隧道连续式洗车机实现快速化清洗的优化设计

隧道连续式洗车机实现快速化清洗的优化设计

徐汝鑑;葛燕萍

【摘要】Compared with other types of fully automatic car wash, the tunnel car wash is charaeteristic of fast speed, safety and high efficiency. Its speed design is the core of the technical level, which is directly related to cleaning efficiency, result and safety of the car wash. This article analyses and compares the conditions of its rapid washing, as well as the structure and control principle of top brush and wrap around system. With the structure optimization and pneumatic control applications, it meets with the rapid clean requirements and the reliability and security of the control system operation is improved greatly.%与其他类型的全自动洗车机相比,隧道连续式洗车机最显著的特点就是快速、安全、高效率;其实现快速化的设计,是整套设备技术水平的核心,直接关系到洗车设备最终的清洗效率、效果及安全性.分析比较了隧道连续式洗车机满足快速化清洗的条件,以及顶刷及环绕侧刷系统的结构原理和控制方法.通过结构的优化和气动控制的应用,实现了快速清洗的要求,大幅提升了控制系统运行的可靠性和安全性.

【期刊名称】《机械制造与自动化》

【年(卷),期】2012(041)005

【总页数】4页(P68-71)

【关键词】隧道连续式洗车机;快速化;顶刷;环绕侧刷;气动控制

【作者】徐汝鑑;葛燕萍

【作者单位】南京海天洗车设备制造有限公司江苏南京 210014;南京海天洗车设备制造有限公司江苏南京 210014

【正文语种】中文

【中图分类】TH12

0 前言

随着中国经济的飞速发展，汽车越来越多的进入家庭，中国目前已成为全球第一的汽车产销大国。汽车产业的大发展和社会汽车保有量的快速增长，以及人们生活节奏的日益加快，使得全自动洗车机越来越受到广大车主的青睐，特别是以快速、高效、安全为其特点的隧道连续式洗车机在汽车清洗美容服务行业，得到了广泛运用。由于通胀和材料物价、社会劳动力成本大幅上升以及农民工短缺等因素，清洗行业内对洗车机的自动化程度和高效率要求也越来越高。汽车清洗行业迎来了一个重要的发展机遇，全自动洗车机作为必不可少的设备，其清洗速度、清洗效果、清洗成本以及对节水和对环境保护的要求，成为其发展和生产必须考虑的内容。

1 隧道连续式全自动洗车机简介

隧道连续式全自动洗车机是指采用输送机拖动车辆，以单向前进运动的方式，可同时将多台车辆连续地送入洗车机进行高压预冲洗、刷洗、风干等过程的洗车机。设备采用PLC控制系统，按照设定程序对运动的车辆进行检测，从而自动完成仿形

刷洗和风干过程。该机型可实现高度自动化控制，可完全替代人工对车辆外表进行清洗上腊风干。因为结构形式的不同，清洗速度差异很大，国内的隧道机一般为30～50辆/h，西方发达国家的最快可达150～200辆/h。

隧道式洗车机一般由输送机、高压预冲洗系统、刷洗系统和风干系统组成。刷洗系统通常包括一支清洗车辆顶部的顶刷，四支清洗裙边的短刷，四支清洗侧面和四周

的大侧刷，根据需要，配置可以增加或减少。所有洗车刷均由电动机减速机驱动，顶刷可进行旋转和上下运动;短刷和侧刷可进行旋转和开合运动;风干系统包括顶部

风干和侧部风干;高压预洗、刷洗及风干系统均安装在固定的框架上，输送机通过

电动机减速机驱动输送机链条，由固定在链条上的滚轴拖动车辆的一只车轮，沿输送机车道前进，配合顶刷的升降运动、短刷、侧刷的开合运动，最终完成车辆的刷洗及风干。连续清洗时，由信号灯指示后车进入，前后两车之间的间距一般控制在2 m左右，以保证刷洗空间及安全性要求。图1为一种隧道连续式洗车机的结构

