城市环境关系到每一位居民的生活质量，同时也是一个城市面貌的体现，道路环境是城市环境的重要组成部分，所以道路环境日益受到重视。

随着城镇化和工业化的发展，中国的城镇将越来越多，单靠环保工人清扫道路已不能满足当前的发展需求，各地环卫部门也在不断提高城市道路清扫作业机械化的程度。

道路清扫车的出现，大大减少了人力劳动，提高了道路清扫的效率[1]。

由于中国工业化发展起步比发达国家晚，就道路清洁车的技术水平来说，与发达国家比较还有较大的距离，特别在道路清洁车吸尘的效率方面。

如何提高道路清扫车的水平，
这一直是国内外学者的研究方向。

就我国而言，要想提高产品水平，缩小与发达国家的水
平距离，道路清扫车的研发机构和国内学者应当制定一个适合中国实际国情的计划。

我国城市人口密集、路况复杂，道路清洁车的研究应切合实际道路情况。

道路清扫车是个个性化极强的车辆产品，由于我国地域广阔，南方多雨多水，北方气候干燥，尘土较多，对道路清扫车有不同的需求。

对经济性、安全性、可靠性、可维修性的个质量要素的要求也各不相同。

我国道路清扫车行业历经数十年的发展，清扫车的性能和质量都有较大提高，伴随着生产力提升后，经过进口关键外购件使道路清扫车产品技术和稳定性大大提高。

我们仍然要研发出适合我国实际道路情况的道路清洁车。

道路清洁车的研发主要包括总体外观、动力系统设计、液压系统设计、电路系统设计、吸尘系统设计，其中核心在于吸尘系统设计，吸尘系统的性能直接影响到道路清洁车的工作效率 [2]。

