道路清扫机工作原理原理探究

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前 言
清扫作业是公路养护工程的重要内容, 为适应我国经济、 技术及公路交通事业的发展需 要, 公路清扫实现机械化势在必行。 扫路车是近几年发展起来的重要的路面养护专用环卫车 辆之一,主要适合高等级公路路面清(如机场、学校、工厂车间、人行道、体育场跑道等) 扫作业的专业车辆,具备洒水喷雾、清扫、吸入垃圾等功能。 本文分析了国内外道路清扫 车的应用现状及未来发展趋势, 具体从以下几个方面对吸扫式扫路车 (目前在我国清扫车市 场中,吸扫式扫路车占有率为 95%)的工作原理作了较为深入的综合研究:设计说明了吸扫 式扫路车的主要结构及设计计算。吸扫式扫路车的清扫传动系统、真空吸扫结构、盘刷、吸 嘴装置、风机的设计原理,设计主要解决系统组成、主要技术性能和特点以及设计制造的技 术关键。 由于人们对生活环境问题越来越重视,清扫设备因其实用性强、 垃圾清扫率高 、污染 小、成本底、结构紧凑、操作简单、维修方便等特点具有广泛的市场前景和实用价值,它的 出现和使用,将极大减轻人们工作劳动、劳动强度、节省宝贵的时间,提高了人们的生活质 量。清扫机设备现在正是一个高速发展的时期,有着极其广阔的发展空间。
圆盘毛刷到锥齿轮间用带传动,传递效率90%。 横放锥齿轮轴处的功率为:
P 1 / 47 / 90% 50W 锥 =P
XXXXXXXXXX......此处删除无数+N 个字,完整设计请加扣扣:2215891151
c

2T 10 kld
3


cp
2 52.5 10 3 23.44MPa 135MPa 4 32 35
e 1.2,d3 7.2mm
e1 e
b 5 ~ 10 b 取 5mm h (0.8 ~ 1)b 8mm
4.8 带传动的设计计算 由减速器提供的转速 n1 = 867r / min ,风机的转速 n 2 =680r/ min ,风机功率 P=13.8kw 1)求计算功率 P 查机械设计基础查(表 13-8)得 K A =1.2 ,故
d 0 d 3 1 7mm
D0 D 2.5d 3 62 2.5 6 77mm
D2 D0 2.5d 3 77 2.5 6 92mm
D4 D (10 ~ 15) 62 10 52mm
D5 D0 3d 3 77 3 6 59mm D6 D (2 ~ 4) 62 2 60mm
减少噪声,降低成本,是清扫机更加的人性化智能化,更加方便人们的使用,清扫机在国内 的发展前景是远大的。 1.3 本课题需要重点研究的、关键的问题及解决的思路 本文分析了国内外吸扫式扫路车的工作特点、 近年来我国扫路车的应用现状及未来发展 趋势,采用了目前普遍的扫路车(吸扫式道理清扫车) 。具体从以下几个方面对吸扫式扫路 车作了较为深入的综合研究与工作原理介绍:设计了吸扫式扫路车的主要结构及设计要点。 吸扫式扫路车的真空吸扫结构、盘刷、吸嘴装置、风机、垃圾积尘箱、动力传动系统。分析 系统组成、主要技术性能和特点以及设计制造的技术关键。 1.4 设计所涉及的任务要求及实现预期目标的可行性分析 1.4.1 设计的任务要求 通过实地观察、查阅资料,弄清楚道路清扫机的工作原理,具体要求如下: 1)画出清扫原理图; 2)弄清清扫机构关键部件的机构或型号; 3)要求 CAD 图纸完成。 1.4.2 实现目标的可行性分析 由于清扫机是一新兴产品,扫地功能的实现结构还不成熟,很难查到相关的资料。因此 扫地功能的实现是设计工作的一个很大的难点。 清扫机工作时所产生的二次扬尘污染、 漏垃 圾、 噪音大和产品可靠性等方面也较难解决的问题。 清扫范围的大小不仅与清扫机的各部分 的尺寸有关,并与它的总体设计构形式有关。 为了更好的了解所作题目, 查阅已有文献资料是十分重要的, 为了更好的设计清扫机的 内部结构,在轴,齿轮等重要元件的设计过程中保证其结构的准确性,又对机械设计等专业 课本进行了系统的复习,但是,由于我国清扫机出现时间晚,产品数量少,一些关键技术受 专利所限,因此,很多关键技术是不会公布在资料之中的。所以,我参考用的资料并不能解 决我在设计过程中所遇到的所有难点, 有许多的问题是根据我自己的想法来做的。 因为我的 这些想法并不成熟, 没有太多的实践性, 所以, 在解决一些棘手问题时并不能够很好的解决。 在今后的设计中,还需要通过实践,对其一步一步的进行改进。