示意图。

隧道连续式洗车机的工作效率，取决于输送机的运动速度，以车辆平均长度4.8 m，前后两车间隔2 m计算，洗车机每小时能达到的理论清洗数量为:

其中V为输送机运动速度(m/min)。

而输送机的运动速度又取决于刷洗机构的设计。以下针对隧道机中对运动速度影响最大的顶刷和侧刷结构分别进行论述。

图1 隧道连续式洗车机结构示意图

2 顶刷的结构分析及优化控制设计

顶刷的作用是对汽车前盖、顶部及尾箱等上表面进行仿形刷洗，老式隧道机的顶刷结构，通常采用垂直升降式，顶刷可沿左右垂直的轨道进行升降运动，当旋转的顶刷刷毛接触到车体时，通过检测顶刷旋转电动机的负载电流，即触压检测，实时控制顶刷的上升和下降，达到仿形清洗的目的。因为仿形清洗的需要，顶刷升降速度一般控制在8 m/min左右，否则运动速度过快将造成跳动加大，无法完成仿形清洗。受此限制，为达到安全清洗，输送机运动速度只能控制在6 m/min以下，按照式(1)计算方法，连续清洗时的最大清洗能力只能达到N=8.82V=8.82×6≈53辆/h。在洗车量较小，对清洗速度要求不高的情况下，这种结构尚可满足要求;但如

果清洗速度超过以上要求，将无法满足。当速度加快时，对一些超高车辆或车头较平直(如面包车等)的车型时，不安全因素增加，容易出现危险，所以通常要通过在顶刷前方增加一组光电开关，用来检测超高车型，或者增加车型选择按钮进行人工选型，当清洗此类超高车型时，需提前抬起顶刷，放弃车头部分的清洗。隧道式洗车机是在龙门机之后发展起来的新机种，垂直升降结构顶刷的特点是节省空间，在结构紧凑的龙门式洗车机上得到完美体现，但却无法充分发挥隧道机快速清洗的优势。

针对以上问题，经过深入分析和广泛调研国外洗车机厂家的产品，要实现隧道机的快速化清洗，需要彻底改变原来的顶刷结构。改进型顶刷结构针对以上问题进行了优化设计，采用摆臂式平衡结构，它的运动包括自身绕中心轴的回转运动和绕固定在洗车机框架上回转轴进行的摆动式上下运动，顶刷位于刷臂的一端，配重位于刷臂的另一端，顶刷的抬起依靠气缸，清洗时依靠配重平衡掉顶刷的部分质量，自由落下，通过顶刷旋转时与车体接触产生的反作用力，使顶刷始终贴合车型进行清洗。摆臂平衡式顶刷的结构是否可以满足快速清洗的要求，还要求顶刷在遇到超高车辆或车头平直的车型时，顶刷在刷洗反力作用下的抬起动作，可以快速完成。通过摆臂结构运动过程的受力分析及实际测试发现，在顶刷清洗过程中，顶刷开始接触车头时，会在旋转反作用力下围绕回转轴向前、向上运动，而且受力较小;在清洗高

度超过回转轴的车型时，当刷臂抬起超过水平后，顶刷的压力最大，靠旋转的反作用力抬起顶刷将变得困难，特别在输送机运动速度较快时，容易出现危险。

清洗小型车辆的设计原则，一般要求顶刷落下时清洗高度为600 mm(可以清洗轿

车的前盖)，抬起时清洗高度为2 000 mm(可以清洗面包车车顶)。

根据以上的分析和设计要求，为了保证顶刷结构能快速清洗2 000 mm高(小型车辆中的最大高度)的车辆，因此，将回转轴高度设定在2 200 mm，同时，调整配

重质量，使顶刷抬起至水平时的重力小于旋转反作用力。此时，当车辆通过顶刷清