道路清扫车主要是根据作业道路情况而配置。

道路清扫车种类繁多，清扫环境不同，清扫作业宽度不同，相应的道路清扫车的工作原理和结构不尽相同。

综观道路清扫车，有如下几种分类方式。

根据《中华人民共和国汽车行业标准》(QCfr51--2006)，按工作原理分类将道路清扫车分为纯扫式道路清扫车、纯吸式道路清扫车和吸扫式道路清扫车三类[3] 。

(1)纯扫式道路清扫车。

纯扫式道路清扫车主要依靠扫盘(盘形扫盘或滚形扫盘)清除路面垃圾。

作业时，用清扫盘(或用机械抛料的方式)将垃圾扫入(或抛入)垃圾箱内，达到清扫的目的。

纯扫式道路清扫车的特点是清扫速度快，作业里程长，节省燃油，避免了处理风机造成的二次扬尘，使用维护简便，可实现全天候作业。

(2)纯吸式道路清扫车。

纯吸式道路清扫车的气力输送系统主要由风机、吸盘、垃圾箱、风道等组成。

在工作时，利用风机在整个系统中所产生的静压或动压，吸盘利用压差将垃圾吸入垃圾箱内，以达到清扫目标物的指标。

纯吸式道路清扫车的主要特点是：依靠风机气流完成清扫任务，和其他清扫车相比少了扫盘，在作业过程中，能有效抑制扬尘和减少可吸入颗粒物的产生。

(3)吸扫式道路清扫车。

吸扫式道路清扫车的气力输送系统主要由清扫系统和风机、吸盘、风道、垃圾箱等组成。

在工作时，利用扫盘将路面垃圾扫至吸盘前面，形成垃圾带，再利用风机产生的动压或静压，经过吸盘将垃圾吸入垃圾箱内，达到清扫目标物的指标 [4]。

1.2 道路清扫车的发展现状
1.2.1 国外道路清扫车的发展现状
国外的道路清扫车，历经几十年的发展，产品形式由单一发展成多样。

在驱动动力方面有人工牵引、电力驱动、柴油机驱动、混合动力驱动。

根据清扫车的外形，可将其分为小型清扫车、中型清扫车、大型清扫车。

按工作原理分类将道路清扫车分为纯扫式道路清扫车、纯吸式道路清扫车和吸扫式道路清扫车三类 [5]。

图1-1 图1-2
图1-1、1-2均为电动吸扫式小型清扫车，由于其体型较小，适合在窄小的道路工作，在居民区和厂区等范围较小的区域应用较为广泛。

其作业3-15KM/H，清扫宽度约为1.5-2.3M。

图1-3
图1-3为海外某国的路政的大型清扫车--“变形金刚”，主要靠高压水枪将道路的垃圾冲压到路边。

1.2.2 国内道路清扫车的发展现状
城市用清洁车的清扫装置发展进程如下：
第一进程，主要是人力清扫向自动化清扫发展的阶段。

这个阶段主要是由纯扫式清扫
车承担自动化清扫城市道路的任务，然而早期的清扫车有着比较多的缺点，而且又考虑到现有的生产力水平，当时的设计制造工艺水平等因素的限制，这种清扫车的占有率较低。

直到20世纪80年代末，大量优秀人才的呈现，吸扫式清扫车横空出世。

由于吸扫式清扫车无论是在产品外观或性能方面都比纯扫式清扫车有着非常大的优势，吸扫式清扫车迅速占领了我国市场。

第二进程，随着生产力的提高，清扫车有了质的飞跃，主要在20世纪末到21世纪初期。

这一时期清扫车的使用范围大大扩展，自动化程度也随国内设计水平和工艺水平的提高而提高。

由于清扫车的市场需求快速增长，国内研制出许多新奇的吸扫式清扫车。

但是我国大部分的清扫车由汽车底盘改装而成，这种清扫车性价比更高，十分适合国内由于城市化建设飞速发展而扩张的城市道路的清扫工作。

第三进程，21世纪初，国内涌现了一批生产清扫车的专业公司和专注于清扫车的科研机构，上海恒润科技公司、安徽江淮扬天汽车公司等，以前自身的优势，均保持快速态势,。

随着市场的开放、用户需求的改变，国内清扫车的类型和规格越来也多样。

适用于非城市道路、适用于小型城市道路、适用于高速公路等等各种工况的清扫车都被研制出来，目前，国家很重视这方面资金和人才的投入，研制出更智能化的清扫车，走出国门[6]。

图1-4
图1-5
图1-4和图1-5分别为安徽江淮扬天汽车公司和上海恒润科技公司生产的吸扫式清扫车。

主要应用于城市道路，其作业15-30KM/H，清扫宽度约为2.0-3.3M。

1.3 设计阶段和具体。

1.4 设计思想。

2 吸扫式清扫车的整车设计方案
2.1 吸扫式清扫车
吸扫式清扫车与其他类型的清扫车相比具备较多的优点，比如：清扫除尘时间短、作业领域广、连续作业路程长、适应性强等长处，从而得到更广泛的应用。

由于吸扫式清扫车的吸扫装置对微细垃圾具有良好的拾取、除尘效果，有效防止了环境二次污染；而且清扫车一般由汽车底盘改装而成，可以满足低速作业、高速返回的要求，所以吸扫式清扫车是城市道路路面保洁最理想的清扫车。

吸扫式清扫车又分为两种：一、开放吸扫式清扫车；二、循环吸扫式清扫车。

2.1.1 开放吸扫式清扫车
开放吸扫式清扫车如下图2-1所示，它主要由汽车底盘1、风机2、副发动机3、排风口4、垃圾箱5、水箱6、吸盘7、水平柱刷8、侧扫盘9等组成 [7]。

由于清扫车主要由汽车底盘改装而成，故需要副发动机驱动风机。

副发动机与风机之间通过离合器连接，一般放在驾驶室后方（清扫车的中前部）。

垃圾箱由于其体积较大，一般位于清扫车的中后部，为了作业后方便处理垃圾，其后部与车架铰接，并由一个倾翻液压油缸控制整个垃圾箱的倾翻运动，此液压油缸铰接在垃圾箱与车架之间。

