道路清扫机工作原理原理探究

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。

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
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。

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，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。

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。

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1F =50N ，转速为160/min n r = 圆盘毛刷转矩11500.157.5T F R Nm ==⨯=
所需功率1P = 955011n T =9550
605.7⨯=47W 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：
齿轮间的传递效率为90%
竖放齿轮处的功率
此处的功率
P =9550n T =9550
4075.18⨯=78.5W 电机到轴之间用带传动，传递效率90%
电机的输出功率
由于清扫机工作速度为60r/min 为较低转速故选用12V250W 齿轮减速电机，其输出转速为600r/min 。

3.2 传动比的分配
分配各级传动比
设计有电机到轴的传动比i=5；
电机到圆盘毛刷的总传动比
齿轮间的传动比为i=2
3.3 带轮的选择设计。