M —传递的转矩( N M ) d —轴的直径( mm ) ; A 型, l=L-b l —键的工作长度( mm ) ; k h-t , h 为键的高度, k —键与轮毂的接触高度( mm ) b —键的宽度( mm ) t —切向键工作面宽度( mm )
c —键的许用切应力( MPa )
cp —键连接的许用挤压应力( MPa )
2 设计方案的确定
2.1 方案的确定 经过查阅相关资料和老师、同学探讨,最终确定该机选用吸扫式清扫车包括清扫装置、 风机、减速器、柴油机、吸嘴及等组成。首先由电机驱动清扫装置将垃圾清扫至车辆中间, 其次利用副发动机输出的动力通过机械传动系统, 驱动高压离心式除尘风机工作, 在除尘设 备中产生高速负压气流,通过特殊设计的吸尘罩,吸入路面上的垃圾尘土,经各级除尘设备 滤尘,使垃圾尘土与流动气流分离,最后将干净空气排入大气,完成一个工作循环。干式吸 扫式清扫车。干式除尘主要由高压离心鼓风机、重力降尘室、吹吸风嘴、风道、脉冲喷吹式 除尘器、清扫刷等组成核心部件采用风机的设计,主要进行清扫装置、风机的计算,轴的设 计,带轮的设计锥齿轮等计算。
图 2-1 吸扫式清扫车结构示意图 2.2 道路清扫车的工作原理 该工作方式主要由汽车的主发动机使车辆行驶,副发动机带动风机使垃圾箱内产生负 压,盘刷将清扫范围内的垃圾扫至中间由吸嘴把垃圾带入垃圾箱内。 采用双发动机由主发动机驱动车辆行驶,副发动机驱动风机、电动机驱动盘刷。 道路清扫车(图2-2)装有2个扫盘,其作用是将路面上的垃圾扫至吸入(吸口)区范围, 再依靠吸入系统的强风力风机所产生的较大的负压, 将垃圾吸入垃圾箱内, 垃圾进入垃圾箱 内经过重力除尘和脉冲除尘。
PC =K A P=1.2 13.8kw=16.56kw
2)选 V 带型号 可用普通 V 带或窄 V 带,现以窄 V 带为例。 根据 PC =1.656kw,n1 =867 (查机械设计手册表 13-15)选出 SPZ 型。 3)求大、小带轮基准直径 d 2、d1 由表 13-9, d1 取 250mm
1.工程概况
1.1 本课题研究的目的及意义 清扫作业是公路养护工程的重要内容, 为适应我国经济、 技术及公路交通事业的发展需 要, 公路清扫实现机械化势在必行。 扫路车是近几年发展起来的重要的路面养护专用环卫车 辆之一,具备洒水喷雾、清扫、吸入垃圾等功能,主要用于高等级路面和城市路面以及广场 的垃圾清扫。 城市建设是国民经济发展的一个重要标志。在城市建设中, 对城市道路、广场等公共设 施的清扫和保洁设备的需求越来越大。其次胡锦涛在 2010 年全国劳动模范和先进工作者表 彰大会上指出, 要切实发展和谐劳动关系, 建立健全劳动关系协调机制, 完善劳动保护机制, 让广大劳动群众实现体面劳动。为此,本课题研究的目的符合经济发展的要求和党中央对于 实现体面劳动的设想。 1.2 本课题所涉及的问题在国内(外)的研究现状及分析 1.2.1 国外研究现状分析 国外清扫机起步较早,技术较先进。 英国的 JoHSToN 公司于 1904 年,设计出了马拉的 扫路机,美国的 ELGIN 公司于 1914 年研制出了该公司第一部人力蹬踏的三轮扫路机,用机 械取代了人工清扫。 清扫机械的发展与汽车工业的发展是息息相关的,1929 年汽车发动机被应用在道路清 扫机上,发动机功率已达百马力。实心轮胎被充气轮胎代替,使道路清扫机的清扫速度大大 加快,达 7~8 英里/小时。随着工业蓬勃的发展产品工艺的不断提高及工业美学的推动,道 路清扫机的外观质量也在相应的提高。大约在 1949 年扫路机上都安装了驾驶室,改善了驾 驶员的工作环境。 五十年代中,液压传动系统被应用到道路清扫机上,使清扫机的传动结构紧凑、可靠, 操作灵便,垃圾箱可以通过油缸被举升到任意位置卸出垃圾,垃圾箱的容量也在增大。