清扫车的水箱一般与垃圾箱设计成整体，通常位于垃圾箱的顶部和底部，也可以作为独立装置固定于垃圾箱底部或其余部位。

侧扫盘则放置在车架中部左右两侧。

水平柱刷位于车架下方、吸盘前方；为了配合侧扫盘工作，柱刷并非固定与车架，而是可以向左侧、右运动一定角度。

吸盘位于车架中下部、侧扫盘与水平柱刷的稍后位置。

开放吸扫式清扫车的工作过程是：首先选择左方位或者右方位操作模式，然后驱动相应的侧扫盘和水平柱刷使其转动，两者配合工作，将垃圾清扫至吸盘前方，形成垃圾带 [8]。

同时清扫车向前方慢速行驶，当吸盘通过前方垃圾带时，将垃圾吸入吸盘并靠气流输送至垃圾箱。

垃圾尘粒通过吸盘进入垃圾箱后，重复驱除灰尘处理后，便在垃圾箱内停留沉淀，而空气则通过风机的作用从出口排出到大气中，见图2-2。

图2-1 开放吸扫式清扫车
1-汽车底盘；2-风机；3-副发动机；4-排风口；
5-垃圾箱；6-水箱；7-吸盘；8-水平柱刷；9-侧扫盘
图2-2 开放吸扫式清扫车工作原理图
2.1.2 循环吸扫式清扫车
图2-3中所示是循环吸扫式清扫车简图。

其与开放吸扫式清扫车的区别在于没水平柱刷和排风口。

循环吸扫式清扫车的下方一个或多个宽吸盘，这些吸盘的宽度基本等于清扫车的清扫有效宽度。

宽吸盘中不仅有向上吸取垃圾尘粒的吸管，同时还有向下对垃圾带吹气的回吹管，这样设计的目的是为清扫车下方的垃圾提供一个起动速度。

含有垃圾尘粒的空气由吸盘经风道吸入垃圾箱。

进入垃圾箱后，经多重除尘装置将尘粒除去，然后重新送回吹管吹出，形成空气的循环流动，空气载体不断地将路面上的垃圾尘粒送进垃圾箱，之后又回到宽吸盘处继续工作，见下图2-4。

吸扫式道路清扫车的气力输送系统主要由清洁装置和风机、风道、垃圾箱、吸盘等组成。

在工作时，利用扫盘将路面垃圾扫至吸盘前面，形成垃圾带，再利用风机产生的流体力学，通过吸盘将垃圾吸入垃圾箱内，达到清除路面垃圾的指标 [9] 。

图2-3 循环吸扫式清扫车
图2-4 循环吸扫式清扫车工作原理图
2.2 吸扫式清扫车设计方案
由2.1可知循环吸扫式清扫车与开放吸扫式清扫车的区别在于向上通入大气的出气口和没水平柱刷。

循环吸扫式清扫车作业时，用气体将垃圾吹起，使垃圾更容易被吸进垃圾箱；而开放吸扫式清扫车则是只依靠垃圾箱内外的压差，将垃圾吸进垃圾箱，所以循环吸扫式清扫车效率更高，但其造价也相对较高[10] 。

本文的主要目的是设计一个循环吸扫式清扫车的吸尘装置，提高清扫车的工作效率，提高吸尘率，防止二次污染。

本文的循环吸扫式清扫车设计方案简图如下图2-5。

图2-5
图2-5中的循环吸扫式清扫车由汽车底盘、1 风机、2 除尘器、3 振动筛、4 风道、5 吸盘、6 吹气口、7 扫盘、8垃圾箱、9 挡板、10 帘网等组成。

其工作原理：先以扫盘
扫刷将路面垃圾扫至吸盘区域形成一条垃圾带，然后用风机在循环系统中产生的负压将垃圾吸进垃圾箱，同时，利用风机排气口排出的部分正压气体对路面垃圾进行回吹，使其离开地面一定高度，并且获得一定初始起动速度，有一定初始速度的垃圾尘粒更容易被吸入集尘箱。

垃圾进入垃圾箱后，为了使垃圾的空气路线和运动路线基本相同，由于风机的作用和气体的重量小特性，其图2-5显示气体运动循环路线是容易形成。

但由于垃圾远比空气质量重，其运动路线需要吸盘导流风道4，超出结构和挡板的底部达到9。

风道的方向（也即是气体的流向）很大程度上决定了垃圾的流向；而吸尘管口周围的垃圾则被吸尘管超出垃圾箱底部的有些构造促使分离；挡板9 将垃圾约束在集尘箱一定范围内。

体积较大质量较小的垃圾主要是依靠帘网10的作用，而被限制在垃圾箱的前部，帘网属于整个吸尘系统的第一道垃圾过滤，帘网附近的空气可以随意流动。

振动筛3 则可以将较大得粉尘颗粒分离，属于第二道垃圾过滤。

除尘器2 是气体的最后一道过滤，可清除大部分粉尘 [11]。

2.3 小结。

结论
通过调查，国内所生产的吸尘装置吸尘效率远没有本论文中的装置效率高，并与国外同类产品相比，该设备具有以下特点：：
（1) 吸盘能有较好的地形适应性，距离地面的高度可以通过吸盘系统的行走轮来确定，时刻保持吸盘的最大吸附能力。

（2) 利用帘网将垃圾过滤，然后在风道入口安装共振振动筛，有效地除去空气中的尘粒。

（3) 在风机的前方安装旋风除尘装置，即能减少流体阻力，又可以利用惯性高效除尘，防止二次污染和风机损坏。

随着中国高速公路的快速发展，城市车辆的保有量大大增加，为大型路面清扫车带来了更大的成长空间。

致谢
参考文献
[1] 徐达主编.专用车设计结构设计[M].北京:北京工业出版社,2004.7.
[2] 马克.菜特斯.全球道路清扫机械的发展趋势[J].专用汽车，2008.9.
[3] 邹平.解读《扫路车》标准[J].专用汽车，2006.6.
[4] 徐宁，吴三达。

国内吸扫式扫路车技术发展综述。

专用汽车
[5] 张铁山，凌和平。

中型道路清扫车的总体设计与研究。

专用汽车， 2010
[6] 凌品权. 路面清扫车的选型及使用[J].广东交通职业技术学报，2004.12.
[7] 风晋祥.专用汽车设计[M].北京:人民交通出版社，2007.1.
[8] 白辉明.几款道路清扫车[J].商用汽车，2001.7:20-10
[9] 王望予.汽车设计[M].北京:机械工业出版社,2004.1
[10] 陈瑞芳,蒯苏苏.机构创新设计智能化方法的研究[J].机械设计与制造工程2001.30.
[11] 徐元.公路清扫车吸尘系统仿真设计[J].专用汽车，2002.4:60-36
[12] 高晖。

颗粒悬浮体多相流及其相分流现象。

西安交通大学博士学位论文， 2003. 4
[13] 肖田元.计算机流体学在清扫车仿真分析中的应用研究[J].系统仿真学报，2003.10.
[14] 吴虹飞. 扫路车风机的选择[J].专用汽车，2006.4.
[15] 陈东.风沙运动规律的初步研究[J].沙土研究，1999.12：95-1
[16] 赵丕玉，刘仁杰等. 多功能智能环保型清扫车的研制[J].机械设计与制造，2010
[17] 周光炯，严宗毅，等编。

流体力学(上下册)
[18] 余志生主编.汽车理论[M].北京:机械工业出版社，1992. 7.
[19] 濮良贵，纪名刚主编.机械设计，第八版。

高等教育出版社,2006.5。