碟形 刷采用液压马达驱动,液压传动可以吸收和振动。大大降低壳传动系统的碟形刷的损坏率, 使道路清扫机的在性能上出现了飞跃。 美国、英国、德国的汽车工业发展历史悠久。汽车、装载机、拖拉机技术日趋成熟,英 国、西德的几家公司先后推出了汽车、拖拉机牵引的清扫机械。有许多家公司都形成了系列 产品。美国的 AARPOWERBOSS 公司的小型道路清扫机的品种多达二十二种;包括纯扭式、吸 扫复合式小型机械和地面洗刷机。 1.2.2 国内研究现状分析 20 世纪 60 年代,我国研制出第一代扫路机,由于清扫效果差、劳动强度大,操作不方 便、面世不久即被淘汰。70 年代,国内相关科研机构、生产厂家加大了扫路机的研究开发 力度,我国第二代扫路机诞生了。北京和上海研制了大、中、小三种规格的纯扫式扫路机, S31 大型扫路机和 S32 中型扫路机、S15 小型扫路机的技术水平比第一代有了较大的提高。 但由于纯扫式的清扫不高问题、 干式纯吸式的除尘系统可靠性问题等原因, 使该类道路清扫 机的使用受到极大限制。 国内清扫机研制起步较晚,清扫机的机电一体化程度相对国外来说比较。落后。80 年 代以后,国内清扫机基本采用国外 80 年代的先进技术,如真空技术,液压技术,电液操作 等技术。 而作为机电一体化技术的核心技术, 计算机技术以及直接制约和影响技术发展的传 感检测在国产清扫机上几乎没有应用,大大制约了国内的清扫机的发展水平。 国内清扫机的发展将是一个课题。 我们针对国内清扫机的现状进行技术改造, 对清扫机 实行智能控制, 针对不同的工作环境对清扫机进行相应的设计和改造。 使其更加适应时代的 发展和人们的需求。在之前的技术基础之上进行改进,将清扫机机型变得简单轻便,外观更 加美观,在增大承载容积和载荷能力的同时,降低清扫机的重量。提高清扫机的使用寿命,
d2 = n2 680 d ( = 250 (1-0.02)mm=192mm 1 1-) n1 867
由机械设计手册表 13-9, d 2 =200mm (虽使 n 2 略有增大但误差小于 5%,故允许) 。
(a) 图 4-7 带轮 (a)小带轮(b)大带轮 4)验算带速 v d1n1 250 867 v m / s 11.3m / s 60 100 60 1000 带速在 5 25m / s 范围内,合适。 5)求 V 带基准长度 L d 和中心距 a 初步选取中心距 a 0 =1.5 (d1 +d 2) 1.5 (200 250)mm 675mm 取 a0 700mm ,符合 0.7(d1 d2 ) a0 2(d1 d2 ) 。 得带长
可见联接的挤压强度满足,即该键可以正常工作。 4.6 联轴器的选择 本设计的联轴器的选择主要包括了一个联轴器的选择, 第一个是柴油机轴与减速器的输入主 轴的联结, 根据文献 12 中的表 12-23Y 系列柴油机的外型尺寸, 本设计所选用的柴油机的型 号为 RZ170F,可知电动机的输出主轴的外伸部分的长度 E 和直径 D 分别是 60 和 28。又本 设计的轴的直径计算最小值为 20mm 和计算最小直径为 15mm。又轴上都装有键,要将尺寸 扩大 7%左右。 最终确定的柴油机轴的直径和减速器轴的直径分别是 42mm 和 28mm, 表 8-2 凸缘联轴器,最后确定柴油机与减速器的输入轴间的联轴器选择为 GYH3 型。 4.7 轴承端盖的设计 所选轴承外径为62mm,在45-65的范围内,所以选择螺钉直径 d 3 =6mm,螺钉数4个
图 2-2 道路清扫车工作原理
3.清扫部分设计
3.1电机功率的计算与选择 清扫机清扫材料选用尼龙材料。设计圆盘毛刷受力约为 F1 =50N ,转速为 n1 60r / min 圆盘毛刷转矩 T1 F1R 50 0.15 7.5Nm 所需功率 P = 1
T n
1
1
9550
=
7.5 60 =Байду номын сангаас7W 9550
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